打通煤制油“最后一公里”

我国“富煤、贫油、少气”的能源结构以及超过70%的原油对外依存度决定了必须尽快发展煤基液体燃料生产技术。作为煤间接液化制油过程中最终实现合成油商品化的关键技术,百万吨级煤基浆态床费托合成产物加氢提质CFHL技术打通了煤制油的“最后一公里”。该项目也因此获得了中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖。

技术水平先进

该项目由中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院、上海兖矿能源科技研发有限公司、陕西未来能源化工有限公司和中国石化工程建设有限公司合作完成。

该项目基于煤基费托合成油主要由正构烷烃和正构烯烃构成及含少量氧等特点,创新开发了兼具产品灵活性和价值最大化的稳定加氢—异构加氢裂化两段两分集成反应平台、高耐水热稳定性的稳定加氢专用催化剂RTF-1和低温度敏感性高柴油选择性的异构加氢裂化专用催化剂等关键技术,最终开发出煤基费托合成产物加氢提质CFHL技术。

2019年1月,该技术通过了石化联合会组织的科技成果鉴定,由中国工程院院士曹湘洪领衔的鉴定委员会一致认为,该技术开发了水热稳定性较好的稳定加氢催化剂和非贵金属体系的异构加氢裂化催化剂,并采用稳定加氢—异构加氢裂化两段两分集成工艺,将费托合成产物转化成高品质柴油产品,打通了煤间接液化工艺生产柴油产品的工艺流程,技术具有创新性和自主知识产权,达到国际先进水平。

补齐费托“短板”

据该项目研究团队的核心成员、中石化石油化工科学研究院吴昊博士介绍,煤间接液化制油因具有产品品种丰富、柴油质量好、可生产特种油品等诸多优点受到国内外高度重视。

十多年前,基于能源战略安全考虑,我国开始进行煤间接液化(费托合成)的研究,并于2010年开发成功。然而,煤间接液化装置虽然可以生产非常好的合成油和合成蜡,但很多指标并不能满足车用汽柴油或化工品的标准要求。为得到附加值更高的成品油或化工产品,吴昊及其技术团队又开始着手进行煤间接液化产品加氢提质CFHL技术的开发。

研究团队通过对煤间接液化烃类产品的分析,确定了其中的微量杂质和烃类的分子结构,根据目标产品烃类组成的需要,最终选择了稳定加氢—异构加氢裂化两段式加工的技术路线。吴昊表示:“该路线实现了正构烷烃和异构烷烃的单独利用。”

采用这条技术路线开发的CFHL技术实现了正构烷烃、异构烷烃的分子利用,产品方案灵活,除生产石脑油、高烟点航煤和无硫高十六烷值柴油组分外,还可得到正构烷烃溶剂油、异构烷烃溶剂油、液蜡、石蜡等高附加值产品。

采用该工艺技术,除了可以得到常规的石脑油和柴油组分,还能得到正构烷烃含量很高的液体石蜡,以及凝点很低的航煤组分。此外,通过调整生产,该技术还可以得到石油醚、多种系列的溶剂油、机械精密加工油等,产品方案的灵活性大大增加。与国际同类技术相比,CFHL技术具有操作条件相对缓和、柴油产品收率高、柴油凝点低等特点。

经济效益显著

在2015年投产的由陕西未来能源化工有限公司投资建设的我国首套百万吨级煤间接液化制油示范项目中,煤间接液化油加氢提质装置采用了CFHL技术。项目团队针对催化剂装填、催化剂硫化、引合成油升温、操作优化调整等步骤进行了预案准备、认真检查和现场监控,保证了装置一次开车成功。

工业运行结果表明:煤间接液化油加氢提质装置运行稳定,各项技术指标达到设计值。其中,异构加氢裂化柴油收率83.5%,综合柴油收率近73%。而稳定加氢柴油和异构加氢裂化柴油馏分的密度为0.77g/cm3左右,凝点则分别低于-10℃和-30℃,十六烷值分别为81和76,是非常好的低凝、高十六烷值清洁柴油组分。此外,在多产高十六烷值柴油组分工况下,每吨原料的利润达到211.89元,百万吨级工业装置每年创造的经济效益可达2亿元以上,经济效益显著。