简述煤的间接液化技术

    杜佳龙

    

    摘 要：煤炭能源是支撑化工领域不断发展发展的重要因素，而煤炭则是在该领域被不断运用的重要原料，对于煤炭的利用就是目前化工人员最重视的问题之一。文章介绍了煤炭间接液化这一清洁高效转化技术，阐述了间接液化技术的发展状况、发展意义及发展情景，重点介绍与总结了目前较为成熟的间接液化技术及其衍生工艺。

    关键词：煤炭液化技术;间接液化;能源工业;发展应用;前景分析

    1 煤炭间接液化的基本原理

    煤炭的间接液化的技术是在1923年由德国提出，其核心内 容是F-T合成。但是随着煤炭间接液化技术的不断发展，目前 间接液化的主要技术有南非SASOL公司的F-T合成技术，荷兰 Shell公司的SMDS技术，美国Mobil公司的MTG合成技术等等。煤炭间接液化技术是先将煤与氧气、水蒸气反应，全部气化成粗合成气，制得的粗合成气经过脱硫、脱碳等技术转化为洁净的合成气，然后以洁净的合成气为原料，在一定温度和压 力下将其化合成为烃类，烃类再进一步加工成汽油、柴油等燃料油及化工原料和产品的工艺。

    费托合成（简称F-T合成）是煤间接液化技术的核心。另外，在实际应用过程中，使用廉价高性能的F-T合成工业催化剂和高效可靠的F-T合成工业反应器是煤炭间接液化应用的关键。

    在煤炭间接液化过程中，应用F-T反应可以有效地降低煤 炭间接液化的成本投资，在未来应当对这一反应更加深入的研究，不断促进煤炭间接液化过程的发展。间接液化过程和直接 液化过程所得到的化工产品是不同的，因此可以对间接液化过 程中所得到的化工产品进行更加深入的研究，能够为提高煤液化产品的竞争力提供支持。

    2 煤炭间接液化的影响因素

    煤炭间接液化受催化剂、反应器、操作条件及原料煤的影响。（1）不同的催化剂对F-T合成有不同的影响。经过实践证明，铁系催化剂可以催化合成烃类及水煤气的变换反应，且对H2/CO的要求相对较低，而钴催化剂几乎不发生变换反应;在合成产物方面，由于钴催化剂活性较强，CH4和长链烃产率相对较高。

    （2）反应器不同液化结果也有影响。气流床的轻质组分产率较高;固定床的低碳烃率低，重质组分产率高;浆态床重质组分产率相对更高。

    （3）反应温度主要影响反应速率、产物的分布及反应选择性。在183～219℃，甲烷产率随温度升高而增加;大于200℃，C2～C4产率大致稳定;200℃前馏出的液态产率在211℃时达最高，200～300℃馏分产率随温度升高而下降，203℃前下降较少，之后则下降较多;大于300℃餾分产率随温度升高直线下降，平均相对分子质量随温度升高而下降。

    （4）提高反应压力有利于高级烃的生成。

    （5） H2/CO比大时有利于CH4的生成，因此为了获得合适的反应结果，不宜选用H2/CO比大于2的原料气。

    3 煤间接液化技术的典型工艺

    3.1 SASOL-I生产工艺

    该工艺采用固定床和气流床两类反应器。在操作周期末期允许最高温度为 245℃。产物从反应器底部流出， 经分离器分出蜡类， 气体产物流经一个换热器与原料气进行换热， 在其底部分出热凝液， 然后气体再经过两个冷却器并在分离器中分出轻油和水。用碱中和酸性物， 固定床采用铁催化剂。 固定床反应器的缺点是致命的， 反应器制造昂贵、催化剂床层压降大、反应器放大困难、需要定期更换铁基催化剂等等。

    3.2 中国科学院山西煤化所的合成汽油新工艺

    该工艺的合成过程主要分为两段进行。首先煤基合成气通过F-T合成器的第一段合成器进行烃类的合成反应，生成宽馏分的烃类、水以及少量含氧化合物;其次以上的合成产物立即进入装有沸石分子筛的二段反应器进行烃类改质和含氧化合物脱水反应，使得产物烃类分变宽、选择性提高及汽油馏分比例由原来的30%提高到70%。

    4 发展前景

    我国虽然地大物博，但是能源资源还是十分贫乏的，并且煤炭资源的储备量要远高于石油资源的储备量。人均能源的占有量只能达到世界水平的51%，在这样的能源结构下，不难 发现，石油短缺的问题严重的影响到了我国的经济发展。尽管从国外大规模的进口石油，但是也不能改变我国能源结构，因此我们应当不断地对我国能源结构进行优化和调整。正视我 国目前资源发展的现状，充分的认识到煤炭资源才是支撑我国能源结构的主要资源。并且不断对煤炭行业进行发展。使其能够更好地促进我国经济的稳定发展。

    5 结语

    当前能源节约和环境保护的可持续发展要求煤炭清洁高效转化技术不断进步，各行各业关于该要求都在不断进行技、术上的研究和学习，煤热解技术、煤气化技术、煤炭直接液、化技术以及煤炭间接液化技术都是当前应当大力应用于煤炭清洁高效转化工作的技术，需要相关人员促进煤炭清洁高效转化工作的进步。煤炭的产业化发展必然会带动其相关技术的创新和进步，不断的促进我国经济的发展。

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