煤制油產(chǎn)業(yè)技術的應用與研究

楊 龍

(山西潞安煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200)

目前在我國能源儲存量中煤炭資源比較豐富，但是人們生活當中石油資源的需求量更高，為有效緩解石油供給困難的現(xiàn)象。通過借助煤制油技術，將煤炭轉(zhuǎn)化為日常生活當中應用的汽油、柴油、甲醇、乙烯以及航空石燃油等，煤制油技術得到了廣泛的運用，為國民日常生活提供了重要的保障。

1 煤制油技術的原理

對于煤炭而言，主要的化學成分包括氫、碳，在制油過程中，在對煤炭進行加工的同時，直接或間接地加入氫，從而形成混合烴液體燃料油和甲醇。通常來講，1 000 kg的煤炭加140 kg的氫氣，能夠生產(chǎn)約為600 kg的油。在煤制油技術不斷地發(fā)展過程中，也漸漸地形成了相應的煤化工產(chǎn)業(yè)，在提升制油技術的同時，還逐漸地豐富了油產(chǎn)品，滿足了人們?nèi)粘Ｉ畹恼w需求[1]。

1.1 煤制油直接液化技術

煤制油直接液化技術是指在煤炭處于相對的溫度以及壓力的條件下，一般溫度為400 ℃～470 ℃，壓力在18 Pa～30 Pa，加氫裂化，進行催化，成液態(tài)烴類物質(zhì)的同時，產(chǎn)生少量的氣態(tài)烴，然后將其中不需要的原子分離后進行深度的轉(zhuǎn)化的一個過程。德國最先掌握煤制油的直接液化技術，并將其運用到了工業(yè)化的使用過程，這就是最初的第一代煤直接液化技術?；谌蚴臀C的爆發(fā)，推進了煤制油技術的再次研發(fā)，但在此期間，需要投入的資金以及能耗較大，對整個研發(fā)過程造成了一定的阻礙。隨著科技技術的變革，第三代煤直接液化工藝也迅速地崛起，以德國的“IGOR”工藝和中國神華集團聯(lián)合研制的煤直接液化技術為主，在進一步提高制油率的同時，降低的投入成本[2]。

1.2 煤制油間接液化工藝

對于煤制油間接液化工藝來講，最初是由南非Sasol公司首發(fā)，是第一個為將煤制油間接液化工藝運用的國家。在間接煤制油間接液化工藝的運用下，主要的核心工藝為費托合成環(huán)節(jié)。在該技術的運行過程當中，對溫度沒有特定的要求，在低溫環(huán)境以及高溫環(huán)境下都可進行，低溫控制在220 ℃～270 ℃，在固定床或者漿液床的運用下，以鐵作為催化劑，產(chǎn)出的油品種包括石腦油、柴油、石蠟等物質(zhì)。在高溫環(huán)境下，將溫度控制在300 ℃～350 ℃之間，以流化床反應器為主，以熔鐵作為催化劑，產(chǎn)出的油品包括汽油、輕烯烴等物質(zhì)。

2 我國煤制油產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展歷史

在我國發(fā)展史上，早在20世紀70年代開始研究煤炭液化技術，中國科學院山西煤礦研究中心正式成立，在總結(jié)過去經(jīng)驗的基礎上，完成了2000/a煤炭間接液化工業(yè)的實驗，至2001年以來，對煤制油的技術進行不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，在2004年3月，實現(xiàn)了一次投料試車成功。在此期間，以神華煤、云南先鋒煤以及黑龍江依蘭煤為主要的示范點。其中神華煤集團，在研發(fā)的過程中，形成了自身的直接液化工藝以及催化劑合成技術，在此種技術的實行下，C4以上油收率達至58%，在柴油產(chǎn)品的生產(chǎn)方面發(fā)揮著一定的優(yōu)勢。而且在催化劑合成技術的運用下，具有靈活性強，操作簡便、工藝流程穩(wěn)定、成本低、風險小的優(yōu)勢[3]。

2.1 煤制油直接液化技術存有的特點

在直接液化技術的運用過程中，要求煤炭的灰分含量要低，在5%以內(nèi)。在進行液化前，要對煤進行洗選，挑選精煤后液化。避免煤灰當中含有的Ca、Mg、Si等元素影響液化過程，降低設備使用壽命的同時還會降低生產(chǎn)效率。對煤的可磨性提出了一定的要求，如果可磨性較差，會提升能耗，增加生產(chǎn)成本。要確保煤的氫含量要高，氧含量較低，煤炭當中的硫氮原子含量低，在降低廢氣生成量的同時，還會降低費用的投入，提升效益。在挑選進行液化的煤炭時，盡量的以褐煤、長焰煤、不黏煤等絲質(zhì)組成高、液化性能好的煤炭為主[4]。

2.2 煤制油間接液化技術存有的特點

在煤制油間接液化的過程中，要求煤的灰分在15%以內(nèi)，煤的可磨性要好，確保在進行制粉的過程當中產(chǎn)生的廢渣較少。煤的成漿性能要高，要保證煤漿固體質(zhì)量分數(shù)達到60%以上。使得煤的灰熔點溫度能夠低于1 300 ℃。在間接液化技術的實行過程中，針對不同品種的煤炭，選用的氣化方法之間也存有一定的差異，且在實施的過程中，要將灰分以及硫分全面的降低，落實對高灰煤的細選以及高灰熔性煤要添加助溶劑[5]。

3 煤制油產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展前景

在目前煤制油產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展過程當中，主要以直接液化和間接液化兩種技術為主要的發(fā)展手段，在兩種產(chǎn)業(yè)技術的運用當中，相對而言，在間接液化技術的應用下，耗煤量較高，水以及二氧化碳的排放量大。但是生產(chǎn)過程當中的要求不高，后期獲得的產(chǎn)品的品質(zhì)較高，整體比較優(yōu)質(zhì)。從煤質(zhì)角度來講，在直接液化技術的運用下，對煤灰含量的要求更高，且在運用的過程中，在對原煤料進行選取的過程當中，整體要求相對于間接液化技術較高，而間接液化技術基本上每種材料的煤質(zhì)都符合液化要求。

從技術發(fā)展的角度出發(fā)，在煤制油產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的過程當中，兩種液化技術都在持續(xù)不斷地改進過程中逐漸成熟。以工業(yè)化發(fā)展的角度來講，我國的煤制油間接液化技術已經(jīng)得到了全面的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模也在不斷的壯大，經(jīng)驗也十分豐富。生產(chǎn)過程當中的需求條件比較溫和，對設備的要求不高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)較為簡單，但是在運用過程中設備投資大，生產(chǎn)效率降低的問題也會逐漸地凸顯出來。直接液化技術在發(fā)展過程當中，基于整個工藝流程較為復雜的特點，在運行過程當中，反應條件比較不穩(wěn)，操作要求極高，針對生產(chǎn)過程當中運用到設備來講，設備整體性能較高，在生產(chǎn)過程中能夠從根本上降低設備帶來的能源消耗，提升生產(chǎn)效率。

目前我國原油進口的所占比例較大，整體比重還處于持續(xù)上升的階段，原油進口掌控工作仍然沒有落實。為此，持續(xù)推進我國煤制油技術的發(fā)展是一項重要的舉措，煤炭作為一種較為復雜的化合物，在完善煤制油產(chǎn)業(yè)技術的過程當中，要強化技術設備的提升，保證能將其有效的分離，做到物享其用，落實資源安全的保障工作，全面的提升我國煤制油技術整體的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

針對目前我國石油供給日益緊張的條件下，發(fā)展煤制油、創(chuàng)新煤制油的技術是必要的發(fā)展策略。通過對目前煤制油技術當中存在的問題進行簡要的分析，為提升煤制油的整體技術質(zhì)量做出簡要的探討，保證煤制油技術在持續(xù)發(fā)展的過程當中，保證整體的生產(chǎn)量以及質(zhì)量問題，提高能源的利用率，降低生產(chǎn)過程當中資源的浪費，從而推進我國沒有產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。