煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝分析

韓玉杰

（山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046200）

0 引言

伴隨著我國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)各類能源物資需求數(shù)量持續(xù)增加，不僅導(dǎo)致能源需求數(shù)量與實(shí)際供給數(shù)量的矛盾問題漸趨嚴(yán)重，部分能源儲(chǔ)備短缺，逐步成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的重要因素。有關(guān)研究資料顯示，截止到2030 年我國(guó)將會(huì)成為全世界范圍內(nèi)最具代表性的石油類能源消費(fèi)國(guó)度，我國(guó)的石油消費(fèi)數(shù)量將會(huì)增長(zhǎng)到1 750 萬(wàn)桶/d。

對(duì)液體燃料開展的生產(chǎn)制造和儲(chǔ)備，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)過(guò)程中需要完成的重要任務(wù)，同時(shí)還是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展、保障城鄉(xiāng)各界人民福祉能夠順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵前提條件，該問題受到社會(huì)各界的關(guān)注，是相關(guān)行業(yè)企業(yè)極為關(guān)心的問題[1]。

通過(guò)分析我國(guó)現(xiàn)有的能源分布結(jié)構(gòu)，可知我國(guó)煤炭能源的總體儲(chǔ)備數(shù)量顯著多于石油能源及天然氣能源儲(chǔ)備數(shù)量。將煤炭能源通過(guò)費(fèi)托合成工藝轉(zhuǎn)化成液體油料產(chǎn)品，能夠一定程度緩解石油產(chǎn)品供應(yīng)緊張問題。同時(shí)通過(guò)運(yùn)用費(fèi)托合成工藝，還能有效增加石油衍生產(chǎn)品的生產(chǎn)制造數(shù)量，提升石油產(chǎn)品生產(chǎn)制造企業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝目前狀況

1.1 費(fèi)托合成技術(shù)在煤制油項(xiàng)目中的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展

按照權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)已經(jīng)探明的可利用煤炭能源，大約占據(jù)全世界范圍內(nèi)已知的煤炭能源物資總量的11.67%，在世界各國(guó)中占據(jù)第三位。

當(dāng)前階段，我國(guó)是全世界范圍內(nèi)規(guī)模最為龐大的煤炭能源生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)生產(chǎn)制造的煤炭能源總量，大約占據(jù)全世界煤炭能源物質(zhì)總產(chǎn)量的35%[3]。

與此同時(shí)，我國(guó)還是全世界范圍內(nèi)煤炭能源消耗最多的國(guó)家，煤炭能源作為我國(guó)的關(guān)鍵性能源及工業(yè)品生產(chǎn)制造原材料，煤炭資源在一次性能源產(chǎn)品及消費(fèi)組成結(jié)構(gòu)體系中占據(jù)50%以上的比例，燃料煤在我國(guó)一次性能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)期占據(jù)著最高比例。對(duì)煤炭能源開發(fā)和利用，是助推城市發(fā)展和工業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵動(dòng)力和重要支撐因素，還是確保國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略順利實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵內(nèi)容。

傳統(tǒng)燃煤動(dòng)力將會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，而煤炭能源的液化加工方法的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)性改革歷史目標(biāo)，提供了可利用的全新思路。在2006 年4 月，中科合成油技術(shù)有限公司將中科院山西煤炭化學(xué)研究所自創(chuàng)技術(shù)費(fèi)托合成、煤基液體燃料合成漿態(tài)床技術(shù)作為核心技術(shù)，啟動(dòng)實(shí)施了我國(guó)煤炭間接液化技術(shù)方法的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展歷史新進(jìn)程[4]。

1.2 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝目前應(yīng)用情況

現(xiàn)階段盡管以煤炭能源作為原材料，通過(guò)運(yùn)用費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)可供發(fā)動(dòng)機(jī)使用的輕質(zhì)燃料油產(chǎn)品，需投入的經(jīng)濟(jì)成本較高，且在經(jīng)濟(jì)合理性層面，相較于石油化工產(chǎn)品呈現(xiàn)劣勢(shì)，然而對(duì)于我國(guó)相對(duì)特殊的能源組成結(jié)構(gòu)（煤炭能源物資儲(chǔ)備相對(duì)充足，石油能源物資儲(chǔ)備相對(duì)有限）而言，上述生產(chǎn)工藝的運(yùn)用，是解決石油能源物資供應(yīng)不足問題的有效手段。

具體的技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，費(fèi)托合成環(huán)節(jié)獲取的產(chǎn)物除汽油、柴油外，還有大量的質(zhì)量較好的烯烴類物質(zhì)，且其中不含有S 元素、N 元素、CnH(2n-2)等，通過(guò)運(yùn)用精餾工藝再加工過(guò)程，能夠產(chǎn)生數(shù)量較多的α-烯烴物質(zhì)。同時(shí)通過(guò)精餾過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)不同碳鏈長(zhǎng)度烯烴物質(zhì)成分的高濃度生產(chǎn)能力，可見費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝未來(lái)發(fā)展應(yīng)用前景較好。

調(diào)查顯示，我國(guó)相關(guān)煤制油生產(chǎn)制造企業(yè)，將高溫費(fèi)托合成工藝選做首要工藝，通過(guò)技術(shù)研究，深入開展對(duì)油料產(chǎn)品和烯烴類物質(zhì)的精細(xì)化深加工，逐步提升企業(yè)的煤制油費(fèi)托合成工藝水平，提升企業(yè)工藝技術(shù)科技含量，提高企業(yè)行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力和實(shí)力[5]。

2 煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝研究

2.1 a-烯烴精餾分離工藝分離塔序的選擇

在費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴物質(zhì)分離工藝的具體使用中，通常能夠獲取到通過(guò)窄碳數(shù)分離的多種混合烴類物質(zhì)，例如包含XT0 物質(zhì)、XT1 物質(zhì)等，如表1 所示。此處可以選擇依次分離方法和等摩爾分離方法推進(jìn)開展技術(shù)優(yōu)化處置過(guò)程。

表1 a-烯烴物質(zhì)常見產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)分布

通過(guò)開展工藝模型對(duì)比分析可知，在優(yōu)化處理塔序過(guò)程中，第一分離塔設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中將獲取到XT0混合油物質(zhì)和XT1 混合油物質(zhì)，塔底位置獲取到XT2 混合油物質(zhì)和XT3 混合油物質(zhì)，相關(guān)過(guò)程盡管存在一定的弊端，就是需要將XT0 產(chǎn)品開展重復(fù)蒸餾處理，但是在實(shí)際推進(jìn)執(zhí)行的完整化工藝流程中，可以將處在最后一個(gè)設(shè)備位置獲取的XT3 產(chǎn)品形態(tài)充當(dāng)熱源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)XT0 物質(zhì)生產(chǎn)工藝及XT1 物質(zhì)生產(chǎn)工藝的有效化分離處置目標(biāo)。在上述工藝運(yùn)用過(guò)程中，換熱器組件的安裝配置數(shù)量呈現(xiàn)出一定程度的增加，但是其基礎(chǔ)性能源消耗水平卻會(huì)顯著降低。依次分離技術(shù)工藝流程和等摩爾分離技術(shù)工藝流程的能耗對(duì)比分布表，如表2 所示。

表2 依次分離技術(shù)工藝流程和等摩爾分離技術(shù)工藝流程的能耗對(duì)比分布表

2.2 a-烯烴精餾分離工藝操作壓力的選擇

a-烯烴精餾分離工藝運(yùn)用的原材料的碳鏈分布于C5-C22 之間，其分餾工藝流程的溫度參數(shù)取值范圍大約介于64～368 ℃。按照常壓操作流程，通常需要塔底加熱爐設(shè)備開展二次加沸處理，客觀上導(dǎo)致成本精餾分離工藝出現(xiàn)上升變化，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致分離塔設(shè)備的塔底位置呈現(xiàn)出結(jié)焦現(xiàn)象，給具體的安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程帶來(lái)較大的隱患[6]。

在a-烯烴精餾分離工藝執(zhí)行過(guò)程中，可以考慮對(duì)第1 分離塔設(shè)備和第3 分離塔設(shè)備開展減壓操作，且有利于實(shí)現(xiàn)高效分離目標(biāo)，控制縮減總體能源消耗。

2.3 a-烯烴精餾分離工藝加熱源的選擇

當(dāng)前階段，a-烯烴精餾分離工藝對(duì)應(yīng)的加熱源常規(guī)蒸汽規(guī)格參數(shù)可達(dá)到大約10 MPaG、520 ℃，飽和溫度參數(shù)項(xiàng)目取值約為315 ℃。從實(shí)踐技術(shù)層面展開分析，假若熱源選擇類型為高壓蒸汽，通常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行使用過(guò)程壓力強(qiáng)度過(guò)高問題，對(duì)技術(shù)設(shè)備的維護(hù)投入成本顯著增加，甚至出現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患問題。

在上述情形，可以選擇運(yùn)用導(dǎo)熱油物質(zhì)充當(dāng)a-烯烴精餾分離工藝使用過(guò)程中的加熱源，還能在工藝流程設(shè)計(jì)層面支持實(shí)現(xiàn)聯(lián)合布置，控制縮減導(dǎo)熱油爐設(shè)備的安裝配置[7]。

2.4 a-烯烴精餾分離工藝導(dǎo)熱油加熱模式

如果選擇加熱爐設(shè)備充當(dāng)a-烯烴精餾分離工藝使用過(guò)程中的直接性加熱熱源，由于精餾分離工藝設(shè)備組成的分離塔加熱點(diǎn)處在高度分散狀態(tài)，客觀上需要增加加熱爐配置數(shù)量，從而有效處置再沸條件下的熱源技術(shù)，客觀上會(huì)導(dǎo)致空間占地面積及技術(shù)設(shè)備實(shí)際投入數(shù)量顯著增加[8]。

蒸汽加熱導(dǎo)熱油方法與燃?xì)饧訜釋?dǎo)熱油方法相比，在設(shè)備投資數(shù)量、運(yùn)行成本、環(huán)保負(fù)擔(dān)等方面，綜合指標(biāo)要明顯低于燃?xì)饧訜岵僮鞣绞健?/p>

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)有研究成果可知，煤炭能源液化方法的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)能源物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性改革歷史目標(biāo)，創(chuàng)造并且提供了全新思路。圍繞煤炭能源開展的開發(fā)與利用，是支持助推城市發(fā)展歷史進(jìn)程和工業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵性手段，是保障國(guó)家層級(jí)能源戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)的有效措施。在煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝開展過(guò)程中，通過(guò)等摩爾分離塔設(shè)備、多塔負(fù)壓操作、導(dǎo)熱油爐設(shè)備綜合性環(huán)節(jié)調(diào)整優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)企業(yè)的高效優(yōu)質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)，以及各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的安全有序運(yùn)轉(zhuǎn)，讓企業(yè)獲得最大的經(jīng)濟(jì)收益。在實(shí)現(xiàn)烯烴精餾分離的同時(shí)，彌補(bǔ)其產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性差異，對(duì)開拓煤炭企業(yè)的發(fā)展前景，緩解國(guó)家能源供應(yīng)緊張局面，降低國(guó)家環(huán)保壓力具有多重效應(yīng)，為國(guó)家煤制油費(fèi)托合成產(chǎn)物烯烴分離工藝提供運(yùn)行參考。