趙 晶

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046200)

引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)一步加快，對能源需求的缺口也逐步加大，能源總量成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的一大因素。有資料顯示，到2030年，我國將成為全球最大的石油消費(fèi)國，其石油消費(fèi)總量將達(dá)到1 750萬桶/d。液體燃料的儲備和生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)國家能源戰(zhàn)略的重要節(jié)點(diǎn)[1]，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民福祉能夠順利實(shí)現(xiàn)的重要前提，越來越受到人民群眾和相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注。我國的能源資源總量中，煤炭儲量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石油和天然氣的儲量。將煤以費(fèi)托合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)液體油品轉(zhuǎn)化，是緩解人民日益增長的石油能源需求和供應(yīng)總量矛盾的有效手段。同時，利用費(fèi)托合成工藝，可以有效擴(kuò)大石油化工企業(yè)的衍生產(chǎn)品，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝的現(xiàn)狀和問題展開研究，在此基礎(chǔ)上提出對應(yīng)的生產(chǎn)操作調(diào)整和優(yōu)化策略，將為我國煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝提供必要的探索。

1 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 費(fèi)托合成技術(shù)在煤制油項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國煤炭可供利用的儲量約占世界煤炭儲量的11.67%，位居世界第三。我國是當(dāng)今世界上第一產(chǎn)煤大國，煤炭產(chǎn)量占世界的35%以上。我國也是世界煤炭消費(fèi)量最大的國家，煤炭一直是主要能源和重要原料，在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中煤炭始終占一半以上，燃煤在我國一次性能源消費(fèi)中的占比仍居首位[2]。煤炭資源開發(fā)和利用，是推動城市發(fā)展和工業(yè)建設(shè)的有力推手，成為確保國家能源戰(zhàn)略的重要組成。而傳統(tǒng)燃煤動力所帶來的環(huán)境危害已十分突出。煤炭液化技術(shù)的出現(xiàn)，為能源結(jié)構(gòu)性改革提供了新的出路。2006年4月，中科合成油技術(shù)有限公司以中科院山西煤炭化學(xué)研究所自創(chuàng)技術(shù)費(fèi)托合成、煤基液體燃料合成漿態(tài)床技術(shù)為核心工藝，開啟了中國的煤炭間接液化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化的新進(jìn)程[3]。

1.2 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前，雖以煤為原料的費(fèi)托合成法制取輕質(zhì)發(fā)動機(jī)燃料的油品成本較高，在經(jīng)濟(jì)合理性上還不能與石油化工產(chǎn)品相競爭，但對諸如我國能源結(jié)構(gòu)這樣的具有豐富煤炭資源而石油資源相對匱乏的國家或地區(qū)而言，這是解決燃料的需要的有效補(bǔ)充手段。在其技術(shù)的應(yīng)用過程中，其費(fèi)托合成物中除含有汽油、柴油外，還存有大量的優(yōu)質(zhì)烯烴，基本不含有S、N、CnH(2n-2)等，經(jīng)精餾工藝的再加工可以出a-烯烴。同時，又以在精餾過程中可以實(shí)現(xiàn)對不同碳鏈長度的高濃度的生產(chǎn)能力，使費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝具有了較為廣闊的市場應(yīng)用前景。各相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)以高溫費(fèi)托合成為主要手段，同時實(shí)現(xiàn)油品與烯烴的高精細(xì)化深加工，提高煤制油費(fèi)托合成工藝與石化行業(yè)的企業(yè)競爭力[4]。

2 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝調(diào)整、優(yōu)化策略

2.1 a-烯烴精餾分離工藝分離塔序的選擇

在費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝的分離過程中，將得到窄碳數(shù)分離的多種混合烴類，涵蓋XT0、XT1等，如表1所示?？梢赃x擇依次依次分離和等摩爾分離進(jìn)行優(yōu)化選擇。

表1 a-烯烴常見產(chǎn)品規(guī)格

通過工藝模型對比，在優(yōu)化塔序過程性選擇中，第一分離塔獲得XT0混合油及XT1混合油，塔底得到XT2混合油和XT3混合油，雖存在一定的弊端，即需對XT0產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)蒸餾。但在整個工藝流程中可以用最后一個塔的XT3產(chǎn)品作為熱源，實(shí)現(xiàn)對XT0及XT1工藝的有效分離。 在這一工藝模式中，換熱器在一定程度上有所增加，但基礎(chǔ)能耗可以有效降低。

通過對依次分離和等摩爾分離工藝流程的能耗對比，如表2所示。等摩爾分離塔序可以有效節(jié)約能耗約5 683 kW-4 675 kW=1 008 kW，折合蒸汽約1.7 t/h。按當(dāng)前蒸汽價格核算，則可節(jié)約運(yùn)行成本達(dá)163萬元/a，因此，選擇能摩爾分離塔序較符合當(dāng)前的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

表2 依次分離和等摩爾分離能耗對比表

2.2 a-烯烴精餾分離工藝操作壓力的選擇

a-烯烴精餾分離的原料碳鏈分布在C5-C22之間，其餾程范圍約在64 ℃～368 ℃。按常壓操作往往需要增設(shè)塔底加熱爐進(jìn)行二次加沸，造成成本精餾分離工藝上升，同時也會造成分離塔塔底結(jié)焦，給安全生產(chǎn)運(yùn)營帶來隱患。在a-烯烴精餾分離過程中，可以對第1和第3分離塔實(shí)行減壓操作，有利于高效分離，減小能耗。

2.3 a-烯烴精餾分離工藝加熱源的選擇

當(dāng)前，a-烯烴精餾分離工藝加熱源常規(guī)蒸汽規(guī)格可達(dá)到約10 MPaG、520 ℃，飽和溫度約315 ℃。從實(shí)踐效果上看，若熱源選擇為高壓蒸汽，往往造成運(yùn)行壓力過高，設(shè)備投入增加，安全生產(chǎn)隱患出現(xiàn)等諸多問題。可以采用導(dǎo)熱油作為a-烯烴精餾分離工藝加熱源，可在工藝流程設(shè)計(jì)上可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合布置，以減少導(dǎo)熱油爐數(shù)量。

2.4 a-烯烴精餾分離工藝導(dǎo)熱油加熱模式

若采用加熱爐作為a-烯烴精餾分離的直接熱源，因精餾分離工藝系統(tǒng)組成的分離塔加熱點(diǎn)分散，需提高加熱爐的數(shù)量以應(yīng)對再沸的熱源需求，在一定程度上會導(dǎo)致占地及設(shè)備投入的增加；蒸汽加熱導(dǎo)熱油與燃?xì)饧訜釋?dǎo)熱油相比，其在設(shè)備投資，運(yùn)行成本，環(huán)保負(fù)擔(dān)等方面，綜合指標(biāo)要明顯低于燃?xì)饧訜岱绞?。生產(chǎn)中宜采用燃?xì)饧訜釋?dǎo)熱油，并以導(dǎo)熱油作為各個再沸器的有效熱原。

3 結(jié)語

煤炭液化技術(shù)的出現(xiàn)，為能源結(jié)構(gòu)性改革提供了新的出路。煤炭資源開發(fā)和利用，是推動城市發(fā)展和工業(yè)建設(shè)的有力推手，是確保國家能源戰(zhàn)略的重要組成。在煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝中，通過等摩爾分離塔、多塔負(fù)壓操作、導(dǎo)熱油爐的綜合性的環(huán)節(jié)優(yōu)化，確保相關(guān)運(yùn)行企業(yè)的高效生產(chǎn)和安全運(yùn)行。在實(shí)現(xiàn)烯烴精餾分離的同時，彌補(bǔ)其產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性差異，對開拓煤炭企業(yè)的發(fā)展前景，緩解國家能源供應(yīng)緊張局面，降低國家環(huán)保壓力具有多重效應(yīng)，為國家煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝提供運(yùn)行參考。