煤油共煉技術發展前景

【摘 要】介紹了煤油共煉技術的國內外研究開發狀況，以及延長石油集團油煤新技術開發公司煤油共煉裝置的建設進展及相關情況，分析了我國發展煤油共煉技術的理論和現實意義。

【關鍵詞】煤油共煉；煤炭直接液化

一、引言

煤油共煉結合了煤直接液化和重油加氫轉化的特點，是指用石油重油與煤均勻混合后進行加氫反應，生產餾分油或清潔燃料油的工藝技術。煤油共處理過程中，煤與重油并不完全各自獨立反應，而是有較強的交互作用。已有的研究成果表明，最適合煤-油共煉工藝的煤種為褐煤或年輕煙煤，褐煤或年輕煙煤與煉廠重油之間呈現出的促進重油改質和煤液化的協同效應即反應活性最佳，能夠實現兩種原料的最優轉化率。

二、煤油共煉技術的概述

煤油共煉技術是80年代以來煤炭直接液化研究領域所取得的重大進展之一。其主要特點是用石油重油、渣油或煤焦油等重質油類代替經典的溶劑油，一次通過加氫反應裝置，煤和渣油同時加氫裂解成輕、中質油和少量烴類氣體，此工藝過程可以使煤得到液化，使重質油得到提質，是煤直接液化第三代工業中最具有經濟性和工業化前途的工藝。

與煤的直接液化相比，煤油共煉技術優點如下：

（一）煤和重油的轉化率均大于90%，高于煤和重油單獨加氫液化和加氫裂解時的轉化率；

（二）煤和重油之間存在協同效應，生成油的總量比單獨加工煤和重油時多，煤的存在除防止了催化劑積碳外，還促進了重油中金屬元素（如Ni、V）的脫除，從而可延長催化劑的使用壽命；

（三）由于是一次通過，生產裝置的處理能力大為提高；

（四）氫耗降低，氫利用率（消耗每KG氫所得到的產品油KG數）大幅度提高；

（五）生產成本大為降低，具有較強的競爭力。

三、國外煤油共煉技術的研究開發狀況

（一）HRI催化兩段煤油共處理工藝

美國的碳氫化合物研究公司（HRI）在1974年就開始研究煤油共處理工藝，1985年底在美國能源部以及電力研究院、俄安大戰略合成燃料公司、加拿大阿爾伯塔研究院的資助下，合作開發兩段煤油共處理工藝。1987年德國煤液化公司和三井造船公司也參與了HRI的技術開發，實驗規模達到了t/d級的規模。

HRI煤油共煉工藝是在碳氫化合物研究公司以前開發的石油渣油催化裂化的氫-油法，煤直接液化的氫-煤法和催化兩段液化工藝基礎上，又經過小型裝置和工藝開發裝置多年試驗研究發展的煤直接液化新方法。它具有氫利用率高，煤和渣油轉化率高，脫金屬率高，餾分油產率高，油品質量好等優點，技術比較先進可靠，現在已經具備建設示范工廠的可行性。下圖是美國HRI的煤油共煉的工藝流程圖。

（二）Pyrosol 煤油共處理工藝

德國煤炭液化公司在Pyrosol工藝煤直接液化基礎上改造而成的Pyrosol煤油共處理工藝。該工藝首先對重質油進行分餾，回收原料中的重質油。剩余的油渣利用可棄性鐵系催化劑在450～470℃、20.0MPa下加氫處理，加氫后的油先分餾回收餾分油，分餾油渣作為煤油共處理的溶劑。煤以較高的比例與溶劑配成煤漿，煤的濃度超過30%。再進入第二段反應器，反應溫度為450～475℃，氫壓為20.0MPa。第二段反應產物再去分餾，蒸出餾分油的殘渣再去加氫，焦化，使其轉化為油和焦炭，焦油又返回第二段反應器。

（三）CANMAT煤油共處理技術

加拿大礦物能源中心（CANMAT）開發的煤油共處理工藝是在石油加氫裂化工藝的基礎上發展起來的。最初是利用載有FeSO4的煤作為渣油加氫裂化催化劑，煤的加入量只有渣油的5%，在比較苛刻的條件下渣油很少結焦。后來加入了30%的煤，使得渣油和煤同時加氫裂化，收到了很好的效果。工藝采用單段上流式反應器。表4-35是CANMAT煤油共處理工藝與煤的直接液化及渣油單獨加氫裂化結果的對比。表中煤直接液化產率太低的原因可能是反應條件過于緩和。

四、國內煤油共煉技術的研究開發狀況

煤炭科學研究總院北京煤化學研究所自1980年開始從事煤的直接液化技術研究。經10多年的努力，建立起3套煤炭液化小型連續試驗裝置和相配套的、先進的液化油分析儀器，基本查明了我國適宜液化的煤種資源分布，掌握了煤直接液化的工藝條件，將液化粗油提質加工為完全符合國家標準的汽油、柴油。研究水平達到了發達國家同期水平。在此基礎上，于1989～1990年間進行了煤油共煉的探索性試驗和初步研究工作。

為探索煤油共煉的實際效果，在資源和技術調查的基礎上，對液化性能較好的兗州北宿煤、天祝煤、寶日希勒煤和遼河渣油進行了高壓釜共煉試驗，結果見表1。

試驗結果表明，遼河渣油和上述三種煤共煉時，油收率均高于渣油單獨加氫裂化，采用芳香度較高的蒽油（fa=0.71）和渣油（fa=0.25）混合溶劑比單獨采用渣油效果好。催化劑以高活性的Ni-Mo為最好。

5、延長石油集團煤-油共煉項目采用的VCC工藝

VCC渣油懸浮床裂化技術是德國維巴石油公司在20世紀50年代開發的，80、90年代進行了中型裝置（200bbl/d）和工業示范裝置（3500bbl/d）試驗，工業示范裝置的運轉已超過10年。2002年BP公司收購維巴石油公司，自2006年以來對VCC技術進行進一步改進，包括與加氫處理技術集成生產清潔燃料技術、單系列裝置加工能力擴大以及工藝設計等，形成了今天的BP VCC技術。為加速BP VCC技術的工業應用，不久前BP與美國KBR公司合作進行工程設計，并在全球進行技術轉讓服務，該工藝選用的原料非常廣泛，包括煉廠渣油一直到煤，以及煤油混合物。

VCC工藝簡圖如下：

2010年以來，延長石油集團數次以不同煤種和渣油進行了投料運行試驗和模擬工業化放大試驗，取得了大量翔實數據。經反復驗算論證后，該公司于2011年啟動煤油共煉項目籌備工作，同年8月項目獲得陜西省發改委批復。

2012年4月18日延長石油集團油煤新技術開發公司45萬噸/年煤油共煉試驗示范項目開工建設。延長石油集團董事長沈浩表示，項目建成投產后，將為我國開辟一條嶄新的煤制油技術路線。

該項目概算總投資19.3億元，將采用全球領先的美國KBR公司懸浮床加氫裂化技術，利用榆林煉油廠煉油過程副產的渣油，與當地豐富的低階煤加氫混煉，制取柴油、汽油調和組分、液化氣以及石腦油等高附加值產品。

目前VCC裝置建設接近尾聲，預計今年8月進入試生產。

45萬噸/年VCC裝置經濟效益預測表

六、結束語

我國適宜液化的煤炭資源比較豐富，將煤和重油配合利用充分發揮煤油共煉技術的優勢。不僅能達到資源的優化合理配置，也使得煤炭液化更具有廣闊的前景和市場競爭力。煤油共處理技術符合國家節能減排的政策，加工出來的油品較煤炭直接液化的油品具有更高的質量，為用煤炭液化來緩解我國石油供應的緊張局面提供了更高的保證。煤油共處理技術可進一步降低煤液化的生產成本，使得煤炭液化具有廣闊的發展前景，既涉及到資源利用問題，又可改善環境，取得社會效益。

【參考文獻】

[1]張傳江，趙鵬，李克健.新疆黑山煙煤與塔河石油渣油共處理的研究[J] .煤炭學報，2007；32（2）：202-205

[2]高云龍，焦安量 :煤液化油發展 現狀及投資前景分析 (J) 化工技術經濟2001(6)

[3]吳秀章，舒歌平，金嘉璐：煤炭液化技術及發展前景分析：2008

[4]廖漢湘：現代煤炭轉化與煤化工新技術新工藝實用全書，2006

[5]高晉生，張德祥.煤液化技術[M] .北京：化學工業出版社，2009：161

作者簡介：楊紹飛：（1967-），漢族，男，工程師，主要從事煤直接液化生產工作。

王軍：（1969-），漢族，男，加氫裂化技師，助理工程師，主要從事煤直接液化生產工作。

劉鐵鋒：（1984-），漢族，男，助理工程師，主要從事煤直接液化生產工作。