高 陽(yáng)

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200)

引 言

當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)處于穩(wěn)步發(fā)展階段，能源在人們生活和社會(huì)發(fā)展中均占據(jù)著重要地位，為保障我國(guó)居民生活中正常能源需求，提高全國(guó)人們整體生活質(zhì)量推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)步發(fā)展，需將能源作為發(fā)展基礎(chǔ)或經(jīng)濟(jì)發(fā)展支撐。我國(guó)雖是能源大國(guó)但當(dāng)前能源使用卻日趨緊張，為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)部門對(duì)能源多元化發(fā)展重視程度不斷提升，為保證我國(guó)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性，煤制油、生物柴油、燃料乙醇等煤制油化工工藝逐漸替代石油，且經(jīng)實(shí)踐煤制油替代工藝安全性得到證實(shí)。

1 煤制油液化的價(jià)值和重要性

我國(guó)能源整體結(jié)構(gòu)存在一個(gè)少油、有氣、富煤的現(xiàn)象，我國(guó)煤炭資源較多(2018年開采量達(dá)35.46億t)、氣體資源較為豐富，但石油資源呈現(xiàn)相對(duì)缺乏狀態(tài)。石油屬于快速消耗能源，加之各國(guó)交通業(yè)、汽車業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致石油消耗量明顯提升，我國(guó)不是唯一缺乏石油能源的國(guó)家，全球各個(gè)國(guó)家石油能源均處于相對(duì)缺乏的狀態(tài)，“石油能源危機(jī)”也逐步顯現(xiàn)，直接影響全球經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著煤制油化工工藝的發(fā)展可將我國(guó)煤炭轉(zhuǎn)化為液體能源，在一定程度上緩解國(guó)內(nèi)石油能源緊缺的狀態(tài)，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 當(dāng)前的煤制油液化工藝

當(dāng)前的煤制油液化工藝與最早的化工工藝相比技術(shù)更為成熟，當(dāng)前的制油液化工藝經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展、改進(jìn)，目前該技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，不僅高質(zhì)量、高效率的實(shí)現(xiàn)煤炭向石油的轉(zhuǎn)化，其化工工藝可分為直接液化、間接液化兩類。

2.1 直接液化工藝

直接液化工藝是利用氫液化工藝將煤炭相對(duì)直接轉(zhuǎn)化為液體油類能源，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，首先是對(duì)煤炭進(jìn)行物理性碾壓處理，使煤炭變?yōu)榧?xì)膩性較高粉末，而后對(duì)就粉末狀煤炭實(shí)施加熱、加壓等物理處理，并將氫氣、其他催化劑注入煤炭?jī)?nèi)使粉末狀煤炭出現(xiàn)物化反應(yīng)，使煤炭向液體油類能源順利轉(zhuǎn)化。

在煤炭轉(zhuǎn)化加熱過(guò)程中要將加熱溫度控制在300 ℃以上，避免低溫影響煤體分子間的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致煤炭分子出現(xiàn)化學(xué)鍵斷裂現(xiàn)象，將加熱溫度控制在300 ℃以上還可破壞或改變煤炭的固態(tài)構(gòu)造，使煤炭分子產(chǎn)生自由基，而后將氫氣、各類催化劑加入煤炭?jī)?nèi)，使其和煤炭?jī)?nèi)自由基產(chǎn)生反應(yīng)，確保煤炭離子自由基順利轉(zhuǎn)化為原油物質(zhì)。

在對(duì)煤炭實(shí)施物理處理過(guò)程中持續(xù)加入氫原子不僅可以促進(jìn)油類的分裂，還可以有效去除煤炭?jī)?nèi)氧原子、硫原子等雜質(zhì)原子，以提高原油的質(zhì)量，降低原油內(nèi)雜質(zhì)含量。在煤制油實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要想使用直接液化工藝，需加強(qiáng)對(duì)煤炭質(zhì)量的控制，以減少原油中雜質(zhì)含量。結(jié)合實(shí)際情況分析長(zhǎng)焰炭、褐炭等經(jīng)過(guò)物理處理可得到高質(zhì)量、高品質(zhì)的原油，且在進(jìn)行煤制油處理前要對(duì)煤炭進(jìn)行干燥處理，避免煤炭?jī)?nèi)水分過(guò)多影響煤制油處理過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)。此外在煤制油加工過(guò)程中需對(duì)煤炭進(jìn)行不間斷式持續(xù)加熱，在煤炭加熱過(guò)程中不能停止、中斷，以確保煤炭離子在高溫狀態(tài)下可以進(jìn)行更好的分裂，避免溫度忽高忽低影響碳離子重聚或使碳離子發(fā)生其他變化，影響煤制油整體質(zhì)量。

我國(guó)當(dāng)前使用的直接液化工藝技術(shù)可滿足70%原油的生產(chǎn)，且化學(xué)處理中氫原子已經(jīng)進(jìn)入煤炭殘?jiān)虼嗣禾繗堅(jiān)蓪?shí)現(xiàn)循環(huán)使用，在對(duì)氫氣提純后可第二次應(yīng)用于生產(chǎn)中[1]。

2.2 間接液化工藝

間接液化工藝的原料是煤炭，但在進(jìn)行化學(xué)處理前要使用物理手段對(duì)煤炭進(jìn)行氣化處理，待煤炭轉(zhuǎn)化為氣體后借助物理、化學(xué)方式將氣體轉(zhuǎn)化為液體。

首先對(duì)挑選的優(yōu)質(zhì)煤炭進(jìn)行處理，使煤炭成功轉(zhuǎn)化為一氧化碳，而后使用氫氣對(duì)一氧化碳進(jìn)行脫氧、脫硫處理，最后使用氫氣、催化劑將一氧化碳轉(zhuǎn)化為液態(tài)形式，整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程均需要高壓、高溫，以確保整體處理效果。

煤炭間接液化工藝技術(shù)對(duì)煤炭原料要求不太高，我國(guó)當(dāng)前很多煤炭均可應(yīng)用于該工藝技術(shù)處理中，煤炭在進(jìn)行氣化處理后還需對(duì)氣體進(jìn)行凈化處理，以清除氣體內(nèi)雜質(zhì)、灰塵，避免其發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)，但該化工工藝要求在15～40個(gè)大氣壓、250 ℃高溫環(huán)境中進(jìn)行處理[2]。

2.3 兩種技術(shù)比較

通過(guò)對(duì)直接和間接液化工藝進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)直接液化處理需要高質(zhì)量的煤炭，且反應(yīng)條件相對(duì)較高，液化壓力在17 Mpa～30 Mpa、溫度在300 ℃以上，在液化過(guò)程中會(huì)對(duì)能源造成浪費(fèi)。間接液化工藝對(duì)煤炭要求較低，且反應(yīng)條件較為溫和，溫度在250 ℃下便可發(fā)生反應(yīng)，可在一定程度上節(jié)省能源。此外，間接工藝對(duì)技術(shù)、設(shè)備要求較低，在初始反應(yīng)階段便可分離出硫、芳烴，處理后煤制油內(nèi)不含有硫、芳烴等有害物質(zhì)，使用過(guò)程中也不會(huì)對(duì)大氣造成污染。

間接液化技術(shù)對(duì)原煤消耗量較少，1 t液化油需要2.4 t非燃料煤，非燃料煤內(nèi)包括23.3%的氣體。直接液化以氫為原煤，以煤漿為進(jìn)料，在化學(xué)處理中所需設(shè)備小，因此可降低投資和運(yùn)行成本[3]。

直接液化處理后采油率較高，各反應(yīng)物均處于氣相狀態(tài)，但裝置體積大、投資高、運(yùn)行成本高，實(shí)際原油實(shí)際轉(zhuǎn)換率較高。若煤炭可以應(yīng)用于兩種液化技術(shù)那么直接液化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益高于間接液化。

3 提高煤制油液化化工工藝的方法

3.1 對(duì)安全管理手段的創(chuàng)新

對(duì)煤炭實(shí)施化學(xué)處理過(guò)程中為確?；すに嚨陌踩裕嚓P(guān)企業(yè)需組建安全監(jiān)督小組，結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況建立、完善安全防御機(jī)制，針對(duì)化工工藝中存在的安全隱患進(jìn)行處理，還需定期對(duì)煤制油部門進(jìn)行檢查。

為確?；すに囍匈Y金的合理利用、?？顚Ｓ茫柚贫ňo急處理措施，要定期組織會(huì)議對(duì)潛在的安全隱患進(jìn)行檢查，并就遇見(jiàn)的緊急事件進(jìn)行處理，還要提高安全督查小組成員的整體素質(zhì)，減少違規(guī)行為發(fā)生率[4]。

3.2 對(duì)安全生產(chǎn)制度的健全

在化工生產(chǎn)中對(duì)企業(yè)安全生產(chǎn)制度進(jìn)行精細(xì)化管理，以提高化工生產(chǎn)的安全性，不管是針對(duì)儀器設(shè)備、綜合管理制度、人員管理均需制定明確的管理目標(biāo)，減少化工生產(chǎn)中安全隱患發(fā)生率。安全生產(chǎn)制度要建立在各個(gè)負(fù)責(zé)人及部門之間，確保各個(gè)人員均履行安全生產(chǎn)職責(zé)，以保障化工工藝工作人員的人身安全[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

能源與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系密切，當(dāng)前能源問(wèn)題成為世界重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，在多元化能源應(yīng)用方面我國(guó)同西方國(guó)家相比在存在一定差異，但在當(dāng)前社會(huì)背景下煤制油這樣的多元化能源應(yīng)用技術(shù)不僅適合我國(guó)國(guó)情，還可促進(jìn)我國(guó)新能源技術(shù)的發(fā)展，在多元化能源應(yīng)用中我們要及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題、難點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)對(duì)煤制油工藝進(jìn)行完善，以促進(jìn)我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展。