煤制油费托合成产物烯烃分离工艺分析

赵 晶

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200)

引 言

随着我国经济发展的进一步加快，对能源需求的缺口也逐步加大，能源总量成为制约我国经济社会发展的一大因素。有资料显示，到2030年，我国将成为全球最大的石油消费国，其石油消费总量将达到1 750万桶/d。液体燃料的储备和生产是实现国家能源战略的重要节点[1]，是经济建设和人民福祉能够顺利实现的重要前提，越来越受到人民群众和相关生产企业的关注。我国的能源资源总量中，煤炭储量要远远高于石油和天然气的储量。将煤以费托合成技术实现液体油品转化，是缓解人民日益增长的石油能源需求和供应总量矛盾的有效手段。同时，利用费托合成工艺，可以有效扩大石油化工企业的衍生产品，提升企业的经济效益。本文针对煤制油费托合成产物烯烃分离工艺的现状和问题展开研究，在此基础上提出对应的生产操作调整和优化策略，将为我国煤制油费托合成产物烯烃分离工艺提供必要的探索。

1 煤制油费托合成产物烯烃分离工艺应用现状

1.1 费托合成技术在煤制油项目中的应用现状和发展前景

据统计，我国煤炭可供利用的储量约占世界煤炭储量的11.67%，位居世界第三。我国是当今世界上第一产煤大国，煤炭产量占世界的35%以上。我国也是世界煤炭消费量最大的国家，煤炭一直是主要能源和重要原料，在一次能源生产和消费构成中煤炭始终占一半以上，燃煤在我国一次性能源消费中的占比仍居首位[2]。煤炭资源开发和利用，是推动城市发展和工业建设的有力推手，成为确保国家能源战略的重要组成。而传统燃煤动力所带来的环境危害已十分突出。煤炭液化技术的出现，为能源结构性改革提供了新的出路。2006年4月，中科合成油技术有限公司以中科院山西煤炭化学研究所自创技术费托合成、煤基液体燃料合成浆态床技术为核心工艺，开启了中国的煤炭间接液化技术的产业化的新进程[3]。

1.2 煤制油费托合成产物烯烃分离工艺应用现状

当前，虽以煤为原料的费托合成法制取轻质发动机燃料的油品成本较高，在经济合理性上还不能与石油化工产品相竞争，但对诸如我国能源结构这样的具有丰富煤炭资源而石油资源相对匮乏的国家或地区而言，这是解决燃料的需要的有效补充手段。在其技术的应用过程中，其费托合成物中除含有汽油、柴油外，还存有大量的优质烯烃，基本不含有S、N、CnH(2n-2)等，经精馏工艺的再加工可以出a-烯烃。同时，又以在精馏过程中可以实现对不同碳链长度的高浓度的生产能力，使费托合成产物烯烃分离工艺具有了较为广阔的市场应用前景。各相关生产企业以高温费托合成为主要手段，同时实现油品与烯烃的高精细化深加工，提高煤制油费托合成工艺与石化行业的企业竞争力[4]。

2 煤制油费托合成产物烯烃分离工艺调整、优化策略

2.1 a-烯烃精馏分离工艺分离塔序的选择

在费托合成产物烯烃分离工艺的分离过程中，将得到窄碳数分离的多种混合烃类，涵盖XT0、XT1等，如表1所示。可以选择依次依次分离和等摩尔分离进行优化选择。

表1 a-烯烃常见产品规格

通过工艺模型对比，在优化塔序过程性选择中，第一分离塔获得XT0混合油及XT1混合油，塔底得到XT2混合油和XT3混合油，虽存在一定的弊端，即需对XT0产品进行重复蒸馏。但在整个工艺流程中可以用最后一个塔的XT3产品作为热源，实现对XT0及XT1工艺的有效分离。 在这一工艺模式中，换热器在一定程度上有所增加，但基础能耗可以有效降低。

通过对依次分离和等摩尔分离工艺流程的能耗对比，如表2所示。等摩尔分离塔序可以有效节约能耗约5 683 kW-4 675 kW=1 008 kW，折合蒸汽约1.7 t/h。按当前蒸汽价格核算，则可节约运行成本达163万元/a，因此，选择能摩尔分离塔序较符合当前的企业经济效益和环保效益。

表2 依次分离和等摩尔分离能耗对比表

2.2 a-烯烃精馏分离工艺操作压力的选择

a-烯烃精馏分离的原料碳链分布在C5-C22之间，其馏程范围约在64 ℃～368 ℃。按常压操作往往需要增设塔底加热炉进行二次加沸，造成成本精馏分离工艺上升，同时也会造成分离塔塔底结焦，给安全生产运营带来隐患。在a-烯烃精馏分离过程中，可以对第1和第3分离塔实行减压操作，有利于高效分离，减小能耗。

2.3 a-烯烃精馏分离工艺加热源的选择

当前，a-烯烃精馏分离工艺加热源常规蒸汽规格可达到约10 MPaG、520 ℃，饱和温度约315 ℃。从实践效果上看，若热源选择为高压蒸汽，往往造成运行压力过高，设备投入增加，安全生产隐患出现等诸多问题。可以采用导热油作为a-烯烃精馏分离工艺加热源，可在工艺流程设计上可实现联合布置，以减少导热油炉数量。

2.4 a-烯烃精馏分离工艺导热油加热模式

若采用加热炉作为a-烯烃精馏分离的直接热源，因精馏分离工艺系统组成的分离塔加热点分散，需提高加热炉的数量以应对再沸的热源需求，在一定程度上会导致占地及设备投入的增加；蒸汽加热导热油与燃气加热导热油相比，其在设备投资，运行成本，环保负担等方面，综合指标要明显低于燃气加热方式。生产中宜采用燃气加热导热油，并以导热油作为各个再沸器的有效热原。

3 结语

煤炭液化技术的出现，为能源结构性改革提供了新的出路。煤炭资源开发和利用，是推动城市发展和工业建设的有力推手，是确保国家能源战略的重要组成。在煤制油费托合成产物烯烃分离工艺中，通过等摩尔分离塔、多塔负压操作、导热油炉的综合性的环节优化，确保相关运行企业的高效生产和安全运行。在实现烯烃精馏分离的同时，弥补其产业经济性差异，对开拓煤炭企业的发展前景，缓解国家能源供应紧张局面，降低国家环保压力具有多重效应，为国家煤制油费托合成产物烯烃分离工艺提供运行参考。