煤直接液化技术的进展和工程开发.ppt

煤直接液化技术的进展与工程开发;提纲;跨越一个世纪的指导思想;科学的预言;　　1913年德国Bergius首先发现煤高压加氢生成油类。后来Pier开发了耐硫的钨钼催化剂，并把加氢过程分为浆态相和气相两段，从而使该技术走向工业化。 　　1927年在德国Leuna建成第一个煤直接液化厂，10万吨／年。 　　1936～1943年又有11套装置投产，总产量420万吨／年。;能源危机时的德国高速公路;全世界最大的10个煤制油项目;世界非常规液体燃料的生产;若干煤化工技术的英文缩写;直接液化原理;元素; 要将煤转化为油,首先要将煤的大分子裂解为较小的分子,同时提高H/C,降底O/C, 故必须裂解、加氢和脱杂原子，还要脱除矿物质。;;本田煤结构模型;气体;反应历程;煤炭直接液化是目前由煤生产液体产品方法中最有效的路线。液体产率超过70%（以无水无灰基煤计算），总热效率可达60%以上。 ;主要反应 1）弱键热裂解形成自由基，－CH2－CH2－，－CH2－O－，－CH2－S－，－S－S－等 2）自由基碎片加氢稳定 　R1CH2－CH2－R2　→　R1CH2·+R2CH2· 　R1CH2·+R2CH2·+2H → R1CH3 + R2CH3 3）芳香结构饱和加氢和加氢裂解，进一步低分子化 4）脱杂原子反应，脱O、脱S相对容易，脱N最难。 5）结焦反应—逆反应。; 催化剂　 　煤浆加氢常用催化剂： 　各种铁催化剂（Fe-S系），一次性； 　Co/Mo催化剂，非一次性； 　ZnCl2、SnCl2。;供氢条件 循环溶剂：介质，供氢（氢化芳烃，如四氢萘）、传递氢（如甲基萘）、溶解分散（溶解产物，也溶解氢）。 与二战前比，现在的煤液化都采用了性能优良的循环油。 氢压： H2是特殊的气体，不服从亨利定律。其溶解度随压力和温度增加，同时上升，超过350℃，溶解度上升比压力增加更快。德国工艺30 MPa，美国、日本18～19 MPa，俄罗斯6～10 MPa,对煤种适应性不同。氢压与温度应协调，否则有结焦危险。;转化率，%;固液分离——固体包含未液化的煤和高碳缩合产物，煤中矿物质，催化剂。 难点：颗粒细，与重油密度差小，系统粘度大。;项目;直接液化油品组成特点—芳烃和环烷烃含量高，密度大，特别适合加工成航空燃料；而间接液化油品正好相反，烷烃和烯烃，特别是???中的正构烃含量高，柴油十六烷值可达75以上。;工艺开发与比较;整个过程可分成三个主要工艺单元。1)煤浆制备单元：将煤破碎至0.2mm以下与溶剂、催化剂一起制成煤浆。2)反应单元：在反应器内在高温高压下进行加氢反应，生成液体物。 3)分离单元：将反应生成的残渣 、液化油、反应气分离开，重油作为循环溶剂配煤浆用。;;德国新工艺与老工艺相比其主要改进： 反应压力从70 MPa降为30 MPa； 2) 固液分离由离心过滤改为真空蒸馏； 3) 残渣利用由低温干馏改为德士古气化制氢 4) 对高温分离器和中温分离器出来的油气进行在线加氢精制； 5) 循环油为蒸馏重油－中油馏分，不含沥青烯。 ;特点：1) 装置可操作性好，200 t/d中试运行5年半，试验用煤量达16万吨，包括世界上许多国家煤种； 2) 反应器用老工艺的圆筒状柱塞式反应器，过去有工业生产经验，放大风险小； 3)反应压力高于美国、日本工艺，煤种适应性强，采用在线加氢精制，油品质量高。 从100吨煤（daf），氢耗8.1%，可产汽油13吨，中油（200～325℃）40吨，重油（325～500℃）5吨，油产率58%。;德国新工艺反应器不同组合的物料平衡;美国H－Coal工艺特点 从H－Oil发展而成，采用沸腾床反应器，颗粒状催化剂Co/Mo/Al2O3，有H-Oil工业化的经验； 2) 反应压力18～19 MPa，温度450～460℃，比德国工艺缓和一些。但油收率比不上德国工艺。 3) 中试装置规模200～600 t/d，两种运行模式，200 t/d生产轻质原油，600 t/d生产锅炉燃料油。;HTI工艺的特点 采用反应器底部循环泵来实现全返混模式 固液分离采用甲苯临界萃取工艺 用多种物料作为液化循环溶剂 采用胶态铁纳米催化剂;;日本NEDOL工艺的特点： 总体流程与德国工艺相似； 2) 反应压力19 MPa，温度460℃,与美国工艺差不多； 3) 循环溶剂经过催化加氢提高了供氢能力，循环溶剂加氢是美国EDS工艺的成果； 4) 液化油加氢精制工作未进行； 5) 150 t/d装置建在鹿岛炼焦厂旁边。 ;; 此外，美国还有SRC（Solvent Refining Coal）工艺，有50 t/d中试装置，EDS工艺（Exxon Donor Solvent）完成250 t/d中试，两段集成液化工艺和煤与渣油共加氢工