煤制油液化化工工艺的探讨

【前言】煤制油液化化工工艺的探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。二、概述 近些年来，我国政府和相关部门日益重视能源的多元化发展，意欲探究出代替石油的能源产业。我国的石油能源一直在世界能源市场供应上处于主导地位，鉴于上述因素，为适应市场经济发展的趋势与潮流，诸多石油的替代工艺悄然而生，这些技术主要涵盖煤制油、煤制...

[摘 要]近年来，煤制油液化化工工艺得到了快速发展和广泛应用，研究其相关内容有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了直接液化工艺以及间接液化工艺，并结合相关实践经验，对二者进行了充分的比较分析，阐述了个人看法。

[关键词]煤制油液化；化工工艺；分析；比较

中图分类号：TE665；TQ530 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0031-01

一、前言

作为一项实际操作要求较高的化工工艺，煤制油液化化工工艺在近期得到了业内的高度关注。该项课题的研究，将会更好地提升煤制油液化化工工艺的实践水平，从而有效优化该项工作的整体效果。

二、概述

近些年来，我国政府和相关部门日益重视能源的多元化发展，意欲探究出代替石油的能源产业。我国的石油能源一直在世界能源市场供应上处于主导地位，鉴于上述因素，为适应市场经济发展的趋势与潮流，诸多石油的替代工艺悄然而生，这些技术主要涵盖煤制油、煤制烯烃、生物柴油、燃料乙醇等等。其中，煤制油在替代工艺上被证明更加突出且被广泛应用。

在能源的供应与利用方面，德国具有先见之明，早在十九世纪三十年代末，便存在石油能源供应紧张的问题，那是德国便首先研制和开发这种煤制油的技术与工艺。后来石油危机在全世界爆发，被搁置的煤制油的液化技术重新登上历史舞台，并且暂露头角，技术相对成熟先进的德、日、美，在现有先进技术的前提下，在降低成本的利益推动下，将一种更加新型的煤直接液化的工艺推上历史舞台，这种新的技术工艺操作进行所要求的反应条件的苛刻度得到降低，这便大幅地节约了成本，但是即使这样其成本仍然远高于廉价的石油开采生产。

三、直接液化的工艺原理

1.直接液化的过程

煤炭的构成很复杂，煤炭中的有机物主要有碳、氢、氧、少量氮、硫、磷等元素构成。煤的分子结构越复杂那么代表煤化程度越深，但都以芳核为主，含烷基侧链、氧、氮、硫基团、近似组成为（C135H97O9NS）n。煤直接从固体状态加工成液体燃料需要在高温、高压下通过加氢液化形成，这一工艺过程，分为三个不可逆环节。

（一）煤受热分解。将煤加温到超过300℃，这时受热后的煤，大分子结构中较弱的桥键开始断裂，煤分子结构被打碎，即刻产生大量自由基，或者产生大量以结构单元为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围。

（二）加氢液化。受热形成自由基的煤，在高压下加入氢气或者加入氢溶剂，就会转化成液化油分子、沥青烯。

（三）沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。

2.直接液化工艺流程

（一）原料煤炭的准备。文章前面已经说明直接液化对煤炭的质量与种类有相对严苛的要求，所以原料准备这一工作极为重要，只是部分的褐煤和长焰煤才能满足要求，同时准备原料环节要将煤炭进行捣碎和干燥处理。

（二）煤浆准备环节。这一环节通俗来讲，便是把煤炭进行高达300℃的加热加温，这样固体的煤炭便会发生结构的分解，形成自由基状态。

（三）加氢处理，实现液化。这项工作要在高温高压下，在煤浆中施放氢气或者氢气混合物质，把煤炭转变为油分子、沥青烯。

（四）固体与液态的分离。直接液化的煤制油只有70%的燃油产出率，其余都是固态残渣，要经过分离才能将燃油提取。

（五）气体净化。经过直接液化处理的煤炭，因为经历了化学反应，所以其中含有氢气，煤制油和液化残渣。此时应该采用净化工艺，完成对氢气的提取。

（六）液态煤的分馏和提炼。反应刚刚结束的粗油，其中有石脑油馏和很多芳烃，此时对其进行加氢处理，可以制成高辛烷值汽油和丰富的芳烃原料，这些都是质量优良的洁净燃料。同时刚刚制备的液态油中其中有半数的中油，它包含高达70%的芳烃，经过更深层次的加氢处理后变形成品质合格的柴油。

（七）将残渣液化处理实现氢气制备。对于加工成本和难度较大的残渣，要经过特殊的技术工艺可以用来制备氢气。

四、煤间接液化制油技术的核心工艺

1.选择原料煤

煤间接液化制油技术对于煤质有以下几点要求：其一，煤灰分应小于13%；其二，煤水含量要低，应具有良好的可磨性，可快速制粉；其三，煤要具有良好的成浆性能，满足水煤浆制气工艺要求，水煤浆浓度应高于60%；其四，满足煤气化要求，应具有较高的灰熔点。虽然煤间接液化制油技术对于煤炭资源具有广泛的适应性，但是还应该考虑到最大化经济效益，根据不同煤种，采用不同气化方法，并且做好原煤的降低硫分和灰分以及洗选加工环节。

2.F-T合成反应器

F-T合成反应器是煤间接液化制油技术的关键核心，其在工业规模的应用主要有浆态床、流化床和固定床。

（一）浆态床反应器。浆态床反应器具有潜在的技术经济优势和良好操作性，被公认为是最佳F-T合成反应工艺。浆态床反应器可用来生产蜡产品和柴油，蜡产品是一种直链烷烃，不含有对人体有损坏的芳环烃，熔点较高[2]；柴油是一种高十六烷值并且无硫的产品。这些优点使得浆态床反应器在煤间接液化制油工艺中发挥着重要作用。经过浆态床反应器产生的烃，经过加工处理后即可得到煤油、柴油、汽油德国，还可生产硬蜡，其尾气经过深冷分离处理后可获得低碳、高附加值的烯烃，在经过齐聚反应后，可提高油品收率，也可以形成合成气生成合成烃，用于合成甲醇、合成氨或者燃料气等。在我国石油化工领域，油品加工技术比较成熟，由F-T合成产生的烃基本不含杂环芳烃、氮和硫等杂质，加工成本很低，加氢深度不高，但是需结合F-T合成烃的特点，研发相应的催化剂。

（二）流化床反应器。流化床反应器可以分为固定流化床和循环流化床，在产物分布、移热性能、生产能力等方面，流化床反应器具有明显优势。循环流化床主要是气流携带细粉催化剂进行上升反应，在支管中受到旋风影响不断沉降分离，在催化剂反应下循环，循环流化床的合成气转化率高达85%，气体中含有大量汽油馏分烃类，蜡和轻油生产量较少。固定流化床主要是气流中的催化剂悬浮反应，其具有良好的床层等温性和较高的油选择性，反应器投资造价较低，适用于高温F-T合成。

（三）固定床反应器。固定床反应器工艺比较简单，对于液态、气态或者混合态的F-T合成产物对于环境温度要求较低，不需要考虑液态产品和催化剂分离的问题，并且液态产物易从反应器出口气流中跨苏分离，可用于F-T蜡生产。固定床反应器可吸附大量硫，有效保护下部床层，降低催化剂活性损失。

3.催化剂

催化剂的使用直接影响着煤间接液化制油工艺的经济效益，是降低制油工艺成本的关键。煤间接液化制油技术应采用高效廉价、磨损强度高、绿色环保、易于和油品分离的催化剂，并且催化剂可尽量回收再利用，能够大规模生产。当前，煤间接液化制油技术最常用的催化剂有Ru、Ni、Co和Fe等过渡金属[3]，这些催化剂具有良好的加氢作用，并且有利于促进链增长，其含有d轨道空位，可快速接收电子，和碳原子和氢原子产生较强的吸附性，促进CO活性。Ru催化剂在F-T合成过程中受到的影响因素较少，但是其储量不足、价格昂贵，只能用于研究；Ni催化剂具有很强的加氢作用，易产生甲烷和羰基镍；在实际应用中，Co和Fe应用最为广泛。

五、结束语

综上所述，加强对煤制油液化化工工艺的研究分析，对于该项工作的顺利进行有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对直接与间接液化工艺各自优势的重视程度，注重其整体性与科学性，以实现化工效果的最大化。

参考文献

[1] 费纪川.煤制油工艺技术探讨[J].硅谷.2013（16）：1-2.

[2] 逆流.三问煤制油：未来・环保・产业化煤企之“囚徒困境”[J].矿业装备.2013（10）：10-11.

[3] 叶涛.煤制油过程中净化工艺方案及其工艺流程研究[J].山东工业技术.2013（15）：83-84.