摘要:煤炭液化技术在解决能源危机上具有重要意义。本文对煤炭直接液化技术进行介绍,着重论述了国内外煤炭液化工艺情况,并阐述了相应产业研究方向。
关键词:煤炭直接液化;能源安全;研究方向
引言
我国现已成为世界第二大石油消费国,为缓解石油供需矛盾,将煤炭转化为石油替代品和一系列的化工产品,有很大的现实意义和深远的战略意义。
1、煤炭直接液化技术
1.1 煤炭直接液化反应机理
煤直接液化就是煤浆在高温、高压、催化剂作用下首先打断煤的大分子结构,然后将外供氢加到碳原子上而生成分子量较低的液体油。
1.2 煤炭直接液化工艺
1.2.1 国外直接液化工艺
(1)德国IGOR工艺
该煤炭直接液化工艺以炼铝赤泥为催化剂,催化剂加入量为4%。反应压力为30MPa,反应温度为465℃。采用减压蒸馏方法进行固一液分离,液化粗油不经降温而直接进行提质加工,将难以加氢的沥青质留在残渣中用作气化制氢的原料。
(2)日本NEDOL工艺
该工艺以黄铁矿为催化剂,催化剂加入量为4%,不进行催化剂回收。反应压力为19MPa,反应温度为460℃。其主要特点是循环溶剂全部在一个单独的固定床反应器中,用高活性催化剂预先加氢,使之变为供氢溶剂。液化粗油经过冷却后再去进行提质加工,液化残渣连同其中所含的重质油即可进一步进行油回收,也可直接用作气化制氢的原料。现已完成0.01t/d、0.1t/d、lt/d以及150t/d规模的试验研究。
(3)美国HTI工艺
该工艺使用人工合成的高分散催化剂,加人量为0.5%,不进行催化剂回收。反应压力为17MPa,
反应温度为450℃。其主要特点是对液化残渣进行油回收,故液化油收率较高。现已完成0.025t/d和3t/d规模的试验研究。
1.2.2 国内液化工艺
随着石油战略地位的增加,我国自1980年重新开展煤直接液化技术研究,其目的是由煤生产汽油、柴油等运输燃料及芳香烃等化工原料,主要由煤炭科学研究总院北京煤化所承担。
神华煤炭液化项目采用美国碳氢技术公司(HTI)的生产工艺,是目前世界上首条煤直接液化制油的工业化生产线,分为煤液化、液化油提质和制氢三大部分。PDU装置的建设及运转是神华煤液化工艺产业化过程中的一个重要里程碑,PDU装置的蒸馏油收率达到56%～58%,转化率90%～92%,气产率约12%～14%,水产率11%～13%,氢耗量5%～7%。
神华煤直接液化工艺的创新特点:
(1)煤浆制备全部采用供氢性循环溶剂。由于循环溶剂预加氢,使得液化反应条件温和,系统操作稳定性提高;
(2)采用两个强制循环悬浮床反应器。这样使得反应器温度分布均匀,产品性质稳定;
(3)采用减压蒸馏的方法进行液化油和固体物的分离。残渣中含油量少,产品产率提高;
(4)循环溶剂和产品采用强制循环悬浮床加氢反应器。催化剂可以定期更新,加氢后的供氢性溶剂供氢性能好,产品性质稳定。
2、研究方向
(1)在前期工作中,要充分考虑到煤炭资源的可靠性和适应性、液化技术的先进性和合理性、液化产品的质量和特色、产品价格的竞争优势和环境与社会效益。
(2)在科研的角度上,继续开展基础研究如供氢溶剂、高效催化剂的选择,液化反应的动力学探讨,和开展工程化开发。
(3)在有自主知识产权的煤炭液化技术、装备研发,注重循环经济和在节水、节能、减排等方面加大人力物力的投入,并争取科技创新的突破。
3、结论
煤炭液化不仅具有重大的环保意义,而且具有保障能源安全的战略意义。本文从反应机理,煤质要求,催化剂和液化工艺方面分别对煤炭直接液化和煤炭间接液化技术进行介绍,并对未来发展前景提出展望,煤炭能源的发展将成为我国的长期计划。
参考文献
[1]国家统计局.2005b 中国统计年鉴 2005.北京:中国统计出版社。
[2]徐振刚,陈亚飞.煤化工技术现状与發展对策.煤炭科学技术,2007 年第 8 期:6-12。
[3]李 杰,王东胜,煤炭直接液化工艺的探讨。洁净煤技术 2005 年第 11 卷第 3 期;49-55。
[4]王淑英,煤制油煤化工业的绿色技术.洁净煤技术,洁净煤技术 2005 年第 11 卷第 3 期:45-48。
[5]Schulz H.short history and prensent trends of Fischer-Tropsch synthesis.Appl CatalA:general,1999,186(1-2):3-12。
[6]刘今金,煤炭液化技术及前景分析.炼油技术与工程.2005 年 9 月第九期:1-5。
[7]舒歌平,史士东,李克健.煤炭液化技术.北京:煤炭出版社。
[8]高晋生,张德祥编著.煤液化技术.北京:化学工业出版社,2005:415-415
[9] Jun Li, Jianli Yang,Zhenyu Liu ,Hydro-treatment of a direct coal liquefaction residue and its components.Catalysis Today 130 (2008): 389–394.(液化废弃物 检测)
[10]赵林峰,安景文.,矿业集团煤化工产业发展战略探讨。洁净煤技术.2007 第 3 期:91-93。