26 2 月 2006

煤變油

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刚刚看21世纪经济报道,有一篇小标题为《总投资保守估计150亿美元 生产规模“超出想象”》大标题为《“媒变油”投资热潮涌动》的报道,看完后感触颇深。
这些年油价一路飙升,我国也已从石油出口国转为了进口国,据最新统计显示,2004年中国石油进口量已经超过1亿吨,进口依存度达到了40%左右,并且这一趋势还会进一步放大。而中国是一个煤多油少的国家,按说这项技术的成功应该是一件造福于民的好事,但是,看完报道却感觉十分沉重。
在1997年以前,我国一直是原油出口国,在石油危机没有充分显现的时候并没有并没有意识到能源供应的危机,过度的出口和开采使得我们从1997年开始急剧感到了原油短缺的压力,资源从充裕到匮乏不过短短的十几年。而能源的匮乏及对进口能源依存度的增加势必导致被动,无论是从经济上还是从国力上,尤其是对发展中国家来说。
现在,煤变油的技术应运而生,并且大有利可图。曾有媒体报道我国目前正在兴建和拟建设的“媒变油”项目已达1600万吨;外电也报道说,中国正在计划投入大约150亿美元上马“媒变油”项目。而这在专业人士看来还是一个十分保守的估计。专家指出,国际油价高于28美元,将意味着“煤变油“有利可图,而现在远远高置的国际油价对“煤变油“来说,无疑将会是暴利;有媒体甚至指出在当前情况下,“煤变油”简直是“造血”商机。
然而,让人感到沉重的是,厂商的趋之若鹜,大规模产业化生产,油价成本的下跌是否会导致新一轮的出口热潮?企业对于最大利润的追求是否会导致新的能源危机?中国又有多少的煤可以开采?政府是否有长远的目光对于能源的开采进行宏观调控?地区政府因为能源的开采能为地方经济带来发展而采取放任的态度,中央政府又是否能够真的进行并落实相应的控制措施?
据相关媒体报道,从煤炭资源的前景看,到2002年底,我国探明可直接利用的煤炭储量为1886亿吨,然而,我国煤矿的平均资源回收率仅为30%,按煤炭年产量19亿吨计算,仅能使用30年。而事实上,19亿吨只是一个静态数字,是现有状态下的数字,而在现有状态下,每年的煤炭产量都在以两位数的增幅攀升,未来20-30年,包括煤炭在内的许多矿产资源都将成为稀缺资源,这还不包括大规模的“煤变油”工程。
虽然矿产资源归国家所有,但是目前我国垂直管理体系并没有建立,矿产资源实行的是属地管理原则,虽然国务院要求各级监督执法部门严格执行《中华人民共和国矿产资源法》和相关法律法规,严禁采矿权人以承包、转包、和租赁等方式,将部分和全部采矿权转给他人开采,但是时至今日仍有许多煤矿企业采取这些方式经营。由于这些煤矿企业对当地经济的推动作用,地方政府也没有采取大力的必要的干涉。只顾地区型短期内经济的发展而忽略整个国家的资源状况是当今面临的主要问题。
另外现如今煤炭企业已经形成了卖方市场,与电力部门已经就煤炭价格产生了矛盾,而“煤变油”技术的成熟,使得对煤炭的需求进一步上升,如果国家不能提高对资源的控制能力,势必导致煤炭的过渡开采和价格的不断上升。煤炭资源若是形成了全面市场化的模式,必然导致煤炭价格持续飙升,煤炭企业的利润爆膨,而其他企业成本上升,工厂倒闭,工人失业,最终危及到国家经济安全和社会稳定。而对于国家的整个能源来说,在未来的三十年,我们将从一个以煤炭为主的国家变为煤炭稀缺国。
能源是国民经济的命脉,一定意义上说,煤炭是我们国家的命脉,我们在能源上吃的亏已经不少了,试想这样大规模地开采不可再生性资源,到最后谁才是最大的受害者?没有规划性和可持续性眼光,只看短期利益,宏观调控不强,地区性开采严重是我们曾经犯过的错误,带来的后果也是有目共睹的。国家应该加强对资源的控制能力,意识到过渡开采带来的严重后果。希望这次煤变油项目能够引起大多数人对环境保护的重视,对资源可持续性发展的重视,引起政府的重视,引起生产开发者的重视,煤炭也属于不可再生资源,这样大幅度的开采带来的结果会是什么?在获得短期利益的基础上我们整个国家牺牲的又是什么?设想若干年后中国连煤炭也要进口,该是怎样一番景象?
这么看来,本来是一件好事,但是现在,真不知道“煤变油”到底是福是忧了。

国际原油价格又攀新高,人们寻找石油替代品的步伐也在加快。一项将煤炭转化成汽柴油的计划,正在我国最具实力的两大煤炭集团———神华集团和兖矿集团紧锣密鼓地实施:神华建在鄂尔多斯的项目已于去年8月开工,将于2007年投产;兖矿煤变油中试研究项目已于今年1月底通过专家审查,正在申请投入工业化建设(4月19日本版进行了报道)。那么,煤变油的前景到底如何呢?

  发达国家为何不搞煤变油?

  据了解,目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂,是世界上唯一大规模的煤变油商业工厂,并为该国提供了60%的运输油料。其实美、德、日等发达国家也都有成熟技术,但它们为什么没有投入工业化生产?

  据介绍,早在上世纪30年代末,由于石油紧缺,德国就开始研究煤制油技术。二战前,德国已建成17个工厂,生产420多万吨汽柴油。到了40年代末、50年代初,随着中东大油田的开采,低成本的石油大量充斥市场,每桶2—10美元。在这种情况下,再搞煤变油在经济上就很不合算。直到1973年,中东实行石油禁运,油价被炒高,达到每桶30多美元(相当于现在价格80多美元),这时,大规模的煤制油研发又掀起高潮,美、日、德都纷纷投巨资研究,并建设了试验工厂。但是,在这些国家,煤变油始终没有真正投入商业运行。这是为什么呢?

  据专家测算,当原油价格在28美元以上,煤变油在经济上就比较划算;低于这个价格,煤制油就不划算。因此,上世纪80年代中期至90年代中期,国际油价一直处在低位,煤变油自然不会受到重视。但是,各国技术已相当成熟,可以说倚马可待,只要市场需要,就可进行大规模工业化。直到最近两年,国际油价一再攀升,煤制油重新被各国提上议事日程。美国去年起又开始搞间接液化,法国、意大利也开始进行合作研发。但从项目启动到开工建设,至少需要5年准备时间,而油价频繁变动,时高时低,人们往往反应滞后,使决策举棋不定。

  中国搞煤变油有优势,但不会成为油品生产的主方向

  专家认为,在我国搞煤变油有着显著的优势。我国富煤少油,近年来随着经济的发展,进口原油逐年攀升,从1993—2003年10年间,年均递增15%以上,进口依存度越来越高。10年间,我国进口原油增长9.18倍,每年花去大量外汇。由于油价上涨,2004年进口原油比上年多支付550亿元人民币。因此,专家认为,从我国能源安全的战略角度考虑,也应该努力想办法,从多元化出发,解决能源长期可靠供应问题,而煤变油是可行途径之一。

  同时,中国是产煤大国,西部产煤成本(特别是坑口煤)相对较低。神华集团副总经理、神华煤制油公司董事长张玉卓给记者算了一笔账:吨煤开采成本美国是20.5美元,神华神东矿区不到100元人民币,很显然,神华煤很有优势。

  此外,中国投资成本和劳动力成本相对较低。据估算,年产250万吨柴汽油的生产线,在美国需投资32亿美元,而在中国仅需20亿美元。

  据测算,神华煤制油项目在国际原油价格22—30美元/桶时,即有较强竞争力。而目前国际原油价格长期在50美元/桶以上。

  兖矿的煤炭开采成本会高一些,它搞煤变油划算吗?据兖矿集团副总经理、煤化工公司总经理张鸣林介绍,兖矿坑口煤炭开采成本约为100元/吨,在国际油价不低于23美元/桶时具有竞争力。

  目前,神华在煤制油上已累计投资数十亿元。张玉卓透露,神华还准备与南非合作,以间接液化方式生产煤制油,产成品中,将以柴油为主,汽油为辅。今后五六年内,神华将在煤制油上投资数百亿元,10年后,煤与油在神华将并驾齐驱。可以看出,神华在煤制油项目上雄心勃勃。

  兖矿已累计投入1.3亿元,它的工业化项目尚未启动。兖矿正在瞄准汽油市场,今年计划再投入1亿多元,进行高温合成工艺技术的中试研究,使产成品中汽油占70%,柴油占25%。

  目前,煤变油产业化步伐正在加快。不过,专家认为,并非所有煤炭都适合转化成柴汽油,特别是直接液化对煤种要求很高,我国只有少数几个地区的煤炭适合,间接液化对煤种的适应性要宽泛些。因此,煤制油在我国会得到一定发展,但不可能成为油品生产的主方向。

“煤变油”技术,是把煤炭在高温下加氢、加压、加催化剂,产生粗油,再经过炼化取得汽柴油,以此解决世界能源煤多油少的结构性缺点,目前此项技术已成为许多国家开发的热点。

通过脱碳和加氢,煤炭可以直接或间接转化成适于运输的液体燃料,其中一种方法是焦化或热解,另外一种方法是液化。由于将煤炭转化成液体燃料的成本比提炼原油的成本高,但原煤本身的价格比较低廉,这是煤炭液化技术能够付诸实施的一个主要激励因素。

随着石油储量的逐渐减少,可以预见在未来的一定时期,将需要替代性液体燃料。由于全球的煤炭储量极其丰富,煤炭液化是其中之一。

早在70年代初,由于国际油价暴涨,美国、英国和日本等国家就开始进行大量的煤炭液化技术研究和开发。从80年代开始,大部分煤炭液化项目被搁置起来,但南非例外。原因是南非没有石油和天然气资源,仅有丰富的煤炭资源,另外,到80年代中期为止,南非受到了30年的贸易禁运,这些因素促使南非大规模采用煤炭液化产品。目前,南非60%的运输燃料是由煤炭提供的。

许多不同的“直接”液化工艺已被开发出来,但就所进行的化学反应而言,它们密切相关。这些液化工艺的共同特征是,先将大量的煤粉放入溶剂中,在高温高压的条件下进行溶解,然后将溶解的煤炭在氢气和催化剂的作用下进行加氢过程。

直接液化是目前可采用的最有效的液化方法。在合适的条件下,液化油收率超过70%(干燥无矿物质煤)。如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话,现代液化工艺总热效率(即转化成最终产品的输入原料的热值比例,%)一般为60~70%。

这些工艺一般发展到工艺开发单元(process development unit)或试验性阶段,并且主要的技术问题已得到解决。但是,目前没有示范厂或商业化厂建成运转。

煤炭“间接”液化的唯一正在运转工艺是南非的Sasol工艺,目前已经建成了三座生产厂。间接液化的唯一核心技术是合成反应段,因此最近的主要工作集中在开发先进的催化剂上,催化剂不限于某一具体工艺。

从1985年以后,由于石油的价格较低,人们对用于生产运输燃料的煤炭液化的兴趣下降。目前,只有日本还在积极进行大规模的煤炭液化工艺的研究,并且还有一座150t/d规模的装置正在运转。由于中国目前逐渐成为一个净石油进口国,而且潜在的产油区地理位置偏僻,因此中国有发展煤炭液化的强烈愿望。中国正在分别与美国、日本和德国合作进行煤炭液化的可行性研究。

煤炭液化的可行性主要决定于液化工艺的经济性。这需要大量的品位低、价格低的煤炭,且石油和天然气缺乏或成本较高。也就是说,未来石油价格的上涨将引起人们重新对煤炭液化技术的极大兴趣,并可能导致大规模的商业化煤炭液化生产。

煤直接液化是把煤直接转化成液体产品。其工艺主要有Exxon供氢溶剂法(EDS)、氢-煤法等。EDS法是煤浆在循环的供氢溶剂中与氢混合,溶剂首先通过催化器,拾取氢原子,然后通过液化反应器,释放出氢原子,使煤分解;氢-煤法是采用沸腾床反应器,直接加氢将煤转化成液体燃料。20世纪80年代开发出的煤-油共炼工艺,提高了煤液化的经济性。煤-油共炼是煤与渣油混合成油煤浆,再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢,从而可以大幅度降低成本。

“煤变油”原理示意图

“煤变油”加紧“催化”生成

国际原油价格又攀新高,人们寻找石油替代品的步伐也在加快。一项将煤炭转化成汽柴油的计划,正在我国最具实力的两大煤炭集团——神华集团和兖矿集团紧锣密鼓地实施:神华建在鄂尔多斯的项目已于去年8月开工,将于2007年投产;兖矿煤变油中试研究项目已于今年1月底通过专家审查,正在申请投入工业化建设。那么,煤变油的前景到底如何呢?
据了解,目前南非拥有一套年产800万吨油品的煤变油工厂......

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“煤变油”技术小档案

“煤变油”技术,是把煤炭在高温下加氢、加压、加催化剂,产生粗油,再经过炼化取得汽柴油,以此解决世界能源煤多油少的结构性缺点,目前此项技术已成为许多国家开发的热点。

· 煤变油的概况

· “煤变油”原理示意图

· 煤直接液化

· 配煤液化技术介绍

· 煤间接液化

· 煤液化油提质加工介绍

“煤变油”工艺介绍

· 俄罗斯煤加氢液化工艺

· 德国煤液化新工艺

· 日本NEDOL工艺

· 美国HTI工艺

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