从资源环境与自然和谐看中国煤炭转化成液体能源的安全观.doc

从资源环境人与自然和谐看中国煤炭转化成液体能源的安全观李琼玖 申同贺 孟仲林 王树中 廖宗富 漆长席 周述志 赵月兴(四川成都益盛环境工程科技公司 成都 610012) 2007-09-201? 总论 1.1? 我国能源构成与国民经济发展对液体燃料的需求从煤炭转化关系到能源、环境与粮食安全的发展战略 ??? 我国是富煤少油有气人多水力资源丰富的大国，煤炭资源量在数万亿吨，可采储量按1万亿t计，相当于石油5000亿t，还有煤层气30万亿m3，相当石油150亿t。现年煤炭开采量20亿t计，可采500年，煤炭成为我国主要能源。我国资源环境与人口增长、经济发展之间的矛盾在20世纪前30年内将是严峻的挑战。专家预测，到2030年中国人口将达到15～16亿的顶峰，这正是我国资源、粮食和环境状况可以承受的人口极限，一旦可持续发展的问题在此之前没有解决好，整个国家的资源和环境体系将要造成难于逆转的严重后果。在此期间，我国国民经济要保持高速发展，全面建设人与自然和谐相处的小康和谐社会，对能源、粮食需求与日俱增，而环境问题很大程度上取决于能源的利用，从煤炭转化成清洁液体燃料关系到能源、环境与粮食安全人与自然和谐相处的可持续发展的基础产业。 ??? 市场经济有等同于流通经济，入流物流是经济发展源泉，于是交通运输成为国民经济的重要组成部分，在我国有数亿吨巨大的液体燃料市场缺口严峻，不解决好替代石油能源的供应来源，将会制约现代化的进程，完全依赖进口石油不是长久之计。在我国现代化建设进程中能源的可持续发展上，石油液体燃料的获取成为能源安全的重大问题，应从国土资源出发，走煤炭转化联产能源石油石化体系来发展替代石油资源生产液体燃料及石化产品是谋求解决能源安全问题所在。 ??? 我国年产20亿t煤炭，相当10亿t石油，采用粉煤气化配入水电解氢合成甲醇液体燃料，可以做到碳元素达99％的利用率，煤中硫化物全部回收成硫磺，且免去巨量CO2排放，甲醇合成弛放气中含N2又可用于合成氨加工成尿素。甲醇油除作发动机燃料外，还可加工转化成乙、丙烯，又接替短缺的石油化工原料。从元素物料、热量与化学反应平衡和热能增值利用，同煤炭直接液化比较，1.3t甲醇相当于1t汽油作功，1.3t煤可产1t甲醇，拆成1.69t煤可替代1t汽油。由煤炭加氢液化大约1t成品油，在煤炭液化加氢制氢用煤约1t多(内蒙古神华建设100万t煤炭直接液化成油品，在加氢用煤气化炉2台2200 t／d，若用以生产甲醇可达100万t／a)，煤炭成油按煤炭含炭量70％和碳转化率70％计，即用煤1／0.49=2。04t煤，加合每吨油用煤液化成油品为3.04 t，未计入液化过程的动力和能量消耗。有关资料报导煤炭液化每吨油品耗煤大约在4～5t。按理论耗煤3.04t计，煤炭能量利用率仅相当甲醇的55.6％，煤炭液化同甲醇比就有44.4％的能量损失，以20亿t煤计，每年就损失8。88亿t煤，相当4.44t石油，这是一个巨额数字，应成为我国科研人员和工程技术工作者去挖掘，开拓，走创新的工业化技术，今后经历几代人的奋斗，使我国富煤油少的国家，走出从煤炭清洁转化制甲醇逐渐接替石油能源，是保障我国能源、环境和粮食安全的切入点，开发煤炭清洁转化配入水电解氢制甲醇，CO2零排放；甲醇油催化成合成气提高压缩比的甲醇汽车，使1t甲醇油相当1t汽、柴油作功的目标，具有重大的经济、社会、政治意义。 1.2? 煤炭液化工艺路线 ??? 煤炭直、间接液化成油晶虽是替代石油资源的途径之一，但煤炭转化流程长，投资大，热能利用率低，环保处理复杂，特别直接液化的含油灰渣难于利用与堆存污染，且对煤源有特定要求，有其局限性。 ??? 煤炭与煤炭转化成液体燃料的可燃物元素组成见表1。 ??? 煤炭直接加氢转化与间接加氢转化都可制得高碳氢液体燃料油。由于油品中为不含氧的液体燃料，而在煤炭液化过程中煤炭中含的氧又同H2反应生成H2O，于是消耗大量的H2源，且煤炭中元素H元素含量较油品中H不到1／2，而需要由外来补入H而达平衡，于是消耗大量的氢源来满足油品补H和煤炭液化过程自身含的O元素同H反应生成H2O。 一般1000kg煤炭液化需加入140kg氢气，可制得约600kg油品[(折成每吨油品耗氢2613m3(标态)，而生产甲醇耗CO+H2为2213m3(标态)，每吨煤液化加氢的煤气化CO+H2耗量用以生产甲醇超过1t)。神华集团在东胜投资约100亿元建设100万t／a煤炭液化装置，就需要建设两套壳牌日处理煤2200 t的气化炉制氢装置。若用来生产甲醇可达100万t／a液体甲醇燃料(每吨甲醇耗煤1.3 t计)，而从甲醇热值为油品的47％计，相当油品47万t／a，但用于甲醇汽车按1.3t甲醇相当1t汽油作功计，约相当77万t汽油，一般煤炭液化每吨油品耗煤炭4～5t，说明