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1、煤炭制液体燃料的煤间接液化（CTL）技术，清洁环保，燃烧性能优异。煤煤气气化化粗粗煤煤气气净净化化合合成成产产品品回回收收，分分离离产产品品精精制制，改改质质重重整整煤煤氧氧气气蒸蒸汽汽硫硫化化氢氢二二氧氧化化碳碳液液化化石石油油气气 乙乙烯烯 煤煤油油 柴柴油油 燃燃料料油油 其其他他化化学学品品氧氧气气蒸蒸汽汽甲甲烷烷H2+COH2+CO（合合成成气气）煤间接液化工艺流程催催化化剂剂活活化化精精炼炼提提质质费费托托合合成成反反应应费费托托合合成成产产物物 冷冷却却/分分离离新新鲜鲜催催化化剂剂循循环环尾尾气气新新鲜鲜合合成成气气废废催催化化剂剂油油品品化化工工产产品品反反应应水水尾尾气气去
2、去燃燃 料料气气系系统统副副产产蒸蒸汽汽费托合成工艺流程简图 高温费托合成工艺最早被称为 Hydrocol 工艺（海德罗科尔）项目高温费托低温费托反应温度/300350200250反应压力/MPa2.02.52.05.0反应器循环流化床或固定流化床固定床管式或浆态床反应器催化剂熔融法铁基或沉淀法铁基催 化剂铁基或钴基催化剂（更适合 于以天然气为原料的低温费 托合成油技术）产品汽油、柴油、含氧有机化学 品（乙醇、丙醇、正丁醇、 C5 以上高碳醇、丙酮、乙酸 等）和烯烃柴油和石脑油，部分高品质 石蜡柴油/质量分数%3375石脑油/质量分数%20LPG/质量分数%5汽油/质量分数%33烯烃/质量分数
3、%25其他烯烃和含氧化合物/质量 分数%9目前，世界上只有南非 Sasol 公司建有大规模煤间接液化制油商业化生产装置。Sasol 公司成立于 20 世纪 50 年代，1955 年 Sasol I 厂建成投产，1980 年、1982年 Sasol II 厂、Sasol III 厂相继建设投产。经过 50 多年的发展，南非 Sasol 公司已成为世界上最大的煤基合成油企业，年耗原煤近 5000 万吨。煤基费托合成的产品种类达到 113 种，主要产品是汽油、柴油、石蜡、合成氨、烯烃、聚合物、醇、醛等，总产量达 760 万吨，其中油品大约占 60%。Sasol I 厂第一套费托合成油装置的煤制合成气
4、技术采用 Lurigi 公司的固定床加压煤气化技术，反应器采用德国鲁尔化学（Ruhrchemie）公司和 Lurigi 公司合作开发的 Arge 固定床反应器，共有 5 台，操作温度 230，操作压力 2.7MPa，单台产能是 500 桶/日。1987 年 Sasol 公司在原有 Arge 反应器的基础上，又投用了操作压力为 4.5MPa 的高压 Arge 反应器，反应管与反应器外形尺寸与低压Arge 反应器基本一致。1955 年前后，Sasol 公司对美国凯洛格（Kellogg）公司开发的循环流化床反应器（CFB）进行了 500 倍放大，生产能力 1500 桶/日。后面 Sasol 开发成功
5、另外自己的循环流化床反应器（Synthol） 。1980 年在 Sasol II 厂、1982 年在 Sasol III 厂分别建成了 8 台循环流化床高温费托合成生产装置。生产能力达 6500 桶/日。为了进一步提高产能，Sasol 公司在原有循环流化床反应器（Synthol）基础上，开发了固定流化床反应器（SAS） 。1983 年，直径 1m 的固定流化床费托合成中试装置1985 年，开始建设直径 5m 固定流化床商业化装置，1989 年投入使用1995 年，直径 8m 的固定流化床反应器商业化示范装置开车成功19961999 年 Sasol 公司用 8 台固定流化床反应器代替了 Saso
6、l II 厂和 Sasol III厂的 16 台循环流化床反应器（Synthol） ；4 台 8m，产能 11000 桶/日；4 台10.7m，产能 20000 桶/日；2000 年增设了第九台固定流化床反应器。20 世界 70 年代中期开展浆态床费托合成反应器研究工作。1990 年研发成功了简单高效的内置式石蜡分离装置1991 年完成了 100 桶/日的三相浆态床费托合成中试装置试验工作。1993 年建设了产能是 2500 桶/日的三相浆态床费托合成工业装置，于 1995 年投入运行。与此同时还成功开发了浆态床馏分油合成工艺（SSPD） 。工艺 反应器 催化剂 反应温度/ 反应压力 /MPa
7、 主要产品 Synthol 循环流化床 熔融铁催化剂 300-350 2.5 汽油和轻烯烃 SAS 固定流化床 反应器 熔融铁催化剂 340 2.5 汽油和轻烯烃 ARGE 列管式固定床 反应器 铁基催化剂 220-250 4.5 柴油，煤油和 蜡 SSPD 浆态床反应器 铁基催化剂 250 3.0 高品质柴油， 煤油和石脑油 Sasol 公司的低温费托合成工艺：Arge 固定床费托合成工艺（铁基）和 SSPD 浆态床费托合成工艺（钴基或铁基）Sasol 公司分别在卡塔尔和尼日利亚分别建设了 3 万桶/天的浆态床 GTL 装置。Sasol 公司的高温费托合成工艺：Synthol 循环流化床工艺
8、和 SAS 固定流化床工艺，采用熔铁催化剂，主要产品是汽油和轻烯烃。1955 年 Sasol I 厂（位于 Sasolburg） ，规模 30 万吨/年；1980 年 Sasol II 厂和1982 年 Sasol III 厂（位于 Secunda） ，规模分别为 230 万吨/年；世界上最大的煤气化合成液体燃料生产基地，年消耗煤炭约为 4590 万吨，其中 Sasol I 厂 650万吨/年，Sasol II 厂和 Sasol III 厂 3940 万吨/年。Sasol 公司产品分为 6 类：1、发动机燃料：汽油、柴油和没有等；2、烯烃：乙烯、丙烯、1-戊烯和 1-己烯等；3、焦油产品：酚类
9、、芳烃、燃料油等；4、石蜡和润滑油；5、含氧化合物：醇类、酮类、醛类和酸类；6、其他：硫磺、硫铵、工业炸药、胺类、丙烯腈纤维和甲基-异丁基酮等。新产品开发：合成表面活性剂用 烯烃、增塑合成润滑剂、丙烯酰胺、聚丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、环氧乙烷和乙氧基化合物等。Sasol I 厂在 2004 年之前原料气一直使用煤制合成气，之后改用天然气。制制氧氧装装置置煤煤气气化化动动力力房房溶溶酚酚装装置置煤煤气气净净化化焦焦油油精精炼炼 石石脑脑油油加加氢氢Arge 合合成成装装置置甲甲烷烷转转化化合合成成油油装装置置Arge 精精炼炼装装置置合合成成油油 产产品品回回收收焦焦油油酸酸 硫硫铵铵 其其他
10、他含含氮氮物物蜡蜡+轻轻烃烃苯苯 芳芳香香烃烃 杂杂分分油油 焦焦油油烃烃和和化化学学品品固固氮氮肥肥料料产产品品煤煤蜡蜡热热冷冷 凝凝物物热热冷冷 凝凝物物轻轻 油油倾倾析析 油油尾尾气气石石脑脑油油裂裂解解的的LPG送送输输配配站站尾尾气气送送煤煤气气输输配配公公司司尾尾气气 送送煤煤气气输输配配公公 司司净净煤煤气气送送输输配配 公公司司净净煤煤气气尾尾气气送送冷冷箱箱尾尾气气O2氧氧气气 粗粗焦焦油油+油油煤煤气气液液粗粗煤煤气气O2石石脑脑油油净净煤煤气气甲甲烷烷转转化化气气水水+化化学学品品尾尾气气净净煤煤气气C2+C4Sasol I 厂工艺流程图合合成成油油 装装置置CO2 脱脱
11、出出C2 回回收收化化工工厂厂煤煤准准备备合合成成气气冷冷却却低低温温甲甲 醇醇洗洗装装置置硫硫回回收收焦焦油油蒸蒸馏馏煤煤气气液液 分分离离鲁鲁奇奇 气气化化炉炉溶溶酚酚装装置置 石石脑脑油油 加加氢氢氨氨回回收收炼炼油油厂厂甲甲烷烷转转化化催催化化剂剂 制制备备制制氢氢城城市市煤煤气气 掺掺混混瓦瓦斯斯油油 轻轻油油残残油油 轻轻石石脑脑油油焦焦油油油油煤煤气气冷冷凝凝液液石石脑脑油油酸酸性性气气催催化化剂剂石石脑脑油油 重重整整油油 加加氢氢过过的的聚聚合合物物 C5/C6 硫硫化化物物 LPG （丙丙烷烷）柴柴油油掺掺合合料料减减压压塔塔底底油油重重质质聚聚合合物物H2H2O2 循循环
12、环气气CH4富富气气净净 合合 成成 气气CH4富富气气H2 H2送送石石脑脑油油 加加氢氢装装置置 酸酸性性水水送送排排 放放液液体体处处理理 重重质质酮酮类类 戊戊醇醇 丁丁醇醇 乙乙醇醇 甲甲醇醇 MEK 丙丙醇醇 丙丙酮酮 中中质质杂杂酚酚油油 重重质质杂杂酚酚油油 沥沥青青 渣渣油油加加氢氢过过的的 石石脑脑油油重重质质 石石脑脑油油无无水水氨氨 有有机机物物送送出出处处理理煤煤气气液液煤煤气气液液煤煤气气液液酚酚制制品品送送排排放放液液处处理理煤煤气气液液O2蒸蒸汽汽原原煤煤块块 煤煤粗粗合合成成气气煤煤粉粉送送锅锅炉炉洗洗过过的的尾尾气气CO2C2化化学学品品+水水进进城城市市煤
13、煤 气气系系统统硫硫酸酸性性气气粗粗合合成成气气汽汽提提出出来来的的液液 体体Sasol II 厂和 Sasol III 厂工艺流程图Fe 基催化剂金属铁储量丰富、价格低廉，Fe 基催化剂具有较高的反应活性和水煤气变换反应（WGS）活性，适用的 H2/CO 比范围宽，这些特点使 Fe 基催化剂得到了广泛的研究和应用。Fe 基催化剂中铁可以形成碳化铁和氧化铁，然而真正起催化作用的是碳化铁、氮化铁和碳氮化铁。Fe 基催化剂通常在两个温度范围内使用，低于 280时在固定床或浆态床中使用，此时的 Fe 基催化剂完全浸没在油相中；高于 320时在流化床中使用，温度将以最大限度地限制蜡的生产为界限。 Fe
14、 基催化剂又可分为熔铁和沉淀铁催化剂。沉淀铁催化剂具有较高的比表面、较大的孔容和较高的活性，但是只能用于低温操作，通常 220270，压力约为3.05.0MPa，产物分布广，C5+选择性高，主要是柴油和石蜡；熔铁催化剂具有低的比表面、小的或者甚至没有孔容和低的活性，要求高温下运用，反应温度约为 320340，压力约为,2.02.2MPa，产物多以低碳烃，汽油为主。易于发生水汽变换反应，影响产物的选择性和反应速率，链增长能力差，反应温度高时，易积碳和中毒。 Co 基催化剂Co基催化剂具有高活性和链增长能力，高直链饱和重质烃选择性高，产物中含氧化合物少，对水煤气变换反应不敏感，在反应过程中稳定、不
15、易积碳和中毒。符合CO2减排趋势。由于储量有限，一般是负载型催化剂。适用于低温费托，因为较高的温度会造成甲烷选择性的急剧上升。但是Co基催化剂的缺点在于，要获得合适的选择性，必须在低温下操作，使反应速率下降，导致时空产率比Fe基催化剂低，同时由于Co催化剂在低温下反应，产品中烯烃含量较低。Co基催化剂用于生产液态烃，合适使用温度为190250，压力2.05.0MPa。流化床流化床 汽油汽油 固定床 柴油、航空煤油、石脑油和蜡 Co 基基 低温低温费费托托 190250 2.05.0 浆态床 蜡 固定床反应器（Arge 反应器）20世纪3040年代20世纪5080年代20世纪90年代Arge反应
16、器是Ruhrchemir和Lurgi公司技术反应器内有2052跟反应管，管内径50mm基于列管式固定床反应器的SMDS工艺反应器内有26150根反应管，管内径26mm德德国国特特点点缺缺陷陷管内装填催化剂，管外利用加压饱和水移走反应热适用于低温费托220250主要产品是柴油和蜡反应热移除效率低、扩散和高压降限制，严重影响单套反应器产量床层存在轴向径向温度梯度，造成甲烷收率高、长链烃选择性低、催化剂寿命缩短南南非非SasolShell常压FT反应器（长方形柜式）中压FT反应器（圆柱形）常常压压FT反反应应器器中中压压FT反反应应器器Arge反反应应器器催化剂装在冷却管和钢板形成 的空间 反应器的温度通过循环的水控 制，水的压力决定反应温度 反应产生的热量通过循环水带催化剂装在套筒间 冷却水 进入内管和外管壁管内装填催化剂，管外利用加压饱和水移走反首先是由鲁尔化学 Ruhrchemir 和鲁奇 Lurgi 两家公司合作开发。反应器直径3m，2052 跟管子组成，管内径 5cm，长 12m，体积 4
