盧軍(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司 內(nèi)蒙古 017209)

煤制油是一種石油替代的技術(shù)，依據(jù)我國多煤、少油的實(shí)際情況，煤制油技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。 隨著石油供應(yīng)需求的不斷增加，石油供應(yīng)緊張的情況成為急需解決的問題。為了確保滿足人們正常生活的能源需求，推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更好地快速發(fā)展，可靠的能源保障成為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)良好發(fā)展的基礎(chǔ)之一。我國雖然是一個(gè)能源大國，但是對于國際原油市場的供應(yīng)依賴度在持續(xù)不斷地提高。由此可見我國在能源的有效利用上還存在一些亟待解決的問題，為了滿足能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，新型的替代能源加工工藝的技術(shù)逐步登上歷史的舞臺(tái)，并逐漸扮演著日益重要的角色。如何依據(jù)現(xiàn)有的工藝技術(shù)，研究出新的適用于能源應(yīng)用的技術(shù)成為全社會(huì)普遍關(guān)注的問題。在應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)候，我們也要細(xì)心研究其存在的問題及不足之處，通過不斷的改進(jìn)和完善，確保煤制油工藝技術(shù)在能源發(fā)展上發(fā)揮最大的功效，為我國能源的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力，進(jìn)而為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展增磚添瓦。

一、煤制油工藝的發(fā)展史

煤制油是一種多元化的能源技術(shù)，其經(jīng)過反復(fù)的研究，其應(yīng)用的可靠和良好，已經(jīng)得到越來越多的廣泛應(yīng)用。德國在二次世界大戰(zhàn)的時(shí)候，由于資源緊缺，石油能源嚴(yán)重不足的背景下，德國首先進(jìn)行煤制油技術(shù)的研究工作。德國在能源的應(yīng)用和供應(yīng)方面非常有自己獨(dú)特的主見。在十九世紀(jì)的時(shí)候，就出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的能源供不應(yīng)求的問題，德國率先分析和研制以煤制油的工藝和技術(shù)。二戰(zhàn)結(jié)束之后，歐洲的很多國家都效仿德國的制作工藝，走上了研究煤炭直接液化的技術(shù)中去，煤直接液化技術(shù)在這個(gè)時(shí)期成為炙手可熱的工藝。在1950年的時(shí)候，中東地區(qū)探測到規(guī)模較大的石油油田，因?yàn)槭偷拈_采不僅成本不高，而且所得到的都是成品油，全球有極大部分地區(qū)開始投入到到石油采油的大浪潮中，對煤直接液化技術(shù)的探索陷入停頓的階段，并且在長久的時(shí)間內(nèi)沒有得到相應(yīng)的重視，出現(xiàn)一種發(fā)展滯留不前的局面，直至后來全世界爆發(fā)空前的石油危機(jī)，曾經(jīng)遭到擱置的煤制油液化技術(shù)又重新登上歷史的舞臺(tái)。具有高超先進(jìn)技術(shù)的德國、美國及日本，隨著不斷的改進(jìn)研究和技術(shù)創(chuàng)新，在運(yùn)用原有的煤制油液化技術(shù)為基礎(chǔ)之上，以減輕高額生產(chǎn)成本作為最終的奮斗目標(biāo)，研究探索出全新的煤直接液化技術(shù)。研究出新型的煤制油的液化工藝原有的苛刻操作條件得以減低，在很大程度上節(jié)省成本，并提高了工作效率。雖然如此，但其所需的成本還是比石油的開采要高很多。

二、煤炭液化的工業(yè)原理

煤炭液化的工藝非常的復(fù)雜繁瑣，該工藝在加工的時(shí)候?qū)χ車臈l件有著嚴(yán)格的要求，并且不是所有的煤炭都可以用作液化工藝，只有某些優(yōu)質(zhì)的原煤才可以達(dá)到液化工藝的要求。在我國運(yùn)用最廣的就是煤制油直接液化的工藝。

1.對煤進(jìn)行直接液化的過程

通常情況下，可以把煤制油的工藝劃分為直接液化和間接液化兩種形式。煤炭是較為主要的固體燃料，因?yàn)槊禾康某梢蚍倍鄰?fù)雜，它的構(gòu)成也及其的復(fù)雜。煤炭通過有機(jī)物的燃燒而得到能量，該有機(jī)物主要由碳、氧、氫和其它少量的硫、磷等元素構(gòu)成。如果煤的分子結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，那么其煤化的程度也是最深層次的。煤的分子結(jié)構(gòu)以芳核為主，必須在高壓高溫的環(huán)境中，把煤炭從原有的固體形態(tài)加工至液體燃料，運(yùn)用加氫液化完成整套的工序。該工序劃分為三個(gè)環(huán)節(jié)，這三個(gè)環(huán)節(jié)具有不可逆性。

(1)煤炭受熱進(jìn)而分解

把煤炭的溫度加到300度，這個(gè)時(shí)候的煤由于遭受嚴(yán)重的熱度，它內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)中相對較弱的橋鍵出現(xiàn)斷裂的情況，這是煤的分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)被打碎，會(huì)出現(xiàn)數(shù)量很多的自由基，這部分自由基的相對分子質(zhì)量比較大。

(2)加氫液化。由于煤炭遭受巨大的熱量得到自由基分子的時(shí)候，可以在高壓的環(huán)境中加入適量的氫氣及氫溶劑，原來的固態(tài)煤經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到液化油分子和瀝青烯。

(3)經(jīng)過液化的油分子和瀝青烯由于不停的加氫作用，不斷裂化，進(jìn)而得到更小的分子。

2.煤直接液化的工藝流程

(1)備煤

直接液化對于煤炭的質(zhì)量具有較高的要求，因此選擇合適的煤源變得尤為重要，直接液化所用的優(yōu)質(zhì)煤只有少量的褐煤及長焰煤可以投入使用。之后對煤炭進(jìn)行干燥和破碎的處理。

(2)配置煤漿

煤直接液化的工藝是指先把煤炭磨碎，再把其與液化重油相互配合成煤漿。由于煤炭的加熱，在高溫高壓的環(huán)境中固態(tài)的煤因?yàn)樵馐芫薮蟮臒崃窟M(jìn)而分解其原有的自由基狀態(tài)。

(3)加氫液化及固體分離

在對煤制油工藝進(jìn)行加氫液化這一步驟時(shí)，在高溫高壓的環(huán)境中為煤漿加入氫氣或氫溶液讓其進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而煤得到轉(zhuǎn)化成不同的石油產(chǎn)品。通常情況下煤制油直接液化的收油率在70%左右，剩余的物質(zhì)為殘?jiān)?，這就是直接液化工藝中固態(tài)分離。

(4)凈化氣體

通過反應(yīng)的液態(tài)煤中含有數(shù)量較多的氣體、固體和液體，這里氣體的主要成分是氫氣，固體就是經(jīng)過直接液化工藝得到的殘?jiān)?，液體為煤制油，在這個(gè)時(shí)候?qū)怏w進(jìn)行凈化，從而獲取氫氣。

(5)液體的分餾及精制

剛經(jīng)過液化工藝得到的是粗油，其中含有大量的芳烴及石腦油餾，在這是可以在加入氫氣進(jìn)行分餾工藝，會(huì)獲得大量的芳烴原料及汽油。把煤制油工藝液化的重油及中油混合在一起加入氫氣可以得到汽油，可以在進(jìn)行加氫液化之前做深度加氫的環(huán)節(jié)，可以去除調(diào)當(dāng)中的金屬鹽及其他物質(zhì)。

(6)煤直接液化的好處

運(yùn)用煤直接液化的辦法，可以在很大程度上提升原煤的生產(chǎn)率。在對煤進(jìn)行直接液化的時(shí)候，通常情況下一噸的優(yōu)質(zhì)煤可以生產(chǎn)出0.5—0.6噸油。由此得出，煤直接液化的方式生產(chǎn)率較高，是煤制油的主要辦法。

三、煤制油工藝的發(fā)展方向

能源問題是國民經(jīng)濟(jì)中最為主要的問題，如果能源的問題得不到解決，那么一個(gè)國家的GDP值也不會(huì)有多大的進(jìn)展，進(jìn)而影響到國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，接下來的后果可想而知。 由于煤直接液化技術(shù)的不斷改革，煤油共煉工藝走入研究的領(lǐng)域中，煤油共煉工藝和直接液化的形式大體相同，先把混合渣油和煤生存油煤漿，隨后把其冶煉成液體燃料，不使用循環(huán)油的環(huán)節(jié)。煤油共煉技術(shù)可以提升收油率，也放開了對煤質(zhì)的要求，在很大程度上提升了氫的利用率，生產(chǎn)成本得到很大的降低，該工藝具有較高的實(shí)用性和可行性，在對沒進(jìn)行間接液化的時(shí)候，漿態(tài)床催化劑及等溫的反應(yīng)器是主要的技術(shù)。在中國未來的煤制油化工工藝發(fā)展與改革中，煤油共煉技術(shù)將得到越來越多的關(guān)注與認(rèn)可，可以探尋具有很大表面積和孔徑、合適酸堿性等特點(diǎn)的載體開發(fā)催化劑，也可以對貴金屬、稀有金屬等助劑做深層次的研究。確保間接液化工藝朝著操作穩(wěn)定、簡便、降低能耗等反面發(fā)展。

結(jié)束語

隨著石油供應(yīng)能源的日益緊張，新型的煤制油工藝成為解決能源供應(yīng)局面的重要方法。從分析煤制油工藝結(jié)果得出，煤直接液化的工藝產(chǎn)出率高，整體投入中，其在煤化工生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槊洪g接液化工藝產(chǎn)出率比較低、能源消耗多，在煤化工生產(chǎn)中應(yīng)用不多。為了進(jìn)一步提升煤制油技術(shù)的質(zhì)量，必須認(rèn)真研究現(xiàn)有的工藝流程，尋找更好的方法，確保煤制油的整體產(chǎn)量穩(wěn)步上升。

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