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【摘 要】介绍了煤油共炼技术的国内外研究开发状况，以及延长石油集团油煤新技术开发公司煤油共炼装置的建设进展及相关情况，分析了我国发展煤油共炼技术的理论和现实意义。
【关键词】煤油共炼；煤炭直接液化
一、引言
煤油共炼结合了煤直接液化和重油加氢转化的特点，是指用石油重油与煤均匀混合后进行加氢反应，生产馏分油或清洁燃料油的工艺技术。煤油共处理过程中，煤与重油并不完全各自独立反应，而是有较强的交互作用。已有的研究成果表明，最适合煤-油共炼工艺的煤种为褐煤或年轻烟煤，褐煤或年轻烟煤与炼厂重油之间呈现出的促进重油改质和煤液化的协同效应即反应活性最佳，能够实现两种原料的最优转化率。
二、煤油共炼技术的概述
煤油共炼技术是80年代以来煤炭直接液化研究领域所取得的重大进展之一。其主要特点是用石油重油、渣油或煤焦油等重质油类代替经典的溶剂油，一次通过加氢反应装置，煤和渣油同时加氢裂解成轻、中质油和少量烃类气体，此工艺过程可以使煤得到液化，使重质油得到提质，是煤直接液化第三代工业中最具有经济性和工业化前途的工艺。
与煤的直接液化相比，煤油共炼技术优点如下：
（一）煤和重油的转化率均大于90%，高于煤和重油单独加氢液化和加氢裂解时的转化率；
（二）煤和重油之间存在协同效应，生成油的总量比单独加工煤和重油时多，煤的存在除防止了催化剂积碳外，还促进了重油中金属元素（如Ni、V）的脱除，从而可延长催化剂的使用寿命；
（三）由于是一次通过，生产装置的处理能力大为提高；
（四）氢耗降低，氢利用率（消耗每KG氢所得到的产品油KG数）大幅度提高；
（五）生产成本大为降低，具有较强的竞争力。
三、国外煤油共炼技术的研究开发状况
（一）HRI催化两段煤油共处理工艺
美国的碳氢化合物研究公司（HRI）在1974年就开始研究煤油共处理工艺，1985年底在美国能源部以及电力研究院、俄安大战略合成燃料公司、加拿大阿尔伯塔研究院的资助下，合作开发两段煤油共处理工艺。1987年德国煤液化公司和三井造船公司也参与了HRI的技术开发，实验规模达到了t/d级的规模。
HRI煤油共炼工艺是在碳氢化合物研究公司以前开发的石油渣油催化裂化的氢-油法，煤直接液化的氢-煤法和催化两段液化工艺基础上，又经过小型装置和工艺开发装置多年试验研究发展的煤直接液化新方法。它具有氢利用率高，煤和渣油转化率高，脱金属率高，馏分油产率高，油品质量好等优点，技术比较先进可靠，现在已经具备建设示范工厂的可行性。下图是美国HRI的煤油共炼的工艺流程图。
（二）Pyrosol 煤油共处理工艺
德国煤炭液化公司在Pyrosol工艺煤直接液化基础上改造而成的Pyrosol煤油共处理工艺。该工艺首先对重质油进行分馏，回收原料中的重质油。剩余的油渣利用可弃性铁系催化剂在450～470℃、20.0MPa下加氢处理，加氢后的油先分馏回收馏分油，分馏油渣作为煤油共处理的溶剂。煤以较高的比例与溶剂配成煤浆，煤的浓度超过30%。再进入第二段反应器，反应温度为450～475℃，氢压为20.0MPa。第二段反应产物再去分馏，蒸出馏分油的残渣再去加氢，焦化，使其转化为油和焦炭，焦油又返回第二段反应器。
（三）CANMAT煤油共处理技术
加拿大矿物能源中心（CANMAT）开发的煤油共处理工艺是在石油加氢裂化工艺的基础上发展起来的。最初是利用载有FeSO4的煤作为渣油加氢裂化催化剂，煤的加入量只有渣油的5%，在比较苛刻的条件下渣油很少结焦。后来加入了30%的煤，使得渣油和煤同时加氢裂化，收到了很好的效果。工艺采用单段上流式反应器。表4-35是CANMAT煤油共处理工艺与煤的直接液化及渣油单独加氢裂化结果的对比。表中煤直接液化产率太低的原因可能是反应条件过于缓和。
四、国内煤油共炼技术的研究开发状况
煤炭科学研究总院北京煤化学研究所自1980年开始从事煤的直接液化技术研究。经10多年的努力，建立起3套煤炭液化小型连续试验装置和相配套的、先进的液化油分析仪器，基本查明了我国适宜液化的煤种资源分布，掌握了煤直接液化的工艺条件，将液化粗油提质加工为完全符合国家标准的汽油、柴油。研究水平达到了发达国家同期水平。在此基础上，于1989～1990年间进行了煤油共炼的探索性试验和初步研究工作。
为探索煤油共炼的实际效果，在资源和技术调查的基础上，对液化性能较好的兖州北宿煤、天祝煤、宝日希勒煤和辽河渣油进行了高压釜共炼试验，结果见表1。
试验结果表明，辽河渣油和上述三种煤共炼时，油收率均高于渣油单独加氢裂化，采用芳香度较高的蒽油（fa=0.71）和渣油（fa=0.25）混合溶剂比单独采用渣油效果好。催化剂以高活性的Ni-Mo为最好。
5、延长石油集团煤-油共炼项目采用的VCC工艺
VCC渣油悬浮床裂化技术是德国维巴石油公司在20世纪50年代开发的，80、90年代进行了中型装置（200bbl/d）和工业示范装置（3500bbl/d）试验，工业示范装置的运转已超过10年。2002年BP公司收购维巴石油公司，自2006年以来对VCC技术进行进一步改进，包括与加氢处理技术集成生产清洁燃料技术、单系列装置加工能力扩大以及工艺设计等，形成了今天的BP VCC技术。为加速BP VCC技术的工业应用，不久前BP与美国KBR公司合作进行工程设计，并在全球进行技术转让服务，该工艺选用的原料非常广泛，包括炼厂渣油一直到煤，以及煤油混合物。
VCC工艺简图如下：
2010年以来，延长石油集团数次以不同煤种和渣油进行了投料运行试验和模擬工业化放大试验，取得了大量翔实数据。经反复验算论证后，该公司于2011年启动煤油共炼项目筹备工作，同年8月项目获得陕西省发改委批复。
2012年4月18日延长石油集团油煤新技术开发公司45万吨/年煤油共炼试验示范项目开工建设。延长石油集团董事长沈浩表示，项目建成投产后，将为我国开辟一条崭新的煤制油技术路线。
该项目概算总投资19.3亿元，将采用全球领先的美国KBR公司悬浮床加氢裂化技术，利用榆林炼油厂炼油过程副产的渣油，与当地丰富的低阶煤加氢混炼，制取柴油、汽油调和组分、液化气以及石脑油等高附加值产品。
目前VCC装置建设接近尾声，预计今年8月进入试生产。
45万吨/年VCC装置经济效益预测表
六、结束语
我国适宜液化的煤炭资源比较丰富，将煤和重油配合利用充分发挥煤油共炼技术的优势。不仅能达到资源的优化合理配置，也使得煤炭液化更具有广阔的前景和市场竞争力。煤油共处理技术符合国家节能减排的政策，加工出来的油品较煤炭直接液化的油品具有更高的质量，为用煤炭液化来缓解我国石油供应的紧张局面提供了更高的保证。煤油共处理技术可进一步降低煤液化的生产成本，使得煤炭液化具有广阔的发展前景，既涉及到资源利用问题，又可改善环境，取得社会效益。
【参考文献】
[1]张传江，赵鹏，李克健.新疆黑山烟煤与塔河石油渣油共处理的研究[J] .煤炭学报，2007；32（2）：202-205
[2]高云龙，焦安量 :煤液化油发展 现状及投资前景分析 (J) 化工技术经济2001(6)
[3]吴秀章，舒歌平，金嘉璐：煤炭液化技术及发展前景分析：2008
[4]廖汉湘：现代煤炭转化与煤化工新技术新工艺实用全书，2006
[5]高晋生，张德祥.煤液化技术[M] .北京：化学工业出版社，2009：161
作者简介：杨绍飞：（1967-），汉族，男，工程师，主要从事煤直接液化生产工作。
王军：（1969-），汉族，男，加氢裂化技师，助理工程师，主要从事煤直接液化生产工作。
刘铁锋：（1984-），汉族，男，助理工程师，主要从事煤直接液化生产工作。
【关键词】煤油共炼；煤炭直接液化
一、引言
煤油共炼结合了煤直接液化和重油加氢转化的特点，是指用石油重油与煤均匀混合后进行加氢反应，生产馏分油或清洁燃料油的工艺技术。煤油共处理过程中，煤与重油并不完全各自独立反应，而是有较强的交互作用。已有的研究成果表明，最适合煤-油共炼工艺的煤种为褐煤或年轻烟煤，褐煤或年轻烟煤与炼厂重油之间呈现出的促进重油改质和煤液化的协同效应即反应活性最佳，能够实现两种原料的最优转化率。
二、煤油共炼技术的概述
煤油共炼技术是80年代以来煤炭直接液化研究领域所取得的重大进展之一。其主要特点是用石油重油、渣油或煤焦油等重质油类代替经典的溶剂油，一次通过加氢反应装置，煤和渣油同时加氢裂解成轻、中质油和少量烃类气体，此工艺过程可以使煤得到液化，使重质油得到提质，是煤直接液化第三代工业中最具有经济性和工业化前途的工艺。
与煤的直接液化相比，煤油共炼技术优点如下：
（一）煤和重油的转化率均大于90%，高于煤和重油单独加氢液化和加氢裂解时的转化率；
（二）煤和重油之间存在协同效应，生成油的总量比单独加工煤和重油时多，煤的存在除防止了催化剂积碳外，还促进了重油中金属元素（如Ni、V）的脱除，从而可延长催化剂的使用寿命；
（三）由于是一次通过，生产装置的处理能力大为提高；
（四）氢耗降低，氢利用率（消耗每KG氢所得到的产品油KG数）大幅度提高；
（五）生产成本大为降低，具有较强的竞争力。
三、国外煤油共炼技术的研究开发状况
（一）HRI催化两段煤油共处理工艺
美国的碳氢化合物研究公司（HRI）在1974年就开始研究煤油共处理工艺，1985年底在美国能源部以及电力研究院、俄安大战略合成燃料公司、加拿大阿尔伯塔研究院的资助下，合作开发两段煤油共处理工艺。1987年德国煤液化公司和三井造船公司也参与了HRI的技术开发，实验规模达到了t/d级的规模。
HRI煤油共炼工艺是在碳氢化合物研究公司以前开发的石油渣油催化裂化的氢-油法，煤直接液化的氢-煤法和催化两段液化工艺基础上，又经过小型装置和工艺开发装置多年试验研究发展的煤直接液化新方法。它具有氢利用率高，煤和渣油转化率高，脱金属率高，馏分油产率高，油品质量好等优点，技术比较先进可靠，现在已经具备建设示范工厂的可行性。下图是美国HRI的煤油共炼的工艺流程图。
（二）Pyrosol 煤油共处理工艺
德国煤炭液化公司在Pyrosol工艺煤直接液化基础上改造而成的Pyrosol煤油共处理工艺。该工艺首先对重质油进行分馏，回收原料中的重质油。剩余的油渣利用可弃性铁系催化剂在450～470℃、20.0MPa下加氢处理，加氢后的油先分馏回收馏分油，分馏油渣作为煤油共处理的溶剂。煤以较高的比例与溶剂配成煤浆，煤的浓度超过30%。再进入第二段反应器，反应温度为450～475℃，氢压为20.0MPa。第二段反应产物再去分馏，蒸出馏分油的残渣再去加氢，焦化，使其转化为油和焦炭，焦油又返回第二段反应器。
（三）CANMAT煤油共处理技术
加拿大矿物能源中心（CANMAT）开发的煤油共处理工艺是在石油加氢裂化工艺的基础上发展起来的。最初是利用载有FeSO4的煤作为渣油加氢裂化催化剂，煤的加入量只有渣油的5%，在比较苛刻的条件下渣油很少结焦。后来加入了30%的煤，使得渣油和煤同时加氢裂化，收到了很好的效果。工艺采用单段上流式反应器。表4-35是CANMAT煤油共处理工艺与煤的直接液化及渣油单独加氢裂化结果的对比。表中煤直接液化产率太低的原因可能是反应条件过于缓和。
四、国内煤油共炼技术的研究开发状况
煤炭科学研究总院北京煤化学研究所自1980年开始从事煤的直接液化技术研究。经10多年的努力，建立起3套煤炭液化小型连续试验装置和相配套的、先进的液化油分析仪器，基本查明了我国适宜液化的煤种资源分布，掌握了煤直接液化的工艺条件，将液化粗油提质加工为完全符合国家标准的汽油、柴油。研究水平达到了发达国家同期水平。在此基础上，于1989～1990年间进行了煤油共炼的探索性试验和初步研究工作。
为探索煤油共炼的实际效果，在资源和技术调查的基础上，对液化性能较好的兖州北宿煤、天祝煤、宝日希勒煤和辽河渣油进行了高压釜共炼试验，结果见表1。
试验结果表明，辽河渣油和上述三种煤共炼时，油收率均高于渣油单独加氢裂化，采用芳香度较高的蒽油（fa=0.71）和渣油（fa=0.25）混合溶剂比单独采用渣油效果好。催化剂以高活性的Ni-Mo为最好。
5、延长石油集团煤-油共炼项目采用的VCC工艺
VCC渣油悬浮床裂化技术是德国维巴石油公司在20世纪50年代开发的，80、90年代进行了中型装置（200bbl/d）和工业示范装置（3500bbl/d）试验，工业示范装置的运转已超过10年。2002年BP公司收购维巴石油公司，自2006年以来对VCC技术进行进一步改进，包括与加氢处理技术集成生产清洁燃料技术、单系列装置加工能力扩大以及工艺设计等，形成了今天的BP VCC技术。为加速BP VCC技术的工业应用，不久前BP与美国KBR公司合作进行工程设计，并在全球进行技术转让服务，该工艺选用的原料非常广泛，包括炼厂渣油一直到煤，以及煤油混合物。
VCC工艺简图如下：
2010年以来，延长石油集团数次以不同煤种和渣油进行了投料运行试验和模擬工业化放大试验，取得了大量翔实数据。经反复验算论证后，该公司于2011年启动煤油共炼项目筹备工作，同年8月项目获得陕西省发改委批复。
2012年4月18日延长石油集团油煤新技术开发公司45万吨/年煤油共炼试验示范项目开工建设。延长石油集团董事长沈浩表示，项目建成投产后，将为我国开辟一条崭新的煤制油技术路线。
该项目概算总投资19.3亿元，将采用全球领先的美国KBR公司悬浮床加氢裂化技术，利用榆林炼油厂炼油过程副产的渣油，与当地丰富的低阶煤加氢混炼，制取柴油、汽油调和组分、液化气以及石脑油等高附加值产品。
目前VCC装置建设接近尾声，预计今年8月进入试生产。
45万吨/年VCC装置经济效益预测表
六、结束语
我国适宜液化的煤炭资源比较丰富，将煤和重油配合利用充分发挥煤油共炼技术的优势。不仅能达到资源的优化合理配置，也使得煤炭液化更具有广阔的前景和市场竞争力。煤油共处理技术符合国家节能减排的政策，加工出来的油品较煤炭直接液化的油品具有更高的质量，为用煤炭液化来缓解我国石油供应的紧张局面提供了更高的保证。煤油共处理技术可进一步降低煤液化的生产成本，使得煤炭液化具有广阔的发展前景，既涉及到资源利用问题，又可改善环境，取得社会效益。
【参考文献】
[1]张传江，赵鹏，李克健.新疆黑山烟煤与塔河石油渣油共处理的研究[J] .煤炭学报，2007；32（2）：202-205
[2]高云龙，焦安量 :煤液化油发展 现状及投资前景分析 (J) 化工技术经济2001(6)
[3]吴秀章，舒歌平，金嘉璐：煤炭液化技术及发展前景分析：2008
[4]廖汉湘：现代煤炭转化与煤化工新技术新工艺实用全书，2006
[5]高晋生，张德祥.煤液化技术[M] .北京：化学工业出版社，2009：161
作者简介：杨绍飞：（1967-），汉族，男，工程师，主要从事煤直接液化生产工作。
王军：（1969-），汉族，男，加氢裂化技师，助理工程师，主要从事煤直接液化生产工作。
刘铁锋：（1984-），汉族，男，助理工程师，主要从事煤直接液化生产工作。