我国一次能源的特点是富煤、缺油、少气,随着经济的不断发展,石油对外依存度不断攀升,这严重影响了我国的能源安全。而煤作为固体矿物燃料,由于其先天因素燃烧过程必然会产生污染,因此煤的清洁利用势在必行。煤间接液化技术可实现煤的清洁转化利用,并部分解决石油对外依存的问题,成为我国替代石油和煤炭清洁转化利用的有效途径之一。
在引进南非Sasol 公司煤间接液化技术未果后,经过多年努力,我国先后实现了16 万t/ a 煤间接液化技术工业示范、兖矿100 万t/ a、宁夏煤业400 万t/ a 等煤间接液化装置的商业化运行。上述煤间接技术均采用铁基费托合成,为克服铁基费托合成催化剂CO2 选择性高的缺点,中科院大连化学物理研究所和陕西延长石油( 集团) 有限责任公司建设了15 万t/ a 钴基费托合成工业示范装置,目前正在进行工业试验。
从我国煤间接液化工业和商业化运行所暴露出的问题以及国内外研究成果来看,制约我国煤间接液化技术发展的瓶颈主要为:① 与国外先进技术相比,单台反应器产能较低,导致设备投资和运行成本过高;② 生产过程采用了产生大量危废和固废的工艺技术,运营商要付出巨大的代价进行处理;③ 无法生产满足国六标准的汽油产品,而生产的柴油馏分质量过剩,对拓展销售市场有一定的影响。
鉴于此,2017 年7 月由国家能源集团牵头承担国家重点研发计划的“ 先进煤间接液化及产品加工成套技术开发” 项目。该项目联合了中科院大连物理化学研究所、国家能源集团宁夏煤业有限责任公司、北京低碳清洁能源研究院、中石化工程建设有限公司、南京工业大学、中国神华煤制油化工有限公司、清华大学、中国科学院过程工程研究所、中国石油大学(北京)、中国石油大学(华东)、浙江工业大学、河北工业大学等共12 家国内优势单位,组成“产、学、研”的研发团队,以宁夏煤业400 万t/ a 煤间接液化装置为平台,以解决关键科学问题开发创新性技术为导向,实现所开发的技术从实验室到工业中试、工业示范,甚至商业应用。经过项目团队2 a 来艰苦努力,取得如下的进展:
(1)开发的钴基费托合成催化剂已具备工业试验的条件;
(2)铁基费托合成催化剂正在400 万t/ a 煤间接液化装置进行工业应用试验;
(3)完成了铁基催化剂气固流化床活化概念研究、实验室小试、中试放大试验,正进行工业示范装置建设工作;
(4)完成了采用外加磁场脱除费托合成蜡中催化剂技术的概念研究和小试试验,正准备进行中试放大试验;
(5)完成了以费托合成蜡为原料,采用流化催化裂化技术,生产汽油的催化剂和工艺流程实验室定型;
(6)完成了费托合成水脱酸的概念研究、费托合成水中醇的提取和分离中试试验。
本期第2 ～ 13 篇论文汇集了“ 先进煤间接液化及产品加工成套技术开发”项目团队的优秀研究成果,包括高性能钴基费托合成催化剂规模化制备技术,高性能铁基费托合成催化剂规模化制备技术,新型费托合成反应器及工艺、催化剂活化技术开发(包括渣蜡中固体物高效分离),合成油生产无硫、低烯烃、低芳烃国六汽柴油集成技术开发,合成水中低碳含氧有机物高效提取与水资源化技术开发及中试验证等5 个方面的内容。
本专辑的出版,得益于项目团队努力工作以及行业有关专家在百忙之中对论文的认真评审。在此,谨向对该专辑提供帮助的审稿专家表示崇高的敬意!