工业－煤基化工处理技术

1煤制油与以石油为原料的炼油优化组合

受气化炉单炉生产能力、空分能力、单体设备超限等因素的限制，经济规模的商业化煤液化工厂应是5～10万桶液体产品／d，这样规模的液化厂原料煤处理量约为1．5～3．5万t／d。按照最低的处理能力计算，煤液化工厂年煤炭处理约500万t，与当今石油化工厂原油年加工能力一般超过1000万t(20万桶／d)相比，煤液化工厂的生产能力仍然偏低。

1个或数个煤制油产业所产的几百万吨(或者远期的几千万吨)油品从局部企业看是一个极大的数量，而从全国油品消费总量来看仍然是少数。在全国建立煤化工企业独立的油品销售体系和网络是既不现实也无必要的。要打破行业封闭，利用国内现有的油品基础设施进行销售，既可理顺销售渠道又有利于降低销售成本。所以，煤制油项目最好能与石油炼制和石油化工项目联合实施。

1.1可实现原料互补，产品优化调合，公用系统共享

直接液化法所生产的柴油十六烷值过低，而间接液化法所产柴油质量非常好，十六烷值高。间接液化法生产的石脑油是优良的裂解制乙烯原料，直接液化法可生产汽油及芳烃产品。因此，两种煤液化工艺生产的产品各有优缺点，应取长补短。

一个企业同时建设煤炭直接液化和间接液化装置，将增加工厂的投资，使工厂的管理十分复杂，并增加内部产品调配的复杂性。煤液化工厂的产品品种与常规石油化工厂相比比较简单，300万t／a规模的煤液化工厂的下游产品数量，尤其是副产品，难以向经济规模的石油化工产业链延伸，从而影响产业链的整体经济性。

煤制油和常规炼油最有效的联合做法是，直接将煤液化的初级产品输送到附近现有的炼油厂中，作为炼油厂的二次加工原料，或者与炼油厂的产品进行调合。由于煤液化工厂和炼油厂都有许多功能相同的辅助设施，不少公共设施肯定能实现共用。

炼油厂和煤液化工厂的一些单元操作也非常相似，也使得煤液化可能与石油炼制一并规划和实施。煤炭液化和炼油厂的可结合点主要包括：产品调合、产品进一步深加工以及公用工程联合。可共用的单元和部门至少有制氢、空分、发电、蒸汽、制冷、维修、中间产品储罐、产品销售等部门。国外专家评估这样的结合可使每桶液化燃料油的成本降低3--．5美元，同时可以降低002的排放。

1.2 通过煤制氢将炼油厂的渣油深度加工和煤直接液化制油相组合

渣油加工多产轻油和煤制油两类方案仍具有可比性。煤加氢转化和渣油加氢转化是同类工艺，但由于煤的氢含量远低于渣油，以单位油产品计算，煤加氢液化耗氢量和高压设备总重量大约是渣油加氢的5倍。以1000万t／a炼油厂的200万t／a的渣油加工为例。采用渣油加氢路线与采用延迟焦化路线所产轻油相差约12～15万t／a，总投资相差约10～12亿元人民币。由于炼油厂制氢原料靠自产轻烃，导致渣油加氢路线增产轻油较少。如果能从煤化工项目获取廉价的煤制氢气，那末渣油加氢路线节省的部分氢就可转化为轻质油品，使两条路线所产轻油相差约20～22万t／a。渣油加氢路线扣除轻烃制氢装置费用但包含煤制氢装置的总投资将相差约15～18亿元。以上2种方案增产轻油的单位投资额每年每吨均不高于8000元，明显低于单纯的煤制油路线。

以上分析说明，煤制油与以石油为原料的炼油相组合是双赢的结合。

2.GCC与煤制油的优化组合

此组合以IGCC发展思路为基础发展煤化工。先将煤气化转化为合成气；把传统的尾气大量循环回到合成反应器的方式改为一次通过方式，生产合成油或甲醇；不循环的低热值尾气可作为燃气轮机燃料。像常规的燃气轮机联合循环发电机组那样，构成大型发电厂的主体。这样的大联合等于在IGCC中间插入了合成气制化工品单元，称为IpSC—CC联合工艺。煤发电一煤化工联产技术是尚未形成产业化的技术。但它的两大组成环节(IGCC和合成油或合成甲醇)技术都是成熟的，除个别技术处于产业化示范阶段(合成油)外，其余早已产业化。

通常独立的合成油厂是将合成尾气作为一般燃料，却另外使用亚临界燃煤锅炉提供电能和热能。

在煤发电一煤化工联产工厂中是将大量合成尾气用作联合循环燃料，发电效率得以提高，因此联合技术的最大优点是节能。联合技术的综合能量转化效率可达到近60％，高于单独发电(40％左右)或单独合成油(50％)的能量转化效率。

另外，减少温室气体排放是发展煤化工产业必须要考虑的问题。单独IGCC与单独合成油工厂减排CO：的费用与不减排情况的相比，每吨减排Co：付出的费用大约在10～20美元之间，比常规煤粉锅炉发电节省1／2左右。IGCC发电与合成油联合生产减排CO。所节省的资金将部分抵消部分IGCC发电比常规煤粉锅炉发电多付出的投资。

在减少温室气体排放领域，单独IGCC与单独合成油工厂减排CO。的费用及与不减排情况的对比，减排每吨CO。付出的费用大约在10～20美元之间，比常规煤粉锅炉发电节省1／2左右。IGCC发电与合成油联合生产减排CO：所节省的资金，将部分抵消IGCC发电比常规煤粉锅炉发电多付出的投资。

因此，煤发电一煤制油联产的经济效益十分突出。联合生产可以降低工厂投资，当合成油在产品中的能量份额增加时，单位合成油投资就可以下降。

3.煤制氢一煤发电优化组合

采用先进煤发电IGCC技术时，还可以同时考虑联产氢气。对于单系列的少许发电联产氢方案，

采用先进的陶瓷膜氢气分离技术并捕集COz时，综合热效率可由63％提高到75％，投资有所增加，但氢气的生产成本会较大幅度下降；美国能源部实验室(NETL)组织了3家评估公司进行了多方案对比论证，其后又做了补充，认为在高油价情况煤电联产油方案并考虑捕集COz时，仍然具有竞争力。