試水煤油共煉

沈小波

國內首個煤油共煉項目開車運行在即，此前停留在實驗室的工藝路線之爭，正轉移到這個備受矚目的工業項目上來。

隨國家能源局政策松動，國內正掀起一股總產能達千萬噸級的煤制油熱潮。但煤制油兩大技術路線，煤間接液化制油正在這波熱潮中獲得統治性的地位。目前在建的煤制油新項目中，全部采用煤間接液化技術。

自神華集團于10年前開建百萬噸級煤直接液化項目后，國內再未有新上馬的直接液化項目。煤直接液化具有能效高、流程短等優點，但受制于較苛刻的反應條件及較高的操作難度，國內鮮有企業敢再嘗試這一技術路線，且由于受到政策制約，目前尚未有第二家企業獲批準建設煤直接液化項目。

但數年之前，煤油共煉技術以煤直接液化的改良型技術面目出現，逐漸引起業內的關注。煤油共煉結合了煤直接液化和重油加工兩條技術，降低了煤直接液化的操作難度、且并行加工重油，最終獲得成品油。

目前國內首個煤油共煉項目即將開車運行，同時亦有相當數量的企業正考慮新建煤油共煉項目。但在理論上具有更高能效、油收率的煤油共煉技術，仍需等待工業項目實際運行的檢驗。其相關的不同工藝路線，亦有待實踐來證明彼此優劣。

保密項目

延長石油煤油共煉項目位于陜西榆林靖邊縣，毗鄰延長所屬的榆林煉油廠。11月11日，項目迎來開車前最后一次內部驗收。12日，則是開車前領導小組會議，會上將再一次細致討論項目目前的狀況，并最終確定開車具體日期。

該項目占地逾200畝，距榆林煉油廠僅有數公里遠，項目除利用延長下屬煉化公司（榆煉為煉化公司下屬煉油廠之一）的催化油漿外，還共用榆煉的水、電氣等公用設施。該項目規劃利用45萬噸油煤漿（目標22.5萬煤，22.5萬噸催化油漿），經加氫處理后，生產出逾33萬噸的合格油品（含柴油、石腦油、干氣等），反應后的殘渣進行固化處理。

2011年6月，延長石油與美國KBR公司合作成立了延長石油凱洛格技術公司，進行輕油流化床催化裂化制烯烴、懸浮床煤焦油加氫、煤油共煉等重大科技攻關項目的工程化開發。事實上，煤油共煉項目正是延長石油與KBR合作的產物。延長石油與KBR合作開發出具有共有知識產權的煤油共煉技術后，即于2012年投資建設了該項目。

由于共用了榆林煉油廠水、電、氣等公用工程，該項目投資額尚不足20億元。不過據延長石油總經理助理李大鵬透露，如果系列設施全部自建，項目總投資約在25億元，“噸油投資成本在7500元。”

該項目利用榆林當地的低階煤，研磨成極細的煤粉，與榆煉經催化裂化后產生的催化油漿相混合，經煤漿泵調整參數后，進入懸浮床加氫裝置反應后，再切割餾分進入固定床加氫裝置，最終生產出合格油品。

延長石油曾選送不同煤樣分別在美國休斯敦實驗室和BP（芝加哥）全球實驗室進行了3次累計50余組樣試，煤和渣油的轉化率均超過90%，這一數據遠高于煤單獨液化和重油單獨加氫裂化的轉化率；液體收率（含柴油及石腦油）大幅提升至70%以上。

2013年，延長集團還自己投資興建了一套煤油共煉裝置，隸屬于集團下屬的碳氫高效利用技術研究中心。“這個裝置的規模是日處理1桶油，目的是為了試驗和進一步完善、開發技術。”李大鵬說。

據了解，該裝置是以油為基準，逐漸提高煤所占的比例。該研究中心一名人士介紹，裝置運行煤炭所占油煤漿比例最高可達47%，“其中煤占45%比例時，曾平穩運行超過了5天。”但考慮到工業示范項目放大的風險，項目開車運行后，將起自低點逐步提高煤所占比例，“從5%比例開始，最終目標是達到煤與油1：1的比例。”上述人士介紹。

據了解，煤油共煉所采用的煤須為高活躍性、低灰分的煤種，配混油可選擇催化油漿、減壓柴油、煤焦油等。延長煤油共煉項目設計時，即配套采用煉化公司生產的催化油漿。“供給還不夠，還需外購一部分。”李大鵬說。

盡管煤油共煉可選擇多種重油，但目前重油在國內普遍均上馬有加工裝置，這限制了煤油共煉所需油的供給。延長下屬煉化公司所供給的催化油漿，為煉廠渣油催化裂化后剩余難以處理的油漿，數量有限。“催化油漿大約只占煉油規模的3%左右。”榆煉一位人士介紹。

有鑒于此，對延長石油來說。煤油共煉只是集團試水的第一步，目的在于探索工程化經驗，最終目的還在于煤直接液化。“我們在利用自己的試驗裝置開發煤直接液化技術，如果煤油共煉項目開車后運行順利，下一步將投資百萬噸煤直接液化項目。”李大鵬說。

改進技術

神華百萬噸煤直接液化項目是世界上首個直接液化工業項目，去年以來，已實現了長周期平穩運行，由于溶劑加氫裝置初始設計過小，目前尚未達到設計產能。據了解，這一問題將在規劃中的二、三條直接液化生產線中補足，截至神華煤直接液化項目總產能將達400萬噸（含70萬噸十六烷值改進裝置）。

在一位業內專家看來，以神華直接液化項目為范本，煤直接液化技術上還有不盡合理之處。煤直接液化原理為在高溫高壓下，煤經起始油漿進行加氫反應，逐步裂解，形成煤液化粗油，粗油經加氫穩定后，分離為輕質油和循環溶劑，輕質油經成熟的煉油工藝可進一步精制成汽柴油等。循環溶劑和煤粉配制成油煤漿后，返回到反應器中，作為供氫溶劑繼續加氫反應。“煤直接液化的問題在于，返回的循環溶劑并不足夠，需要再返回一定規模的柴油餾分。”上述專家認為，柴油餾分直接就可以精制成品油了，再返回進行一遍反應，并不合理。此外，柴油裂化會產生一定量氣體，降低油收率，并造成循環溶劑的輕質化。

由此，另一種思路應運而生。在利用煤直接液化后產生的循環溶劑外，在前段再加入一部分外來的油料，補足煤加氫反應所需的溶劑，最終提高整體的能效和油收率，進而也提高經濟性，這即是煤油共煉由來，與煤直接液化技術份屬同源。

煤油共煉技術關鍵在于，由于是煤與油漿混合進行加氫反應，煤與油漿的協調性是重點，以及輔助煤與油漿進行加氫的催化劑的催化效果。“這需要試驗得到關鍵的參數，才能協調好煤與油漿，進而使煤油共煉項目平穩運行。”上述專家解釋。

在該專家看來，將煤直接液化油收率與煤油共煉油收率直接比較并不公平。“煤油共煉的新鮮進料中50%本身就是油，而直接液化的新鮮進料100%為煤，所以最后油收率肯定要高。”該專家認為，煤油共煉與煤直接液化的設備、工藝流程大同小異，投資成本也相當，“只是通過煤油共煉，可以省掉一套重油加工裝置的建設，因此經濟效益要優于煤直接液化。”

煤油共煉相對于煤直接液化的另一好處在于，通過利用外部油料，可以降低煤直接液化內部溶劑短缺的失衡風險，進而大大提高了裝置操作的平穩度，降低了操作難度。

煤油共煉原則上要求反應活潑、低灰分的煤種，與結構主要為多環芳烴的重質油。這兩種原料在國內均有廣泛的供給。“關鍵在于煤與油的協同性，以及在催化劑作用下盡可能充分的反應，這需要同時兼顧煤和油料加氫裂化的反應特性和條件，這是最重要的也是最難解決的。”上述專家稱。

此外，煤油共煉配煤油料選擇石油基油料如煉廠渣油等，相對煤直接液化來說，可解決產品油十六烷值偏低的問題。但如配煤油料選擇煤基油料如煤焦油，產出油品十六烷值仍偏低。有鑒于此，有專家建議，煤油共煉應依托煉廠來建設，一可以解決配煤油料的來源，其次產出的成品油，可以與煉廠煉制出的油品進行調和，解決十六烷值偏低的問題。“或像神華煤直接液化廠一樣，配套十六烷值改進劑裝置，這個方式投資成本相對要高一些。”

工藝之爭

延長煤油共煉項目采用的是延長與美國公司KBR合作開發的技術。目前延長和KBR合作，落地項目除煤油共煉項目外，還有同在榆林，由延長下屬安源化工投資建設的50萬噸煤焦油加氫裝置。

KBR公司技術最早可追溯至上世紀50年代，由德國Veba石油公司開發出煤直接液化技術，并相繼建立了中試及工業裝置。2002年英國BP石油公司收購Veba公司，并對這一技術進行改進。此后BP公司與KBR公司合作，借力對方的工程化經驗，完善煤油共煉技術并在推廣，隨后加入延長石油集團，三方共有煤油共煉技術知識產權。

但目前在國內，除同樣起源Veba公司的個別分支外，國內另一家最主要的煤油共煉技術提供商是煤科總院下屬的液化所。上世紀80年代，液化所即開始煤直接液化的研究，并參與到神華直接液化工藝的工程化開發。此后，現任液化所所長張曉靜與下屬團隊，對直接液化技術進行進一步改進，形成了第二代煤直接液化工藝及衍生的煤油共煉工藝、煤焦油加氫工藝等。

2012年年底，延長石油曾與液化所有過接洽，意在利用液化所自有的日處理煤量0.1噸的煤直接液化試驗裝置，運行并進一步完善KBR煤油共煉技術。最終因費用未能談攏，未能實現合作，此后延長石油自己建設了一套試驗裝置。延長石油一名內部人士透露，液化所要價太高，致使未能達成協議。但在張曉靜看來，液化所煤油共煉技術脫胎于神華煤直接液化技術，背后有神華百萬噸煤直接液化示范裝置的實踐支撐，液化所經歷了多年的研究經驗，且具備工程化經驗，非外來技術可比，因此具備足夠價值支撐更高的價格。

但據張曉靜透露，更大的原因在于，延長石油早前已經與KBR簽署了技術協議，如果液化所參與合作，將存在外來技術與本土技術的知識產權無法劃分的問題。

張曉靜非常自信，認為液化所的技術是目前煤直接液化最先進的技術（煤油共煉為煤直接液化衍生技術），而且液化所一直在與國外機構合作，目前仍在和俄羅斯科學院石油化學合成研究所、美國亞申科技等國外公司或研究院進行煤液化、煤油共煉工藝和催化劑技術的合作開發和優化。

但在煤油共煉技術落地方面，KBR先行一步，與延長合作的煤油共煉項目開車在即。液化所目前亦在給國內外數個項目做可行性研究報告，其中就有煤油共煉項目。盡管動作慢于KBR，但液化所并不擔心，其一名內部人士稱，對延長煤油共煉項目的設計、工藝均持保留態度，需觀察其實際運行狀況。

在一名液化所人士看來，與外部的競爭相比，更大的阻力來自體制的制約。液化所隸屬于央企中煤科工集團下屬煤科總院煤化工分院的研究所。國有企業對技術管理均有相應的制度。“目前我們只能做技術許可和工藝包許可，很難實現其他合作方式。”上述人士稱，正是這一體制的制約，液化所的技術工業化進程推進緩慢。

上述人士認為，要加速推動技術落地，必須改革制度，放寬管制，吸納各方面力量迅速擴大應用，以在競爭中獲得優勢地位。“就目前看來，成立一個專門的公司來推廣這些技術是最好的。”該人士稱。