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煤制油煤化工知识

煤制油煤化工知识
现代新型煤制油化工技术是以煤炭为基本原料，经过气化、合成、液化、热解等煤炭利用的
技术途径，生产洁净能源和大宗化工产品，如合成气、天然气、柴油、汽油、航空煤油、液
化石油气、聚乙烯、聚丙烯、甲醇、二甲醚等。改变传统的煤炭燃烧、电石、炼焦等以高污
染、低效率为特点的传统利用方式。

1、煤炭液化技术之——煤炭直接液化（煤加氢液化,DirectCoalLiquefaction）
煤直接液化，将煤在氢气和催化剂作用下通过液化生成粗油，再经加氢精制转变为汽油、柴
油等石油燃料制品的过程，因液化过程主要采用加氢手段，故又称煤加氢液化法。煤直接液
化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、催化剂制备、氢制取、加氢液化、
固液分离、液体产品分馏和精制，液化大规模制备氢气通常采用煤气化或者天然气转化。

煤加氢液化的过程基本分为三大步骤。
（1）当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，
产生大量以结构单元为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围；
（2）在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下、自由基加氢得到稳定，成为沥
青烯及液化油分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢（H2），而应是氢自由基，即氢原
子，或者是活化氢分子，氢原子或活化氢分子的来源有：①煤分子中碳氢键断裂产生的氢自
由基；②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基；③氢气中的氢分子被催化剂活化；④化学反
应放出的氢。当外界提供的活性氢不足时，自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应，
最后生成固体半焦或焦炭；
（3）沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
一般来讲，煤炭直接液化的用煤要求如下：
(1)煤中的灰分要低，一般小于5%，因此原煤要进行洗选,生产出精煤进行液化；
(2)煤的可磨性要好；
(3)煤中的氢含量越高越好，氧的含量越低越好；
(4)煤中的硫分和氮等杂原子含量越低越好，以降低油品加工提质的费用；
煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。1913年德国化学家F.柏吉尼乌斯研究氢压下
煤的液化，同年与J.比尔维勒共同取得此项试验的专利权，创造了煤加氢液化历史的开始。
至第二次世界大战后期，德国由煤及低温干馏煤焦油生产液体燃料，总生产能力达到4Mt；
二战结束后，随着中东大量廉价石油的开发，煤加氢液化失去了竞争力和继续存在的必要，
发展基本停滞。至1973年和1979年的两次世界石油危机，促使煤炭液化技术的研究开发
形成了一个新的高潮，开发了一批新的加工过程，如溶剂精炼煤（SRC）工艺、埃克森（Exxon）
供氢溶剂（EDS）工艺、HRI公司氢-煤法（H-COAL）工艺等。日本在上世纪末，NEDOL开
发出了针对褐煤的BCL工艺和针对烟煤的NEDOL工艺。
中国煤加氢液化技术研究始于上世纪70年代末，主要采用了国际合作和跟踪研究的方式。
煤炭科学研究总院先后建立了0.1t/d的NEDOL工艺连续试验装置、德国0.12t/d的新IG
工艺连续试验装置，并完成对中国50多种煤种运转试验研究。2002年，在国家支持下，神
华煤加氢液化项目正式启动，通过借鉴国外煤加氢液化工艺技术特点，在优化创新的基础上，
开发成功具有自主知识产权的神华煤加氢液化工艺，并建成6t/d的神华煤加氢液化工艺的
PDU中试装置放大试验。同时，煤炭科学研究总院与神华共同开发成功具有国内自主知识
产权的纳米级“863高”效合成煤加氢液化催化剂，建成催化剂放大制备装置。2004年，神华
百万吨级煤直接液化示范工程开始建设，并于2008年底顺利投产运行。由此，完全依靠国
内技术力量的具有自主知识产权的神华煤加氢液化工艺（CDCL）开发成功，其工艺主要特
点有：采用高活性铁系液化催化剂、循环溶剂预加氢、强制循环悬浮床反应器、减压蒸馏分
离沥青和固体等。

2、煤炭液化技术之——煤炭间接液化（煤基费托合成技术,F-TCoalLiquefaction）
煤炭间接液化（煤基费托合成，F-T合成）是首先将煤通过气化制成原料气，然后经过净化、
变换获得合成气，合成气通过费托合成反应转化为合成油品，再经过油品加氢提质得到柴油、
石脑油等产品。煤基费托合成可分为高温费托合成（350℃）和低温费托合成（250℃），
高温合成可以生产石脑油、聚稀烃等多种化工品和燃油，低温合成以柴油等燃油为主。费托
合成产品可以根据市场需要加以调节，生产高附加值、价格高、市场紧缺的化工产品。相比
煤炭直接液化，煤基费托合成工艺用煤取决于煤种与气化工艺的相对适应性，因此具有煤种
适应性强的特点。
典型的煤炭间接液化工艺包括煤气化（煤气净化、变换和脱碳）、F-T合成、油品加工等3
个“串联”过程。

由煤气化装置产出的粗煤气经