【導(dǎo)讀】我國是一個“富煤少油缺氣”的國家。在世界已探明的化石能源儲量中，我國的煤。炭占世界總量的%，石油占%，天然氣占%。“富煤貧油”的能源稟賦狀況決。求增加迅速，對石油進(jìn)口的依存度不斷升高，能源消費帶來的環(huán)境問題越來越突出。石油已成為影響我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。預(yù)計到2020年，我國石油消費量將超。因此，充分利用中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)特點，通過尋求多元化石油替代，降低。石油對外依存度，確保國家能源安全有著重要意義?！案幻贺氂汀钡哪茉唇Y(jié)構(gòu)以及相對低廉的煤價是我國“煤制油”發(fā)展的主要動力。醇醚燃料包括甲醇、二甲醚和乙醇等，是重要的石油替代能源。車用清潔替代汽油、柴油的燃料。煤基醇醚燃料不僅有良好的經(jīng)濟(jì)性，而且由煤轉(zhuǎn)化為。甲醇燃料和開發(fā)醇醚汽車十分符合煤氣化、煤轉(zhuǎn)化以及汽車行業(yè)的發(fā)展方向。價格的走高以及合成氨裝置大型化的發(fā)展，煤頭合成氨的比重越來越大。

　　

【正文】 在工業(yè)上有著廣泛的用途。我國無煙煤保有儲量為1156億 t， 僅占全 國煤炭保有儲量的 %。主要分布在山西和貴州兩省。其次是河南和四川。山西省的無煙煤，只有產(chǎn)于山西組中的灰分和硫分一般較低，而產(chǎn)于太原組中的則多為中高硫至特高硫煤；貴州省和四川省的無煙煤多屬高硫至特高硫煤；河南省的無煙煤灰分、硫分均較低，但多屬粉狀構(gòu)造煤，其應(yīng)用范圍較小。雖然，我國寧夏汝箕溝的無煙煤，灰分、硫分都很低，在國際市場上享有盛譽(yù)；湖南湘中金竹山的無煙煤，灰分為 3%～ %，硫分 %；寧夏堿溝山的無煙煤，灰分小于 7%，硫分 %～ %，都是少有的優(yōu)質(zhì)無煙煤，但這些礦區(qū)規(guī)模不大，儲量有限 。因此，我國優(yōu)質(zhì)無煙煤不多。 8 第 三 節(jié) 我國煤炭資源分布特點 一 、 煤炭資源與地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度呈逆向分布 我國煤炭資源在地理分布上的總格局是西多東少、北富南貧。而且主要集中分布在目前經(jīng)濟(jì)還不發(fā)達(dá)的山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆、貴州、寧夏等 省區(qū) ，它們的煤炭資源總量為 t， 占全國煤炭資源總量的 %，而且煤類齊全，煤質(zhì)普遍較好。而我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)，工業(yè)產(chǎn)值最高，對外貿(mào)易最活躍，需要能源最多，耗用煤量最大的京、津、冀、遼、魯、蘇、滬、浙、閩、臺、粵、瓊、港、桂等 14 個東南沿海省 （ 市、區(qū) ） 只有煤炭資源量 萬億 t， 僅占全國煤炭資源總量的 %，資源十分貧乏。 表 5 2020 年各地區(qū)煤炭產(chǎn)量和國民生產(chǎn)總值對比 地區(qū) 2020年國民生 產(chǎn)總值（億元） 占比 2020年煤炭 產(chǎn)量（萬噸） 占比 廣 東 % % 山 東 % % 江 蘇 % % 浙 江 % % 河 南 % % 河 北 % % 上 海 % % 遼 寧 % % 四 川 % % 福 建 % % 湖 北 % % 湖 南 % % 北 京 % % 安 徽 % % 黑龍江 % % 內(nèi)蒙古 % % 廣 西 % % 山 西 % % 江 西 % % 陜 西 % % 吉 林 % % 天 津 % % 云 南 % % 重 慶 % % 新 疆 % % 貴 州 % % 9 甘 肅 % % 海 南 % % 寧 夏 % % 青 海 % % 西 藏 % % 資料來源：國家統(tǒng)計局、中國煤炭工業(yè)協(xié)會 世經(jīng)未來整理 2020年 GDP 排在前列的廣東、山東、 江蘇、 浙江、 河南、河北、上海等省區(qū)的 GDP 總量占了全國的 %，而煤炭產(chǎn)量僅占了全國的 %，其中經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度最高的廣東、上海、浙江三省市完全沒有煤炭產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度較低的山西、陜西、內(nèi)蒙、甘肅、寧夏、新疆、云南、貴州等西部省區(qū) GDP 總和僅占全國的 %，煤炭產(chǎn)量全占了全國的 %。 我國煤炭資源賦存豐度 與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度呈逆向分布的特點，使煤炭基地遠(yuǎn)離了煤炭消費市場，煤炭資源中心遠(yuǎn)離了煤炭消費中心，從而加劇了遠(yuǎn)距離輸送煤炭的壓力，帶來了一系列問題和困難。 二 、 煤炭資源與水資源呈逆向分布 我國水資源比較貧乏，僅相當(dāng)于世界人均占有量的 1/4，而且地域分布不均衡，南北差異很大。以昆侖山 —秦嶺 —大別山一線為界，以南水資源較豐富，以北水資源短缺。據(jù)初步統(tǒng)計，我國北方 17個省 （ 市、自治區(qū) ） 的水資源量總量，每年為 6008億 m3，占全國水資源總量的 %，地下水天然資源量每年為 2865億 m3，占全國地下水天然資源量的 32%左右。北方以太行山為界，東部水資源多于西部地區(qū)。與此相反，這些地區(qū)卻蘊(yùn)藏著豐富的煤炭資源，不僅數(shù)量多，而且埋藏相對較淺，煤質(zhì)好，品種齊全，是我國現(xiàn)今和今后煤炭生產(chǎn)建設(shè)的重點地區(qū)，也是我國現(xiàn)今與未來煤炭供應(yīng)的主要基地。據(jù)統(tǒng)計，位于這一地區(qū)的晉、陜、內(nèi)蒙古、寧、甘、新 6省 （ 自治區(qū) ） 共有煤炭資源量 t， 占全國煤炭資源總量的 %；埋藏深度淺于 1000m的資源量為 t， 占全國同樣深度煤炭資源總量的 %。 由于這一地區(qū)煤炭資源過度集中，并與水資源呈逆向分布，不僅給當(dāng)?shù)氐拿禾可a(chǎn)發(fā)展 帶來了重要影響，而且解決不好，還將制約整個煤炭工業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，影響煤炭的長期供應(yīng)問題。 煤化工為高耗水行業(yè)，與水資源分布密不可分，大規(guī)模發(fā)展煤化工，將加大用水，必然會擠占農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水，惡化脆弱的生態(tài)環(huán)境，危及生態(tài)環(huán)境安全。 10 第 二 章 煤化工行業(yè)發(fā)展概況 第一節(jié) 煤化工行業(yè)基礎(chǔ)知識 一、 煤化工 基本概念 煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)，生成各種化學(xué)品 ，在這些化學(xué)品中有一些可以作為能源 （ 或能源化工品 ） 。 發(fā)展煤化工是促進(jìn)煤炭企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。 從長遠(yuǎn)計，用煤作原料來生產(chǎn) 油品以及醇醚燃料 是解決 我國 石油資源不 足的 一個 重要 方向 ， 發(fā)展煤化工在我國具有戰(zhàn)略意義。 。我國發(fā)展煤化工 應(yīng)該從實際出發(fā)，因地制宜，合理而又充分地利用 資源。 圖 3 煤化工產(chǎn)業(yè)鏈 11 資料來源： 世經(jīng)未來整理 煤炭企業(yè)發(fā)展煤化工的技術(shù)路線和產(chǎn)品方向主要有：以生產(chǎn)發(fā)動機(jī)燃料油為主的煤直接液化和間接液化 制油技術(shù) ，以生產(chǎn)含氧燃料為主的煤氣化合成甲醇與二甲醚 技術(shù) ， 以生產(chǎn)化肥為主的煤氣化制取合成氨技術(shù)，以及 以生產(chǎn)焦炭為主的煤焦化 技術(shù)等 。 煤化工的主要持征是：合理利用煤炭資源，充分體現(xiàn)煤炭價值；通過多項煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)化集成實現(xiàn)多種煤化工產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。 二、 煤化工主要技術(shù) 路線 煤及煤化工的發(fā)展從技術(shù)上主要分為四條發(fā)展線路，分別為煤的焦化路線、煤的氣化路線、煤液化路線和煤制電石乙炔路線。 鑒于我國“富煤少油“的能源結(jié)構(gòu)， 煤制油以及煤制醇醚燃料將會具有較大的市場空間，所以未來 具有較大發(fā)展?jié)摿Φ氖前簹饣肪€和煤液化路線在內(nèi)的煤化工 能源路線 。 （一） 煤 氣化 路 線 甲醇 我國傳統(tǒng)的煤化工合成氣線路主要是通過合成氣制氮肥和部分甲醇下游有機(jī)化工產(chǎn)品。隨著原油價格高漲，煤化工下游產(chǎn)品甲醇和二甲醚作為首選替代燃料，其地位日益重要。同時，隨著甲醇下游產(chǎn)品用途不斷擴(kuò)展，甲醇市場需求量急劇增加 。現(xiàn)在，甲醇制醇醚燃料、甲醇制烯烴（替代石化線路）已經(jīng)成為煤化工發(fā)展新階段的首要發(fā)展線路。 二甲醚 二甲醚（ DME）是一種重要的超清潔能源和環(huán)境友好產(chǎn)品，被稱為“二十一世紀(jì)的燃料”。 二甲醚作為二次能源的生產(chǎn)成本，除了技術(shù)、規(guī)模等因素外，主要取決于甲醇的生產(chǎn)成本。我國目前基本上采用二步法生產(chǎn)二甲醚，新上項目的規(guī)模大部分在 10萬至 20萬噸 /年。 二甲醚的大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域，主要是替代車用柴油燃料和民用液化石油氣，這是一個巨大的潛在市場。 由于二甲醚這種廣闊的市場潛力，國內(nèi)眾多有實力的公司看好并計劃上馬二甲醚項 目。除瀘天化采用天然氣為原料外，其余均采用煤為原料。山東兗州、陜 12 西神府、陜西渭河、河北邢臺、新疆、大慶等地也有建設(shè)大型甲醇 /二甲醚項目的意向。 合成氨 合成氨 指由氮和 氫 在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨 。 世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收副產(chǎn)外，絕大部分是合成的氨。合成氨主要用作 化肥 、冷凍劑和 化工 原料 。 以煤為原料、采用煤氣化 — 合成 氨技術(shù)是我國化肥生產(chǎn)的主要方式，目前我國有 800 多家中小型化肥廠采用水煤氣工藝，共計約 4000 臺氣化爐，每年消費原料煤（或焦炭） 4000多萬 t，合成氨產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量的 70%。 （二）煤 液化 路線 煤液化技術(shù)在科學(xué)上稱為煤基液體燃料合成技術(shù)，它分為直接液化和間接液化。直接液化是在高溫高壓下，加氫使煤中的有機(jī)物直接轉(zhuǎn)化為液體燃料，再進(jìn)一步加工精制成汽油、柴油等燃料油。 目前，國際上已開發(fā)出的煤加氫液化工藝有 10 多種，比較有代表性的有德國的 IGOR工藝、日本的 NEDOL工藝、美國的 HTI工藝。三種工藝中，比較成熟 可靠的是德國的 IGOR工藝，其轉(zhuǎn)化率能達(dá)到 97%。 2020 年國家科技部和中國科學(xué)院聯(lián)合啟動了“ 煤制油 ”項目，計劃 5 至 10年內(nèi)在內(nèi)蒙古、山西、陜西、云南建設(shè)基地。 我國目前已經(jīng)批準(zhǔn) 并已啟動的煤制油 項目 有四家 ， 它們是 神華在鄂爾多斯的100 萬噸煤制油項目 ， 兗礦在陜西榆林的 100 萬噸煤制油項目 ， 山西潞安的 16萬噸煤制油項目和內(nèi)蒙古伊泰的 16萬噸煤制油項目 。 煤液化 項目是資金密集型、技術(shù)密集型項目，投資巨大，面臨油價下跌、煤炭緊缺、資源浪費、環(huán)境惡化等種種可控與不可控風(fēng)險，社會爭議比較大。 三 、煤化工產(chǎn)品方案 確定 合適的產(chǎn)品方案 及煤化工路線 ， 對保障企業(yè)實現(xiàn)預(yù)定的經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)是至關(guān)重要的。在具體產(chǎn)品方案的確定過程中 ， 雖然會在一定程度上受到所選技術(shù)及其組合方式的制約 ， 但面對千變?nèi)f化的市場需求 ， 煤化工產(chǎn)品具有十分廣闊的調(diào)整空間。 在今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)，煤化工的主要產(chǎn)品主要為滿足替代石油產(chǎn)品及石 13 油化工產(chǎn)品的需求 ， 既要考慮直接替代油品 ， 更應(yīng)注重直接替代石油化工產(chǎn)品。而且在產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性等方面 ， 某些煤化工產(chǎn)品具有石油化工產(chǎn)品所不可比擬的一些優(yōu)勢。煤化工的主要產(chǎn)品應(yīng)該追求高附加值、適銷對路 ， 且有較好市場前景。 由于煤化工具有較 強(qiáng)的抵抗市場風(fēng)險的能力 ， 因而產(chǎn)品方案靈活可調(diào)。所謂靈活可調(diào)應(yīng)具有下列兩方面含義 ： 一是根據(jù)市場需求的變化 ， 通過改變現(xiàn)有工藝設(shè)備的操作條件 ， 隨時適當(dāng)調(diào)整主要產(chǎn)品的品種及其所占的比例 ； 二是根據(jù)市場發(fā)展的需求 ， 通過技術(shù)創(chuàng)新、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以及延伸產(chǎn)業(yè)鏈等方式 ， 大幅度調(diào)整產(chǎn)品方案。 14 第二節(jié) 國外煤化工發(fā)展 概況 一、南非 煤化工發(fā)展情況 南非是世界上煤化工發(fā)展最具代表性的國家，掌握著成熟的煤化工技術(shù)并進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。南非開發(fā)煤炭間接液化歷史悠久 ， 早在 1927 年當(dāng)局注意到依賴進(jìn)口液體燃料的嚴(yán)重性 ， 基于本國有豐富的煤炭資源 ， 開始尋找煤基合成液體燃料的途徑 ， 1939 年首先購買了德國 F2T 合成技術(shù)在南非的使用權(quán) ， 在 20 世紀(jì)50年代初 ， 成立了 薩索爾 公司， （ 音譯， South African Coal Oil and Gas Corp， 簡稱 SASOL） ，開始采用煤間接液化技術(shù)建設(shè)了大型化的工業(yè)生產(chǎn)裝置。 表 6 南非 薩索爾 公司間接液化廠建廠情況 廠名 建廠時間 生產(chǎn)概況 薩索爾 I廠 1955年 采用 FT合成技術(shù)，三個廠年處理煤炭總計達(dá) 4590多萬t，有 113多種產(chǎn)品，總產(chǎn)量達(dá) 760萬 t，其中油品占 60%左右。 薩索爾 II廠 1980年 薩索爾 III廠 1982年 資料來源：世經(jīng)未來 整理 經(jīng)過 70 多年的發(fā)展，南非煤炭液化技術(shù)已日臻成熟，并擁有兩種 “煤制油 ”技術(shù)，由煤炭液化技術(shù)而引申出來的產(chǎn)品已遍布整個化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域。目前，南非不僅可以從煤炭中提煉汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且還可以提煉出航空燃油和潤滑油等高品質(zhì)石油制品。所有這些制品全部都能大規(guī)模生產(chǎn)。 薩索爾 公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的公司，擁有目前國外商業(yè)化的煤間接液化典型技術(shù) ——FT合成技術(shù)。目前，該公司的 3個液化廠，年耗煤 4590萬 t，主要產(chǎn)品為汽油、柴油 、蠟、燃?xì)?、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮?113種，總產(chǎn)量達(dá) 760萬 t，其中油品占 60%左右，保證了南非 28%的汽油、柴油供給量。 公司擁有的 SAS 固定流化床反應(yīng)器是迄今為止最大的 FT合成反應(yīng)器，直徑 ，高 28m，單臺生產(chǎn)能力達(dá)到 2500t／天。 南非在煤炭間接液化產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的同時，不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和技術(shù)進(jìn)步，形成目前世界最大的煤轉(zhuǎn)化工廠。這對于發(fā)展煤化工的國家無論從技術(shù)路線還是產(chǎn)業(yè)運營方面都是有益的借鑒和參考。目前，著力發(fā)展煤化工行業(yè)的中國正在逐漸加強(qiáng)與南非在此領(lǐng)域的合作。 國內(nèi)神華寧煤集團(tuán)與 南非 SASOL公司已正式簽署了《合作諒解備忘錄》， 內(nèi)容包括合作方式、間接液化項目的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)路線選擇、風(fēng)險評估、產(chǎn)品的市場分析及營銷以及三方合作的組織機(jī)構(gòu)等。這 15 標(biāo)志著利用 SASOL公司專有技術(shù)在中國建設(shè)煤炭間接液化項目的中南合作進(jìn)入實質(zhì)性階段。國內(nèi)神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)兩家企業(yè)和 薩索爾 公司進(jìn)行了技術(shù)和商務(wù)談判， 計劃 引進(jìn)其成熟的煤間接液化合成技術(shù) ，雙方合作正處于實質(zhì)性談判階段。最近， 神華與南非 SASOL公司已就榆林、銀川兩個煤制油項目進(jìn)行可行性研究。 二、美國 煤化工發(fā)展情況 美國在煤化工方面的成就主要 體現(xiàn)在潔凈煤技術(shù)方面。早在 1986 年美國科學(xué)家就提出了一個完整的潔凈煤技術(shù)框架。在這個框架范圍內(nèi)擬定了一系列潔凈煤技術(shù)的研究課題。美國把這個潔凈煤技術(shù)框架取名為“潔凈煤技術(shù)示范計劃”（ 簡稱 CCTP） ， 主要包含以下幾方面 ： ①潔凈的煤氣化燃煤發(fā)電技術(shù)；②煤氣化、煤液化轉(zhuǎn)變?yōu)闈崈舻臍怏w、液體能源；③開發(fā)燃煤利用過程中排放的有害氣體的環(huán)保設(shè)備；④控制工業(yè)企業(yè)在煤炭利用過程中排放的有害氣體、粉塵、煙氣