煤制油液化化工工艺简述

高 阳

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

引 言

当前我国社会经济处于稳步发展阶段，能源在人们生活和社会发展中均占据着重要地位，为保障我国居民生活中正常能源需求，提高全国人们整体生活质量推动经济的持续、稳步发展，需将能源作为发展基础或经济发展支撑。我国虽是能源大国但当前能源使用却日趋紧张，为促进我国经济的发展，相关部门对能源多元化发展重视程度不断提升，为保证我国能源供应的稳定性，煤制油、生物柴油、燃料乙醇等煤制油化工工艺逐渐替代石油，且经实践煤制油替代工艺安全性得到证实。

1 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t)、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。

2 当前的煤制油液化工艺

当前的煤制油液化工艺与最早的化工工艺相比技术更为成熟，当前的制油液化工艺经过技术的发展、改进，目前该技术已经发展到一定水平，不仅高质量、高效率的实现煤炭向石油的转化，其化工工艺可分为直接液化、间接液化两类。

2.1 直接液化工艺

直接液化工艺是利用氢液化工艺将煤炭相对直接转化为液体油类能源，在转化过程中，首先是对煤炭进行物理性碾压处理，使煤炭变为细腻性较高粉末，而后对就粉末状煤炭实施加热、加压等物理处理，并将氢气、其他催化剂注入煤炭内使粉末状煤炭出现物化反应，使煤炭向液体油类能源顺利转化。

在煤炭转化加热过程中要将加热温度控制在300 ℃以上，避免低温影响煤体分子间的结构，导致煤炭分子出现化学键断裂现象，将加热温度控制在300 ℃以上还可破坏或改变煤炭的固态构造，使煤炭分子产生自由基，而后将氢气、各类催化剂加入煤炭内，使其和煤炭内自由基产生反应，确保煤炭离子自由基顺利转化为原油物质。

在对煤炭实施物理处理过程中持续加入氢原子不仅可以促进油类的分裂，还可以有效去除煤炭内氧原子、硫原子等杂质原子，以提高原油的质量，降低原油内杂质含量。在煤制油实际生产过程中要想使用直接液化工艺，需加强对煤炭质量的控制，以减少原油中杂质含量。结合实际情况分析长焰炭、褐炭等经过物理处理可得到高质量、高品质的原油，且在进行煤制油处理前要对煤炭进行干燥处理，避免煤炭内水分过多影响煤制油处理过程中的化学反应。此外在煤制油加工过程中需对煤炭进行不间断式持续加热，在煤炭加热过程中不能停止、中断，以确保煤炭离子在高温状态下可以进行更好的分裂，避免温度忽高忽低影响碳离子重聚或使碳离子发生其他变化，影响煤制油整体质量。

我国当前使用的直接液化工艺技术可满足70%原油的生产，且化学处理中氢原子已经进入煤炭残渣，因此煤炭残渣可实现循环使用，在对氢气提纯后可第二次应用于生产中[1]。

2.2 间接液化工艺

间接液化工艺的原料是煤炭，但在进行化学处理前要使用物理手段对煤炭进行气化处理，待煤炭转化为气体后借助物理、化学方式将气体转化为液体。

首先对挑选的优质煤炭进行处理，使煤炭成功转化为一氧化碳，而后使用氢气对一氧化碳进行脱氧、脱硫处理，最后使用氢气、催化剂将一氧化碳转化为液态形式，整个转化过程均需要高压、高温，以确保整体处理效果。

煤炭间接液化工艺技术对煤炭原料要求不太高，我国当前很多煤炭均可应用于该工艺技术处理中，煤炭在进行气化处理后还需对气体进行净化处理，以清除气体内杂质、灰尘，避免其发生其他化学反应，但该化工工艺要求在15～40个大气压、250 ℃高温环境中进行处理[2]。

2.3 两种技术比较

通过对直接和间接液化工艺进行分析，我们发现直接液化处理需要高质量的煤炭，且反应条件相对较高，液化压力在17 Mpa～30 Mpa、温度在300 ℃以上，在液化过程中会对能源造成浪费。间接液化工艺对煤炭要求较低，且反应条件较为温和，温度在250 ℃下便可发生反应，可在一定程度上节省能源。此外，间接工艺对技术、设备要求较低，在初始反应阶段便可分离出硫、芳烃，处理后煤制油内不含有硫、芳烃等有害物质，使用过程中也不会对大气造成污染。

间接液化技术对原煤消耗量较少，1 t液化油需要2.4 t非燃料煤，非燃料煤内包括23.3%的气体。直接液化以氢为原煤，以煤浆为进料，在化学处理中所需设备小，因此可降低投资和运行成本[3]。

直接液化处理后采油率较高，各反应物均处于气相状态，但装置体积大、投资高、运行成本高，实际原油实际转换率较高。若煤炭可以应用于两种液化技术那么直接液化技术的经济效益高于间接液化。

3 提高煤制油液化化工工艺的方法

3.1 对安全管理手段的创新

对煤炭实施化学处理过程中为确保化工工艺的安全性，相关企业需组建安全监督小组，结合企业实际情况建立、完善安全防御机制，针对化工工艺中存在的安全隐患进行处理，还需定期对煤制油部门进行检查。

为确保化工工艺中资金的合理利用、专款专用，需制定紧急处理措施，要定期组织会议对潜在的安全隐患进行检查，并就遇见的紧急事件进行处理，还要提高安全督查小组成员的整体素质，减少违规行为发生率[4]。

3.2 对安全生产制度的健全

在化工生产中对企业安全生产制度进行精细化管理，以提高化工生产的安全性，不管是针对仪器设备、综合管理制度、人员管理均需制定明确的管理目标，减少化工生产中安全隐患发生率。安全生产制度要建立在各个负责人及部门之间，确保各个人员均履行安全生产职责，以保障化工工艺工作人员的人身安全[5]。

4 结语

能源与社会、经济发展关系密切，当前能源问题成为世界重点关注内容，在多元化能源应用方面我国同西方国家相比在存在一定差异，但在当前社会背景下煤制油这样的多元化能源应用技术不仅适合我国国情，还可促进我国新能源技术的发展，在多元化能源应用中我们要及时发现存在问题、难点，通过技术对煤制油工艺进行完善，以促进我国社会、经济的稳步发展。