煤制油液化化工工藝探討

申世榮（陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司， 陜西 榆林 719000）

煤制油液化化工工藝探討

申世榮（陜西延長(zhǎng)石油榆林煤化有限公司， 陜西 榆林 719000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的不斷變化，改革開放工作的不斷深入，我國(guó)對(duì)于能源的需求量也在日益增大。目前，能源問題不僅在我國(guó)，在全世界范圍內(nèi)都成為了最受人關(guān)注的問題。我國(guó)屬于世界能源消耗大國(guó)，能源儲(chǔ)量也位居世界前列，但我國(guó)對(duì)于能源的使用還存在著較多的問題。煤制油是一種全新的能源利用方式，其應(yīng)用效果比較好，能夠給人類帶來更好的效益。本文通過對(duì)煤制油概念的簡(jiǎn)述，分析煤制油液化化工工藝的具體步驟，并提出了部分改進(jìn)方式，以期能為相關(guān)工作提供參考。

煤制油；化工工藝；技術(shù)

21世紀(jì)是人類科技發(fā)展速度最快的時(shí)間段，雖然現(xiàn)在僅是本世紀(jì)的開端，但各國(guó)科技所表現(xiàn)出的迅猛勢(shì)頭卻是以往所沒有的。而隨著人類科技的進(jìn)步，全球各國(guó)對(duì)于能源的需求量也相對(duì)上升，我國(guó)已經(jīng)是世界上的能耗大國(guó)，雖然我國(guó)的能源儲(chǔ)備量較多，但是其利用率較低，使得我國(guó)目前也處于能源緊缺狀態(tài)。其中尤以原油的需求量最大，同時(shí)對(duì)外進(jìn)口的依賴性也較高，這就為我國(guó)自主原油采集和生產(chǎn)技術(shù)提出了全新的要求，因而研究可代替原油的新能源就成為了目前一個(gè)重要話題。

1 煤制油的概念和發(fā)展歷程

近年來隨著地質(zhì)勘探技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，我國(guó)的能源儲(chǔ)備情況的勘察力度也在逐漸加強(qiáng)，就目前而言，我國(guó)的能源儲(chǔ)備情況大致可以用一句話來概括，那便是“煤多、油少、天然氣夠用”。根據(jù)調(diào)查情況顯示，2003年我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量大概在1145億噸，并且以平均每年300億噸左右的勘探量在不斷增加，2013年新增煤炭?jī)?chǔ)量達(dá)到了512億噸左右。而石油儲(chǔ)量在2003年尾32億噸，每年僅以10億噸左右的數(shù)量增加，可見我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量和石油儲(chǔ)量之間的差距，因此利用煤炭作為原材料轉(zhuǎn)化成石油的技術(shù)就受到了我國(guó)研究者的熱捧。

煤制油技術(shù)就是以煤炭作為原材料，經(jīng)過化工加工的手段，將其轉(zhuǎn)化為原油類產(chǎn)品的過程。在運(yùn)用過程中一般分為兩大類技術(shù)，其中一種就是煤炭直接液化技術(shù)，另外一種是煤炭間接液化技術(shù)。其中煤炭的直接液化需要在高溫高壓的條件下才能夠?qū)崿F(xiàn)，還需要通過添加催化劑脫離煤炭中所含的硫、氮以及氧等離子。因?yàn)槲覈?guó)的煤炭?jī)?chǔ)量較大，因此這種工藝也成為了我國(guó)目前比較受歡迎的一種能源轉(zhuǎn)化方式。

2 煤制油液化的化工工藝概述

隨著煤制油技術(shù)的不斷改革和完善，目前已經(jīng)有了兩大類制備工藝，其主要包括直接液化和間接液化工藝。簡(jiǎn)單來說，直接液化工藝就是采用物理和化學(xué)手段將煤炭直接轉(zhuǎn)化為液體形態(tài)；而間接液化工藝則是先采用物理手段將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體，再通過化學(xué)方式通過催化劑將氣體轉(zhuǎn)化為液體，然后將兩種工藝所得到的液體經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后制成原油類產(chǎn)品。

(1)煤炭直接液化工藝 通常情況下，將煤炭直接液化工藝稱之為加氫液化工藝，這也就是對(duì)這項(xiàng)工藝的最關(guān)鍵步驟進(jìn)行了解釋。其制備工藝步驟為：首先，將煤炭進(jìn)行物理碾壓，將其碾壓成粉末狀；然后，通過物理加溫和加壓的方式粉末狀煤炭進(jìn)行處理；第三步是加入氫氣和催化劑對(duì)其進(jìn)行理化反應(yīng)，這樣就能夠使煤炭轉(zhuǎn)化為液體的原油類產(chǎn)品。

當(dāng)粉末狀煤炭被加熱超過300攝氏度時(shí)，其碳分子間的結(jié)構(gòu)力就會(huì)減弱，碳分子間的化學(xué)鍵會(huì)出現(xiàn)斷裂的情況，這就使得煤炭結(jié)構(gòu)的固態(tài)結(jié)構(gòu)被破壞，產(chǎn)生了大量的自由基。而這些自由基與催化劑和氫原子進(jìn)行反應(yīng)，就會(huì)使得碳離子自由基轉(zhuǎn)化為原油類物質(zhì)，例如原油分子、瀝青分子等。當(dāng)繼續(xù)在反應(yīng)中添加氫原子時(shí)，各原油類物質(zhì)就會(huì)繼續(xù)分裂，進(jìn)而將其中的硫、氧等雜志原子去除，從而得到高質(zhì)量、低雜質(zhì)含量的原油類產(chǎn)品。

當(dāng)利用煤炭直接液化技術(shù)生產(chǎn)原油類產(chǎn)品時(shí)，其對(duì)于原材料——煤炭的質(zhì)量要求較為嚴(yán)格，需要利用特殊種類的煤炭才能夠完成，一般情況下選用的是褐炭或長(zhǎng)焰炭作為原材料，在加工前還需要對(duì)原材料進(jìn)行干燥處理，以免水分過多影響加工時(shí)的化學(xué)反應(yīng)。在對(duì)煤炭進(jìn)行加溫的過程中要采取持續(xù)加熱的方法，這樣才能夠促進(jìn)碳離子的穩(wěn)定分裂，如果在加熱過程中中斷加熱則可能會(huì)導(dǎo)致碳離子之間重聚或發(fā)生其它變化。目前我國(guó)所采用的直接液化工藝能夠使原油類產(chǎn)品的產(chǎn)出量達(dá)到近70%，同時(shí)由于生產(chǎn)品的殘?jiān)腥杂袣湓?，因此還可以進(jìn)行循環(huán)利用，將氫氣提純后二次應(yīng)用于生產(chǎn)。

(2)煤炭間接液化工藝 煤炭間接液化工藝與直接液化工藝的區(qū)別就在于其轉(zhuǎn)化過程，間接液化工藝也是以煤炭作為原材料，但首先通過物理方式將其轉(zhuǎn)化為氣體，然后通過化學(xué)和物理方法將其轉(zhuǎn)化為液體。這種工藝技術(shù)首先是由南非地區(qū)的國(guó)家進(jìn)行研究的，目前在我國(guó)也有著一定程度的應(yīng)用。通過這種技巧進(jìn)行生產(chǎn)，首先需要將煤炭轉(zhuǎn)化為一氧化碳，然后利用氫氣對(duì)其進(jìn)行脫硫、脫氧等處理，最后通過催化劑和氫氣的作用轉(zhuǎn)化為液態(tài)煤炭，此過程也需要在高溫高壓環(huán)境下進(jìn)行。

在采用煤炭間接液化技術(shù)時(shí)，其對(duì)于原料的要求較低，目前我國(guó)絕大部分煤炭種類均可以被進(jìn)行利用。在氣化煤炭之后還需要進(jìn)行氣體凈化處理，去除氣體中所含的灰塵雜質(zhì)，以免造成反應(yīng)過程中的其它化學(xué)反應(yīng)。該技術(shù)與直接液化技術(shù)不同，其所需要的高溫環(huán)境為250攝氏度左右，氣壓達(dá)到15～40個(gè)大氣壓即可。

3 結(jié)語(yǔ)

原油的缺少使得我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展受限，因此必須要提高對(duì)于轉(zhuǎn)化原油類產(chǎn)品的技術(shù)，不斷完善煤制油的工藝，提升對(duì)于資源的有效利用率。

[1]楊仁俊.煤制油技術(shù)總數(shù)與分析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（10）：54-56.

[2]王福生.我國(guó)煤制油產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].價(jià)值工程，2011，30（10）：1-8.