煤基燃料油品特性与煤制油产业发展分析

作者/来源：化化网煤化工 王泽洋 王龙延（惠生工程(中国)有限公司 中石化(洛阳)科技有限公司）   日期： 2019-09-02   点击率：637

21世纪以来，我国现代煤化工产业发展迅猛，已经完成了煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制油和煤制甲烷等多项现代煤化工工艺的技术攻关、工程示范和商业化生产。煤制油产业以生产液体交通运输燃料为主要目标，截至2018年8月，我国已建成10个商业化煤制油生产项目，产能约8Mt/a，占成品油消费量的2.6%。根据国家能源局《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》，预计2020年我国煤制油产能达到13Mt/a。 1、煤制油工艺及其产品结构 煤制油主要是指煤直接加氢液化制取油品和煤经气化再经费托反应制取油品。这两种工艺生成的合成油品馏程很宽，相当于炼油厂石油原油，须经过馏分切割分离和精炼才能得到符合质量标准的汽油、柴油、航煤、溶剂油和润滑油等成品油产品。事实上，煤炭中低温热解得到的煤焦油以及煤基甲醇生产汽柴油组分也属于煤基油品。因此，可以把煤制油工艺定义为：以煤为原料生产合成原油或成品油组分的工艺过程，包括煤直接液化工艺、煤间接液化工艺、煤热解与焦油加氢工艺、煤油共炼工艺，以及煤经甲醇或甲醛生产成品油调和组分的甲醇制汽油工艺和聚甲氧基二甲醚生产工艺。煤制油过程直接产品和进一步加工后得到的成品油调和组分可以统称为煤基油品。 从元素组成看，煤制油的本质是把H/C原子比不足1.0的固体煤炭转化为H/C原子比1.6～2.0的液态油品。煤直接制油工艺和煤油共炼工艺是往煤炭中直接加入氢原子；煤热解与焦油加氢工艺是先将煤炭中高H/C原子比的液体组分干馏出来然后再加入氢原子； 1.1煤直接液化 煤直接液化工艺采用高烃油潜含量煤炭，与循环溶剂混合为油煤浆后，在悬浮床或浆态床反应器中，在铁基或镍-钼基催化剂的作用下，与氢气发生加氢裂化和加氢精制等化学反应，生成汽油、柴油、液化气和干气。反应在高温（400～470℃）和高压（15～30MPa）下进行，煤中的氮、氧、硫等杂原子实现深度脱除。典型的工艺有德国矿业研究院开发的IGOR工艺、美国碳氢技术公司开发的HTI工艺和中国神华集团公司开发的煤直接液化工艺等。神华1.08Mt/a直接液化装置于2008年12月建成投运，该装置设计柴油、汽油和液化石油气产量分别为720kt/a、250kt/a和102kt/a。 1.2 煤间接液化 煤间接液化工艺的核心是费托合成反应，即CO在催化剂作用下加氢生成烃类物质（主要是C1～C40饱和烃）的反应。不同的费托合成工艺技术选用催化剂、反应器和工艺条件不同，其产品分布和产品性质也有较大差别。低温费托合成的反应温度为220～270℃，采用固定床或浆态床反应器和铁基催化剂，产品以柴油、汽油、煤油、石蜡和润滑油基础油为主；而高温费托合成的反应温度为300～350℃，采用流化床反应器和熔铁催化剂，产品以汽油、柴油、烯烃和化学品为主。典型的费托合成工艺技术有南非Sasol的SSPD工艺技术、Shell公司的SMDS工艺技术、丹麦的TIGAS工艺技术、中科合成油公司的SMFT工艺技术和兖矿集团开发的费托合成技术等。采用中科合成油高温浆态床费托合成工艺建成的神华宁煤4Mt/a间接液化装置设计的柴油、汽油和液化石油气产量分别为2.73Mt/a、980kt/a和340kt/a；采用兖矿集团开发的低温费托合成技术建成的榆林1Mt/a间接液化装置设计柴油、石脑油和液化石油气产量分别为790kt/a、260kt/a和100kt/a。 1.3 煤热解-煤焦油加氢 煤焦油按照其来源和性质可分为中低温（450～800℃）煤焦油和高温（1000℃左右）煤焦油。中低温煤焦油性质相对较好，可以借用相对成熟的石油加工工艺技术实现全馏分加工生产汽柴油产品调和组分。目前工业应用的技术有焦油延迟焦化-馏分油加氢精制组合工艺、全馏分煤焦油加氢改质-缓和....