煤直接液化制油--毕业论文

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1、4545 职业技术学院职业技术学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） （冶金化工系）（冶金化工系） 题题 目目 煤直接液化制油（年产煤直接液化制油（年产 160160 万）万） 专专 业业 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 济源职业技术学院毕业设计（论文） I 目录 摘摘 要要1 第一章 绪论.2 1.1 煤制油的发展历程.2 1.1.1 煤直接液化在世界的发展史.2 1.1.2 煤炭间接液化制油在世界的发展史3 1.1.3 中国煤制油3 1.2 煤制油的意义.4 第二章 煤炭液化的工艺.5 2.1 直接液化的基本原理.6 2.1.1 反应机理6 2.1.

2、2 反应模型.6 2.2 单段液化工艺6 2.2.1 埃克森供氢溶剂法(EDS 工艺)6 2.2.2 IGOR 工艺流程描述.9 2.3 催化两段液化工艺(CTSL 工艺)10 2.4 煤间接液化工艺.11 2.4.1 Mobil 公司 MTG 工艺11 2.4.2 SASOL 工艺.11 2.4.3 SHELL 公司的 SMDS 合成工艺.12 第三章 煤直接液化合成油13 3.1 埃克森供氢溶剂法（EDS 法）13 3.1.1 工艺反应原理.14 3.1.2 工艺流程.14 3.2 影响煤液化的因素14 3.2.1 原料煤粒度对煤液化的影响.14 3.2.2 煤变质程度和煤岩显微组分对煤液

3、化的影响.15 3.2.3 煤种矿物质对煤液化的影响.15 济源职业技术学院毕业设计（论文） II 3.2.4 反应温度、反应压力与停留时间.15 3.3 工艺计算16 3.3.1 物料衡算.16 3.3.2 能量衡算.20 第四章 煤直接液化主要设备.23 4.1 高压煤浆泵.23 4.2 煤浆预热器.24 4.3 煤直接反应器的技术特点25 4.4 煤直接液化反应器的类型26 4.4.1 鼓泡床反应器.24 4.4.2 强制循环悬浮床反应器27 4.4.3 环流反应器27 4.4.4 种煤液化反应器的比较28 第五章 煤炭液化产品的处理.31 5.1 煤液化粗油的性质.32 5.2 液化粗

4、油提质加工.34 5.2.1 煤液化石脑油馏分的加工.34 5.2.2 煤液化重油的加工32 5.3 液化粗油提质加工工艺.33 5.3.1 日本的液化粗油提质加工工艺33 5.4 煤液化残渣的利用34 第六章 结论.36 致 谢.37 参考文献38 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 1 - 摘 要 煤液化是指在一定工艺条件下把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液 体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。随着经济发展和人民生活水平的提高， 我国终端能源消费正逐步向优质高效洁净能源转化，石油消费量逐年增加。由于国 产石油无法满足需求，对进口油依存度越来越高。发展煤炭液化不仅可以解决燃煤

5、引起的环境污染问题，充分利用我国丰富的煤炭资源优势，保证煤炭工业的可持续 发展，满足未来不断增长的能源需求，而且更重要的是，煤炭液化还可以生产出经 济适用的燃料油，大量替代柴油、汽油等燃料，有效地解决我国石油供应不足和石 油供应安全问题，且经济投入和运行成本也低于石油进口，从而有利于我国清洁能 源的发展和长期的能源供应安全。从结构上讲， “富煤少油有气”的能源资源特征决 定了“以煤制油己成为我国能源战略的一个重要趋势” 。发展煤炭液化作为我国保证 煤炭工业可持续展，缓解环境恶化，优化能源结构，解决石油短缺，保证能源供应 安全的最有效途径之一。本文主要介绍了煤炭直接液化中的埃克森供氢溶剂法工艺，

6、 介绍了埃克森供氢溶剂法的发展现状，反应原理，主要化学反应，反应设备。在此 基础上，设计了直接液化年生产一百六十万吨油的生产工艺。 关键词：煤 直接液化 合成油 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 2 - 第一章 绪论 能源是社会、经济发展的基础。优化能源消费结构，安全保障能源供应是中国 经济建康发展、实现在 21 世纪中叶达到中等发达国家水平战略目标的重要支持和内 容。 随着中国经济的高速发展，如何有效地发挥煤炭资源优势，优化能源结构，解 决石油各短缺及由此造成的能源安全问题，已经引起我国政府的高度重视。我国煤 炭资源丰富，煤种齐全，煤炭资源占能源储量的92%，这就决定了我国的能源生产 和

7、消费在相当长的时期仍以煤炭为主，目前占70%左右。随着能源消费总量的增加， 煤炭需求总量将增加，大幅度减少煤炭消费是较难办到的。另外，我国能源分布不 均，重心偏西偏北，而经济发达区域偏南偏东，常规能源需要长途运输才能满足需 求，而且烟煤型污染已经给生态环境带来严重问题。因此为了减少环境污染，提高 煤炭利用效率，减少消费，降低CO2 排放量，生产便于运输的燃料，开发出了煤炭 液化技术。煤炭液化技术是指煤炭转化为液态烃的技术，可将煤转化为汽油、柴油、 LPG等产品。因此，以国内丰富的煤炭资源为基础，大力发展煤炭液化技术，尽快 实现商业化生产，并最终形成新的煤炭能源转化产业，对于平衡我国能源结构，解

8、 决石油短缺具有重大战略意义，其产业前景非常乐观。从国家政策来看，以煤代油 是中国长期能源政策中的重要组成部分，中央及地方政府十分支持“煤代油”技术 的发展，其中煤炭液化是“煤代油”主要技术之一。我国已将发展煤炭液化列入国 家“十五”发展规划，中央高层领导对煤炭液化技术的发展也十分重视和支持。发 展煤炭液化作为我国保证煤炭工业可持续展，缓解环境恶化，优化能源结构，解决 石油短缺，保证能源供应安全的最有效途径之一。 1.11.1 煤制油的发展历程煤制油的发展历程 煤液化技术可分为直接液化和间接液化两大类。接近工业化的煤直接液化技术 有 :德国 IG-OR 工艺 ,美国 HTI 工艺 ,日本 NE

9、DOl 工艺 ;已商业化的煤间接液化 技术有 :南非 Sasol 固定床高温工艺石油一直是全球各国重要的战略资源。 1.1.11.1.1 煤直接液化在世界的发展史煤直接液化在世界的发展史 煤的直接液化：煤直接液化技术研究始于上世纪初的德国，1927 年在 Leuna 建 成世界上第一个 10 万吨年直接液化厂。19361943 年间，德国先后建成 11 套直 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 3 - 接液化装置，1944 年总生产能力达到 400ta，为德国在第二次世界大战中提供了 近三分之二的航空燃料和 50的汽车及装甲车用油。第二次世界大战结束，美国、 日本、法国、意大利及前苏联等国相

10、继开展了煤直接液化技术研究。50 年代后期， 中东地区廉价石油的大量开发，使煤直接液化技术的发展处于停滞状态。1973 年， 爆发石油危机，煤炭液化技术重新活跃起来。德国、美国及日本在原有技术基础上 开发出一些煤直接液化新工艺，其中研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而 达到降低液化油生产成本的目的。目前不少国家已经完成了中间放大试验，为建立 商业化示范厂奠定了基础。世界上有代表性的煤直接液化工艺是德国的新液化 （IGOR）工艺，美国的 HTI 工艺和日本的 NEDOL 工艺。这些新液化工艺的共同特点 是煤炭液化的反应条件比老液化工艺大为缓和，生产成本有所降低，中间放大试验 已经完成。目前还

11、未出现工业化生产厂，主要原因是生产成本仍竞争不过廉价石油。 今后的发展趋势是通过开发活性更高的催化剂和对煤进行顶处理以降低煤的灰分和 惰性组分，进一步降低生产成本。 1.1.21.1.2 煤炭间接液化制油在世界的发展史煤炭间接液化制油在世界的发展史 煤炭间接液化技术主要有三种，即的南非的萨索尔（Sasol）费托合成法、美国 的莫比尔法（Mobil）和正在开发的直接合成法。目前，煤间接液化技术在国外已实 现商业化生产，全世界共有 3 家商业生产厂正在运行，它们分别是南非的萨索尔公 司和新西兰、马来西亚的煤炭间接液化厂。新西兰煤炭间接液化厂采用的是 Mobil 液化工艺，但只进行间接液化的第一步反

12、应，即利用天然气或煤气化合成气生产甲 醇，而没有进一步以甲醇为原料生产燃料油和其它化工产品，生产能力 1.25 万桶/天。 马来西亚煤炭间接液化厂所采用的液化工艺和南非萨索尔公司相似，但不同的是它 以天然气为原料来生产优质柴油和煤油，生产能力为 50 万吨/年。因此，从严格意 义上说，南非萨索尔公司是世界上唯一的煤炭间接液化商业化生产企业。 此外，美国 SGI 公司于 80 年代末开发出了一种新的煤炭液化技术，即 LFC（煤提油）技术。该技术是利用低温干馏技术，从次烟煤或褐煤等非炼焦煤中 提取固态的高品质洁净煤和液态可燃油。美国 SGI 公司于 1992 年建成了一座日处理 能力为 1000

13、吨的次烟煤商业示范厂。 1.1.31.1.3 中国煤制油中国煤制油 我国从 70 年代末开始进行煤炭直接液化技术的研究和攻关，其目的是用煤生产 汽油、柴油等运输燃料和芳香烃等化工原料。煤炭科学研究总院通过“六五”到 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 4 - “九五”的科技攻关和国际合作，先后从日本、德国引进 2 套直接液化小型连续试 验装置，从美国引进一套液化油提质加工试验装置，规模均为 0.1 吨/天，并建有先 进的原料及产品分析检验装备。经过近 20 年的试验研究，找出了 14 种适于直接液 化的中国煤种；选出了 5 种活性较高的、具有世界先进水平的催化剂；完成了 4 种 煤的工艺条件

14、试验，为开发适于中国煤种的煤直接液化工艺奠定了基础；成功地将 煤液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油。 目前，从煤一直到合格产品的全流程已经打通，煤炭直接液化技术在中国已完 成基础性研究，为进一步工艺放大和建设工业化生产厂打下了坚实的基础。我国从 50 年代初即开始进行煤炭间接液化技术的研究，曾在锦州进行过 4500 吨/年的煤间 接液化试验，后因发现大庆油田而中止。由于 70 年代的两次石油危机，以及“富煤 少油”的能源结构带来的一系列问题，我国自 80 年代初又恢复对煤间接液化合成汽 油技术的研究，由中科院山西煤化所组织实施。 “七五”期间，山西煤化所开的煤基合成汽油技术被列为国家重点

15、科技攻关项 目。1989 年在代县化肥厂完成了小型实验。 “八五”期间，国家和山西省政府投资 2000 多万元，在晋城化肥厂建立了年产 2000 吨汽油的工业试验装置，生产出了 90 号汽油。在此基础上，提出了年产 10 万吨合成汽油装置的技术方案。目前，万吨级 煤基合成汽油工艺技术软件开发和集成的研究正在进行，从 90 年代初开始研究用于 合成柴油的钴基催化剂技术也正处在试验阶段。经过 20 年的开发和研究，目前我国 已经具备建设万吨级规模生产装置的技术储备，在关键技术、催化剂的研究开发方 面已拥有了自主知识产权。可以这样讲，我国自己研发的煤炭液化技术已达到世界 先进水平。 1.21.2 煤

16、制油的意义煤制油的意义 我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化、气化等技术，对发挥资源优势， 优化终端能源结构，大规模补充国内石油供需缺口有着现实和长远意义。主要体现 在：第一，产品为清洁能源，减少污染；第二，煤炭能源化工一体化，发展新兴 产业；第三，高新技术优化集成，推动现代煤化工技术发展和产业化建设；第四， 建设大型企业和产业基地；第五，有效利用煤炭资源，高效利用，使各种煤种煤质 物尽其用，减少资源浪费；第六，经济效益最大化，通过建设大型工厂，提高综合 经济效益；第七，人力资源得到发挥。通过产业化建设，带动其他运输、建筑、服 济源职业技术学院毕业设计（论文） - 5 - 务等行业发展，扩大就业，充分利用人力资源。 第二章 煤炭液化的工艺 煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃 类为主要产品的技术。煤掖化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类。 煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过