煤液化技術研究現狀分析與展望

摘要：本文通過對我國煤炭工業的分析，從煤液化技術發展概況、煤液化反應機理、煤液化工藝方法、煤液化經典技術和煤液化技術新進展五個方面對煤液化技術研究現狀進行了分析與展望。

關鍵詞：煤炭工業煤液化煤液化技術煤間接液化法

1 概述

作為潔凈煤技術開發和應用的重點，煤液化技術使當今中國引起了越來越多的關注。究其原因在于，首先，煤液化的兩種實現手段，無論是煤直接液化技術或煤間接液化技術，均具有較高的能效比，煤直接液化技術的能效比可以達到60%，而煤間接液化技術也可達到50-55%[1]；其次，煤液化技術可用于生產烴類燃料、甲醇、二甲醚、合成蠟、氨等多種下游的石油和化工產品；再次，研究發現煤可以實現與生物質共液化[2]，選用不同的廢棄生物質如塑料、紙、木屑等與煤進行共液化實驗，發現煤可在較低的溫度下液化。

2 煤液化技術發展概況

早在20世紀初期，德國就開始研究煤液化技術。1973 年的世界石油危機之后，煤液化技術進入了發展迅速的活躍期。這期間針對煤液化新工藝，德國、美國、日本等發達國家相繼開發幾十種，在不同程度上突破了工藝和技術。

3 煤液化反應機理

3.1 直接液化機理 通常情況下，煤加氫液化機理就是采取措施讓煤受熱分解，同時產生自由基碎片，然后進行加氫處理，進而在一定程度上進行裂解，同時使結構復雜的煤轉化成低分子液態產物，以及少量的氣態烴。[3]

3.2 直接液化過程 在隔絕空氣、高溫400℃-450℃條件下，實現煤的熱解。在熱解條件下，通過加氫氣、催化劑，以及加壓等，進而在一定程度上生成各種液化油。

3.3 間接液化過程 270℃-350℃下煤首先氣化制成合成氣(H2和CO)，然后借助于催化劑的作用，在2.5MPa-

3.0MPa下加壓合成汽油。煤間接液化的一般步驟是：①煤的氣化；②合成氣的轉變；③粗合成氣的轉變；④合成反應；⑤合成氣的加工。

4 煤液化工藝方法

4.1 直接液化技術分類

4.1.1 溶解熱解液化法。利用重質溶劑和輕質溶劑對煤熱解抽提，可制得不同的油類，分別對應于低灰分的提取物和重質油為主的油類。

4.1.2 溶劑加氫抽提液化法。常見于溶劑精煉法(SRC)和供氫溶劑法(EDS)中，特點是使用H2、壓力不高。其中溶劑主要是分散催化劑和反應物。

4.1.3 高壓催化加氫法。德國的直接液化工藝、美國的氫煤法等在生產工藝方面一般都屬于高壓催化加氫法。

4.1.4 煤和渣油聯合加工法。在生產過程中，渣油作為溶劑，在一定條件下與煤一起通過反應器，無需循環油。

4.1.5 干餾液化法。所謂干餾液化法，就是通過熱解煤，得到焦油，通過加氫對焦油進行處理，進一步進行裂解和提質。

4.2 間接液化工藝分類

4.2.1 MTG合成技術。對于MTG過程，Mobil公司通過開發反應器系統，對于固定床反應器和流化床反應器等進行絕熱處理。

4.2.2 Mobil兩段法。在Mobil兩段法生產工藝中，在第一段漿態床反應器的作用下，堿性鐵催化劑懸浮在液體介質中，借助漿態床反應器以鼓泡形式將合成氣進行反應。

4.2.3 MFT兩段法。合成氣經過凈化處理后，進入第一段反應器進行反應，在該反應器內裝有費-托合成催化劑，所生成的烴類、水，上述生成物隨即進入裝有分子篩催化劑的第二段反應器，進行催化改質反應。

5 煤液化經典技術

5.1 南非Sasol公司的煤間接液化 南非Sasol公司，目前F-T合成技術3個Sasol廠得到使用，并且每年用煤25Mt，生產出的液體燃料約5Mt。

5.2 日本NEDOL 工藝NEDOL的特點是：反應壓力較低，反應溫度為455℃-465℃，選用合成硫化鐵或天然硫鐵礦作為催化劑。

5.3 Shell公司技術Shell公司開發的中間餾分油(SMDS)工藝由合成石蠟烴(HPS)和石蠟烴的加氫裂解或加氫異構化(HPC) 2個反應過程制取發動機燃料。

6 煤液化技術新進展

6.1 開發使用新型催化劑在生產過程中，加入催化劑可以加快反應速度，縮短液化過程時間，同時降低液化成本。

6.2 開發使用新型溶劑對于煤液化來說，主要經歷：第一煤的溶解；第二是煤的溶解產物轉化為產品油階。

6.3 煤間接液化技術與煤化工技術的融合趨勢采用煤間接液化技術會產生多種中間產品，與生產燃料相比，部分中間產品生產化工產品更具優勢。

7 結語

在生產過程中，直接液化工藝通常情況下需要在高溫、高壓條件下才能進行，并且需要選擇合理的煤種，同時進行催化加氫進行液化，這樣產出的油在一定程度上含芳烴比較高。

參考文獻：

[1]Liu，Z.Clean Coal Technology:Direct and Indirect Coal-to-

Liquid Technologies.InterAcademy Council Report， Amsterdam，the Netherlands，2005.

[2]Taghiei MM，Feng Z，Huggins FE，et al.Coliquefaction of Waste Plastics with Coal[J].Energy Fuels，1994，8(6):1228-

1232.

[3]胡發亭，胡勁飛，李克健.煤與廢塑料共液化技術研究概況[J].煤化工，2004(3):14-18.