(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯017209)
摘要:我国煤间接液化技术已经成熟,达到国际领先水平,具有完全独立的知识产权。此外,许多煤间接液化技术工程转化示范项目已成功实施,正在形成具有中国特色的能源转化产业。
关键词:煤间接液化技术;现状;经济性
前言
我国先天性的石化能源结构为“富煤、贫油、少气”,从而决定了我国是以煤为主要能源的国家。目前,我国煤炭的主要利用方式是直接燃烧,用于发电、工业燃气、供热,总体上效率低造成资源浪费,过程中排放的SOx、NOx等造成环境污染。因此,大力发展煤液化技术,以煤为原料,制备优质液体燃料和化学品技术并尽快实现产业化是煤炭清洁利用的主要方向,能缓解我国石油供需矛盾,保障我国的能源安全。
1煤制油液化化工工艺
1.1煤炭直接液化化工工艺技术
一般来说,煤直接液化的工艺技术的过程是这样的,首先需要对煤的物理轧制,就是通过物理的方式先将煤粉碎成粉末状,因为煤粉的比表面积较大,在发生化学反应时,可以提高反应速率及反应率,然后在煤粉中加入催化剂及氢气,使其发生物化反应,使煤在加热到至少300℃时转化为油,这个过程是主要是破坏碳原子之间共价键的结构。碳原子之间化学键发生裂解,进一步破坏煤的固体结构,从而导致出现许多自由基,当氢原子与自由基反应时,许多碳离子基团转化为原油,例如沥青分子和原油分子。当氢原子连续加入到反应过程中时,一系列油将连续分裂,逐渐除去其中存在的氧原子,硫和其他杂质原子,并且一系列油将连续分裂,从而获得低杂质含量和高质量原油。在通过直接液化煤加工技术生产的原油产品的情况下,它需要相对严格的煤质并且可以用独特类型的煤完成。通常,所选择的原料是长焰碳或棕碳,并且在加工之前需要干燥原料以防止过量的水分影响生产过程中的化学反应。在加热煤的过程中,由于需要不断进行加热,其实对能源的消耗也是巨大的。但是在技术的不断改进下,我国的原油生产量的70%均为此种方式生产,而且由于残渣中含有大量的氢元素,所以可以对此进行提纯,实现氢气的重复利用,保证能源最大限度的应用,减少浪费现象。
1.2煤炭间接液化化工工艺技术
与直接液化过程的不同之处在于直接液化过程的原料是煤,间接液化是转化过程。它首先通过物理方法转化为气体,然后通过物理和化学方法转化为液体。该工艺技术的开发首先在南非开始,南非也是一个多煤少油的国家,可生产汽油、煤油、柴油、乙烯、丙烯等石油和化工产品,如今也在中国应用。具体而言生产过程是:将煤转化为一氧化碳和氢气的合成器,然后进行脱氧和脱硫净化处理,并且调整一氧化氮和氢气的物量比例,在270℃-350℃、2.5MPa以及催化剂的作用下,将气体转化为油品及化工产品,主要发生的反应是Fischer-Tropsch催化反应,其转化率较高,在气体蒸发后,还需净化处理气体以除去灰尘和灰尘等杂质,从而防止在反应中形成其它化学反应。与煤直接液化工艺相比,原料要求不高,国内许多煤种均可采用该技术,反应条件温和。一般低于350℃,远远低于直接液化的方式,可以节省大量的能源,一般产出的十二烷值较高,而且不含有硫和芳香烃等有害物质,在使用的过程中不会有较多大
1.3煤制油直接液化与间接液化工艺的经济性比较
以经济性作为视角而言,直接液化工艺技术消耗的煤量比较少,通常一吨液化油的生产除去燃料煤之外会消耗大概2.4吨的洗精煤,这其中涵盖23.3%的制氢气用煤。煤浆是其进料,要求的运行成本比较少、投资少、设备体积小,具备更高的收油率。例如国内的神华煤直接液化工艺技术,该设备能够实现63~68%的收油率。而间接液化工艺消耗的煤量大,每生产一吨,要求耗费的洗精煤是3.3吨,且工艺过程中的反应物都是气体,以及投资大、设备体积大、运行成本高,然而转化效率高,例如南非Sasol工艺技术借助熔铁催化剂合成气能够实现至少60%的一次通过转化率,以及能够实现90%的整体转化率。倘若借助尤为理想的催化剂,那么能够实现更好的转化率。通常来讲,在经济上,如果间接液化工艺技术比直接液化工艺技术的经济效益要低。然而,煤制油工艺技术受到产业政策、煤价、工艺技术、产品结构价格等一系列要素的制约,不可以简单地确定两种煤制油液化工艺技术的经济效益。
2煤制油技术的应用领域与产生的深远影响作用
2.1煤制油技术应用于制备化工产品与成品油中,推动了煤化工领域的良好发展
一是纵观当今煤制油技术而言,其重点在化工品与成品油的生产领域应用,且在制备化工产品与成品油中能够实现理想的效果,不仅确保了化工产品与成品油的有效供应,还实现了化工产品与成品油生产效率的提升。鉴于此,重点在化工产品与成品油的制备中应用煤制油技术,且具备显著的应用效果,需要引起足够的关注。二是鉴于煤制油技术的特点,煤化工技术领域得以出现,并且煤化工领域的一项关键技术就是煤制油技术,煤化工领域中应用煤制油技术,推动了煤化工领域的良好发展。鉴于此,煤化工领域应用煤制油技术是一个发展方向,而应用煤制油技术变成优化石油工业的一种理想方式。
2.2煤制油技术进一步影响到了国内的能源供应
基于国内逐步地增加石油需求量的影响下,短期较难缓解石油供应紧张的现状。因此,寻找替代石油的能源是国内能源战略的一个关键性组成部分。鉴于煤炭资源储存较为丰富的现状,煤制油技术的应用是优化化工产品与成品油供应的关键方式,为此,煤制油技术会进一步地影响到国内能源的供应。
3煤间接液化技术现状
煤间接液化技术在国内外已发展多年,基本成熟可靠,有多套工业化装置持续稳定运行。根据合成温度,煤间接液化工艺可分为高温煤间接液化工艺(反应温度>300℃)和低温煤间接液化工艺(反应温度<280℃)。
3.1国外煤间接液化技术
目前,国内外典型的工业化煤间接液化技术有南非Sasol的费托合成技术、荷兰Shell公司的SMDS技术、Mobil公司的MTG合成技术等。此外还有丹麦TopsΦe公司的TIGAS技术、Exxon公司的AGC-21技术、美国Mobil公司的STG技术、Syntroleum公司的Syntroleum技术等一些先进的合成技术,但均未商业化。
3.2国内煤间接液化技术
我国煤间接液化技术主要有中科院山西煤化所高温浆态床费托合成技术和兖矿集团浆态床低温费托合成技术。中科院山西煤化所在“十五”期间,完成了年产规模2000t的煤炭间接液化工业试验,形成了ICC-Ⅰ和ICC-Ⅱ两大系列铁基催化剂以及相应的浆态床反应器技术。这2个系列合成工艺针对于低温合成催化的重质馏分合成工艺LTSFTPR及高温合成催化剂的轻质馏分合成工艺HTSFTPR。在钴基费托合成技术领域已形成涵盖高效钴基催化剂、结构固定床反应器以及合成工艺等为核心技术在内的自主知识产权体系。开发的钴基催化剂于2008年在潞安集团率先实现万吨级工业侧线运行,性能达到国际领先水平。兖矿集团自主研发了低温煤间接液化工艺,该工艺采用铁基催化剂及三相浆态床反应器。基于此技术的兖矿榆林100万t/a低温煤间接液化工业示范项目目前催化剂制备联动试车成功。该项目开发的费托合成反应器,为我国的煤间接液化技术工程规模化、大型化的实现创造了条件。
结束语
综上所述,能源与社会经济的发展联系密切,在全球都非常重视能源问题的背景之下,需要有效地发展类似煤制油技术的新能源制造和发展技术。在对这种技术进行发展的过程中,需要明确其面临的难点与问题,且持续地优化与改进技术水平,从而确保煤制油技术切实服务于社会经济的发展和能源的供应。
参考文献
[1]吴桐.关于石油化工工艺技术性的安全分析[J].化工管理,2016(31):78-79.
[2]李红耀.对煤制油液化化工工艺的全面探析[J].黑龙江科技信息,2017(29):85-86.