崔山山
(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046000)
引 言很长时期以来我国都是以煤炭作为主要的一次能源，富煤贫油少气的资源结构无法改变。随着世界能源缩紧，以煤炭为原料的二次能源开发手段成为了一个重要的战略选择。我国从20世纪80年代至今，煤炭清洁技术转化研究不断获得突破，经历了从基础研究到技术开发，再到工业示范的多个阶段。随着一大批现代化的项目集中投产，我国的煤制油产业也迈入了正轨。未来阶段，随着环保意识的增强，煤制油工业的走向又当如何进行成为了一个研究热点。
1 煤制油发展现状1.1 当前煤制油产业的发展已取得显着成效我国煤制油产业拥有相当规模的生产厂家，产量得到了保证。液化煤制油与气化煤制油两种模式在很多地区已经建成了示范项目，在技术上完全实现了自主，使我国在国际市场站稳了脚跟。2018年，我国煤制油产量超过了800万t。
1.2 高质量的产品煤制油产品属于高清洁燃料，其化学组分硫、氮、芳烃含量较低，燃烧产物中有害物的比分小。由于煤液化后的油品具有高热值、凝点低、低重量等优势，因此在军用和民用航空飞行器中应用广泛，尤其对于极端天气条件下的火箭、飞机实验已经发挥了重要作用。间接液化的油产品还被用作清洁剂，将其与普通化石、柴油混合可以有效提升油品质量，减少污染物排放。由此可见，煤的液化油品已经形成了一系列多用途的产品。
1.3 产业布局规模化目前来说，我国的大型煤制油项目多集中在西北地区，这些地方具有丰富的煤炭资源有利于企业的长期发展。煤化工项目多以集中式大规模的布局进行建设，例如已经形成的鄂尔多斯煤化工产业区、新疆准东煤制油产业基地等等[1]。
2 煤制油技术现状2.1 直接液化技术煤直接液化的原理：在特定的反应条件下，煤发生催化加氢反应，生成油品和少量气态烃类，与此同时将煤中的氮、氧、硫等杂原子脱出。煤的直接液化技术源于德国，第一代工艺生产线在30年代实现应用，但是反应条件非常苛刻。之后，到70年代、21世纪分别发展起来了第二代、第三代煤直接液化技术。其中，德国IGOR技术、美国HTI工艺、中国神华自主研发的技术使用最为广泛，已经实现了大规模的工业应用[3]。
2.1.1 德国IGOR工艺
IGOR工艺主要流程包括：制备煤浆、液化反应、高温分离、加氢精制、产品分离。其中，液化反应使用黄铁矿或赤泥作为催化剂，反应压力在30 MPa，反应温度处于350 ℃～420 ℃。加氢精制使用固定窗作为反应器，反应过程使用与液化时相同的条件，而催化剂方面可使用催化剂Mo-Ni型载体。二段精制反应器的产物进低温分离器，底部的混合物，在进入蒸馏塔后分离为各类产品。相比而言，IGOR工艺的控制难度最大，适合于烟煤的液化，收液收率为50%～60%。
2.1.2 美国HTI工艺
HTI工艺，其原料多食用煤炭，但并不是全部的类型均可使用，其采用褐煤或烟煤，悬浮床作为其的反应器，以胶铁基作为催化剂，其反应流程与IGOR工艺类似，其中液化反应采用内循环沸腾床，反应条件相比IGIR工艺要求较低，温度处于427 ℃～455 ℃，反应压力18.6 MPa，分离器固液分离采用超临界溶剂萃取工艺。HTI工艺的主要优势有以下四方面：
1) 就其自身所用的催化剂而言，铁基催化剂便宜，且具有高活性，无需大量投入，即可获取高收率的液化油。
2) 溶剂物方面，液化反应器所用均具有性质稳定的特点，可以有效提高成浆性。
3) 具有相对温和的反应，且无需技术水平较高，质量较高的设备，比较符合基层。
4) 超临界萃取技术提升了重油的回收率。
2.1.3 中国神华直接液化工艺
神华集团自主开发的直接液化工艺已经实现了大规模的商业化，并于2008年实现了全球首套百万吨级煤液化工艺装置的投产。还技术在多个国家获得了多项专利，其工艺技术优势主要有以下几个方面：
1) 液化反应使用的高效铁胶催化剂为自主研发，具有成本低廉、活性大、投入量少、液化油回收率高等优点。
2) 采取了预加氢工艺，使用的溶剂稳定性良好、成浆性良好，使可制备总固体物质量分数上升到55%的煤浆，且煤浆粘度较低流动性较好。
3) 在利用悬浮床反应器的同时，利用减压蒸馏固液分离技术，使溶剂的质量获得提升。
4) 悬浮床溶剂加氢反应，让催化剂得到了及时更新，降低了反应器原料质量的要求。
2.2 间接液化工艺间接液化工艺中核心部分多是以费托合成为重点。就目前的情况来讲，间接液化工艺已经取得了巨大的进步，其中以Sasol公司、山西中科院、上海兖矿集团等层面为代表，他们通过多次研究优化，有效实现了优化的目的。其中3套间接液化系统作为Sasol公司在世界上最早投入工业生产的费托合成工艺，3套间接液化系统作用均不同，其中Sasol-Ⅰ厂主要负责柴油、石蜡生产工艺，故为了优质生产，给予固定床和流化床反应器，随着时代变化，逐渐由浆态床反应器取代，之后是Sasol-Ⅱ厂和Sasol-Ⅲ厂，这两套系统，虽然均负责汽油、烯烃生产工艺，所以给予了最为先进的气相流化床反应器，相对比Sasol-Ⅰ，Sasol-Ⅱ厂和Sasol-Ⅲ厂工业产能更高。总体来说，间接液化工艺就是将反应器结构优化，化繁为简，进而提高传热率，简化操作流程，但是再好的工艺仍然存在一定的限制，这项工艺也不例外，传质阻力较高。
3 煤制油技术的应用及其影响我国的化石能源以煤炭为主，因此，"贫油"一度成为了制约我国工业发展的绊脚石。截止目前，我国石油储备对外依赖程度依然很高，比率达到了70%，这对国家能源安全来说是一个巨大的威胁。在很大程度上，煤制油技术的应用缓解了我国依赖石油存储的这一问题，且伴随技术的成熟，煤制油已经可以生产高质量的柴油，航空油，汽油，特种油等。这一现状大大保障了我国对燃油的内需要求。煤制燃料油技术以煤炭为起始原料，通过物化反应过程还可以制备各类其他有机材料，同时，煤制油技术的不断进步，为稳定全球石油价格起到了重要作用[3-4]。
4 煤制油工艺技术发展方向4.1 项目升级，应对挑战当前，国际油价极为动荡，2014年下旬至2017年全球油价更是出现了断崖式下跌，这对煤制油的经济效益造成了严重了影响。面对大量的市场不确定因素，企业继续进行产业升级改造，优化产品结构，通过技术革新降低生产成本，提升企业的综合竞争力。
4.2 产品结构调整，油品质量升级当前，随着环保指标的提高，汽车消费燃油的比率逐年下降，柴汽消费更是从2.17下降到1.2左右。此外，我国汽车油品的质量标准调整不断加快，全国已全面实施国Ⅵ标准车使用汽柴油。为此，及时调整产品结构，提升油品质量，将重心调整到清洁汽油、航空用油方面，成为了企业得以稳定生存的一个必要选项[5]。
4.3 控制产能，推动改革以往数据调查和数据发展趋势，发展到2020年结束时，8.7亿t是炼油能力提升的保守数据，从原油加工量角度分析，6亿t以内则是其的保守生产数据，甚至过剩产也有一个惊人的数据即1.4亿t。因此，政府相关部分提出了全国控制煤制油的产量，之所以施行这些政策就是为了控制产能，帮助企业实现过度，向技术密集型企业转型。
4.4 技术革新，提升竞争力我国已经成熟掌握了直接液化和间接液化相关技术，并已实现了规模化的工业生产，但面对未来能源格局变动的不确定性，及时调整发展战略，进一步完善生产工艺、突破技术难关、投入更多的资源加大清洁型燃油的开发对提升企业的竞争力极为关键。
4.5 理性思考，平衡发展煤制油与石油化工相比，其投资成本更高，并且在生产中会消耗大量的水电资源，加上温室气体排放量巨大，使得煤制油产业面临着诸多挑战。当全球油价下跌时，煤制油企业会比石油化工企业面临更多的压力。因此，为了发挥我国煤炭资源优势，相关政策应当给予煤制油企业更多扶持，帮助行业健康高效的发展。
5 结论煤制油技术的发展对于我国能源安全的确拥有着重大意义，煤制油技术为能源供应侧提供了更多选项，对于经济的健康稳定发展具有积极作用，笔者通过对煤制油技术的发展、应用、现状进行论述，提出了一些对未来煤制油产业发展方向的建议，以期为行业进步提供参考。
