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1、第九节 煤直接液化工艺,1 煤直接液化工艺单元示意图,氢来源于煤或液化残渣气化； 循环溶剂为煤液化自身产生的重油 催化剂：各工艺自有特点,煤液化的典型工艺 1 煤直接催化加氢工艺 1.1 德国IGOR 工艺（煤液化粗油精制联合工艺）,该工艺主要特点是: 反应条件比较苛刻,温度470,压力30MPa； 催化剂使用炼铝工业的废渣(赤泥)； 液化反应和液化油加氢精制在一个高压系统内进行,可一次得到杂原子含量极低的液化精制油,该液化油经过蒸馏就可以得到十六烷值大于45%的柴油,汽油馏分再经重整即可得到高辛烷值汽油；循环溶剂是加氢油,其供氢性能好,煤液化转化率高。,工艺过程描述,氢煤工艺 (H-Coal
2、）,氢煤法的开发始于1963年，是美国能源部等资助下由碳氢化合物公司（HRI）研究开发的煤加氢液化工艺，其工艺基础是对重油进行催化加氢裂解的氢油法（H-Oil）。,工艺过程描述,工艺主要特点,（1）采用沸腾床反应器，使煤浆、循环溶剂和催化剂接触良好，温度均一。 （2）催化剂可以连续加入和抽出，以不断更新。 （3）可以将高硫煤转化为低硫燃料。 （4）许多设备可采用石油加工过程所用的设备。,催化两段加氢液化工艺 CTSL: Catalytic Two-stage Liquefaction,该工艺是HRI和威尔逊维尔煤直接液化中试厂在H-Coal试验基础上，共同研究开发的。除增加一套反应器外，其固液
3、分离采用临界溶剂脱灰装置（CSD），比减压蒸馏回收更多的重质油。在下图所示的工艺流程图中去掉一个反应器和把CSD改成减压蒸馏即为H-Coal工艺。,工艺过程描述,工艺主要特点,美国HTI 工艺,该工艺是在H-Coal工艺和CTSL工艺基础上，采用悬浮床反应器和HTI研发的胶体铁基催化剂而专门开发一种煤加氢液化工艺。,工艺过程描述,工艺主要特点,2 煤加氢抽提液化工艺,这类方法是在Pott-Broche溶剂抽提液化法基础上发展的，代表性的工艺有美国的溶剂精炼煤法、埃克森供氢溶剂法和日本的NEDOL法。,溶剂精炼煤法（Solvent Refining of Coal）简称SRC法，是现代各种煤液化
4、方法中最不复杂的一种，其目的是从煤生产一种 环境友好的固体燃料。在SRC法中，煤在较高的压力和温度下在有氢存在的条件下进行溶剂萃取加氢，生产低灰、低硫的清洁固体燃料和液体燃料。过程中除煤所含矿物质外，不使用其他催化剂。,溶剂精炼煤工艺（SRC） Solvent Refining Coals, SRC-（以生产低灰、低硫的清洁固体燃料为主要产物。）,工艺过程描述,工艺主要特点,不用催化剂； 压力（10MPa）较低； 氢耗较低； 选用的煤种范围宽（褐煤烟煤)； 目的产品为固态SRC； 存在的问题：灰以微型固体颗粒 存在，使过滤操作困难。,溶剂精炼煤工艺（SRC） Solvent Refining
5、SRC（以生产液体燃料为主）,工艺主要特点,Exxon 供氢体溶剂法（EDS）,该工艺是埃克森研究工程公司从1966年开始进行研究的煤液化技术，其技术可行性已由小型连续中试装置得到证实。,工艺过程,其特点： 供氢溶剂催化加氢，提高了催化剂的使用寿命，催化剂是Co-Mo,Ni-Mo； 对残渣进行焦化，发生干馏和气化反应转化为液体产品和低热值煤气； 减压蒸馏，避免了复杂的固液分离技术难题。,日本NEDOL 工艺,20实际80年代，日本开发了NEDOL烟煤液化工艺。该工艺实际上是EDS工艺的改进型，改进之外是在煤液化反应器内加入铁系催化剂，反应压力也提高到1719MPa，循环溶剂是液化重油加氢后的供
6、氢溶剂，供氢性能优于EDS工艺，液化油收率有较大提高。,工艺的特点是: 反应压力较低,压力为17 19MPa ,反应温度455465 ； 催化剂采用合成硫化铁或天然 硫铁矿； 固液分离采用减压蒸馏的方法； 配煤浆用的循环溶剂单独加氢,以提高溶剂的供氢能力； 液化油含有较多的杂原子,还须加氢提质才能获得合格产品。,3 煤油共炼,煤油共炼工艺是介于石油加氢裂化和煤直接液化之间的工艺，是由美国HRI工艺开发的。它是将煤和石油渣油同时加氢裂解，转变成轻、重质馏分油，生产各种运输燃料油的工艺技术。,神华煤直接液化工艺,神华集团在吸收近几年煤炭液化研究成果的基础上，根据煤液化单项技术的成熟程度，对HTI工
7、艺进行优化提出的。工艺流程图如下：,神华煤直接液化工艺,1、预可研阶段 神华集团公司建设煤液化示范厂的想法可以追溯到1997年左右，此后至2001年以前属于预可研阶段，工作内容包括：以神华煤田有代表性的煤样开展了煤液化试验，对世界三大煤液化技术（美国HTI工艺、德国IGOR工艺和日本NEDOL工艺）进行对比，同时开展了技术调研，包括考察南非SASOL公司的煤间接液化技术。经过一系列的工作之后，2000年左右神华集团初步决定煤液化技术采用美国HTI工艺，理由是：HTI工艺油收率高，可达到60%以上，同时HTI工艺反应器有特点，易于大型化，HTI的胶体催化剂活性较好。因此2000年8月9月神华集团
8、委托HTI在其3t/dPDU中型连续试验装置上进行了上湾煤（来自神华煤田）液化试验。随后，HTI公司依据试验的结果编制了煤液化单元的预可研工艺包。此时的煤液化单元包括：备煤、催化剂制备、煤液化、在线加氢以及溶剂脱灰等。,2000年底，国内炼油专家在对HTI公司提交的预可研工艺包进行审查的时候指出在线加氢存在的诸多隐患，如进料中带有大量的CO、CO2、水蒸汽、沥青质以及金属等，一方面催化剂利用率大幅度降低且CO、CO2加氢将带来大量氢气的浪费，因此经济性难以站住脚；况且神华集团将建设的煤液化工程项目目前国内外无工业运转装置，存在较大风险。基于上述理由，国内炼油专家普遍认为在神华的一期工程中稳定加
9、氢宜采用离线的技术路线。,2、可研阶段 经过国内炼油专家的论证，到可研阶段即对HTI公司的工艺流程进行了调整，将在线稳定加氢改为离线加氢。根据新的流程，HTI公司修改了工艺包，并于2001年11月2002年1月在HTI又进行了模拟工艺包设计流程的小型验证试验（30kg/d的CFU装置）。此外，为进一步降低系统风险，此时神华集团决定一期工程分两步实施，先期完成第一条生产线的建设，一期工程其余的两条生产线将待第一条生产线运转正常后再行建设。 在计委的主持下，于2002年3月完成了神华煤液化项目的可研审查工作，随后报国务院审批，2002年6月国务院批准了神华集团建设煤液化示范厂的申请。此时的技术方案
10、为：煤液化单元采用HTI工艺，而其中的稳定加氢采用石油化工科学研究院的离线加氢技术。,3、优化方案 煤科院模拟HTI工艺进行的试验也很不顺利，装置运转不起来。在此背景下，神华集团上下对HTI工艺有了更多的疑义和担心，希望能对HTI工艺作进一步的优化。此时煤液化技术部舒歌平提出采用溶剂全加氢的技术方案（NEDOL流程），也就是将HTI工艺的优点与日本提出的NEDOL工艺的优点进行结合。此一方案可改善煤液化装置运行的平稳性，得到了叶青董事长的认可。具体工艺流程可描述为：煤浆与催化剂混合后进入到煤液化反应器中，经两级反应将煤转化为轻质油品，经过高低压闪蒸处理后，经减压塔分馏出最重的组分，称作残渣（内
11、含50的固体颗粒物）；其余的所有的煤液化全馏分油一并进入到稳定加氢装置进行处理，产物进入分馏塔分馏得到轻、中、重三个馏分，全部的重馏分和少量的中馏分混合后循环回煤液化装置配煤浆，轻馏分和大部分的中馏分则需进一步的改质。,4 开工建设 2004年开工建设，现基建投资已完成，2008的12月31日打通流程,经过对发现的问题进行技术改造和生产调试， 于2009年8 月31日二次投煤，计划连续稳定运行1000小时。累计完成投资142.24亿元,2009年完成投资5.85亿元。,第十节 煤液化产品（初油）的加工提质,1 液化初油的性质,煤直接液化初级产品（液化粗油）的性质,N含量远高于石油，随着沸点的提
12、高，氮含量呈现增加趋势；S含量较均匀的分布在各馏分，高沸点去，硫含量也呈增高趋势，平均馏分低于石油。 氧；氢；炭的分布规律 灰分取决于固液分离方法 氢化芳香烃含量高于随着温度升高含量降低，芳香烃含量分布规律相反。,2 液化初油提质加工研究,2.1 煤液化石脑油的加工（汽油和BTX）,2 .2液化中油的加工（180-350）,2.3 液化重油的加工,3 催化剂,加氢催化剂,催化裂化,晶形分子筛 非晶形：氧化铝，硅铝，硅镁等,4 液化初油提质加工工艺(P176-179),日本的液化初油提质加工工艺 煤科总院的液化初油提质加工工艺,第十一节 液化残渣的利用,1 液化残渣的性质,2 液化残渣的利用,1 气化制氢 2 燃烧 做锅炉燃料（高硫） 3 焦化 4 碳素材料和吸附材料,
