煤制油产业技术的应用与研究

杨 龙

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

目前在我国能源储存量中煤炭资源比较丰富，但是人们生活当中石油资源的需求量更高，为有效缓解石油供给困难的现象。通过借助煤制油技术，将煤炭转化为日常生活当中应用的汽油、柴油、甲醇、乙烯以及航空石燃油等，煤制油技术得到了广泛的运用，为国民日常生活提供了重要的保障。

1 煤制油技术的原理

对于煤炭而言，主要的化学成分包括氢、碳，在制油过程中，在对煤炭进行加工的同时，直接或间接地加入氢，从而形成混合烃液体燃料油和甲醇。通常来讲，1 000 kg的煤炭加140 kg的氢气，能够生产约为600 kg的油。在煤制油技术不断地发展过程中，也渐渐地形成了相应的煤化工产业，在提升制油技术的同时，还逐渐地丰富了油产品，满足了人们日常生活的整体需求[1]。

1.1 煤制油直接液化技术

煤制油直接液化技术是指在煤炭处于相对的温度以及压力的条件下，一般温度为400 ℃～470 ℃，压力在18 Pa～30 Pa，加氢裂化，进行催化，成液态烃类物质的同时，产生少量的气态烃，然后将其中不需要的原子分离后进行深度的转化的一个过程。德国最先掌握煤制油的直接液化技术，并将其运用到了工业化的使用过程，这就是最初的第一代煤直接液化技术。基于全球石油危机的爆发，推进了煤制油技术的再次研发，但在此期间，需要投入的资金以及能耗较大，对整个研发过程造成了一定的阻碍。随着科技技术的变革，第三代煤直接液化工艺也迅速地崛起，以德国的“IGOR”工艺和中国神华集团联合研制的煤直接液化技术为主，在进一步提高制油率的同时，降低的投入成本[2]。

1.2 煤制油间接液化工艺

对于煤制油间接液化工艺来讲，最初是由南非Sasol公司首发，是第一个为将煤制油间接液化工艺运用的国家。在间接煤制油间接液化工艺的运用下，主要的核心工艺为费托合成环节。在该技术的运行过程当中，对温度没有特定的要求，在低温环境以及高温环境下都可进行，低温控制在220 ℃～270 ℃，在固定床或者浆液床的运用下，以铁作为催化剂，产出的油品种包括石脑油、柴油、石蜡等物质。在高温环境下，将温度控制在300 ℃～350 ℃之间，以流化床反应器为主，以熔铁作为催化剂，产出的油品包括汽油、轻烯烃等物质。

2 我国煤制油产业技术的发展历史

在我国发展史上，早在20世纪70年代开始研究煤炭液化技术，中国科学院山西煤矿研究中心正式成立，在总结过去经验的基础上，完成了2000/a煤炭间接液化工业的实验，至2001年以来，对煤制油的技术进行不断的创新和发展，在2004年3月，实现了一次投料试车成功。在此期间，以神华煤、云南先锋煤以及黑龙江依兰煤为主要的示范点。其中神华煤集团，在研发的过程中，形成了自身的直接液化工艺以及催化剂合成技术，在此种技术的实行下，C4以上油收率达至58%，在柴油产品的生产方面发挥着一定的优势。而且在催化剂合成技术的运用下，具有灵活性强，操作简便、工艺流程稳定、成本低、风险小的优势[3]。

2.1 煤制油直接液化技术存有的特点

在直接液化技术的运用过程中，要求煤炭的灰分含量要低，在5%以内。在进行液化前，要对煤进行洗选，挑选精煤后液化。避免煤灰当中含有的Ca、Mg、Si等元素影响液化过程，降低设备使用寿命的同时还会降低生产效率。对煤的可磨性提出了一定的要求，如果可磨性较差，会提升能耗，增加生产成本。要确保煤的氢含量要高，氧含量较低，煤炭当中的硫氮原子含量低，在降低废气生成量的同时，还会降低费用的投入，提升效益。在挑选进行液化的煤炭时，尽量的以褐煤、长焰煤、不黏煤等丝质组成高、液化性能好的煤炭为主[4]。

2.2 煤制油间接液化技术存有的特点

在煤制油间接液化的过程中，要求煤的灰分在15%以内，煤的可磨性要好，确保在进行制粉的过程当中产生的废渣较少。煤的成浆性能要高，要保证煤浆固体质量分数达到60%以上。使得煤的灰熔点温度能够低于1 300 ℃。在间接液化技术的实行过程中，针对不同品种的煤炭，选用的气化方法之间也存有一定的差异，且在实施的过程中，要将灰分以及硫分全面的降低，落实对高灰煤的细选以及高灰熔性煤要添加助溶剂[5]。

3 煤制油产业技术的发展前景

在目前煤制油产业技术的发展过程当中，主要以直接液化和间接液化两种技术为主要的发展手段，在两种产业技术的运用当中，相对而言，在间接液化技术的应用下，耗煤量较高，水以及二氧化碳的排放量大。但是生产过程当中的要求不高，后期获得的产品的品质较高，整体比较优质。从煤质角度来讲，在直接液化技术的运用下，对煤灰含量的要求更高，且在运用的过程中，在对原煤料进行选取的过程当中，整体要求相对于间接液化技术较高，而间接液化技术基本上每种材料的煤质都符合液化要求。

从技术发展的角度出发，在煤制油产业技术发展的过程当中，两种液化技术都在持续不断地改进过程中逐渐成熟。以工业化发展的角度来讲，我国的煤制油间接液化技术已经得到了全面的发展，生产规模也在不断的壮大，经验也十分丰富。生产过程当中的需求条件比较温和，对设备的要求不高，生产环节较为简单，但是在运用过程中设备投资大，生产效率降低的问题也会逐渐地凸显出来。直接液化技术在发展过程当中，基于整个工艺流程较为复杂的特点，在运行过程当中，反应条件比较不稳，操作要求极高，针对生产过程当中运用到设备来讲，设备整体性能较高，在生产过程中能够从根本上降低设备带来的能源消耗，提升生产效率。

目前我国原油进口的所占比例较大，整体比重还处于持续上升的阶段，原油进口掌控工作仍然没有落实。为此，持续推进我国煤制油技术的发展是一项重要的举措，煤炭作为一种较为复杂的化合物，在完善煤制油产业技术的过程当中，要强化技术设备的提升，保证能将其有效的分离，做到物享其用，落实资源安全的保障工作，全面的提升我国煤制油技术整体的生产效率。

4 结语

针对目前我国石油供给日益紧张的条件下，发展煤制油、创新煤制油的技术是必要的发展策略。通过对目前煤制油技术当中存在的问题进行简要的分析，为提升煤制油的整体技术质量做出简要的探讨，保证煤制油技术在持续发展的过程当中，保证整体的生产量以及质量问题，提高能源的利用率，降低生产过程当中资源的浪费，从而推进我国没有产业的持续发展。