杜佳龍

摘 要：煤炭能源是支撐化工領(lǐng)域不斷發(fā)展發(fā)展的重要因素，而煤炭則是在該領(lǐng)域被不斷運(yùn)用的重要原料，對(duì)于煤炭的利用就是目前化工人員最重視的問(wèn)題之一。文章介紹了煤炭間接液化這一清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)，闡述了間接液化技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、發(fā)展意義及發(fā)展情景，重點(diǎn)介紹與總結(jié)了目前較為成熟的間接液化技術(shù)及其衍生工藝。

關(guān)鍵詞：煤炭液化技術(shù);間接液化;能源工業(yè);發(fā)展應(yīng)用;前景分析

1 煤炭間接液化的基本原理

煤炭的間接液化的技術(shù)是在1923年由德國(guó)提出，其核心內(nèi) 容是F-T合成。但是隨著煤炭間接液化技術(shù)的不斷發(fā)展，目前 間接液化的主要技術(shù)有南非SASOL公司的F-T合成技術(shù)，荷蘭 Shell公司的SMDS技術(shù)，美國(guó)Mobil公司的MTG合成技術(shù)等等。煤炭間接液化技術(shù)是先將煤與氧氣、水蒸氣反應(yīng)，全部氣化成粗合成氣，制得的粗合成氣經(jīng)過(guò)脫硫、脫碳等技術(shù)轉(zhuǎn)化為潔凈的合成氣，然后以潔凈的合成氣為原料，在一定溫度和壓 力下將其化合成為烴類(lèi)，烴類(lèi)再進(jìn)一步加工成汽油、柴油等燃料油及化工原料和產(chǎn)品的工藝。

費(fèi)托合成（簡(jiǎn)稱(chēng)F-T合成）是煤間接液化技術(shù)的核心。另外，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，使用廉價(jià)高性能的F-T合成工業(yè)催化劑和高效可靠的F-T合成工業(yè)反應(yīng)器是煤炭間接液化應(yīng)用的關(guān)鍵。

在煤炭間接液化過(guò)程中，應(yīng)用F-T反應(yīng)可以有效地降低煤 炭間接液化的成本投資，在未來(lái)應(yīng)當(dāng)對(duì)這一反應(yīng)更加深入的研究，不斷促進(jìn)煤炭間接液化過(guò)程的發(fā)展。間接液化過(guò)程和直接 液化過(guò)程所得到的化工產(chǎn)品是不同的，因此可以對(duì)間接液化過(guò) 程中所得到的化工產(chǎn)品進(jìn)行更加深入的研究，能夠?yàn)樘岣呙阂夯a(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力提供支持。

2 煤炭間接液化的影響因素

煤炭間接液化受催化劑、反應(yīng)器、操作條件及原料煤的影響。（1）不同的催化劑對(duì)F-T合成有不同的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，鐵系催化劑可以催化合成烴類(lèi)及水煤氣的變換反應(yīng)，且對(duì)H2/CO的要求相對(duì)較低，而鈷催化劑幾乎不發(fā)生變換反應(yīng);在合成產(chǎn)物方面，由于鈷催化劑活性較強(qiáng)，CH4和長(zhǎng)鏈烴產(chǎn)率相對(duì)較高。

（2）反應(yīng)器不同液化結(jié)果也有影響。氣流床的輕質(zhì)組分產(chǎn)率較高;固定床的低碳烴率低，重質(zhì)組分產(chǎn)率高;漿態(tài)床重質(zhì)組分產(chǎn)率相對(duì)更高。

（3）反應(yīng)溫度主要影響反應(yīng)速率、產(chǎn)物的分布及反應(yīng)選擇性。在183～219℃，甲烷產(chǎn)率隨溫度升高而增加;大于200℃，C2～C4產(chǎn)率大致穩(wěn)定;200℃前餾出的液態(tài)產(chǎn)率在211℃時(shí)達(dá)最高，200～300℃餾分產(chǎn)率隨溫度升高而下降，203℃前下降較少，之后則下降較多;大于300℃餾分產(chǎn)率隨溫度升高直線下降，平均相對(duì)分子質(zhì)量隨溫度升高而下降。

（4）提高反應(yīng)壓力有利于高級(jí)烴的生成。

（5） H2/CO比大時(shí)有利于CH4的生成，因此為了獲得合適的反應(yīng)結(jié)果，不宜選用H2/CO比大于2的原料氣。

3 煤間接液化技術(shù)的典型工藝

3.1 SASOL-I生產(chǎn)工藝

該工藝采用固定床和氣流床兩類(lèi)反應(yīng)器。在操作周期末期允許最高溫度為 245℃。產(chǎn)物從反應(yīng)器底部流出， 經(jīng)分離器分出蠟類(lèi)， 氣體產(chǎn)物流經(jīng)一個(gè)換熱器與原料氣進(jìn)行換熱， 在其底部分出熱凝液， 然后氣體再經(jīng)過(guò)兩個(gè)冷卻器并在分離器中分出輕油和水。用堿中和酸性物， 固定床采用鐵催化劑。 固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是致命的， 反應(yīng)器制造昂貴、催化劑床層壓降大、反應(yīng)器放大困難、需要定期更換鐵基催化劑等等。

3.2 中國(guó)科學(xué)院山西煤化所的合成汽油新工藝

該工藝的合成過(guò)程主要分為兩段進(jìn)行。首先煤基合成氣通過(guò)F-T合成器的第一段合成器進(jìn)行烴類(lèi)的合成反應(yīng)，生成寬餾分的烴類(lèi)、水以及少量含氧化合物;其次以上的合成產(chǎn)物立即進(jìn)入裝有沸石分子篩的二段反應(yīng)器進(jìn)行烴類(lèi)改質(zhì)和含氧化合物脫水反應(yīng)，使得產(chǎn)物烴類(lèi)分變寬、選擇性提高及汽油餾分比例由原來(lái)的30%提高到70%。

4 發(fā)展前景

我國(guó)雖然地大物博，但是能源資源還是十分貧乏的，并且煤炭資源的儲(chǔ)備量要遠(yuǎn)高于石油資源的儲(chǔ)備量。人均能源的占有量只能達(dá)到世界水平的51%，在這樣的能源結(jié)構(gòu)下，不難 發(fā)現(xiàn)，石油短缺的問(wèn)題嚴(yán)重的影響到了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。盡管從國(guó)外大規(guī)模的進(jìn)口石油，但是也不能改變我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，因此我們應(yīng)當(dāng)不斷地對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。正視我 國(guó)目前資源發(fā)展的現(xiàn)狀，充分的認(rèn)識(shí)到煤炭資源才是支撐我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的主要資源。并且不斷對(duì)煤炭行業(yè)進(jìn)行發(fā)展。使其能夠更好地促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展要求煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)不斷進(jìn)步，各行各業(yè)關(guān)于該要求都在不斷進(jìn)行技、術(shù)上的研究和學(xué)習(xí)，煤熱解技術(shù)、煤氣化技術(shù)、煤炭直接液、化技術(shù)以及煤炭間接液化技術(shù)都是當(dāng)前應(yīng)當(dāng)大力應(yīng)用于煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化工作的技術(shù)，需要相關(guān)人員促進(jìn)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化工作的進(jìn)步。煤炭的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展必然會(huì)帶動(dòng)其相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，不斷的促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]衛(wèi)小芳，王建國(guó)，丁云杰.煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2019.

[2]王云珠，劉曄，韓蕓.能源轉(zhuǎn)型背景下山西煤炭清潔高效利用路徑與政策[J].煤炭經(jīng)濟(jì)研究，2017.

[3]李俊璞，郭鋼陽(yáng).煤炭液化技術(shù)現(xiàn)狀及前景研究[J].煤炭與化工，2016.

[4]楊雙智.試論我國(guó)煤炭液化技術(shù)發(fā)展前景[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017，（11） .

[5]姚天陽(yáng).煤液化技術(shù)的環(huán)保問(wèn)題探析[J].山東煤炭科技，2018，（03）.

[6]龐剛生.煤炭液化技術(shù)及其發(fā)展意義 [J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，（9）.