世界煤炭液化技术的发展
2001-04-28 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
煤炭是一种碳含量高、但氢含量只有5%的固体。与液体燃料(从原油中提取的)相比，煤炭不便于处理和运输。通过脱碳和加氢，煤炭可以直接或间接转化成适于运输的液体燃料，其中一种方法是焦化或热解，另外一种方法是液化。由于将煤炭转化成液体燃料的成本比提炼原油的成本高，但原煤本身的价格比较低廉，这是煤炭液化技术能够付诸实施的一个主要激励因素。
随着石油储量的逐渐减少，可以预见在未来的一定时期，将需要替代液体燃料。由于全球的煤炭储量极其丰富，煤炭液化是其中之一。
煤炭液化技术具有以下优点：(1)煤炭液化技术是生产有用液体产品成熟的技术。(2)具有利用丰富的煤炭资源来生产运输燃料的能力。(3)能够解决石油储量逐渐枯竭和石油供给面临的问题。
煤炭液化技术的缺点包括：(1)一般地，直接液化工艺的热效率(即输入燃料的热值转化成最终产品的比率)为65%～70%，间接液化工艺的热效率为55%。(2)将煤炭转化成运输燃料时产生的CO2排放量约为原油精炼工艺的7～10倍，这将导致煤炭液化生产的运输用燃料的CO2排放量比传统的石油精炼产品增长约50%。
2.煤炭液化技术发展史
早在19世纪40年代，德国和英国就在炼焦的过程中生产出作为副产品的煤制液体。这些液体有广泛的用途，例如可用作溶剂、木材防腐剂和燃料。自19世纪50年代开始，它们被用作煤焦油染料的基本成份，这项工艺目前仍在使用。在不断发展的石化工业中，煤制液体是一种重要的原料，最近利用煤炭生产的芳香族化合物得到大量的使用。
自20世纪初开始，煤炭液化技术开始得到较快的发展，产生了两种不同的液化方法。最早的液化工艺是，先将煤炭在高温高压的溶剂中溶解，产生高沸点的液体。该液化工艺中没有用氢气和催化剂。这种直接液化技术于1913年被Bergius申请专利，并在20年代初进行了商业化生产。这种直接液化技术也被称为Pott-Broche液化工艺或者I GFarben液化工艺。
1925年，Fischer和Tropsch申请了间接液化技术的专利权。在间接液化技术中，先把煤气化产生合成气(氢气和一氧化碳)，然后用钴催化剂合成液体。间接液化技术于30年代被用于商业化生产，起初主要是生产化工原料，而不是液体燃料。
1935年，在英国的比灵赫姆建成了一座进行商业化生产的煤炭直接液化厂，将煤炭和杂酚油进行处理，每年可生产15万t的汽油。在二次世界大战初期，德国和英国都建有煤炭液化厂，到战争结束时，德国有9座间接煤炭液化厂和18座煤炭直接液化厂，每年可生产约400万t的汽油，占德国汽油总消费量的90%。
二次世界大战结束之后，德国和其它国家的煤炭液化厂均被关闭。尽管在50年代的初期和中期，美国的煤炭液化技术有了一些发展，但由于石油价格的下降，煤炭液化技术越来越缺乏吸引力。当时，中东地区发现了新的大量的石油储量，进行具有战略性的研究与开发(R&D)项目的必要性大大减小，世界上除南非之外的其它国家对煤炭液化技术的兴趣逐渐减小。
南非重视煤炭液化技术的原因是，自50年代中期至80年代中期的30年中，南非由于其种族隔离政策逐渐在政治上被与其它国家隔绝起来，不能与其它国家自由进行石油和石油产品的贸易，南非自己本身又没有石油储量，因此南非只能利用其丰富的煤炭资源来进行煤炭液化。由于
南非的煤种更适合于间接液化，因此南非选用的是煤炭间接液化技术。南非于50年代建成了第一座煤炭间接液化厂-Sasol I号液化厂。1980年和1982年，南非建成了另外两座规模更大的液化厂，采用的是相同工艺，但改进了催化剂和反应器设计。80年代中期，南非煤炭液化厂每年可生产运输燃料1000万t，占南非运输燃料总需求量的60%。目前这3座液化厂仍进行生产。除了南非之外，其它国家只有到了70年代初期才重视煤炭液化技术。
从60年代中期开始，人们对电站污染物排放问题非常关注，开始对最初的非催Pott-Broche液化工艺进行研究。其中大部分的研究工作是在美国进行的，开发成功的例子是SRC-I(溶剂精炼煤法)和SRC-II液化工艺。另外，日本和英国也开发了其它一些小规模的煤炭液化工艺。从原理上讲，SRC-I液化工艺与Pott-Broche液化工艺非常类似，目的在于改进煤的性能，生产一种比原煤的灰分和硫分更低的洁净锅炉燃料。但SRC-II液化工艺生产的是馏出产品，该工艺的独特之处是减压塔底物的循环使用。
当时，美国还研制了另外两种直接煤炭液化技术-Exxon供氢溶剂法(EDS)液化工艺和H-煤法液化工艺。EDS液化工艺的特点是采用了单独的溶剂加氢过程，以严格控制溶剂供氢特性；H-煤液化工艺的最主要特点是采用了沸腾床反应器。
在70年代初期，主要产油地区的政策改变导致国际油价的大幅度上涨，人们再次关注利用煤炭生产运输燃料的技术。国际油价在70年代保持了持续的上涨态势，直到1985年末国际油价仍居高不下。一些大型的研究与开发项目开始展开，其中大部分项目集中在直接液化工艺的研究上。当时，从事煤炭液化研究的主要国家包括美国、日本、英国和德国，其中前三者不断研究着煤炭提质加工工艺。尽管用于其它目的的合成催化反应和技术的研究是同步进行的，但人们仍对间接液化工艺兴趣不大。目前几乎所有的液化工艺来源于这一阶段的研究成果。
随着石油储量的逐渐减少，可以预见在未来的一定时期，将需要替代液体燃料。由于全球的煤炭储量极其丰富，煤炭液化是其中之一。
煤炭液化技术具有以下优点：(1)煤炭液化技术是生产有用液体产品成熟的技术。(2)具有利用丰富的煤炭资源来生产运输燃料的能力。(3)能够解决石油储量逐渐枯竭和石油供给面临的问题。
煤炭液化技术的缺点包括：(1)一般地，直接液化工艺的热效率(即输入燃料的热值转化成最终产品的比率)为65%～70%，间接液化工艺的热效率为55%。(2)将煤炭转化成运输燃料时产生的CO2排放量约为原油精炼工艺的7～10倍，这将导致煤炭液化生产的运输用燃料的CO2排放量比传统的石油精炼产品增长约50%。
2.煤炭液化技术发展史
早在19世纪40年代，德国和英国就在炼焦的过程中生产出作为副产品的煤制液体。这些液体有广泛的用途，例如可用作溶剂、木材防腐剂和燃料。自19世纪50年代开始，它们被用作煤焦油染料的基本成份，这项工艺目前仍在使用。在不断发展的石化工业中，煤制液体是一种重要的原料，最近利用煤炭生产的芳香族化合物得到大量的使用。
自20世纪初开始，煤炭液化技术开始得到较快的发展，产生了两种不同的液化方法。最早的液化工艺是，先将煤炭在高温高压的溶剂中溶解，产生高沸点的液体。该液化工艺中没有用氢气和催化剂。这种直接液化技术于1913年被Bergius申请专利，并在20年代初进行了商业化生产。这种直接液化技术也被称为Pott-Broche液化工艺或者I GFarben液化工艺。
1925年，Fischer和Tropsch申请了间接液化技术的专利权。在间接液化技术中，先把煤气化产生合成气(氢气和一氧化碳)，然后用钴催化剂合成液体。间接液化技术于30年代被用于商业化生产，起初主要是生产化工原料，而不是液体燃料。
1935年，在英国的比灵赫姆建成了一座进行商业化生产的煤炭直接液化厂，将煤炭和杂酚油进行处理，每年可生产15万t的汽油。在二次世界大战初期，德国和英国都建有煤炭液化厂，到战争结束时，德国有9座间接煤炭液化厂和18座煤炭直接液化厂，每年可生产约400万t的汽油，占德国汽油总消费量的90%。
二次世界大战结束之后，德国和其它国家的煤炭液化厂均被关闭。尽管在50年代的初期和中期，美国的煤炭液化技术有了一些发展，但由于石油价格的下降，煤炭液化技术越来越缺乏吸引力。当时，中东地区发现了新的大量的石油储量，进行具有战略性的研究与开发(R&D)项目的必要性大大减小，世界上除南非之外的其它国家对煤炭液化技术的兴趣逐渐减小。
南非重视煤炭液化技术的原因是，自50年代中期至80年代中期的30年中，南非由于其种族隔离政策逐渐在政治上被与其它国家隔绝起来，不能与其它国家自由进行石油和石油产品的贸易，南非自己本身又没有石油储量，因此南非只能利用其丰富的煤炭资源来进行煤炭液化。由于
南非的煤种更适合于间接液化，因此南非选用的是煤炭间接液化技术。南非于50年代建成了第一座煤炭间接液化厂-Sasol I号液化厂。1980年和1982年，南非建成了另外两座规模更大的液化厂，采用的是相同工艺，但改进了催化剂和反应器设计。80年代中期，南非煤炭液化厂每年可生产运输燃料1000万t，占南非运输燃料总需求量的60%。目前这3座液化厂仍进行生产。除了南非之外，其它国家只有到了70年代初期才重视煤炭液化技术。
从60年代中期开始，人们对电站污染物排放问题非常关注，开始对最初的非催Pott-Broche液化工艺进行研究。其中大部分的研究工作是在美国进行的，开发成功的例子是SRC-I(溶剂精炼煤法)和SRC-II液化工艺。另外，日本和英国也开发了其它一些小规模的煤炭液化工艺。从原理上讲，SRC-I液化工艺与Pott-Broche液化工艺非常类似，目的在于改进煤的性能，生产一种比原煤的灰分和硫分更低的洁净锅炉燃料。但SRC-II液化工艺生产的是馏出产品，该工艺的独特之处是减压塔底物的循环使用。
当时，美国还研制了另外两种直接煤炭液化技术-Exxon供氢溶剂法(EDS)液化工艺和H-煤法液化工艺。EDS液化工艺的特点是采用了单独的溶剂加氢过程，以严格控制溶剂供氢特性；H-煤液化工艺的最主要特点是采用了沸腾床反应器。
在70年代初期，主要产油地区的政策改变导致国际油价的大幅度上涨，人们再次关注利用煤炭生产运输燃料的技术。国际油价在70年代保持了持续的上涨态势，直到1985年末国际油价仍居高不下。一些大型的研究与开发项目开始展开，其中大部分项目集中在直接液化工艺的研究上。当时，从事煤炭液化研究的主要国家包括美国、日本、英国和德国，其中前三者不断研究着煤炭提质加工工艺。尽管用于其它目的的合成催化反应和技术的研究是同步进行的，但人们仍对间接液化工艺兴趣不大。目前几乎所有的液化工艺来源于这一阶段的研究成果。
