煤制油技術(shù)綜述與分析

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1、煤制油技術(shù)綜述與分析摘要：針對我國富煤少油的現(xiàn)象，本文提出發(fā)展煤制油技術(shù)是一種戰(zhàn)略選擇。主要介紹了國內(nèi)外典型的煤制油工藝，包括德國IG和IGOR、美國EDS工藝、中國神華煤直接液化等工藝，并從多角度對煤制油的兩條路線進行了簡要分析。關(guān)鍵詞：富煤少油；煤制油技術(shù)；工藝；分析石油作為現(xiàn)代工業(yè)的血液，關(guān)乎國家經(jīng)濟命脈。截止2009年底，全球剩余石油儲量為1855億噸，其中，我國已探明石油剩余可采量為27．9億噸，按年產(chǎn)1．8—2億噸速度計算，我國儲油量在15年之后便要枯竭。然而，隨著我國國民經(jīng)濟的快速

2、發(fā)展，石油消耗量逐年增加，供需缺口嚴重，對外依存度持續(xù)攀升。相反，我國煤炭資源儲量相對豐富，可持續(xù)開采百年以上。針對我國這種富煤少油的現(xiàn)象，從長遠來看，發(fā)展煤制油技術(shù)是一種戰(zhàn)略選擇。1煤制油技術(shù)煤制油是以煤為原料，通過化學(xué)加工生產(chǎn)油品和石油化工產(chǎn)品的一項技術(shù)。煤制油技術(shù)始于2O世紀初，作為煤直接液化的奠基人——柏吉烏斯，首先完成了煤在高溫高壓下加氫生產(chǎn)液體燃料的研究。之后，德國為了滿足戰(zhàn)爭的需求，大力開展了由煤制液體燃料的研究和工業(yè)生產(chǎn)。20世紀70年代的兩次石油危機，促使世界各國重新審視煤作為

3、一次能源的重要性，煤制油技術(shù)的研究開發(fā)重新得到重視，一些新工藝也被陸續(xù)開發(fā)出來。目前，煤制油技術(shù)分為煤直接液化和煤間接液化兩條路線。煤直接液化是指將煤置于較高溫度和壓力下，使其與氫發(fā)生反應(yīng)，達到降解和加氫，最終轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程；而煤間接液化的主要思路是先讓煤氣化生成合成氣，再以合成氣為原料通過費托反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液體燃料。2國內(nèi)外典型的煤制油工藝2．1德國IG和IGOR工藝IG工藝既是德國開發(fā)的世界上最早的煤直接液化工藝，也是最早投入商業(yè)生產(chǎn)的工藝，可分為煤漿液相加氫和中油氣相加氫兩段加氫過程。先

4、是在高壓氫氣下，煤加氫轉(zhuǎn)化為液體油之后，以前段的加氫產(chǎn)物為原料，進行催化氣相加氫制得成品油。鑒于IG工藝整個流程較為復(fù)雜，操作條件要求苛刻，尤其是操作壓力較高，德國在此基礎(chǔ)上研發(fā)出了被認為是世界上最先進的煤加氫液化和加氫精制一體化聯(lián)合工藝，即IGOR工藝。其主要流程可分為煤漿制備、液化反應(yīng)、兩段催化劑加氫、液化產(chǎn)物分離和常減壓蒸餾等五大部分。與IG工藝相比，IGOR工藝具有以下兩大特點：一是由于使用加氫后的油作為循環(huán)溶劑，極大增了溶劑的供氫性能，使得煤在液化過程中的轉(zhuǎn)化率和液化油產(chǎn)率得到了提高；

5、二是采用液化反應(yīng)和液化油提質(zhì)加工在同一高壓系統(tǒng)內(nèi)進行的方式，不僅簡化了工藝流程，而且得到的燃料油品質(zhì)更加優(yōu)。2-2美國EDS工藝EDS工藝是美國Exxon石油公司開發(fā)的針對循環(huán)溶劑進行加氫的工藝，并于1979年在德州建成了250t／d的中試廠，累計運行了2．5年。循環(huán)溶劑在固定床加氫反應(yīng)器加氫后，被送至煤漿混合器內(nèi)與煤粉進行混合，再用泵輸送至預(yù)熱器中預(yù)熱到425℃。預(yù)熱后的煤漿與氫氣混合，一起進入操作溫度為427~470℃和反應(yīng)壓力10~14MPa的煤液化反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)。液化產(chǎn)物依次通過高溫分離器

6、和常壓蒸餾塔處理，便得到石腦油產(chǎn)品。該工藝一大特點是由于采用了靈活焦化裝置，從而可進一步對蒸餾塔底殘渣中的含碳化合物進行回收，故提高了液化油的產(chǎn)率。2．3中國神華煤直接液化工藝神華煤直接液化工藝是神華集團在充分消化吸收國外現(xiàn)有的煤直接液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，借鑒各工藝的優(yōu)點，并結(jié)合國內(nèi)各研究機構(gòu)多年的研究成果和開發(fā)經(jīng)驗，完全依靠自己的技術(shù)力量開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤直接液化工藝。該工藝的創(chuàng)新特點有：(1)在煤漿制備過程中，由于全部使用已預(yù)加氫的供氫性循環(huán)溶劑，使得液化反應(yīng)條件溫和系統(tǒng)操作穩(wěn)定性提高。

7、(2)循環(huán)溶劑和產(chǎn)品是在強制循環(huán)懸浮床加氫反應(yīng)器內(nèi)進行加氫，催化劑可以定期更換，且加氫后的循環(huán)溶劑供氫性能好，性質(zhì)穩(wěn)定。(3)對液化油和固體物的分離采用的是減壓蒸餾方式，殘渣中油含量少，產(chǎn)品產(chǎn)率提高。(4)使用兩個強制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器，保證了反應(yīng)器內(nèi)溫度分布均勻，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定。(5)新型高效的煤液化催化劑，不僅加入量少，生產(chǎn)成本低，而且煤的液化轉(zhuǎn)化率高。工藝流程為：將預(yù)處理的煤送至煤漿制備器內(nèi)，制得的煤漿與催化劑混合后一同進人到煤液化反應(yīng)器。經(jīng)兩級反應(yīng)，煤被轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品，通過分離器，最重組分即

8、殘渣被分離出來，其余組分依次流經(jīng)改質(zhì)器、分餾塔后，得到石腦油、柴油等產(chǎn)物．2008年12月30日，神華煤直接化化百萬噸級示范工程開始投煤試車。12月31日打通了煤直接液化裝置流程，生產(chǎn)出合格的的石腦油和柴油等目標產(chǎn)品，這標志著我國成為世界上唯一掌握百萬噸級煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)的國家。2．4山西煤化所煤液化工藝20世紀80年代，中科院山西煤化所在經(jīng)過多年的努力研究，充分分析國外費托合成技術(shù)和MTG工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了將傳統(tǒng)的費托合成技術(shù)與沸石分子篩作用相結(jié)合的固定床兩段法合成工藝(MFT)和漿態(tài)床