煤制油液化化工工艺探讨

2022-09-10

21世纪是人类科技发展速度最快的时间段, 虽然现在仅是本世纪的开端, 但各国科技所表现出的迅猛势头却是以往所没有的。而随着人类科技的进步, 全球各国对于能源的需求量也相对上升, 我国已经是世界上的能耗大国, 虽然我国的能源储备量较多, 但是其利用率较低, 使得我国目前也处于能源紧缺状态。其中尤以原油的需求量最大, 同时对外进口的依赖性也较高, 这就为我国自主原油采集和生产技术提出了全新的要求, 因而研究可代替原油的新能源就成为了目前一个重要话题。

1 煤制油的概念和发展历程

近年来随着地质勘探技术的日益发达, 我国的能源储备情况的勘察力度也在逐渐加强, 就目前而言, 我国的能源储备情况大致可以用一句话来概括, 那便是“煤多、油少、天然气够用”。根据调查情况显示, 2003年我国煤炭储量大概在1145亿吨, 并且以平均每年300亿吨左右的勘探量在不断增加, 2013年新增煤炭储量达到了512亿吨左右。而石油储量在2003年尾32亿吨, 每年仅以10亿吨左右的数量增加, 可见我国煤炭储量和石油储量之间的差距, 因此利用煤炭作为原材料转化成石油的技术就受到了我国研究者的热捧。

煤制油技术就是以煤炭作为原材料, 经过化工加工的手段, 将其转化为原油类产品的过程。在运用过程中一般分为两大类技术, 其中一种就是煤炭直接液化技术, 另外一种是煤炭间接液化技术。其中煤炭的直接液化需要在高温高压的条件下才能够实现, 还需要通过添加催化剂脱离煤炭中所含的硫、氮以及氧等离子。因为我国的煤炭储量较大, 因此这种工艺也成为了我国目前比较受欢迎的一种能源转化方式。

2 煤制油液化的化工工艺概述

随着煤制油技术的不断改革和完善, 目前已经有了两大类制备工艺, 其主要包括直接液化和间接液化工艺。简单来说, 直接液化工艺就是采用物理和化学手段将煤炭直接转化为液体形态;而间接液化工艺则是先采用物理手段将煤炭转化为气体, 再通过化学方式通过催化剂将气体转化为液体, 然后将两种工艺所得到的液体经过化学反应后制成原油类产品。

(1) 煤炭直接液化工艺通常情况下, 将煤炭直接液化工艺称之为加氢液化工艺, 这也就是对这项工艺的最关键步骤进行了解释。其制备工艺步骤为:首先, 将煤炭进行物理碾压, 将其碾压成粉末状;然后, 通过物理加温和加压的方式粉末状煤炭进行处理;第三步是加入氢气和催化剂对其进行理化反应, 这样就能够使煤炭转化为液体的原油类产品。

当粉末状煤炭被加热超过300摄氏度时, 其碳分子间的结构力就会减弱, 碳分子间的化学键会出现断裂的情况, 这就使得煤炭结构的固态结构被破坏, 产生了大量的自由基。而这些自由基与催化剂和氢原子进行反应, 就会使得碳离子自由基转化为原油类物质, 例如原油分子、沥青分子等。当继续在反应中添加氢原子时, 各原油类物质就会继续分裂, 进而将其中的硫、氧等杂志原子去除, 从而得到高质量、低杂质含量的原油类产品。

当利用煤炭直接液化技术生产原油类产品时, 其对于原材料——煤炭的质量要求较为严格, 需要利用特殊种类的煤炭才能够完成, 一般情况下选用的是褐炭或长焰炭作为原材料, 在加工前还需要对原材料进行干燥处理, 以免水分过多影响加工时的化学反应。在对煤炭进行加温的过程中要采取持续加热的方法, 这样才能够促进碳离子的稳定分裂, 如果在加热过程中中断加热则可能会导致碳离子之间重聚或发生其它变化。目前我国所采用的直接液化工艺能够使原油类产品的产出量达到近70%, 同时由于生产品的残渣中仍有氢原子, 因此还可以进行循环利用, 将氢气提纯后二次应用于生产。

(2) 煤炭间接液化工艺煤炭间接液化工艺与直接液化工艺的区别就在于其转化过程, 间接液化工艺也是以煤炭作为原材料, 但首先通过物理方式将其转化为气体, 然后通过化学和物理方法将其转化为液体。这种工艺技术首先是由南非地区的国家进行研究的, 目前在我国也有着一定程度的应用。通过这种技巧进行生产, 首先需要将煤炭转化为一氧化碳, 然后利用氢气对其进行脱硫、脱氧等处理, 最后通过催化剂和氢气的作用转化为液态煤炭, 此过程也需要在高温高压环境下进行。

在采用煤炭间接液化技术时, 其对于原料的要求较低, 目前我国绝大部分煤炭种类均可以被进行利用。在气化煤炭之后还需要进行气体净化处理, 去除气体中所含的灰尘杂质, 以免造成反应过程中的其它化学反应。该技术与直接液化技术不同, 其所需要的高温环境为250摄氏度左右, 气压达到15~40个大气压即可。

3 结语

原油的缺少使得我国经济发展受限, 因此必须要提高对于转化原油类产品的技术, 不断完善煤制油的工艺, 提升对于资源的有效利用率。

摘要：随着我国社会经济结构的不断变化, 改革开放工作的不断深入, 我国对于能源的需求量也在日益增大。目前, 能源问题不仅在我国, 在全世界范围内都成为了最受人关注的问题。我国属于世界能源消耗大国, 能源储量也位居世界前列, 但我国对于能源的使用还存在着较多的问题。煤制油是一种全新的能源利用方式, 其应用效果比较好, 能够给人类带来更好的效益。本文通过对煤制油概念的简述, 分析煤制油液化化工工艺的具体步骤, 并提出了部分改进方式, 以期能为相关工作提供参考。

关键词：煤制油,化工工艺,技术