煤炭液化的技术方法优化

煤的直接液化是固体煤在合适的压力和温度条件下，通过加氢和催化作用，使煤中复杂的有机质大分子直接转化为小分子液体燃料，同时脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的过程，也称为加氢液化。煤直接液化工艺的特点为，液体产品收率和热效率高，但加氢工艺过程的整体操作要求也相对严格，其主要产品是优质汽油、柴油、航空煤油，以及碳素化工原料。煤的直接液化工艺流程如图2所示。

图2　煤的直接液化工艺流程图

煤的间接液化是先将煤进行气化，彻底破坏煤中的有机质大分子结构，转化成以CO和H2为主的合成气，然后在一定的温度和压力下，通过催化剂的催化作用，再将合成气转化为液体燃料或化工原料的过程，也称为CO加氢法。煤间接液化工艺的特点为，液体产品收率低于直接液化，煤气化制气过程影响整体工艺的总效率，但煤种适用性较广，操作条件相对温和，煤中硫等有害元素以及灰分等主要在气化过程中脱除。煤的间接液化工艺流程如图3所示。

图2　煤的直接液化工艺流程图

煤的间接液化是先将煤进行气化，彻底破坏煤中的有机质大分子结构，转化成以CO和H2为主的合成气，然后在一定的温度和压力下，通过催化剂的催化作用，再将合成气转化为液体燃料或化工原料的过程，也称为CO加氢法。煤间接液化工艺的特点为，液体产品收率低于直接液化，煤气化制气过程影响整体工艺的总效率，但煤种适用性较广，操作条件相对温和，煤中硫等有害元素以及灰分等主要在气化过程中脱除。煤的间接液化工艺流程如图3所示。

图3　煤的间接液化工艺流程图

两种液化技术虽然采用的工艺路线不同，但共同特征都是将固体原料煤转化为与原油性质相似的有机液体，并通过对煤液化油进行深加工后获得动力燃料、化学原料和化工产品。

除了直接液化和间接液化两种方法外，广义的煤液化还包括煤的干馏，也称为煤的部分液化。但高温干馏、低温干馏或加氢干馏都是煤气化和液化工艺中的热解过程，其主要目的是制取工业中所需的焦炭、半焦或高热值煤气，其焦油收率较低。此外，煤液化技术研究中还有生物转化液化，但是由于其转化率低，该项技术尚未以一个独立的体系被列出。

目前，主要的煤转化方法包括煤的燃烧、高温干馏、低温干馏、气化和液化。其各种方法的比较如表7所示，从表中可以看出，这些方法在操作条件和目的上都有明显的差异。

表7　煤转化方法的比较

图3　煤的间接液化工艺流程图(www.xing528.com)

两种液化技术虽然采用的工艺路线不同，但共同特征都是将固体原料煤转化为与原油性质相似的有机液体，并通过对煤液化油进行深加工后获得动力燃料、化学原料和化工产品。

除了直接液化和间接液化两种方法外，广义的煤液化还包括煤的干馏，也称为煤的部分液化。但高温干馏、低温干馏或加氢干馏都是煤气化和液化工艺中的热解过程，其主要目的是制取工业中所需的焦炭、半焦或高热值煤气，其焦油收率较低。此外，煤液化技术研究中还有生物转化液化，但是由于其转化率低，该项技术尚未以一个独立的体系被列出。

目前，主要的煤转化方法包括煤的燃烧、高温干馏、低温干馏、气化和液化。其各种方法的比较如表7所示，从表中可以看出，这些方法在操作条件和目的上都有明显的差异。

表7　煤转化方法的比较

燃烧方法的煤种适用范围大，设备投资小，但最大的问题是燃烧过程中的排放物（SO2、NO2、CO2、烟尘）对环境造成严重的污染，虽然通过各种净化处理可以减少污染物的排放量，但处理费用随净化程度的提高而快速增加。

高温干馏的主要产品焦炭是钢铁工业的重要原料，低温干馏的主要产品半焦是较为洁净的固体燃料。它们的副产物高温焦油是芳香族化合物的主要来源，但产率较低，低温焦油的产率虽然较高，但含有较多的苯族烃和酚类，难以从中分离出化学品。干馏工艺也会对环境造成的较严重污染。

煤气化方法的煤种适用范围较大，但一般要求使用非黏结性煤，设备投资也较大，对环境的污染程度较轻。煤的液化方法从操作条件来看，其反应温度最低，是一种最温和的煤转化方法。但煤液化工艺的煤种适用范围小，且需要使用高压氢气，在液相加氢裂解中使用的催化剂无法回收，因此该工艺的成本高，这是煤液化技术需要解决的主要问题之一。

燃烧方法的煤种适用范围大，设备投资小，但最大的问题是燃烧过程中的排放物（SO2、NO2、CO2、烟尘）对环境造成严重的污染，虽然通过各种净化处理可以减少污染物的排放量，但处理费用随净化程度的提高而快速增加。

高温干馏的主要产品焦炭是钢铁工业的重要原料，低温干馏的主要产品半焦是较为洁净的固体燃料。它们的副产物高温焦油是芳香族化合物的主要来源，但产率较低，低温焦油的产率虽然较高，但含有较多的苯族烃和酚类，难以从中分离出化学品。干馏工艺也会对环境造成的较严重污染。

煤气化方法的煤种适用范围较大，但一般要求使用非黏结性煤，设备投资也较大，对环境的污染程度较轻。煤的液化方法从操作条件来看，其反应温度最低，是一种最温和的煤转化方法。但煤液化工艺的煤种适用范围小，且需要使用高压氢气，在液相加氢裂解中使用的催化剂无法回收，因此该工艺的成本高，这是煤液化技术需要解决的主要问题之一。