关于甲醇制氢的论文

中国总体能源特征是“富煤少油满气”。2003年中国能源消费总量达到165438+7830万吨油当量，其中煤炭占67.86%，石油占23.35%，天然气占2.5%，水电占5.43%，核能占0.83%。中国煤炭资源丰富，2000-2003年探明储量1145亿吨，储采比从2000年的116下降到2002年的82和2003年的69。2003年探明石油储量32亿吨，储采比19.438+0年。长期以来，我国原油产量只能维持在1.6 ~ 65438+7亿吨/年的水平。由于储量大，价格相对稳定，煤炭已成为中国电力生产的首选燃料。在本世纪头50年，煤炭仍将在中国一次能源构成中占主导地位。预计到2005年，煤炭在一次能源中的比重将从2009年的65438+67.8%、2000年的63.8%和2003年的67.8%达到50%左右。中国每年燃烧约3000万吨重油，石油资源的短缺仍然让以煤代油再次提上日程。煤制油已成为中国能源战略的重要趋势。

煤间接液化技术

煤间接液化技术被称为从煤气化生产合成气和从费托合成生产合成油。“煤间接液化”的方法早在1960年就在南非工业化了。南非也是一个富煤缺油的国家。其煤炭储量高达553.33亿吨，储采比为247年。煤炭占其一次能源的75.6%。自1955以来，南非采用煤气化技术和费托合成技术生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯和α-烯烃等石油和化工产品。南非的费托合成技术开发了一种现代合成醇浆态床反应器。沙索公司目前拥有两套“煤间接液化”装置，每年生产液态烃产品700多万吨(沙索32万吨，赛库675万吨)，其中合成油产品500万吨，每年耗煤4950万吨。70亿美元的累积投资已经收回。现在年产值达到40亿美元，年利润近12亿美元。

中国科学院山西煤炭化学研究所从20世纪80年代开始进行铁基和钴基催化剂费托合成油间接液化技术的研究和工程开发，已完成2000吨/年规模的煤基合成油工业实验，5吨煤可合成1吨成品油。根据项目规划，未来三年，中国煤炭大省山西将有望建成万吨级“煤制油”装置。中科院还设想，到2008年，建成百万吨煤基合成油企业，在山西大同、朔州地区的几个大煤田之间，建成大型煤炭“炼油厂”。近日，总投资6543.8+00亿美元的朔州联顺能源公司年产500万吨煤基合成油项目进入实质性开发阶段，计划于2005年建成投产。产品将包括辛烷值不低于90、不含硫和氮的合成汽油、合成柴油等近500种化学延伸产品。

中国有丰富的煤炭资源。为保障国家能源安全，满足国家能源战略对间接液化技术的迫切需求，科技部“863”计划和中国科学院于2001联合启动了“煤制油”重大科技专项。两年后，承担该项目的中国科学院山西煤炭化学研究所取得了一系列重要进展。来自煤炭的优质柴油，与我们常见的柴油完全不同，清澈透明，几乎无味。柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达75。它具有功率大、无污染的特点。这种高品质柴油与汽油相比，百公里油耗低30%，硫含量小于0.5× 10-6，比欧V标准高10倍，比欧IV标准高20倍。它是一种优良的环保清洁燃料。

山西省煤化工研究所的“煤制油”研究已有20年的历史。2002年9月实现了千吨级中试平台的首次试运行，合成了第一批原油。到2003年底，已经积累了几十吨合成原油。2003年底，从原油中生产出无色透明的优质柴油。目前，山西煤化工学院中试基地正准备第五次启动，计划运行6个月左右。目前，世界上只有南非等少数国家能够通过“煤制油”技术合成高质量柴油。山西省煤化工研究所高品质清洁柴油的出现，标志着我国已具备开发和提供先进成套自主产业化技术的能力，成为世界上少数几个拥有将煤变成高清洁柴油成套技术的国家。据悉，2005年，该院将在煤矿生产区建设65438+万吨/年示范厂，预计投资1.2亿至1.4亿元。在技术成熟的前提下，初步形成“煤制油”产业化的雏形。

据预测，到2020年，中国石油产品的短缺约为2亿吨。除654.38+2亿吨需进口外，“煤制油”技术可解决6000多万-8000万吨，投资约5000亿元，年产值3000亿-4000亿元，其中间接液化合成油可生产2000多万吨，投资约6543.3亿元。从经济效益来看，内部收益率可达8% ~ 12%，在原油价不低于25美元的情况下，柴油产品价格可控制在2000元/吨以内。这一规模项目的投资约需45亿元。

目前已有山西省煤化工研究所等7家单位组成联盟，在“煤制油”实验中共享数据；即将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行野外跑车试验；2005年，奔驰、大众等厂商提供车辆，使用高清洁柴油作为燃料，进行了从上海到北京的长途行驶试验，将全面考察车辆与燃料、燃烧性、环保性的匹配关系。目前正在进行“煤制油”工业示范厂的基础设计，预计2010前投入规模化生产。

中国和南非于2004年9月28日签署了合作谅解备忘录。根据这份备忘录，中国两家大型煤炭企业神华集团有限公司和宁夏煤业集团有限公司将与南非Sovo公司合作，分别在陕西和宁夏建设两座煤炭间接液化厂。两座间接液化厂初期建设规模分别为300万吨油品/年，总投资约300亿元。煤间接液化项目通过技术引进和中外合资，填补了国内空白，对“煤制油”示范工程的可靠建设具有重要意义。沙索公司是目前世界上唯一拥有煤液化装置的企业。自1955建成第一座煤间接液化厂至今已有50年。已建成3座煤间接液化厂，年加工煤4600万吨，年产各类油品和化工产品760多万吨，满足南非国内40%的石油需求。

中国科学院与神华集团签署“铁基浆态床合成燃料技术”标志着该技术产业化指日可待。铁基浆态床合成燃料技术是中科院重大创新项目，是中科院山西煤化工研究所承担的国家“863”计划项目，得到了国家、山西省及相关企业的支持。经过两年多的努力，我们开发了具有自主知识产权的技术，如高活性和稳定性的铁基催化剂，1000吨浆态床反应工艺和装置。截至2004年6月38+10月底，已完成1500小时的试运行，正在为65438+万吨/年工业示范装置的基本设计收集数据，基本形成了具有我国自主知识产权的集成创新成果。与神华集团的合作将对中国煤基间接合成油技术的发展起到积极作用。

壳牌(中国)有限公司、神华集团和宁夏煤业集团于2004年6月+065438+2004年10月签署了合作开发清洁煤制油产品的谅解备忘录。根据谅解备忘录，在6至9个月的预可行性研究期间，三方将研究壳牌煤制油(间接液化)技术在中国应用的可行性，包括市场分析、经济指标评估、技术方案及相关法规审核、项目选址确定等。据了解，神华集团和宁夏煤业集团将分别在陕西和宁夏建设一座煤炭间接液化厂。拟建的两座间接液化厂一期建设规模为每年300万吨油品，初步估算总投资各约300亿元。

云南开元杰化集团有限公司将利用小龙潭褐煤资源优势，建设年产30万吨甲醇和65438+万吨二甲醚项目、年产50万吨或1万吨煤生产合成油项目、褐煤间接液化技术生产汽油项目。公司计划于2006年建成甲醇和二甲醚项目，产品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化气。由于投资大、科技含量高，谢华集团计划分两步实施:2005年建成一套年产1万吨煤制油工业示范装置；2008年建成年产50万吨或654.38+0万吨的煤基合成油厂。目前，年产2万吨煤制油产业化示范项目已完成概念试验和项目可行性研究报告。该项目投资7952万元，将对云南省大型煤制油企业和煤制油行业起到示范作用。

美国正在开发一种从煤气化中制备化学品的新工艺。Air Products液相转化公司(Air Products and Chemicals Company与Eastman Chemical Company的合伙企业)成功完成了美国能源部11年资助的重点研究项目，验证了煤制甲醇的先进方法。该装置可以将煤转化为化工产品，生产氢气和其他化学品，没有排放污染。自1997年4月以来，液体甲醇工艺(称为LP MEOH)已在伊斯曼公司Kingsport地区的煤制化学品联合工厂投入工业试运行。工厂的开工率为97.5%。验证表明，最大产品生产能力可超过300吨/天甲醇，比原设计提高10%。它不同于使用固定床颗粒催化剂并在气相中操作的常规甲醇反应器，而LP MEOH工艺使用由Air Products and Chemicals Company设计的浆态鼓泡塔反应器(SBCR)。合成气进入SBCR后，与催化剂(分散在惰性矿物油中的粉状催化剂)反应生成甲醇，离开反应器的甲醇蒸汽经冷凝蒸馏后，作为生产多种产品的原料。LP MEOH工艺用于处理煤气化炉产生的合成气，从合成气中回收25%~50%的热量，无需在上游脱除CO2(常规技术需要脱除CO2)。当使用高CO2含量的原料时，生产的甲醇浓度大于97%，水含量仅为65438±0%。相比较而言，常规气相工艺所需原料中的CO和H2应为化学计量比，甲醇产品的含水量通常为4%~20%。新技术与气化联合循环发电装置结合时，由于不需要化学计量进料，可节约成本0.04~0.11美元/加仑。由煤生产的甲醇产品可直接用作汽车、燃气轮机和柴油发电机的燃料，燃料经济性损失很小或没有损失。如果用甲醇作为磷酸燃料电池的氢源，需要进行净化处理。

煤直接液化技术

早在20世纪30年代，第一代煤直接液化技术——煤直接加氢液化工艺就在德国实现了工业化。但当时的煤液化反应条件苛刻，反应温度470℃，反应压力70MPa。1973世界石油危机使煤直接液化技术的研究和发展再次受到关注。各种第二代煤直接液化工艺相继开发出来，如美国的H-Coal工艺、溶剂煤精制工艺(SRC-I、SRC-II)和供氢溶剂工艺(EDS)。这些工艺已完成大规模中试，技术上具备建厂条件，但由于经济建设投资大，煤液化油生产成本高，一直没有工业化。目前，几个主要工业国家都在继续研发第三代煤直接液化工艺，该工艺具有反应条件温和、出油率高、油价相对较低的特点。目前世界上几种典型的煤直接液化工艺有:德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺。自1980以来，中国煤炭科学研究院北京煤化学研究所重新启动了煤直接液化技术的研究，现已建成煤直接液化及油品提质加工实验室。通过国内上百种煤种的煤直接液化试验，筛选出适合液化的煤种15种，液化油收率在50%以上。研究了四种煤直接液化的工艺条件，开发了煤直接液化催化剂。煤炭科学研究院还与德国RUR和DMT公司签订了可行性研究项目协议，完成了云南先锋煤液化厂的可行性研究报告。拟建的云南先锋煤液化厂年加工(液化)褐煤257万吨，气化制氢用原煤253万吨(其中发电654.38+0.7万千瓦)，共需原煤565.438+0万吨。液化厂建成后，每年可生产汽油35.34万吨、柴油53.04万吨、液化石油气6.75万吨、合成氨3.9万吨、硫磺2.53万吨、苯8800吨。

我国首个大型神华煤直接液化油项目的可行性研究已进入实地评估阶段。推荐的三个地点是内蒙古自治区鄂尔多斯市的上湾、马家塔和丁松赫萝。神华煤液化项目是国务院于2001年3月批准的可行性研究项目。该项目是能源结构调整的重要战略举措，是将中国丰富的煤炭能源转化为相对稀缺的石油资源的新途径。该项目引进美国碳氢技术公司的煤炭液化核心技术，将储量丰富的神华优质煤按照国内常规技术直接转化为合格的汽油、柴油和石脑油。该项目可消化原煤15万吨，形成新的产业链，效益比原煤直销可提高20倍。其附属产品将延伸至下游产品，如硫磺、尿素、聚乙烯、石蜡和天然气。这个项目的一大特点是大型工厂，包括煤液化、天然气制氢、煤制氢和空气分离，是世界上同类项目中最大的。预计年销售额达60亿元，税后净利润654.38+0.57亿元，654.38+065.438+0年可收回投资。

甘肃省煤田地质研究所煤炭转化中心自主研发的配煤液化试验技术取得重大突破。由于混煤液化技术比单一煤液化的出油率高，预计该技术生产的汽柴油成本约为1500元/吨，具有显著的经济效益和社会效益。在煤液化之前，只有一种煤用于加工。甘肃煤转化中心在世界上首次采用配煤，将甘肃犹大和天祝两地不同微量组分的煤以6: 4的比例反应，设定温度440℃，时间60秒，因此被称为“配煤液化”。试验表明，该技术可使煤的转化率达到95.89%，油的收率提高到69.66%。常用催化剂用量少于单一煤液化，反应条件相对温和。

甘肃中部高硫煤配煤直接液化技术由甘肃省煤田地质研究所进行了实验室研究，并通过专家鉴定达到国际先进水平。同时，腾达西北铁合金公司和甘肃煤田地质研究所也签署了投资协议，使“煤制油”产业化迈出了实质性的一步。为给甘肃省“煤制油”产品升级提供资源，该省与甘肃省煤田地质研究所对该省中部地区“煤制油”产业化进行了前期研发。据专家测定，产油率一般可达64.63%，如配煤，可达69.66%。项目实施后，将为甘肃省华亭、靖远、窑街等矿区的煤炭转化和产业链延伸积累宝贵经验。

神华集团“煤制油”直接液化产业化装置于2004年8月底在内蒙古自治区鄂尔多斯市正式开工。这是世界上首次建造的直接液化煤的“煤制油”工业装置。神华煤直接液化项目总建设规模为500万吨/年油品，分两期建设，其中一期工程为320万吨/年油品，由3条主要生产线组成，包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。一期工程主厂区占地186公顷，场外工程占地177公顷，总投资245亿元。建成投产后，年耗煤量970万吨，可生产各类油品320万吨，其中汽油50万吨，柴油2150吨，液化气3100吨，苯。为有效规避和降低风险，项目采用分步实施方案，先建设一条生产线，待装置运行平稳后再建设其他生产线。2007年7月完成第一条生产线，2010左右完成最后两条生产线。2003年，神华集团公司产销量超过6543.8亿吨，成为中国最大的煤炭生产经营企业。据说，如果油价高于每桶22美元，煤液化技术将具有竞争力。

神华集团将努力发展成为以煤炭为基础，以煤、电、油为主要产品的大型能源企业集团。到2010，神华集团煤炭产量将超过2亿吨；自营和控股发电装机容量达到2000万千瓦；煤液化形成石油产品和煤化工产品的能力达到10万吨/年；甲醇制烯烃产能达到6543.8亿吨/年。2020年，其煤炭产量将超过3亿吨；电厂装机容量达到4000万千瓦；煤液化形成石油产品和煤化工产品的能力达到3000万吨/年。

目前，世界上还没有煤直接液化的工业化生产装置。神华液化项目建成后，将是全球首个煤直接液化商业化示范装置。南非只有一家企业拥有煤炭间接液化的工业生产设备。美国正在建设一座规模为每天5000桶石油的煤间接液化示范工厂。

云南省还将大力发展煤化工，积极实施煤炭液化项目。云南先锋煤直接液化项目预可行性研究报告于2004年5月通过专家评审。项目实施后，“云南制造”汽柴油不仅可以供应云南省，进入国外和国际市场，还将使云南成为仅次于内蒙古的第二大“煤制油”省份。云南先锋煤液化项目是我国利用国外煤直接液化技术建设的首批项目之一。云南煤制油技术将首先在先锋矿区启动，取得成功经验后在其他地方继续推广。即将建设的云南煤炭液化厂预计总投资6543.8+0.03亿元，项目建设期预计为4年。建成后，年销售额34亿元，年经营成本7.9亿元，年利润6543.8+0.38亿元。云南省煤炭资源丰富，但石油和天然气严重短缺。先锋褐煤是最适合直接液化的煤。在中国煤炭学会测试的14种适合直接液化的煤中，先锋褐煤活性最好，惰性组分最低，转化率最高。液化是有效利用云南大量褐煤资源的突破口，洁净煤技术是发展方向，符合国家产业政策。“煤改油”将使云南的煤炭资源优势变成经济优势。“煤制油”项目一旦能在全省推广，全省654.38+05亿吨煤炭可转化为30亿吨汽油或柴油，产值将超过654.38+00万亿元。