煤直接液化技术分析解析PPT学习教案.pptx

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1、会计学1煤直接液化技术煤直接液化技术(jsh)分析解析分析解析第一页，共49页。煤基产品煤基产品(chnpn)煤煤燃烧燃烧(rnsho)转化转化固体固体 焦炭、炭材料焦炭、炭材料气体气体 工业用燃气、民用燃气、合成气工业用燃气、民用燃气、合成气化学品化学品 焦油化学品（芳烃）、氨、甲醇焦油化学品（芳烃）、氨、甲醇液体液体 车用燃料车用燃料间接液化（间接液化（ICL）直接液化（直接液化（DCL）汽油汽油 柴油柴油 含氧燃料含氧燃料第1页/共49页第二页，共49页。煤液化煤液化(yhu)技术的机遇技术的机遇 n n所谓煤液化技术也称煤基液体燃料(rnlio)合成技术，即以固体状态的煤炭为原料通过化

2、学加工过程，使其转化成为汽油、柴油、液化石油气等液态烃类燃料(rnlio)和高附加值化工产品的技术，主要分为直接液化和间接液化两种方式。n n发展煤液化技术，可以解决我国煤多油少的能源格局，缓解石油进口压力，提高我国能源安全系数，对我国能源发展具有重要的现实和战略意义。第2页/共49页第三页，共49页。煤液化煤液化(yhu)技术的机遇技术的机遇 n n2009年中国进口石油约2.04亿吨，比上年增长约14%，中国石油消费的进口依存度已达52%。2020年中国石油的需求(xqi)量将为4.5亿吨6.1亿吨，届时国内石油产量估计为1.8亿吨，进口量将为2.7亿吨4.3亿吨，进口依存度将处于60%7

3、0%。n n国际油价持续走高和国际油价持续高位振荡，对我国经济，能源安全等产生较大的影响。因此，煤液化技术来解决石油需求(xqi)问题成为确保我国石油安全的重要战略抉择。第3页/共49页第四页，共49页。煤液化技术煤液化技术(jsh)的机遇的机遇 n n虽然我国对核能、太阳能、风能等新能源增大了开发力度，但是来占主导的核聚变能和太阳能技术远未成熟。即使到2020年全部实现核能计划，核能的发电能力也不足我国发电能力的5%，太阳能、风能因技术和难以普及使用且投资昂贵等问题，短期内的大规模利用也不现实。因此，煤液化技术将是我国现阶段和未来能源开发的重点(zhngdin)内容之一。第4页/共49页第五

4、页，共49页。煤液化煤液化(yhu)面临的挑战面临的挑战-化学化学工程挑战工程挑战n n煤分子量一般认为5000-10000或更大，含有C、H、O、N、S等元素，H/C比较小；汽油(qyu)分子量一般110左右，只有C、H元素，H/C较大。因此，实现煤液化就是减小煤分子量，提高H/C比，脱除O、N、S等元素。n n目前，我国所有煤液化项目均处于中试和示范过程，直接液化技术在国际上尚没有大规模生产的经验。n n虽然南非SASOL公司已经成功进行间接液化技术，但工艺路线并不一定适合中国的煤质和设备条件。第5页/共49页第六页，共49页。煤液化面临的挑战煤液化面临的挑战(tio zhn)-化学工程挑

5、战化学工程挑战(tio zhn)n n从化学工程层面上讲，煤液化过程主要包括煤裂解产生自由基碎片和自由基碎片的加氢过程。但目前人们对煤热解产生自由基碎片机理和自由基碎片加氢机理的认识还很肤浅，甚至可以说在科学(kxu)层面上还没有认识。n n大量研究表明，液化条件下煤自由基碎片的生成机理和加氢机理非常复杂，涉及多相复杂体系中不同尺度下化学、物理、工程等方面的诸多基本现象，极具挑战性。第6页/共49页第七页，共49页。煤液化面临的挑战煤液化面临的挑战-能源能源(nngyun)资源挑战资源挑战n n煤炭和石油都属于不可再生资源，煤液化过程实际上是以一种稀缺资源代替另一种稀缺资源。中国的煤炭按目前速

6、度可以使用100年，但其中可以煤液化的据估计只能用30年。煤直接液化法生产1 t油品需要煤炭44.5 t，煤间接液化法生产1 t油品需要煤炭55.5 t。n n煤液化工艺(gngy)同样需要消耗大量的水资源，煤直接液化法生产1 t油品需要消耗89 t水，SASOL公司所采用的间接液化方式，耗水量更是直接液化法的1.5倍。而我国水资源严重紧张，661 座城市中有420 座城市水资源短缺，有108 个城市严重缺水。第7页/共49页第八页，共49页。煤液化面临的挑战煤液化面临的挑战-能源能源(nngyun)资源挑战资源挑战n n煤化工是高耗水产业，发展煤化工对水资源压力很大，水资源超标消耗可能导致生

7、态失平衡。n n2006年，国家发改委发出了关于加强煤化工项目建设管理，促进产业健康发展的通知，对煤化工的产业发展方向(fngxing)、发展规模、存在问题、具体要求以及批准设限都有明确界定。2007年，国家发改委煤炭产业政策中规定，“在水资源充足、煤炭资源富集地区适度发展煤化工，限制在煤炭调入区和水资源匮乏地区发展煤化工，禁止在环境容量不足地区发展煤化工”。第8页/共49页第九页，共49页。煤液化面临的挑战煤液化面临的挑战(tio zhn)-环境保护挑战环境保护挑战(tio zhn)n n煤炭属低效、高污染能源。传统的煤化工是以低技术含量和低附加值产品为主导的高能耗、高排放、高污染、低效益（

8、“三高一低”）行业。n n煤液化技术虽然属于现代煤化工，但煤炭开采过程中的矿井水其中1/6超标外排，开采过程中每年排放煤层气也会对环境造成污染。n n煤炭开采造成的地面塌陷问题也日趋严重，并以每年2至3万亩的速度递增(dzng)。n n煤炭开采和洗选过程产生的煤矸石和粉煤灰同样严重污染环境。第9页/共49页第十页，共49页。煤液化面临煤液化面临(minlng)的的挑战挑战-环境保护挑战环境保护挑战n n二氧化碳排放问题也严重制约着煤液化工艺(gngy)，美国环保署研究表明，无论是否经过二氧化碳处理，煤液化工艺(gngy)都明显比石油制燃料多排放二氧化碳。n n按照目前的直接液化工艺(gngy)

9、，每生产1 t成品油，同时排放的CO2是石油化工行业的710 倍，这就无疑加剧了我国减排的严峻形势。n n因此，即使采用洁净煤技术，煤液化工艺(gngy)排出的废渣、废水和废气，对生态环境的影响也是一个巨大挑战。第10页/共49页第十一页，共49页。煤液化面临煤液化面临(minlng)的的挑战挑战-投资风险挑战投资风险挑战n n煤液化项目投资面临着巨大的投资风险，受国际油价和成本价格波动的影响较大。石油价格下跌、煤炭价格和环境(hunjng)成本上升都将降低煤液化的经济性。n n2008 年11 月，国际原油期货价格已经跌破50 美元/桶，煤制油的经济性已经遭受严重打击。n n煤液化投资项目的

10、投资回收期限长，煤液化工业化从立项到生产大约需要5年时间，从建厂到收回投资8年，10年间的油价谁能预测。第11页/共49页第十二页，共49页。煤液化面临的挑战煤液化面临的挑战(tio zhn)-投资风险挑战投资风险挑战(tio zhn)n n另外，煤液化投资项目属于(shy)资本密集型投资，神华集团在内蒙古鄂尔多斯的煤直接液化和宁东梅间接液化示范工程投资均在300亿左右，兖矿集团在陕西榆林的间接液化示范工程投资也在600亿元以上。n n我国各地煤液化项目总投资预计超过2000亿元，对于如此大规模的风险投资项目，相关企业和国家有关部门要对投资建设过程中可能遇到的风险及其合理的应对措施进行充分的评

11、估。第12页/共49页第十三页，共49页。煤炭煤炭(mitn)直接液化直接液化n n煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。n n典型的煤直接液化技术是在典型的煤直接液化技术是在400400摄氏度、摄氏度、150150个大气个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。能达到目前石油产品的等级。n n一般情况下，

12、一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。和航空燃料。n n但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有(mi yu)(mi yu)商业化，主要的原因是由于煤种要求特商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。使产品成本偏高。第13页/共49页第十四页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化的历史液化的历史1913 德国德国B

13、ergius发明发明(fmng)了煤高温高压加氢液化的方法了煤高温高压加氢液化的方法（Nobel Prize 1931）1927德国德国Leuna建成了世界上第一座直接液化厂建成了世界上第一座直接液化厂 10万吨万吨/年年1936-1944德国建成德国建成11套直接液化厂套直接液化厂 423 万吨万吨/年年 9套间接液化厂套间接液化厂 60 万吨万吨/年年二战前后二战前后 英国英国15 万吨万吨/年年 日本日本中国抚顺中国抚顺(f shn)（1942，连续运行，连续运行1000 h，未能正，未能正式投产）式投产）法国、意大利、朝鲜、法国、意大利、朝鲜、1950s苏联苏联 11套直接液化厂（运行

14、套直接液化厂（运行7年）年）110万吨万吨/年年德国技术和设备：德国技术和设备：70 MPa，450500 oC，铁催化剂，铁催化剂高晋生、张德祥高晋生、张德祥煤液化技术煤液化技术化学工业出版社，北京，化学工业出版社，北京，2005第14页/共49页第十五页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化的历史液化的历史1950廉价的中东石油廉价的中东石油 DCL生产生产(shngchn)和研发和研发停止停止1973、1979 两次世界石油危机两次世界石油危机 DCL研究蓬勃发展研究蓬勃发展美国、德国、英国、日本、前苏联、美国、德国、英国、日本、前苏联、多种工艺、实验室数百吨多种工艺、实验室数百吨/天

15、天德国德国IGOR（1981，200 t/d）美国美国SRC（50 t/d）EDS（1986，250 t/d）H-Coal（600 t/d）苏联低压苏联低压(dy)加氢（加氢（1983，5 t/d）日本日本BCL（1986，50 t/d）高晋生、张德祥高晋生、张德祥煤液化技术煤液化技术化学工业出版社，北京，化学工业出版社，北京，2005第15页/共49页第十六页，共49页。煤直接液化煤直接液化(yhu)的历史的历史1990s石油价格下跌，煤直接液化的发展基本中断石油价格下跌，煤直接液化的发展基本中断美国美国CFFLS（DOE）日本日本(r bn)NEDOL（1996，150 t/d）中国煤科总

16、院（中国煤科总院（1983以来，以来，0.1 t/d）NEDOL，Japan(150t/d)第16页/共49页第十七页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化的历史液化的历史2000年以后年以后中国神华中国神华(shn hu)（2004，6 t/d）神华神华(shn hu)（在建（在建100 万吨万吨/年，总计年，总计320 万吨万吨/年）年）神华神华(shn hu)3x100万吨万吨/年年神华神华 6 t/d第17页/共49页第十八页，共49页。煤直接液化煤直接液化(yhu)的宏观化学的宏观化学煤煤挥发挥发(huf)分分固定碳固定碳灰分灰分水分水分液体液体气体气体残渣残渣水水目的产物目的产物

17、可利用的产物可利用的产物第18页/共49页第十九页，共49页。CoalH/C=0.8H2O 气化气化 CO、H2煤直接煤直接(zhji)液化的宏观化学液化的宏观化学汽油汽油柴油柴油H/C2催化加氢催化加氢H2第19页/共49页第二十页，共49页。Coal煤直接液化的宏观煤直接液化的宏观(hnggun)化学化学煤直接液化包括三个目的煤直接液化包括三个目的煤大分子煤大分子(M=5000-10000)破碎为油小分子破碎为油小分子(M200)H/C比从比从0.8 提高至提高至1.9从油品中脱除从油品中脱除(tu ch)S、N、O等杂原子等杂原子自由基自由基加热加热(ji(ji r)r)断键断键目前的认

18、识：目前的认识：和自由基大小和自由基大小相近的产物相近的产物加氢加氢缩聚缩聚大分子大分子固体产物固体产物第20页/共49页第二十一页，共49页。煤直接液化的宏观煤直接液化的宏观(hnggun)化学化学煤直接液化反应煤直接液化反应(fnyng)的核心的核心 “自由基产生速率自由基产生速率”和和“加氢速率加氢速率”匹配匹配温度温度400450oC氢压氢压1530 MPa工艺上如何实现？工艺上如何实现？第21页/共49页第二十二页，共49页。煤直接液化过程的必备煤直接液化过程的必备(b bi)单元单元磨煤磨煤（包括：干燥）（包括：干燥）制氢制氢（气化、水煤气变换）（气化、水煤气变换）制浆制浆（煤油催

19、化剂）（煤油催化剂）煤浆预热煤浆预热液化液化分离（气分离（气-液、液液、液-液、液液、液-固）固）油品加工（脱硫、脱氮、脱氧、脱金属油品加工（脱硫、脱氮、脱氧、脱金属(jnsh)(jnsh)、芳烃、芳烃转化）转化）残渣利用（燃烧、气化、残渣利用（燃烧、气化、）液化液化(yhu)(yhu)段数？段数？一段液化一段液化(yhu)(yhu)、两、两段液化段液化(yhu)(yhu)产品加氢？循环油加产品加氢？循环油加氢？氢？定义：固体定义：固体“煤煤”的加氢次的加氢次数数第22页/共49页第二十三页，共49页。煤液化工艺煤液化工艺(gngy)介介绍绍第23页/共49页第二十四页，共49页。煤直接煤直接

20、(zhji)液化工艺介绍液化工艺介绍EDS新鲜新鲜(xn xin)H2气体气体(qt)循环循环H2制浆制浆煤煤管式管式反应器反应器预热器预热器闪蒸闪蒸加氢加氢反应器反应器H2减压减压蒸馏蒸馏石脑油石脑油燃料油燃料油去气化去气化焦化炉焦化炉循环油循环油“煤煤”经过一次加氢：经过一次加氢：Single stage循环溶剂加氢循环溶剂加氢425-450 oC 17.5 MPa第24页/共49页第二十五页，共49页。Exxon供氢溶剂供氢溶剂(rngj)（EDS）液化工艺液化工艺n n Exxon公司于70年代开始EDS液化工艺的开发，于1980年在得科萨斯州Baytown建造了一座250t/d的小规

21、模液化厂。n nEDS液化工艺的初期投资成本较大，明显(mngxin)缺乏竞争力。n n煤与可蒸馏的循环溶剂混合配成煤浆，循环溶剂已被再加氢，以恢复其氢供给能力。这可以增强溶剂的效率，也是EDS液化工艺的主要特点。第25页/共49页第二十六页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化工艺介绍液化工艺介绍H-Coal石脑油石脑油新鲜新鲜(xn xin)H2制浆制浆(zh jin)煤煤预热预热循环循环H2气体气体蒸馏油蒸馏油残渣残渣浆态浆态反应器反应器闪蒸闪蒸常压常压蒸馏蒸馏减压减压蒸馏蒸馏中质循环油中质循环油轻循环油轻循环油Single stage425-455 oC 20 MPa,CoMo循环溶

22、剂不加氢循环溶剂不加氢第26页/共49页第二十七页，共49页。CoalCatalystSlurryMixingRecycle SolventHydrogen RecycleGasesLightDistillateMiddleDistillateHydrotreatedNaphthaVacuumBottomsVacuumDistillationAtmospheric DistillationPrimaryReactorSolvent HydrogenationPreheatorSeparatorSeparatorSeparatorHydrogen Single stageSolvent hydr

23、ogenationPyrite430-465 oC17-19 MPa煤直接煤直接(zhji)液化工艺介绍液化工艺介绍NEDOL第27页/共49页第二十八页，共49页。日本日本(r bn)的的NEDOL工艺工艺 n n1978198319781983年，在日本政府的倡导下，日本钢管公司、住友年，在日本政府的倡导下，日本钢管公司、住友金属工业公司和三菱重工业公司分别开发了三种直接液化工金属工业公司和三菱重工业公司分别开发了三种直接液化工艺。由新能源产业技术机构（艺。由新能源产业技术机构（NEDONEDO）负责实施的。）负责实施的。n n新能源产业技术机构不再对每个工艺单独支持，相反将这三新能源产业

24、技术机构不再对每个工艺单独支持，相反将这三种工艺合并成种工艺合并成NEDOLNEDOL液化工艺，主要对次烟煤液化工艺，主要对次烟煤(ynmi)(ynmi)和低和低阶烟煤阶烟煤(ynmi)(ynmi)进行液化。但是，该项目于进行液化。但是，该项目于19871987年由于资金年由于资金问题被迫搁置。问题被迫搁置。19881988年，该项目被重新规划，中试规模液化年，该项目被重新规划，中试规模液化厂的生产能力被重新设计为厂的生产能力被重新设计为150t/d150t/d。n n新厂于新厂于19911991年年1010月在鹿岛开工，于月在鹿岛开工，于19961996年初完工。年初完工。从从1997199

25、7年年3 3月月19981998年年1212月，日本又建成了月，日本又建成了5 5座液化厂。这座液化厂。这5 5座液化厂座液化厂对三种不同品种的煤（印度尼西亚的对三种不同品种的煤（印度尼西亚的Tanito HarumTanito Harum煤和煤和AdaroAdaro煤以及日本的煤以及日本的IkeshimaIkeshima煤）进行了液化，没有太大问煤）进行了液化，没有太大问题。液化过程获得了许多数据和结果，如题。液化过程获得了许多数据和结果，如8080天连续加煤成功天连续加煤成功运转，液化油的收率达到运转，液化油的收率达到58wt%58wt%（干基无灰煤），煤浆的浓（干基无灰煤），煤浆的浓度达

26、度达50%50%，累计生产时间为，累计生产时间为62006200小时。小时。第28页/共49页第二十九页，共49页。Hydrogen CoalCatalystSlurryMixingRecycle SolventHydrogen RecycleGasesLGPNaphthaVacuumBottomsVacuumDistillationPrimary ReactorHydrogenationPreheatorDieselAtmosphericDistillationSeparatorSeparatorSeparatorHydrogenationSingle stageSolvent hydrog

27、enationRed mud470 oC30 MPa煤直接液化煤直接液化(yhu)工艺介绍工艺介绍IGOR+第29页/共49页第三十页，共49页。德国德国IGOR工艺工艺(gngy)n n19811981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤建成日处理煤200200吨的半工业试验装置，操作压力由吨的半工业试验装置，操作压力由原来的原来的7070兆帕降至兆帕降至3030兆帕，反应温度兆帕，反应温度450450480480摄氏度；摄氏度；固液分离改过

28、滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣的沥青烯留在残渣(cn zh)(cn zh)中气化制氢，轻油和中油中气化制氢，轻油和中油产率可达产率可达50%50%。n n工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。

29、投资可节约量降到最小。投资可节约20%20%左右，并提高了能量效左右，并提高了能量效率。率。第30页/共49页第三十一页，共49页。Hydrogen CoalSlurryMixingRecycle SolventHydrogen RecycleGasesFilter CakeDistillate ProductPitchVacuumDistillationAtmospheric DistillationThermalCrackingReactorSeparatorSolventRecoveryCSTR ReactorDesaturated SolventFilterSingle stageNo

30、 catalyst410-440 oC,1-2 MPasolvent hydrogenationDesaturated Solvent煤直接液化煤直接液化(yhu)工艺介绍工艺介绍LSE第31页/共49页第三十二页，共49页。液体溶剂萃取（液体溶剂萃取（LSE）液化）液化(yhu)工艺工艺n n液体溶剂萃取液化工艺是由英国煤炭公司于19731995年期间开发成功的。在北威尔士的Ayr角建成了一座2.5t/d的小规模试验厂，连续生产了4年以后停产。n n目前研究人员已经完成了65t/d的示范厂概念设计，并可提供足够的数据让承包商直接进入(jnr)详细的设计阶段。但是目前还没有建造该示范厂的计划。

31、第32页/共49页第三十三页，共49页。煤直接液化工艺煤直接液化工艺(gngy)介绍介绍CTSL新新鲜鲜(xn xin)H2煤煤催化剂催化剂制制 浆浆(zh jin)预热预热循环循环H2气体气体残渣残渣油油 循环油循环油浆态浆态反应器反应器浆态浆态反应器反应器液液-固固分离分离油油 常压常压蒸馏蒸馏分分离离器器分分离离器器400-410C and 17MPa 430-440C and 17MPa Two stageNo solvent hydrogenation第33页/共49页第三十四页，共49页。两段催化两段催化(cu hu)液化液化（CTSL）工艺）工艺n n两段催化液化（两段催化液化（

32、CTSLCTSL）工艺由美国碳氢化全物研究公）工艺由美国碳氢化全物研究公司司HRLHRL在在8080年代年代(nindi)(nindi)开发成功。煤液化的第一开发成功。煤液化的第一段和第二段分别装有高活性的加氢（段和第二段分别装有高活性的加氢（Ni-Mo/Al2O3Ni-Mo/Al2O3）和加氢裂解（和加氢裂解（Co-Mo/Al2O3Co-Mo/Al2O3）催化剂，都采用沸腾床）催化剂，都采用沸腾床反应器，让催化加氢和催化加氢裂解在各自的最佳条反应器，让催化加氢和催化加氢裂解在各自的最佳条件下进行。件下进行。n n在第一段中，煤的热溶解和生成的自己基碎片的加氢在第一段中，煤的热溶解和生成的自己

33、基碎片的加氢反应同时进行，从而防止了缩聚反应，生成更多的重反应同时进行，从而防止了缩聚反应，生成更多的重质供氢溶剂；二段反应温度稍高，使未转化的煤和重质供氢溶剂；二段反应温度稍高，使未转化的煤和重质油在高浓度供氢溶剂中进一步裂解转化成馏分油，质油在高浓度供氢溶剂中进一步裂解转化成馏分油，并脱除氮，氧和硫等杂原子，同时防止了脱氢热解反并脱除氮，氧和硫等杂原子，同时防止了脱氢热解反应。应。第34页/共49页第三十五页，共49页。HydrogenCoalCatalystSlurry MixingPreheatorReactorSeparatorAtmospheric DistillationVacu

34、um DistillationHydrogen RecycleHydrogenationGasesOil ProductOil ProductResidueTolueneTolueneRecycle SolventSeparatorExtractionTowerReactorSeparatorTwo stageNo solvent hydrogenationUltra fine Fe400-440 oC,17 MPa煤直接液化煤直接液化(yhu)工艺介绍工艺介绍HTI第35页/共49页第三十六页，共49页。美国美国(mi u)HTI工艺工艺n n该工艺是在两段催化液化法和该工艺是在两段催化液化

35、法和H HCOALCOAL工艺基础上发展起来的，工艺基础上发展起来的，采用近十年来开发的悬浮床反应器和采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTIHTI拥有专利的铁基催化剂。拥有专利的铁基催化剂。n n工艺特点：反应条件工艺特点：反应条件(tiojin)(tiojin)比较缓和，反应温度比较缓和，反应温度420420450450摄氏摄氏度，反应压力度，反应压力1717兆帕；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全兆帕；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混反应器模式；催化剂是采用返混反应器模式；催化剂是采用HTIHTI专利技术制备的铁系胶状高活专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂，用量少；在高温分离

36、器后面串联有在线加氢固定床反应性催化剂，用量少；在高温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器，对液化油进行加氢精制；固液分离采用临界溶剂萃取的方法，器，对液化油进行加氢精制；固液分离采用临界溶剂萃取的方法，从液化残渣中最大限度回收重质油，从而大幅度提高了液化油回收从液化残渣中最大限度回收重质油，从而大幅度提高了液化油回收率。率。第36页/共49页第三十七页，共49页。减压减压蒸馏蒸馏加加氢氢减压减压蒸馏蒸馏新新鲜鲜(xn xin)H2循循环环(xnhun)H2气气 体体(qt)煤煤催化剂催化剂制浆制浆预热预热残渣残渣油油 循环油循环油常压常压蒸馏蒸馏分分离离器器分分离离器器煤直接液化工艺介绍煤直

37、接液化工艺介绍神华神华浆态浆态反应器反应器浆态浆态反应器反应器铁催化剂铁催化剂445-455 oC,18 MPaTwo stagesolvent hydrogenation第37页/共49页第三十八页，共49页。不同煤种的直接液化不同煤种的直接液化(yhu)行为行为一般认为一般认为含含H高、含挥发分高的煤的液化率较高高、含挥发分高的煤的液化率较高惰质组难液化，镜质组、半镜质组和壳质组容易液化惰质组难液化，镜质组、半镜质组和壳质组容易液化液化难度液化难度(nd)：年轻褐煤：年轻褐煤 褐煤褐煤 高挥发分烟煤高挥发分烟煤 低挥发分烟低挥发分烟煤煤但油收率的数据但油收率的数据(shj)却不一定是这样却

38、不一定是这样第38页/共49页第三十九页，共49页。不同不同(b tn)煤种的直接液化行为煤种的直接液化行为烟煤烟煤 次烟煤次烟煤 褐煤褐煤 褐煤褐煤(hmi)(hmi)油收率低，油收率低，重油多重油多 第39页/共49页第四十页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化催化剂液化催化剂开始不用催化剂，油品粘度开始不用催化剂，油品粘度(zhn d)大，操作困难，大，操作困难，70 MPa也不行用也不行用Mo/Fe催化剂才解决了问题。催化剂才解决了问题。金属氧化物金属氧化物Beanshaw煤，煤，450oC，9.7 MPa初压，初压，2h金属金属用量（用量（%）转化率（转化率（%）无无51Fe1.

39、876Mo1.887Ni0.2591Pb2.487二战二战(r zhn)前德国和英国：基本研究了周期表中的所有元前德国和英国：基本研究了周期表中的所有元素素主要催化剂：铁系、其他金属氧化物、金属卤化物主要催化剂：铁系、其他金属氧化物、金属卤化物第40页/共49页第四十一页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化催化剂液化催化剂催化剂的作用催化剂的作用?催化什么过程：煤转化？热解产物进一步转化？稳定催化什么过程：煤转化？热解产物进一步转化？稳定(wndng)热解产热解产物？物？催化过程发生的位置？（煤颗粒表面？孔道内？循环油中？）催化过程发生的位置？（煤颗粒表面？孔道内？循环油中？）如何催化：供

40、如何催化：供H（H的来源）？断键（的来源）？断键（C-C键）？二者都有？键）？二者都有？煤直接液化煤直接液化(yhu)的特点对催化剂的要求的特点对催化剂的要求 一次性、廉价一次性、廉价 分离和转化中的环境问题分离和转化中的环境问题铁催化剂、纳米、简易制备铁催化剂、纳米、简易制备第41页/共49页第四十二页，共49页。煤直接液化煤直接液化(yhu)小实验研究小实验研究工业过程（吨级）工业过程（吨级）连续反应，通过蒸馏连续反应，通过蒸馏(zhngli)(zhngli)分离产物分离产物小实验（克级）小实验（克级）间歇反应，通过溶剂萃取分离产物间歇反应，通过溶剂萃取分离产物溶剂萃取多种溶剂顺序萃取（包

41、括：过滤溶剂萃取多种溶剂顺序萃取（包括：过滤(gul)(gul)、蒸发）、蒸发）四氢呋喃四氢呋喃萃取萃取不溶物不溶物残渣残渣可溶物可溶物转化率转化率甲苯甲苯萃取萃取不溶物不溶物前沥青烯前沥青烯可溶物可溶物不溶物不溶物沥青烯沥青烯可溶物可溶物油油己烷己烷萃取萃取问题：问题：溶剂杂质、与液化产物的作用溶剂杂质、与液化产物的作用产物在蒸发中损失产物在蒸发中损失产物不稳定（数据随时间变化）产物不稳定（数据随时间变化）第42页/共49页第四十三页，共49页。煤直接煤直接(zhji)液化的机理认识（有机部分）液化的机理认识（有机部分）煤煤大分子大分子网络结构网络结构小分子小分子(fnz)惰性惰性(duxn

42、g)成分成分自由基碎片自由基碎片 前沥青烯前沥青烯 沥青烯沥青烯 油油+气气焦焦第43页/共49页第四十四页，共49页。煤直接液化煤直接液化(yhu)的的“残渣残渣”量量残渣约为进料的残渣约为进料的30组成组成煤中的矿物质、催化剂、未反应的煤、沥青烯煤中的矿物质、催化剂、未反应的煤、沥青烯重油（重油（3050 wt）性质性质细粒细粒(x l)固体、高黏度、组成间的密度差小固体、高黏度、组成间的密度差小分离分离过滤、减压蒸馏、超临界溶剂脱灰等过滤、减压蒸馏、超临界溶剂脱灰等用途用途气化制气化制H2黏度黏度(nind)高产生进料问题高产生进料问题燃烧燃烧黏度黏度(nind)高产高产生进料问题生进料

43、问题低品质利用低品质利用材料材料炼焦配煤的炼焦配煤的黏结剂黏结剂炭素材料炭素材料道路沥青改道路沥青改性剂性剂高品质利用高品质利用重油重油返回液化反应器返回液化反应器 可被（液化催化剂）转化可被（液化催化剂）转化加氢精制加氢精制 可被（精制催化剂）转化可被（精制催化剂）转化第44页/共49页第四十五页，共49页。煤与劣质煤与劣质(li zh)有机物共液化有机物共液化煤与石油煤与石油(shyu)渣油、废塑料、废橡胶、生物质（锯末、粪便）、渣油、废塑料、废橡胶、生物质（锯末、粪便）、废纸废纸煤与石油渣油最有前途，进行了大规模的实验煤与石油渣油最有前途，进行了大规模的实验将渣油当作循环将渣油当作循环(

44、xnhun)油（减少循环油（减少循环(xnhun)油量，油量，因循环因循环(xnhun)油含有很多油品）油含有很多油品）煤与渣油的反应温区接近，渣油可做溶剂、含可供煤与渣油的反应温区接近，渣油可做溶剂、含可供H的的芳烃芳烃煤与废塑料、废橡胶、生物质（锯末、粪便）、废纸、煤与废塑料、废橡胶、生物质（锯末、粪便）、废纸、不可做溶剂、反应温区不接近，难以供不可做溶剂、反应温区不接近，难以供H废塑料、废橡胶自身是良好的液化原料、产物品质好废塑料、废橡胶自身是良好的液化原料、产物品质好第45页/共49页第四十六页，共49页。煤液化煤液化(yhu)的目的是给煤加的目的是给煤加H（转化为油）（转化为油）直接

45、加直接加H2关于关于(guny)煤加氢的认识煤加氢的认识从键能的角度看：从键能的角度看：H-S-H的键能小，容易给煤加的键能小，容易给煤加H循环循环(xnhun)油中的芳烃分子容油中的芳烃分子容易给煤加易给煤加H 如：四氢萘等如：四氢萘等煤粒被循环油包覆，煤粒被循环油包覆，H2的传质的传质H-H的键能高的键能高煤直接加氢困难煤直接加氢困难 2 H2 四氢萘四氢萘萘萘HHHHHHHH第46页/共49页第四十七页，共49页。煤直接液化煤直接液化(yhu)的现状及未来发展的现状及未来发展热效率热效率（60）新技术没有经过工业验证新技术没有经过工业验证 大规模过程中的反应器问题（制备、底部的浆液循环泵）大规模过程中的反应器问题（制备、底部的浆液循环泵）预热器预热器 高压三相流体的减压高压三相流体的减压(jin y)问题（阀门）问题（阀门）数据数据(shj)不足（零散）难以进行令人满意的评价不足（零散）难以进行令人满意的评价 经济性不明经济性不明油品质量（市场准入、可加工性）油品质量（市场准入、可加工性）混乱的认识与报道混乱的认识与报道以吨位变化评判过程以吨位变化评判过程干净的氢与肮脏的油干净的氢与肮脏的油煤价上升与油价上升煤价上升与油价上升环境问题（有利环境问题（有利/无利）无利）第47页/共49页第四十八页，共49页。谢谢 谢谢第48页/共49页第四十九页，共49页。