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1、制 油,第十六讲 煤直接液化传统工艺（二）,1,2,3,主要知识点：,HRI 直接液化工艺,CTSL 直接液化工艺,单位：鄂尔多斯职业学院 主讲人：周铁桥,CT-5 直接液化工艺,4,直接液化工艺的对比,20世纪60年代工艺 SRC (SRC I和SRC II)，美国，OCR EDS (供氢溶剂法)，美国，Exxon H-Coal (氢煤法)，美国，HRI (HTI) 20世纪70年代工艺 IGOR (IG新工艺)，德国，DMT HTI (基于H-Coal)，美国，HTI NEDOL (基于EDS和IGOR), 日本, NEDO 20世纪80年代工艺 CT-5(低压)，俄罗斯，前苏联国家科学院
2、 CTSL(两段液化)，美国，HRI (HTI) HRI(煤油共炼)，美国，HRI (HTI) 21世纪 (2004) 工艺 神华工艺(基于HTI和NEDOL), 中国, 神华,煤直接液化典型工艺,CT-5工艺 俄罗斯在70-80年代对煤炭直接液化技术进行了十分广 泛的研究，开发出了低压（6-10MPa）煤直接液化工艺。 19871994年，图拉州，日处理煤炭510t中试装置CT-5; 完成了CT-75和CT-500的大型中试厂的详细工程设计。其中 CT-75已开始建设，后因苏联解体未完成。,1.1 CT-5 工艺概况,1.CT-5 直接液化工艺,1.CT-5 直接液化工艺,CT-5工艺,催化
3、剂,原料煤,氢气,催化剂循环(70%),残渣（催化剂回收）,循环氢,高温分离器,预热器,液化 反 应 器,常 压 塔,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,液化油,离心分离器,溶剂循环,425435 610MPa,MoOx,低温分离器,CT-75工艺,瞬间涡流仓干燥,1.2 CT-5 工艺特点,1.CT-5 直接液化工艺,反应条件 温度425435；压力610MPa（褐煤6, 烟煤10）； 催 化 剂 高活性MoO3 / Mo2O3 （0.02%0.05%, 需回收利用）； 工艺流程 催化剂，离心循环和焚烧，高效(95% 97%)； 采用煤瞬间涡流仓干燥技术； 半离线固定床加氢精制，循环
4、溶剂供氢性能好； 催化剂回收的经济性差，煤质的要求高。,煤涡流仓瞬间干燥技术,1.CT-5 直接液化工艺,煤液化前，水分要求小于1.5% 2%，俄罗斯采用涡流仓干燥技术，使煤发生爆炸式的湿度分离、热粉碎和气孔爆裂，此技术与传统的管式蒸汽烘干机相比，设备重量减少10倍，干燥时间从30min降为8s。此过程煤实际上发生了纳米级粉碎，大大提高了煤 的比表面积和反应活性，可以降低氢耗，节约成本。,CTSL工艺 催化两段液化工艺（CTSL：Catalytic Two-Stage Liquefaction）是H-Coal单段工艺的发展。在美国Wilsonville的液化试验装置上，对该工艺进行了15年的研
5、究。该工艺集中了在80年代和90年代美国能源部资助的许多液化工艺的优点。采用了紧密串联结构，每段都使用高活性载体催化剂。此工艺由美国能源部 资助，美国碳氢化合物研究公司(HRI)开发。,2.1 CTSL 工艺概况,2.CTSL 直接液化工艺,催化剂,原料煤,氢气,残渣,循环氢,液化反应器,预热器,液化反应器,低温分离器,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,轻油,溶剂循环,400420 17MPa,Ni/Mo,高温分离器,常 压 塔,2.CTSL 直接液化工艺,CTSL工艺,溶 剂 脱 灰,重油,脱 灰,420440 17MPa,2.2 CTSL 工艺特点,反应条件 温度400440；压
6、力17MPa； 催 化 剂 高活性Ni / Mo（需回收利用）； 工艺流程 两个沸腾床催化液化反应器串联，液化分两段进行； 两段加氢都使用高活性Ni/Mo催化剂； 部分含固溶剂循环； 采用Kerr-McGee临界溶剂脱灰技术。,2.CTSL 直接液化工艺,3.1 HRI 工艺概况,HRI工艺 煤与石油的常压油渣、减压油渣、催化裂化油浆、重质原油一起进行加氢。煤油共炼技术是介于石油加氢裂化和煤直接液化之间的一种工艺。其实质是石油油渣作为煤直接液化的溶 剂，不仅煤液化成油，而且油渣可以裂化为较低沸点馏分。,3.HRI 直接液化工艺,油 渣,原料煤,氢气,残渣,循环氢,液化反应器,预热器,液化 反
7、应 器,低温分离器,煤 浆 制 备,减 压 塔,燃料气,轻油,溶剂循环,435445 1520MPa,Co/Mo,高温分离器,常 压 塔,3.HRI 直接液化工艺,HRI工艺,重油,轻油,催化剂,Ni/Mo,催化剂,3.2 HRI 工艺特点,反应条件 温度435445；压力1520MPa； 催 化 剂 高活性Co/Mo和Ni/Mo（需回收利用）； 工艺流程 两个沸腾床催化液化反应器串联，液化分两段进行； 两段加氢分别使用高活性Co/Mo和Ni/Mo催化剂； 石油油渣和煤共同加氢，效果优于煤单独加氢；,3.HRI 直接液化工艺,煤直接液化工艺流程,煤加氢液化工艺流程如下：,氢气,反应 单元,分离
8、 单元,提质加 工单元,催化剂,煤浆制 备单元,煤,循环溶剂,气体,汽油,柴油,航空燃料,残渣,氢循环,4.直接液化工艺的对比,煤浆制备单元,功能 煤、催化剂和循环溶剂混合，使固态的煤流态化，便于输 送和加压；同时，煤溶解在溶剂中，有利于加氢液化。,4.直接液化工艺的对比,有,技术,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,制浆,混合,供氢,单股,单股,两股,供氢,供氢,供氢,两股,供氢,含固,溶剂,FeS,Co/Ni/Mo,Ni/Mo,Mo,黄铁矿,Fe,赤泥,Ni/Co/Mo,催化,神华,HRI,CTSL,CT-5,NEDOL,HTI,IGOR,H-Coal,EDS,SRC-I
9、I,项目,瞬间涡流仓干燥技术,工艺流程图,反应单元,功能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得 粗油。反应单元是煤液化的核心单元。 反应器 液化反应器煤加氢（一段或两段）； 加氢反应器油加氢（在线或离线）。,4.直接液化工艺的对比,思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？,反应单元,功能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得 粗油。,4.直接液化工艺的对比,1819MPa,1520MPa,17MPa,610MPa,1719MPa,压力,440455,435445,400440,425435,430465,温度,离线,离线,加氢,两段,两段,两段,单段,单段,液化,神华
10、,HRI,CTSL,CT-5,NEDOL,项目,工艺流程图,17 MPa,30MPa,20MPa,1016MPa,14MPa,压力,440450,470,450460,430470,440466,温度,在线,在线,离线,加氢,两段,单段,单段,单段,单段,液化,HTI,IGOR,H-Coal,EDS,SRC-II,项目,思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？,分离单元,功能 进行气、液、固分离。 反应器 高/ 低(中)温分离器气/液(固)分离； 常压蒸馏塔液液分离 (轻组分)； 减压蒸馏塔液液分离和液固分离（重组分）。,4.直接液化工艺的对比,分离单元,各种分离器之间的关系,4.直接液化工艺的
11、对比,高 温 分 离 器,中 低 温 分 离,常 压 塔,减 压 塔,液化粗油,气体 轻油,固体、重油,氢气,轻油,轻组分,较轻组分,固体、重组分,液化油,油渣,思考:循环溶剂可以从什么位置获取？ 循环氢可以从什么位置获取？ 常减压塔什么情况下必须串联？,溶剂 脱灰,油,循环溶剂,氢循环,分离单元,功能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得 粗油。,4.直接液化工艺的对比,高/低分底,高/低分底,低底减顶,低分底,高/低分底,常压,高/低分-常压,高/低分-常压,高分,高分离心,高/低分-常压,减压,减顶/离线,常底,减底,常底减顶,减顶/离线,溶剂,低分,低分,低分,低分,低分
12、,神华,HRI,CTSL,CT-5,NEDOL,项目,工艺流程图,低分底,低分底,高分顶,高分底,常压,高分,高分,高分旋液,高分常压,高分,减压,减底/在线,中分/在线,常底减顶,减顶/离线,高分,溶剂,低分,低分,高分,高分,高分后处理,氢循环,HTI,IGOR,H-Coal,EDS,SRC-II,项目,综合分析,4.直接液化工艺的对比,有,中分,有,有,有,有,有,有,有,有,有,有,高分,供氢,单股,单股,两股,供氢,供氢,供氢,两股,供氢,含固,溶剂,两段,两段,两段,单段,单段,两段,单段,单段,单段,单段,液化,神华,HRI,CTSL,CT-5,NEDOL,HTI,IGOR,H-
13、Coal,EDS,SRC-II,项目,有,有,有,有,有,有,有,有,有,常压,有,有,有,有,有,有,有,低分,有,有,脱灰,有,有,有,有,有,有,有,有,有,有,减压,THANK YOU,SRC-II 工艺,原料煤,氢气,循环溶剂,残渣(气化),循环氢,高温分离器,减 压 塔,液化 反 应 器,深冷分离器,煤 浆 制 备,备 煤,酸性气净化,分馏器,S,燃料油,预热器,440466 14MPa,含固体残渣，矿物质催化,液化气,气,油,管道气,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,EDS 工艺,原料煤,氢气,循环溶剂,残渣 ( 灵活焦化 ),循环氢,高温分离器,液化 反 应 器,常 压 塔,煤
14、 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,燃料油,预热器,加氢反应器,Ni/Mo,430470 1016MPa,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,H-Coal 工艺,催化剂,原料煤,氢气,粗油循环(催化剂),残渣（催化剂回收）,循环氢,高温分离器,预热器,液化 反 应 器,常 压 塔,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,石脑油,旋液分离器,溶剂循环,燃料油,450460 20MPa,Ni/Co-Mo/Al2O3,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,催化剂,原料煤,氢气,循环氢,高温分离器,预热器,液化反应器,加氢反应器,煤 浆 制 备,备 煤,燃料气,轻油,溶剂循环,加氢反应器,低温分离
15、器,IGOR 工艺,中温分离器,残渣,减 压 塔,常 压 塔,重油,470 30MPa,赤泥,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,催化剂,原料煤,氢气,循环氢,液化反应器,预热器,液化反应器,低温分离器,煤 浆 制 备,备 煤,燃料气,轻油,溶剂循环,Fe,高温分离器,常 压 塔,HTI 工艺,重油,加氢反应器,残渣,减 压 塔,溶 剂 脱 灰,440450 17 MPa,粗油循环 ( 催化剂 ),煤浆制备单元,反应单元,分离单元,NEDOL工艺,催化剂,原料煤,氢气,残渣,循环氢,高温分离器,预热器,液化 反 应 器,常 压 塔,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,液化油,溶剂循环,低
16、温分离器,加氢反应器,430465 1719MPa,黄铁矿,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,CT-5工艺,催化剂,原料煤,氢气,催化剂循环(70%),残渣（催化剂回收）,循环氢,高温分离器,预热器,液化 反 应 器,常 压 塔,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,液化油,离心分离器,溶剂循环,425435 610MPa,MoOx,低温分离器,瞬间涡流仓干燥,煤浆制备单元,反应单元,分离单元,催化剂,原料煤,氢气,残渣,循环氢,液化反应器,预热器,液化反应器,低温分离器,煤 浆 制 备,备 煤,减 压 塔,燃料气,轻油,溶剂循环,400420 17MPa,Ni/Mo,高温分离器,常 压
