煤間接液化制油技術(shù)探討

何　川（陜西未來能源化工有限公司安全環(huán)保科,陜西　榆林　719000）

煤間接液化制油技術(shù)探討

何川
（陜西未來能源化工有限公司安全環(huán)保科,陜西榆林719000）

摘要：石油是關(guān)系我國經(jīng)濟發(fā)展的一種重要能源，我國煤炭資源豐富，但是石油資源有限，主要依靠從國外進口。煤間接液化制油技術(shù)作為一項重要制油工藝，對于保障我國能源安全、平衡能源結(jié)構(gòu)、緩解石油資源短缺等有著重要現(xiàn)實意義，因此應(yīng)加大煤間接液化制油技術(shù)研究力度，推動我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。本文分析了煤間接液化技術(shù)，闡述了煤間接液化制油技術(shù)的核心工藝。

關(guān)鍵詞：煤間接液化；制油技術(shù)；核心工藝

我國能源結(jié)構(gòu)特點是少氣、貧油、富煤，應(yīng)積極采取有效工藝技術(shù)，將煤炭資源轉(zhuǎn)化為液體油品，實現(xiàn)煤轉(zhuǎn)油的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化，緩解我國經(jīng)濟市場的石油供需矛盾。煤間接液化制油技術(shù)合成的油品具有燃燒性能高、環(huán)保、清潔等優(yōu)點，可以直接替代化石液體燃料，因此在未來發(fā)展過程中，應(yīng)積極推廣和應(yīng)用煤間接液化制油技術(shù)，采取現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝，進一步優(yōu)化和完善煤間接液化制油技術(shù)工藝。

1　煤間接液化技術(shù)概述

煤間接液化技術(shù)是一種將煤炭轉(zhuǎn)化為液化石油氣、燃料油、煤油、柴油、汽油等產(chǎn)品的工藝技術(shù)，在煤間接液化處理過程中，煤炭原有化學結(jié)構(gòu)完全被破壞，降將煤氣化為合成氣，在適當催化劑作用下，通過F-T合成（費托合成）形成不同液態(tài)烴。煤間接液化工藝主要包括造氣、F-T合成、分離、加工處理、提質(zhì)等環(huán)節(jié)[1]，核心環(huán)節(jié)是合成反應(yīng)。F-T合成通過將煤炭氣化，生產(chǎn)出氫氣和一氧化碳的煤氣，然后經(jīng)過凈化和變換送入反應(yīng)器，經(jīng)過催化作用，形成烴類和汽油產(chǎn)物。煤間接液化技術(shù)主要是區(qū)別于直接液化技術(shù)，煤直接液化技術(shù)對操作環(huán)境要求非常苛刻，并且對煤種具有很強依賴性，其多是在150～300Pa氫壓和450攝氏度環(huán)境中，將符合條件的煤種催化加氫液化，該工藝技術(shù)對于機械設(shè)備要求較高，生產(chǎn)出來的油品含有很高的芳烴，氮、硫等雜質(zhì)必須經(jīng)過深度處理。而煤間接液化技術(shù)對于環(huán)境要求較少，也不依賴各種煤種，其可用于含碳有機物和天然氣的轉(zhuǎn)化，合成的油品不含有氮、硫等污染物。煤間接液化技術(shù)的核心是催化劑和反應(yīng)器，開發(fā)和研制高性能廉價的F-T合成催化劑和反應(yīng)器是實現(xiàn)工業(yè)化煤液化燃料油的股眼見，并且考慮使煤氣化實現(xiàn)國產(chǎn)化和大型化，最大限度地減少合成氣生辰成本，優(yōu)化工藝流程，全面提高煤間接液化制油技術(shù)的經(jīng)濟性和效率。

2　煤間接液化制油技術(shù)的核心工藝

2.1選擇原料煤

煤間接液化制油技術(shù)對于煤質(zhì)有以下幾點要求：其一，煤灰分應(yīng)小于13%；其二，煤水含量要低，應(yīng)具有良好的可磨性，可快速制粉；其三，煤要具有良好的成漿性能，滿足水煤漿制氣工藝要求，水煤漿濃度應(yīng)高于60%；其四，滿足煤氣化要求，應(yīng)具有較高的灰熔點。雖然煤間接液化制油技術(shù)對于煤炭資源具有廣泛的適應(yīng)性，但是還應(yīng)該考慮到最大化經(jīng)濟效益，根據(jù)不同煤種，采用不同氣化方法，并且做好原煤的降低硫分和灰分以及洗選加工環(huán)節(jié)。

2.2F-T合成反應(yīng)器

F-T合成反應(yīng)器是煤間接液化制油技術(shù)的關(guān)鍵核心，其在工業(yè)規(guī)模的應(yīng)用主要有漿態(tài)床、流化床和固定床。

（1）漿態(tài)床反應(yīng)器。漿態(tài)床反應(yīng)器具有潛在的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢和良好操作性，被公認為是最佳F-T合成反應(yīng)工藝。漿態(tài)床反應(yīng)器可用來生產(chǎn)蠟產(chǎn)品和柴油，蠟產(chǎn)品是一種直鏈烷烴，不含有對人體有損壞的芳環(huán)烴，熔點較高[2]；柴油是一種高十六烷值并且無硫的產(chǎn)品。這些優(yōu)點使得漿態(tài)床反應(yīng)器在煤間接液化制油工藝中發(fā)揮著重要作用。經(jīng)過漿態(tài)床反應(yīng)器產(chǎn)生的烴，經(jīng)過加工處理后即可得到煤油、柴油、汽油德國，還可生產(chǎn)硬蠟，其尾氣經(jīng)過深冷分離處理后可獲得低碳、高附加值的烯烴，在經(jīng)過齊聚反應(yīng)后，可提高油品收率，也可以形成合成氣生成合成烴，用于合成甲醇、合成氨或者燃料氣等。在我國石油化工領(lǐng)域，油品加工技術(shù)比較成熟，由F-T合成產(chǎn)生的烴基本不含雜環(huán)芳烴、氮和硫等雜質(zhì)，加工成本很低，加氫深度不高，但是需結(jié)合F-T合成烴的特點，研發(fā)相應(yīng)的催化劑。

（2）流化床反應(yīng)器。流化床反應(yīng)器可以分為固定流化床和循環(huán)流化床，在產(chǎn)物分布、移熱性能、生產(chǎn)能力等方面，流化床反應(yīng)器具有明顯優(yōu)勢。循環(huán)流化床主要是氣流攜帶細粉催化劑進行上升反應(yīng)，在支管中受到旋風影響不斷沉降分離，在催化劑反應(yīng)下循環(huán)，循環(huán)流化床的合成氣轉(zhuǎn)化率高達85%，氣體中含有大量汽油餾分烴類，蠟和輕油生產(chǎn)量較少。固定流化床主要是氣流中的催化劑懸浮反應(yīng)，其具有良好的床層等溫性和較高的油選擇性，反應(yīng)器投資造價較低，適用于高溫F-T合成。

（3）固定床反應(yīng)器。固定床反應(yīng)器工藝比較簡單，對于液態(tài)、氣態(tài)或者混合態(tài)的F-T合成產(chǎn)物對于環(huán)境溫度要求較低，不需要考慮液態(tài)產(chǎn)品和催化劑分離的問題，并且液態(tài)產(chǎn)物易從反應(yīng)器出口氣流中跨蘇分離，可用于F-T蠟生產(chǎn)。固定床反應(yīng)器可吸附大量硫，有效保護下部床層，降低催化劑活性損失。

3　催化劑

催化劑的使用直接影響著煤間接液化制油工藝的經(jīng)濟效益，是降低制油工藝成本的關(guān)鍵。煤間接液化制油技術(shù)應(yīng)采用高效廉價、磨損強度高、綠色環(huán)保、易于和油品分離的催化劑，并且催化劑可盡量回收再利用，能夠大規(guī)模生產(chǎn)。當前，煤間接液化制油技術(shù)最常用的催化劑有Ru、Ni、Co和Fe等過渡金屬[3]，這些催化劑具有良好的加氫作用，并且有利于促進鏈增長，其含有d軌道空位，可快速接收電子，和碳原子和氫原子產(chǎn)生較強的吸附性，促進CO活性。Ru催化劑在F-T合成過程中受到的影響因素較少，但是其儲量不足、價格昂貴，只能用于研究；Ni催化劑具有很強的加氫作用，易產(chǎn)生甲烷和羰基鎳；在實際應(yīng)用中，Co和Fe應(yīng)用最為廣泛。

4　結(jié)束語

近年來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，石油短缺形勢日益嚴重，積極發(fā)展煤間接液化制油技術(shù)是保障我國石油能源的重要途徑。煤液化作為一種高新技術(shù)，應(yīng)積極吸收和引進國外先進經(jīng)驗和技術(shù)，開發(fā)和研究具有自主知識產(chǎn)權(quán)的設(shè)備和工藝，并且考慮到煤炭資源的合理利用和優(yōu)化配置問題，最大程度的減少污染物排放，推動我國煤液化產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]孫啟文,吳建民,張宗森,龐利峰.煤間接液化技術(shù)及其研究進展[J].化工進展,2013(01):1-12.

[2]煤間接液化制油技術(shù)進入新時代[J].瞭望新聞周刊,2012(10):78-80.

[3]白亮,鄧蜀平,董根全,曹立仁,相宏偉,李永旺.煤間接液化技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀及工業(yè)前景[J].化工進展,2013(05):441-447.