煤制油費托合成產物烯烴分離工藝分析

韓玉杰

（山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200）

0 引言

伴隨著我國宏觀經濟快速發展，對各類能源物資需求數量持續增加，不僅導致能源需求數量與實際供給數量的矛盾問題漸趨嚴重，部分能源儲備短缺，逐步成為制約我國經濟社會快速發展的重要因素。有關研究資料顯示，截止到2030 年我國將會成為全世界范圍內最具代表性的石油類能源消費國度，我國的石油消費數量將會增長到1 750 萬桶/d。

對液體燃料開展的生產制造和儲備，是實現國家能源發展戰略目標過程中需要完成的重要任務，同時還是我國經濟社會高質量發展、保障城鄉各界人民福祉能夠順利實現的關鍵前提條件，該問題受到社會各界的關注，是相關行業企業極為關心的問題[1]。

通過分析我國現有的能源分布結構，可知我國煤炭能源的總體儲備數量顯著多于石油能源及天然氣能源儲備數量。將煤炭能源通過費托合成工藝轉化成液體油料產品，能夠一定程度緩解石油產品供應緊張問題。同時通過運用費托合成工藝，還能有效增加石油衍生產品的生產制造數量，提升石油產品生產制造企業的總體經濟效益[2]。

1 煤制油費托合成產物烯烴分離工藝目前狀況

1.1 費托合成技術在煤制油項目中的現狀和未來發展

按照權威機構發布的統計數據，我國已經探明的可利用煤炭能源，大約占據全世界范圍內已知的煤炭能源物資總量的11.67%，在世界各國中占據第三位。

當前階段，我國是全世界范圍內規模最為龐大的煤炭能源生產國，我國生產制造的煤炭能源總量，大約占據全世界煤炭能源物質總產量的35%[3]。

與此同時，我國還是全世界范圍內煤炭能源消耗最多的國家，煤炭能源作為我國的關鍵性能源及工業品生產制造原材料，煤炭資源在一次性能源產品及消費組成結構體系中占據50%以上的比例，燃料煤在我國一次性能源的消費結構中長期占據著最高比例。對煤炭能源開發和利用，是助推城市發展和工業建設的關鍵動力和重要支撐因素，還是確保國家能源發展戰略順利實現的關鍵內容。

傳統燃煤動力將會對環境帶來嚴重的破壞，而煤炭能源的液化加工方法的出現，為實現能源結構性改革歷史目標，提供了可利用的全新思路。在2006 年4 月，中科合成油技術有限公司將中科院山西煤炭化學研究所自創技術費托合成、煤基液體燃料合成漿態床技術作為核心技術，啟動實施了我國煤炭間接液化技術方法的產業化發展歷史新進程[4]。

1.2 煤制油費托合成產物烯烴分離工藝目前應用情況

現階段盡管以煤炭能源作為原材料，通過運用費托合成技術生產可供發動機使用的輕質燃料油產品，需投入的經濟成本較高，且在經濟合理性層面，相較于石油化工產品呈現劣勢，然而對于我國相對特殊的能源組成結構（煤炭能源物資儲備相對充足，石油能源物資儲備相對有限）而言，上述生產工藝的運用，是解決石油能源物資供應不足問題的有效手段。

具體的技術應用過程中，費托合成環節獲取的產物除汽油、柴油外，還有大量的質量較好的烯烴類物質，且其中不含有S 元素、N 元素、CnH(2n-2)等，通過運用精餾工藝再加工過程，能夠產生數量較多的α-烯烴物質。同時通過精餾過程，能夠實現針對不同碳鏈長度烯烴物質成分的高濃度生產能力，可見費托合成產物烯烴分離工藝未來發展應用前景較好。

調查顯示，我國相關煤制油生產制造企業，將高溫費托合成工藝選做首要工藝，通過技術研究，深入開展對油料產品和烯烴類物質的精細化深加工，逐步提升企業的煤制油費托合成工藝水平，提升企業工藝技術科技含量，提高企業行業整體競爭力和實力[5]。

2 煤制油費托合成產物烯烴分離工藝研究

2.1 a-烯烴精餾分離工藝分離塔序的選擇

在費托合成產物烯烴物質分離工藝的具體使用中，通常能夠獲取到通過窄碳數分離的多種混合烴類物質，例如包含XT0 物質、XT1 物質等，如表1 所示。此處可以選擇依次分離方法和等摩爾分離方法推進開展技術優化處置過程。

表1 a-烯烴物質常見產品的規格參數分布

通過開展工藝模型對比分析可知，在優化處理塔序過程中，第一分離塔設備運行過程中將獲取到XT0混合油物質和XT1 混合油物質，塔底位置獲取到XT2 混合油物質和XT3 混合油物質，相關過程盡管存在一定的弊端，就是需要將XT0 產品開展重復蒸餾處理，但是在實際推進執行的完整化工藝流程中，可以將處在最后一個設備位置獲取的XT3 產品形態充當熱源，以實現對XT0 物質生產工藝及XT1 物質生產工藝的有效化分離處置目標。在上述工藝運用過程中，換熱器組件的安裝配置數量呈現出一定程度的增加，但是其基礎性能源消耗水平卻會顯著降低。依次分離技術工藝流程和等摩爾分離技術工藝流程的能耗對比分布表，如表2 所示。

表2 依次分離技術工藝流程和等摩爾分離技術工藝流程的能耗對比分布表

2.2 a-烯烴精餾分離工藝操作壓力的選擇

a-烯烴精餾分離工藝運用的原材料的碳鏈分布于C5-C22 之間，其分餾工藝流程的溫度參數取值范圍大約介于64～368 ℃。按照常壓操作流程，通常需要塔底加熱爐設備開展二次加沸處理，客觀上導致成本精餾分離工藝出現上升變化，同時還會導致分離塔設備的塔底位置呈現出結焦現象，給具體的安全生產運營過程帶來較大的隱患[6]。

在a-烯烴精餾分離工藝執行過程中，可以考慮對第1 分離塔設備和第3 分離塔設備開展減壓操作，且有利于實現高效分離目標，控制縮減總體能源消耗。

2.3 a-烯烴精餾分離工藝加熱源的選擇

當前階段，a-烯烴精餾分離工藝對應的加熱源常規蒸汽規格參數可達到大約10 MPaG、520 ℃，飽和溫度參數項目取值約為315 ℃。從實踐技術層面展開分析，假若熱源選擇類型為高壓蒸汽，通常會出現設備運行使用過程壓力強度過高問題，對技術設備的維護投入成本顯著增加，甚至出現安全生產隱患問題。

在上述情形，可以選擇運用導熱油物質充當a-烯烴精餾分離工藝使用過程中的加熱源，還能在工藝流程設計層面支持實現聯合布置，控制縮減導熱油爐設備的安裝配置[7]。

2.4 a-烯烴精餾分離工藝導熱油加熱模式

如果選擇加熱爐設備充當a-烯烴精餾分離工藝使用過程中的直接性加熱熱源，由于精餾分離工藝設備組成的分離塔加熱點處在高度分散狀態，客觀上需要增加加熱爐配置數量，從而有效處置再沸條件下的熱源技術，客觀上會導致空間占地面積及技術設備實際投入數量顯著增加[8]。

蒸汽加熱導熱油方法與燃氣加熱導熱油方法相比，在設備投資數量、運行成本、環保負擔等方面，綜合指標要明顯低于燃氣加熱操作方式。

3 結語

根據現有研究成果可知，煤炭能源液化方法的出現，為實現能源物質的結構性改革歷史目標，創造并且提供了全新思路。圍繞煤炭能源開展的開發與利用，是支持助推城市發展歷史進程和工業建設的關鍵性手段，是保障國家層級能源戰略發展目標順利實現的有效措施。在煤制油費托合成產物烯烴分離工藝開展過程中，通過等摩爾分離塔設備、多塔負壓操作、導熱油爐設備綜合性環節調整優化，能夠實現相關企業的高效優質運行狀態，以及各項設備設施的安全有序運轉，讓企業獲得最大的經濟收益。在實現烯烴精餾分離的同時，彌補其產業經濟性差異，對開拓煤炭企業的發展前景，緩解國家能源供應緊張局面，降低國家環保壓力具有多重效應，為國家煤制油費托合成產物烯烴分離工藝提供運行參考。