關于煤制油液化化工工藝的全面探討

柴育鵬

摘 要：眾所周知，我國是一個煤富油貧的國家，而且隨著經濟的不斷發展，石油耗量逐漸增加，目前我國石油短缺問題十分嚴重。在這樣的背景下，諸多煤制油液化化工工藝應運而生，為緩解石油短缺形勢提供了一定的助益。基于此，本文對煤制油液化化工工藝進行了全面探討，并對其煤制油技術的應用及發展前景進行了闡述，僅供參考。

關鍵詞：煤制油；液化化工工藝；應用；前景

引言

隨著社會經濟的發展，人們對能源的需求也日益增加，能源問題愈來愈受到人們的關注與重視。我國雖然屬于能源大國，但當前能源問題已經十分突出，被視為工業血液的石油正在逐步走向枯竭。因此，煤制油技術作為一種石油補充技術，逐漸被各國研究、應用和認可。我國也不例外，而且經過艱苦努力和自主創新，國內的煤制油技術工藝日趨可行和成熟，對推進能源的可持續發展戰略有著重要的意義。

1煤制油液化化工工藝簡介

煤制油液化化工工藝又稱為煤制油技術，其是以煤炭作為原材料，經過化工加工的手段，將其轉化為原油類產品的過程。目前比較成熟的有直接液化和間接液化兩種工藝。簡單來說，直接液化工藝就是采用物理和化學手段將煤炭直接轉化為液體形態；而間接液化工藝則是先采用物理手段將煤炭轉化為氣體，再通過化學方式使用催化劑將氣體轉化為液體，然后將兩種工藝所得到的液體經過化學反應后制成原油類產品。

2煤制油直接液化工藝

煤制油直接液化工藝也稱為加氫液化，該工藝是將粉狀煤加壓加溫到適當的壓力和條件后，直接催化加氫理化，使其降解并加氫從而得到液體油品。目前國內較為典型的有神華煤直接液化工藝。

煤制油直接液化工藝的原理是當煤炭加熱超過300℃時，其中大分子結構較弱的橋鍵開始斷裂，煤分子結構被破壞，產生大量的自由基或以結構單元為基體的自由基碎片，這些受熱形成的自由基相對分子質量在數百范圍，在高壓條件下加氫溶劑，以自由基形式構成的煤就會轉化為油分子、瀝青烯，繼續加氫可促使油分子、瀝青烯進一步裂化為更小的分子，最終合成液態烴類燃料并脫除硫、氮、氧等原子。煤制油直接液化工藝主要包括備煤、煤漿制備、加氫液化、固液分離、氣體凈化、液體產品分餾和精制及液化殘渣氣化支取氫氣幾個步驟，其工藝流程如圖1所示。

當利用煤炭直接液化技術生產原油類產品時，其對于原材料——煤炭的質量要求較為嚴格，需要利用特殊種類的煤炭才能夠完成。一般情況下選用的是褐炭或長焰炭作為原材料，在加工前還需要對原材料進行干燥處理，以免水分過多影響加工時的化學反應；煤漿制備環節是對煤炭持續加熱，使其到達300℃，從而促使煤結構分解，從分子狀態轉化為自由基狀態，如果在加熱過程中中斷加熱則可能會導致碳離子之間重聚或發生其它變化。同時這個過程中還要加入一定的催化劑；在高溫高壓的條件下，在煤漿中加氫或氫溶劑，能夠使煤與氫在催化劑條件結合為初級加氫產物，繼續加氫裂化，就會生成氣、液、固三相的生成物；一般采用直接液化工藝，煤制油燃油產出率在70%左右，其余為固體殘渣，因此，需要采用固液分離技術提取出液態燃油；由于工藝采用的是加氫液化，分離后的燃油中還存在氫氣，所以還需要采用凈化技術提取出氫氣；殘渣處理和氫氣提取完成之后，就需要對反應結束的粗油進行加氫處理，將其中含有的石腦油餾和芳烴制成高辛烷值汽油和芳烴燃料；進一步深層次加氫處理能夠使制備的液態油中含有的中油成為品質合格的柴油；含有的重餾油可加工為燃料油，深度加氫將液態油中的雜原子及金屬鹽成分去除，中油和重油混合加氫裂化可制備汽油。

3煤制油間接液化工藝

煤炭間接液化工藝與直接液化工藝的區別就在于其轉化過程，間接液化工藝也是以煤炭作為原材料，但該工藝首先需要通過物理方式將煤炭轉化為氣體，然后再通過化學和物理方法的結合將其轉化為液體。這種工藝技術首先是由南非地區的國家進行研究的，目前在我國也有著一定程度的應用。

在采用煤制油間接液化工藝時，首先需要將煤炭轉化為一氧化碳，然后利用氫氣對其進行脫硫、脫氧等處理，最后通過催化劑和氫氣的作用轉化為液態煤炭，此過程也需要在高溫高壓環境下進行。煤制油間接液化技術對原料煤的要求不高，普通煤種都可以用作原料。在氣化煤炭之后還需要進行氣體凈化處理，去除氣體中所含的灰塵雜質，以免造成反應過程中的其它化學反應。該工藝與直接液化工藝不同，其所需要的高溫環境為250℃左右，氣壓達到15-40個大氣壓即可。雖然煤制油間接液化工藝環節少、所需反應條件也容易達到，但是其化學反應的難度較大，因此，催化劑的選擇成為了關系到化學反應成功與否的關鍵，合理選擇催化劑，成為了促進煤間接液化取得積極效果，提高煤間接液化生產效率的關鍵。從生產效率來看，由于缺乏高效的催化劑，煤間接液化的產出比較低，利用煤間接液化技術生產1噸油，需要5-7噸優質原煤，并且化學反應相對復雜、成本較高。

4煤制油液化工藝的應用及發展前景

4.1在成品油及化工產品制備中的應用

從目前來看，煤制油液化工藝主要應用在成品油和化工產品的生產領域，并在成品油和化工產品的制備中取得了積極效果，不但滿足了成品油和化工產品的供應，而且提高了成品油及化工產品的生產效率。由此可見，煤制油技術的主要應用領域為成品油和化工產品制備，應用效果明顯。為此我們應有足夠重視。

4.2在煤化工領域的重要應用

煤制油液化工藝催生了煤化工這一技術領域，并成為了煤化工領域的重要技術之一，煤制油技術在煤化工領域的應用，不但提高了煤化工領域的發展質量，而且提升了煤化工領域的發展水平。由此可見，煤制油液化工藝在煤化工領域的應用，是改變石油供應的重要方式，也將是未來發展的必然趨勢。

結束語

總而言之，煤制油液化工藝在成品油及化工產品制備以及煤化工領域有著重要應用。當前，我國主要有煤制油直接液化與間接液化兩種工藝，兩者都有各自的優缺點，因此，在使用時應當結合實際情況對工藝進行合理選擇。同時，為了提高煤制油液化工藝的發展質量，我們應對現有工藝流程進行優化，尋找更加可靠穩定的催化劑，保證煤制油反應取得積極效果，提高煤制油的整體產量。

參考文獻：

[1]申世榮.煤制油液化化工工藝探討[J].化工理，2015，（04）：208.

[2]徐宏賓.煤制油液化化工工藝的探討[J].赤峰學院學報（自然科學版），2014，30（04）：28-29.

[3]費紀川.煤制油工藝技術探討[J].硅谷，2013，6（16）：1-2.

[4]李會玲.煤制油技術發展現狀及分析[J].山東化工，2017，46（10）：59-61.endprint