山西潞安礦業(yè)（集團）煤制油示范項目發(fā)展報告

山西潞安礦業(yè)（集團）有限責任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“潞安集團”），是山西省屬七大煤炭企業(yè)集團之一，是以煤為基、多元發(fā)展的能源企業(yè)集團。截至2013年底，潞安集團共有二級子公司78個(gè)，其中控股子公司56個(gè)，參股子公司22個(gè)；總資產(chǎn)達1523億元。2013年，煤炭產(chǎn)量8878萬(wàn)噸，營(yíng)業(yè)收入1987.9億元，利潤6.07億元，在世界500強中排第430位。

潞安集團堅持“與能人攜手，和巨人同行”的理念，與中科院上海高研院、山西煤化所、中科合成油技術(shù)有限公司強強聯(lián)合、優(yōu)勢嫁接，打造了高端創(chuàng )新平臺，成功地完成了煤制油示范工程項目。

一 示范項目簡(jiǎn)介

潞安集團16萬(wàn)噸/年煤基合成油示范項目，是國家“863”高新技術(shù)項目和中國科學(xué)院知識創(chuàng )新工程重大項目的延伸，是2005年中國科學(xué)院委托中國國際工程咨詢(xún)公司通過(guò)國內公開(kāi)招標確定的國家級示范項目，目的是為產(chǎn)業(yè)化積累工程經(jīng)驗。其中，F-T合成技術(shù)、16萬(wàn)噸合成油聯(lián)產(chǎn)60兆瓦（IGCC）電的煤炭聯(lián)產(chǎn)系統關(guān)鍵技術(shù)項目列入國家“十一五”期間“863”計劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域“以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)示范工程”重大項目課題，它的建設對于我國具有自主知識產(chǎn)權的間接液化法煤基合成油技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化具有重要的示范和推動(dòng)作用。

該項目對于保障國家能源安全具有十分重要的戰略意義，是山西省調整產(chǎn)業(yè)結構和能源結構，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，建設新型能源和工業(yè)基地的標志性工程。

潞安集團煤制油示范項目是全國唯一的同時(shí)使用鐵基、鈷基兩種工藝進(jìn)行煤基合成油的企業(yè)。以煤基合成油示范項目為核心，以屯留煤礦、余吾熱電廠(chǎng)為依托，通過(guò)資源合理配置，優(yōu)化集成，建成了一個(gè)以“高端化、全循環(huán)、多聯(lián)產(chǎn)”為主要特征的資源綜合利用循環(huán)經(jīng)濟園區。

低位循環(huán)：煤炭從井下提升至地面后一部分經(jīng)過(guò)洗選加工生產(chǎn)出噴吹煤，作為潞安集團品牌產(chǎn)品銷(xiāo)往全國各地；洗選出的矸石送至矸石電廠(chǎng)發(fā)電利用，每年消耗煤矸石80萬(wàn)噸，折合標準煤34.2萬(wàn)噸，由此構成園區傳統的低位循環(huán)系統。

高位循環(huán)：井下提升的原煤，不需要經(jīng)洗選直接通過(guò)皮帶輸送至煤基油公司，降低了煤炭運輸成本，同時(shí)做到了“煤不見(jiàn)天、不落地”降低了對環(huán)境的污染。高位循環(huán)區包括化學(xué)品加工、油品加工、11.5兆瓦的IGCC電站、“1830”化肥生產(chǎn)線(xiàn)、210萬(wàn)噸焦化廠(chǎng)五個(gè)生產(chǎn)單元。高位循環(huán)區的最大特點(diǎn)是，在廢水、廢氣、廢渣綜合利用的基礎上，實(shí)施高端化的多聯(lián)產(chǎn)、多技術(shù)、多循環(huán)，把廢品變成精品，達到高端化循環(huán)、耦合化節能的效果。

潞安集團煤基合成油示范項目于2008年12月22日鈷基固定床合成裝置正式試車(chē)出油；2009年7月10日鐵基漿態(tài)床合成裝置正式試車(chē)出油；2009年12月4日產(chǎn)出合格尿素，潞安集團煤基合成油示范項目全面進(jìn)入試運行階段。

二 示范工藝流程

工藝主要流程包括：煤氣化、空分、低溫甲醇洗、費托合成、PSA、油品加工、合成氨、合成尿素、大顆粒尿素等。

主要工藝流程簡(jiǎn)述如下：氣化工序是以塊煤為原料經(jīng)鎖斗進(jìn)料系統進(jìn)入碎煤加壓氣化爐，與來(lái)自鍋爐房的中壓蒸汽和來(lái)自空分的純氧進(jìn)行煤的氣化反應。出氣化爐的高溫煤氣經(jīng)冷卻和煤氣水分離后粗煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗工序，在此脫除H₂S和CO₂，凈化后的合成氣去費托合成生產(chǎn)油品。

費托合成工序采用16萬(wàn)噸/年鐵基漿態(tài)床費托合成并聯(lián)5萬(wàn)噸/年鈷基固定床費托合成，其中鈷基費托合成制得硬蠟作為產(chǎn)品銷(xiāo)售，制得的軟蠟、輕油、重油以及鐵基費托制得的重質(zhì)油、重質(zhì)蠟、輕質(zhì)油作為中間產(chǎn)品送入油品加工工序。在油品加工工序費托合成的粗油品經(jīng)加H₂處理后最終得到產(chǎn)品柴油、石腦油和石蠟。

聯(lián)產(chǎn)合成氨裝置從費托合成出來(lái)的反應尾氣大部分送甲烷轉化工序制備合成氣，再經(jīng)低溫甲醇洗脫碳后去PSA變壓吸附提取氫氣，作為合成氨和油品加氫的原料，富CO解析氣送費托合成工序循環(huán)回用。H₂分為二股：一股作為油品加工用氫；另一股送氨合成工序與來(lái)自空分工序的N₂混合后送氨合成進(jìn)行氨的合成。液氨和來(lái)自低溫甲醇洗工序的CO₂作為尿素合成的原料，在尿素合成工序采用二氧化碳汽提法工藝合成尿素并生產(chǎn)大顆粒尿素。費托合成工序多余尾氣送IGCC工序發(fā)電。

鍋爐：送入系統的原煤經(jīng)過(guò)篩分后，末煤送去4臺150噸/小時(shí)鍋爐加熱除氧水生產(chǎn)4.0兆帕的中壓蒸汽，一部分用于推動(dòng)汽輪機做功，節省電耗；一部分作為氣化劑用于生產(chǎn)煤氣；乏汽用于裝置防凍伴熱及周邊村鎮、廠(chǎng)區職工的生活熱水、冬季采暖使用。鍋爐選用循環(huán)流化床，噸煤產(chǎn)蒸汽量達到9噸，飛灰殘炭量小于15%。

煤制氣：篩分出的塊煤、高硫下組煤與氣化劑一同進(jìn)入氣化爐生產(chǎn)煤氣；園區采用6臺（5開(kāi)1備）碎煤加壓氣化爐（“魯奇爐”）生產(chǎn)20萬(wàn)方/小時(shí)粗煤氣，單爐日投煤量為500噸。為了提高轉化率，造氣爐壓力控制為3.0兆帕，床溫1200℃，噸煤產(chǎn)煤氣量為2000標準立方米。粗煤氣經(jīng)配套煤氣冷卻系統回收熱能后送往凈化裝置?；厥盏拿航褂?、粗苯、中油作為副產(chǎn)品銷(xiāo)售。

凈化：采用先進(jìn)的“低溫甲醇洗”工藝，將氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣會(huì )同周?chē)够瘡S(chǎng)引入的焦爐煤氣中的二氧化碳和硫化氫等雜質(zhì)進(jìn)行脫除，總硫含量脫除精度達到不大于1毫克/升，CO₂脫除精度達到小于1%。脫出的硫用于生產(chǎn)硫黃膏，解析出的二氧化碳純度可達到99%以上，用于合成尿素及與合成油尾氣進(jìn)行重整回收。

合成及加氫：用凈化后的煤氣在催化劑作用下進(jìn)行費托反應，目前園區內有兩套費托裝置。鐵基漿態(tài)床費托合成裝置采用中科合成油技術(shù)公司自主研發(fā)的催化劑，用于生產(chǎn)高品質(zhì)柴油、石腦油。鈷基固定床費托合成裝置采用潞安集團和中科院山西煤化所自主研發(fā)的高效催化劑，用于生產(chǎn)高品質(zhì)費托蠟、精細化工產(chǎn)品（液態(tài)烷烴等）。

費托合成柴油無(wú)硫、無(wú)氮、不含雜環(huán)烴。1.8升排量的柴油汽車(chē)百公里油耗僅為6升左右，比一般汽車(chē)用油節省15%，尾氣排放超過(guò)歐IV標準。我國現行的車(chē)用柴油國家標準（國Ⅲ）要求商品柴油中十六烷值不得低于46，硫含量不得大于350毫克/升，色度不得大于1.5，而潞安煤基合成油成品柴油中十六烷含量高達81，硫含量?jì)H為0.05毫克/升，色度小于0.5，直觀(guān)對比清澈如礦泉水一般。目前全球范圍內對性能和環(huán)保要求頗為嚴格的歐Ⅳ柴油標準，也僅要求十六烷含量不低于54，硫含量不高于50毫克/升，足見(jiàn)潞安煤基合成油品質(zhì)之優(yōu)良，產(chǎn)品投放市場(chǎng)以來(lái)供不應求，同時(shí)潞安合成油可作為精細化工原料廣泛應用于石化油品的調和油，生產(chǎn)氯化石蠟、絕緣材料的原料油等。

尾氣轉化：合成油尾氣中含有40%左右的甲烷，采用中科院上海高研院、成都院自主研發(fā)的甲烷-二氧化碳重整技術(shù)和換熱式甲烷轉化技術(shù)，生成合成油原料氣進(jìn)行回收利用，同時(shí)減排二氧化碳。變換后的富裕氫氣經(jīng)過(guò)變壓吸附裝置生產(chǎn)出壓力1.8兆帕，純度為99.97%的氫氣用于油品加氫精制及合成液氨，同時(shí)解析出的一氧化碳氣經(jīng)壓縮機加壓至3.3兆帕后送至費托合成裝置用于調節氫碳比。

聯(lián)產(chǎn)“1830”項目：利用合成油系統排放出的富氫尾氣，配合空分裝置回收的高純氮氣，生產(chǎn)18萬(wàn)噸/年液氨，每年回收氮氣19.6萬(wàn)噸；利用凈化系統脫除的二氧化碳氣體與液氨合成30萬(wàn)噸/年大顆粒尿素，每年減排二氧化碳約27萬(wàn)噸。

IGCC：系統經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后的低熱值尾氣（熱值約2000大卡），送往IGCC裝置聯(lián)產(chǎn)發(fā)電，進(jìn)一步降低能耗，該裝置裝機容量11.5MW。

廢水再利用：系統排放出的工業(yè)廢水、生活廢水進(jìn)行集中收集后經(jīng)過(guò)生化處理，可達到中水品質(zhì)，可用于循環(huán)冷卻水的補水及廠(chǎng)區的綠化。

廢渣再利用：鍋爐、氣化爐排放出的廢渣可用于生產(chǎn)建筑材料。園區在常村礦建有1.9億標塊矸石磚廠(chǎng)，每年消耗矸石43萬(wàn)噸，節約6.2萬(wàn)噸標準煤。

三 示范結果

潞安集團煤基合成油示范項目于2011年8月達到了滿(mǎn)負荷運行，累計運行時(shí)間超過(guò)3萬(wàn)小時(shí)。

通過(guò)示范，潞安集團首創(chuàng )了國內“煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)集成”，首創(chuàng )了以劣質(zhì)煤為原料的“油、氨、電、熱、化聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟工業(yè)發(fā)展模式”。試生產(chǎn)五年來(lái)，核心技術(shù)不斷優(yōu)化，產(chǎn)品向精細化、高端化、終端化進(jìn)一步延伸，在人才、技術(shù)、管理、市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等方面積累了大量經(jīng)驗，為大規模產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實(shí)基礎。

鐵基漿態(tài)床和鈷基固定床F-T合成核心技術(shù)分別列入“十一五”期間國家“863”計劃和“973”計劃，通過(guò)技術(shù)集成和再創(chuàng )新，完成了工業(yè)放大和產(chǎn)業(yè)示范，形成了具有完全自主知識產(chǎn)權的煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)低碳化創(chuàng )新技術(shù)，為我國煤基合成油大規模產(chǎn)業(yè)化提供了技術(shù)條件。

通過(guò)年產(chǎn)21萬(wàn)噸煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)化示范裝置的建設、運行、調整和優(yōu)化，達到能耗低、產(chǎn)出高、低碳化生產(chǎn)。潞安集團同時(shí)掌握了鐵基漿態(tài)床和鈷基固定床兩種F-T合成核心技術(shù)，積累了工程建設和裝置運行經(jīng)驗，鍛煉了技術(shù)隊伍，為建設百萬(wàn)噸級工業(yè)化裝置打下了堅實(shí)的基礎，對于以煤炭為主要能源的國家和地方經(jīng)濟具有十分重要的戰略意義，其工業(yè)應用前景廣闊。

2010年10月30日和11月15日，“煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)低碳化創(chuàng )新技術(shù)”和“萬(wàn)噸級鈷基鈷基固定床F-T合成技術(shù)”分別通過(guò)山西省科技廳和中科院組織的專(zhuān)家驗收，整體技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先和國際先進(jìn)。

該示范項目證明，潞安集團已經(jīng)具備了進(jìn)一步發(fā)展煤制油產(chǎn)業(yè)的基礎。

四 產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展計劃

“十二五”期間，依托該示范技術(shù)，潞安集團180萬(wàn)噸/年高硫煤清潔利用油化電熱一體化項目于2012年7月獲得國家發(fā)展和改革委員會(huì )立項并被列為山西省綜改試驗區一號工程，目前正在高效、快速實(shí)施，計劃于2015年6月建成。

“十三五”期間，潞安集團按照山西省委省政府統一部署和煤化工產(chǎn)業(yè)總體規劃，將依托忻州河保偏地區豐富的煤炭資源和潞安煤化工的人才技術(shù)優(yōu)勢，建設潞安忻州400萬(wàn)噸/年煤炭清潔利用油化電熱一體化項目。

忻州一體化項目建成后，潞安集團將在山西省內形成年產(chǎn)600萬(wàn)噸油品和化學(xué)品的綜合生產(chǎn)能力，占全國同期煤制油總規模的20%。其中，高等級清潔燃料油占60%～70%，精細化學(xué)品占30%～40%，年銷(xiāo)售收入達500億～600億元，利稅上百億元，總體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。山西省將在全國煤制油行業(yè)占有重要地位。

五 政策訴求與建議

與國內的石油化工成品煉制企業(yè)相比，雖然煤基合成油的油品品質(zhì)比普通石油基油品的品質(zhì)高，但因我國對成品油實(shí)行政府指導價(jià)，因此，煤基合成油油品執行的是與普通石油基油品相同的價(jià)格。國內石油化工成品油煉制企業(yè)，如中石油、中石化均在企業(yè)虧損時(shí)享受?chē)邑斦a貼，而煤基合成油企業(yè)在油品煉制工藝上相對于石油煉制工藝復雜、加工成本略高，但未享受?chē)邑斦a貼，企業(yè)負擔較重。單一的“煤制油”在產(chǎn)品制造成本方面沒(méi)有優(yōu)勢可言，而且繁重的消費稅和財務(wù)成本給企業(yè)帶來(lái)了巨大的投資風(fēng)險。為此，建議如下。

第一，煤制油企業(yè)屬于資金密集型、技術(shù)密集型企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品具有很高的清潔度和環(huán)保性，國家應在減免消費稅、環(huán)保補貼、碳排放等政策方面予以扶持。

第二，煤制油企業(yè)往往設立在我國中西部及新疆、內蒙古等富煤地區，該區域的特點(diǎn)是富煤、缺水、交通運輸不發(fā)達，國家應賦予企業(yè)油品經(jīng)營(yíng)自主權，就地轉化，就地消化。