關(guān)于煤制油液化化工工藝的全面探討

柴育鵬

摘 要：眾所周知，我國是一個煤富油貧的國家，而且隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，石油耗量逐漸增加，目前我國石油短缺問題十分嚴(yán)重。在這樣的背景下，諸多煤制油液化化工工藝應(yīng)運而生，為緩解石油短缺形勢提供了一定的助益?；诖耍疚膶γ褐朴鸵夯すに囘M行了全面探討，并對其煤制油技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景進行了闡述，僅供參考。

關(guān)鍵詞：煤制油；液化化工工藝；應(yīng)用；前景

引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對能源的需求也日益增加，能源問題愈來愈受到人們的關(guān)注與重視。我國雖然屬于能源大國，但當(dāng)前能源問題已經(jīng)十分突出，被視為工業(yè)血液的石油正在逐步走向枯竭。因此，煤制油技術(shù)作為一種石油補充技術(shù)，逐漸被各國研究、應(yīng)用和認(rèn)可。我國也不例外，而且經(jīng)過艱苦努力和自主創(chuàng)新，國內(nèi)的煤制油技術(shù)工藝日趨可行和成熟，對推進能源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要的意義。

1煤制油液化化工工藝簡介

煤制油液化化工工藝又稱為煤制油技術(shù)，其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。目前比較成熟的有直接液化和間接液化兩種工藝。簡單來說，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)方式使用催化劑將氣體轉(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。

2煤制油直接液化工藝

煤制油直接液化工藝也稱為加氫液化，該工藝是將粉狀煤加壓加溫到適當(dāng)?shù)膲毫蜅l件后，直接催化加氫理化，使其降解并加氫從而得到液體油品。目前國內(nèi)較為典型的有神華煤直接液化工藝。

煤制油直接液化工藝的原理是當(dāng)煤炭加熱超過300℃時，其中大分子結(jié)構(gòu)較弱的橋鍵開始斷裂，煤分子結(jié)構(gòu)被破壞，產(chǎn)生大量的自由基或以結(jié)構(gòu)單元為基體的自由基碎片，這些受熱形成的自由基相對分子質(zhì)量在數(shù)百范圍，在高壓條件下加氫溶劑，以自由基形式構(gòu)成的煤就會轉(zhuǎn)化為油分子、瀝青烯，繼續(xù)加氫可促使油分子、瀝青烯進一步裂化為更小的分子，最終合成液態(tài)烴類燃料并脫除硫、氮、氧等原子。煤制油直接液化工藝主要包括備煤、煤漿制備、加氫液化、固液分離、氣體凈化、液體產(chǎn)品分餾和精制及液化殘渣氣化支取氫氣幾個步驟，其工藝流程如圖1所示。

當(dāng)利用煤炭直接液化技術(shù)生產(chǎn)原油類產(chǎn)品時，其對于原材料——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焰炭作為原材料，在加工前還需要對原材料進行干燥處理，以免水分過多影響加工時的化學(xué)反應(yīng)；煤漿制備環(huán)節(jié)是對煤炭持續(xù)加熱，使其到達300℃，從而促使煤結(jié)構(gòu)分解，從分子狀態(tài)轉(zhuǎn)化為自由基狀態(tài)，如果在加熱過程中中斷加熱則可能會導(dǎo)致碳離子之間重聚或發(fā)生其它變化。同時這個過程中還要加入一定的催化劑；在高溫高壓的條件下，在煤漿中加氫或氫溶劑，能夠使煤與氫在催化劑條件結(jié)合為初級加氫產(chǎn)物，繼續(xù)加氫裂化，就會生成氣、液、固三相的生成物；一般采用直接液化工藝，煤制油燃油產(chǎn)出率在70%左右，其余為固體殘渣，因此，需要采用固液分離技術(shù)提取出液態(tài)燃油；由于工藝采用的是加氫液化，分離后的燃油中還存在氫氣，所以還需要采用凈化技術(shù)提取出氫氣；殘渣處理和氫氣提取完成之后，就需要對反應(yīng)結(jié)束的粗油進行加氫處理，將其中含有的石腦油餾和芳烴制成高辛烷值汽油和芳烴燃料；進一步深層次加氫處理能夠使制備的液態(tài)油中含有的中油成為品質(zhì)合格的柴油；含有的重餾油可加工為燃料油，深度加氫將液態(tài)油中的雜原子及金屬鹽成分去除，中油和重油混合加氫裂化可制備汽油。

3煤制油間接液化工藝

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，但該工藝首先需要通過物理方式將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體，然后再通過化學(xué)和物理方法的結(jié)合將其轉(zhuǎn)化為液體。這種工藝技術(shù)首先是由南非地區(qū)的國家進行研究的，目前在我國也有著一定程度的應(yīng)用。

在采用煤制油間接液化工藝時，首先需要將煤炭轉(zhuǎn)化為一氧化碳，然后利用氫氣對其進行脫硫、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)境下進行。煤制油間接液化技術(shù)對原料煤的要求不高，普通煤種都可以用作原料。在氣化煤炭之后還需要進行氣體凈化處理，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)。該工藝與直接液化工藝不同，其所需要的高溫環(huán)境為250℃左右，氣壓達到15-40個大氣壓即可。雖然煤制油間接液化工藝環(huán)節(jié)少、所需反應(yīng)條件也容易達到，但是其化學(xué)反應(yīng)的難度較大，因此，催化劑的選擇成為了關(guān)系到化學(xué)反應(yīng)成功與否的關(guān)鍵，合理選擇催化劑，成為了促進煤間接液化取得積極效果，提高煤間接液化生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。從生產(chǎn)效率來看，由于缺乏高效的催化劑，煤間接液化的產(chǎn)出比較低，利用煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)1噸油，需要5-7噸優(yōu)質(zhì)原煤，并且化學(xué)反應(yīng)相對復(fù)雜、成本較高。

4煤制油液化工藝的應(yīng)用及發(fā)展前景

4.1在成品油及化工產(chǎn)品制備中的應(yīng)用

從目前來看，煤制油液化工藝主要應(yīng)用在成品油和化工產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域，并在成品油和化工產(chǎn)品的制備中取得了積極效果，不但滿足了成品油和化工產(chǎn)品的供應(yīng)，而且提高了成品油及化工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。由此可見，煤制油技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域為成品油和化工產(chǎn)品制備，應(yīng)用效果明顯。為此我們應(yīng)有足夠重視。

4.2在煤化工領(lǐng)域的重要應(yīng)用

煤制油液化工藝催生了煤化工這一技術(shù)領(lǐng)域，并成為了煤化工領(lǐng)域的重要技術(shù)之一，煤制油技術(shù)在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)用，不但提高了煤化工領(lǐng)域的發(fā)展質(zhì)量，而且提升了煤化工領(lǐng)域的發(fā)展水平。由此可見，煤制油液化工藝在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)用，是改變石油供應(yīng)的重要方式，也將是未來發(fā)展的必然趨勢。

結(jié)束語

總而言之，煤制油液化工藝在成品油及化工產(chǎn)品制備以及煤化工領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。當(dāng)前，我國主要有煤制油直接液化與間接液化兩種工藝，兩者都有各自的優(yōu)缺點，因此，在使用時應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際情況對工藝進行合理選擇。同時，為了提高煤制油液化工藝的發(fā)展質(zhì)量，我們應(yīng)對現(xiàn)有工藝流程進行優(yōu)化，尋找更加可靠穩(wěn)定的催化劑，保證煤制油反應(yīng)取得積極效果，提高煤制油的整體產(chǎn)量。

參考文獻：

[1]申世榮.煤制油液化化工工藝探討[J].化工理，2015，（04）：208.

[2]徐宏賓.煤制油液化化工工藝的探討[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，30（04）：28-29.

[3]費紀(jì)川.煤制油工藝技術(shù)探討[J].硅谷，2013，6（16）：1-2.

[4]李會玲.煤制油技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析[J].山東化工，2017，46（10）：59-61.endprint