煤制油液化化工工艺简述--中国期刊网

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煤制油液化化工工艺简述

发表时间：2021/4/13 来源：《基层建设》2020年第32期作者：魏育东

[导读] 摘要：随着我国社会经济结构的不断变化，改革开放工作的不断深入，我国对于能源的需求量也在日益增大。

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        摘要：随着我国社会经济结构的不断变化，改革开放工作的不断深入，我国对于能源的需求量也在日益增大。我国是人口大国，这也成为了能源消耗大国，但我国目前对于能源的使用还存在着较多的问题。煤制油是一种全新的能源利用方式，其应用效果比较好，能够给人类带来更好的效益。本文通过对煤制油概念的简述，重点探讨煤制油液化化工工艺技术的应用，以期能为煤制油液化化工工艺提供参考价值。
        关键词：煤制油、液化、化工工艺、简述
        一．煤制油的概念和发展历程
        煤制油（CTL）也称为煤液化，是一项以煤为原料，通过化学加工过程生产液体燃料和化工原料的煤化工技术.煤制油技术始于20世纪初，1913年德国科学家Bergius首先完成了煤在高温高压下加氢生产液体燃料的研究，获得世界上第一个煤炭直接液化专利，为煤液化技术奠定了基础；20世纪20年代末德国成立第一个煤炭直接液化厂，大力开展煤制液体燃料的研究，到1944年德国利用煤原料一年生产油品420多万吨；50年代由于中东大面积油田被发现，世界掀起采油浪潮，煤制油技术一度被搁置；到70年代，全球石油经济危机爆发，煤制油技术的研究开发重新得到世界各国的重视，一些新的煤制油工艺被开发出来。煤制油技术就是以煤炭作为原材料，经过化工加工的手段，将其转化为原油类产品的过程。在运用过程中一般分为两大类技术，其中一种就是煤炭直接液化技术；另外一种是煤炭间接液化技术。其中煤炭的直接液化需要在高温高压的条件下才能够实现，还需要通过添加催化剂脱离煤炭中所含的硫、氮以及氧等离子。因为我国的煤炭储量较大，因此这种工艺也成为了我国目前比较受欢迎的一种能源转化方式。
        二．煤制油液化的价值和重要性
        我国能源整体结构存在一个少油、有气、富煤的现象，我国煤炭资源较多（2018年开采量达35.46亿吨）、气体资源较为丰富，但石油资源呈现相对缺乏状态。石油属于快速消耗能源，加之各国交通业、汽车业的发展导致石油消耗量明显提升，我国不是唯一缺乏石油能源的国家，全球各个国家石油能源均处于相对缺乏的状态，“石油能源危机”也逐步显现，直接影响全球经济、产业的发展。随着煤制油化工工艺的发展可将我国煤炭转化为液体能源，在一定程度上缓解国内石油能源紧缺的状态,促进我国社会、经济的发展
        三、煤制油液化化工工艺分析
        1.煤炭直接液化工艺
        通常情况下，将煤炭直接液化工艺称之为加氢液化工艺，这也就是对这项工艺的最关键步骤进行了解释。其制备工艺步骤为：首先，将煤炭进行物理碾压，将其碾压成粉末状；然后，通过物理加温和加压的方式粉末状煤炭进行处理；第三步是加入氢气和催化剂对其进行理化反应，这样就能够使煤炭转化为液体的原油类产品。
        当粉末状煤炭被加热超过300摄氏度时，其碳分子间的结构力就会减弱，碳分子间的化学键会出现断裂的情况，这就使得煤炭结构的固态结构被破坏，产生了大量的自由基。而这些自由基与催化剂和氢原子进行反应，就会使得碳离子自由基转化为原油类物质，例如原油分子、沥青分子等。当继续在反应中添加氢原子时，各原油类物质就会继续分裂，进而将其中的硫、氧等杂志原子去除，从而得到高质量、低杂质含量的原油类产品。当利用煤炭直接液化技术生产原油类产品时，其对于原材料——煤炭的质量要求较为严格，需要利用特殊种类的煤炭才能够完成，一般情况下选用的是褐炭或长焰炭作为原材料，在加工前还需要对原材料进行干燥处理，以免水分过多影响加工时的化学反应。在对煤炭进行加温的过程中要采取持续加热的方法，这样才能够促进碳离子的稳定分裂，如果在加热过程中中断加热则可能会导致碳离子之间重聚或发生其它变化。

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目前我国所采用的直接液化工艺能够使原油类产品的产出量达到近70％，同时由于生产品的残渣中仍有氢原子，因此还可以进行循环利用，将氢气提纯后二次应用于生产。
        2.煤炭间接液化化工工艺技术
        跟直接液化工艺的不同之处是煤炭间接液化工艺的转化过程，间接液化工艺的原料是煤炭，然而其是先借助物理手段转化为气体，再借助物理方式与化学方式转化为液体。该工艺技术的研制最先开始于南非区域的国家，当今国内也应用这种工艺技术。具体来讲，其制作程序是：转化煤炭为一氧化碳，再借助氢气对其实施脱氧和脱硫处理，最后借助氢气与催化剂转化为液态的煤炭，该过程的进行需要高压与高温环境的支持。对于煤炭间接液化工艺技术来讲，其需要的原料要求不高，当今国内很多的煤炭类别都能够应用这种工艺技术。煤炭在气化之后还应净化处理气体，从而将杂质灰尘等气体去除，进而防止反应当中其他化学反应的形成。这种技术有别于直接液化工艺，其要求15~40个的大气压和大约250℃的高温环境
        3.两种技术比较
        从工艺要求来看，直接液化工艺不仅对原料煤质的要求高，一般只有部分褐煤、长焰煤等年轻煤可满足要求，对工艺操作的条件也有较为严格，对反应条件要求苛刻，现代工艺如德国IGOR、美国 HTI 等工艺要求温度在430℃ ~470℃ ，液化压力17~30Mpa，产出物复杂，固液混合物的黏度高，固液分离难度大，同时工艺对氢的消耗量大；但工艺不依赖煤的气化，制氢方法有多种选择；间接液化工艺原料的煤的要求不高，基本上所有普通煤种都可使用，合成的条件也较为温和，反应温度低于350℃，反应压力2.0~3.0Mpa，工艺技术难度相对较小，风险相对较低，对设备的材质、制造要求相对较低，同时设备的操作、维护相对更为简单，但依赖于煤的气化，需要大规模的气化作为基础；从经济性方面来看，直接液化技术对原料煤的消耗量相对较小，一般生产1吨液化油，不计燃料煤需要消耗原料洗精煤2.4吨左右，这其中还包括23.3%的气化制氢气用原料煤，进料为煤浆，需要的设备体积相对较小、投资低、运行费用相对较低，直接液化的收油率高，以我国神华煤直接液化工艺为例，其装置的油收率可高达 63~68%；间接液化的煤消耗量大，生产1吨费托合成产品，在不计燃料煤的条件下需要消耗原料洗精煤 3.3吨作用。工艺中反应物均为气相，设备的体积大，投资高，运行费用相对较高，但转化率高，南非Sasol工艺采用熔铁催化剂合成气一次通过转化率可达 60%以上，总的转化率可到 90%，若使用更为先进的催化剂则转化率更高。
        一般认为，在经济性方面，若一种煤同时适合两种液化技术，则直接液化技术的经济效益比间接液化的经济效益高；在真正运用上，需要根据实际情况考虑，从产业策略、煤炭价格以及工艺技术这几方面进行考虑，对煤制油工艺都有一定的影响。两种煤液化过程都需要放在适当的情况下，才能产生最高的经济效益。
        结语：
        综上所述，由于我国工业发展迅速，对于石油的需求量也在不断增加，因此煤制油液化化工工艺需要及时快速发展。利用我国较多的煤炭资源来液化出缺乏的石油资源，可以更有效地利用能源，避免资源浪费，还可以让资源使用更加清洁，可以更好的保护大气，为人类带来良好的使用效益，提高煤制油液化化工工艺的效率，更大范围的进行煤制油。
        参考文献
        [1]岳黎芬关于煤制油液化化工工艺分析[J] 化工管理2018(32):91~92
        [2]费纪川煤制油工艺技术探讨[J] 硅谷 2013(16):1-2
        [3]后宋平煤制油液化化工工艺分析[J] 化工设计通讯2018(05):15
        [4]杨丽萍对煤制油液化化工工艺的全面探析[J] 科技与企业2013(09):325