煤液化技术第十五讲

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1、 制制 油油第十五讲第十五讲 煤直接液化传统工艺（一）煤直接液化传统工艺（一）123主要知识点：主要知识点：EDS 直接液化工艺直接液化工艺SCR-II直接液化工艺直接液化工艺单位：鄂尔多斯职业学院单位：鄂尔多斯职业学院 主讲人：周铁桥主讲人：周铁桥煤直接液化工艺分类煤直接液化工艺分类4H-Coal直接液化工艺直接液化工艺20世纪世纪60年代工艺年代工艺 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世纪世纪70年代工艺年代工艺 IGOR (IG新工艺)，德国，DMT HTI (基于H-Coa

2、l)，美国，HTI NEDOL (基于EDS和IGOR), 日本, NEDO20世纪世纪80年代工艺年代工艺 CT-5(低压)，俄罗斯，前苏联国家科学院 CTSL(两段液化)，美国，HRI (HTI) HRI(煤油共炼)，美国，HRI (HTI)21世纪世纪 (2004) 工艺工艺 神华工艺(基于HTI和NEDOL), 中国, 神华1.1 煤直接液化典型工艺煤直接液化典型工艺1. .煤直接液化工艺分类煤直接液化工艺分类单单段段液液化化工工艺艺 通过一个主液化反应器生产液体产品。这种工艺可能包含一个 在线加氢反应器或离线加氢反应器 ，对液体产品提质而不能直接提高总转化率。两两段段液液化化工工艺艺

3、 通过两个液化反应器生产液体产品。第一段的主要功能是煤的 热 解 ，在此段中不加催化剂或加入低活性可弃性催化剂。第一段的反应产物在第二段反应器中在高活性催化剂存在下加氢再生产出液体产品。煤煤油油共共炼炼工工艺艺 煤和石油混合处理，生产液化产品。此工艺也可以划到上述两种工艺中去。1.2 煤直接液化工艺的分类煤直接液化工艺的分类1. .煤直接液化工艺分类煤直接液化工艺分类SRC-II，EDS，H-Coal，IGOR，NEDOL，CT-5CTSL，HTI，神华工艺HRI，CCLC煤加氢液化工艺流程如下：氢气氢气反应反应单元单元分离分离单元单元提质加提质加工单元工单元催化剂催化剂煤浆制煤浆制备单元备单

4、元煤煤循环溶剂循环溶剂煤：煤：0.15mm催化剂催化剂: Fe-S系系420-470 oC17-30 MPa380-390 oC15-18 MPa气体气体汽油汽油柴油柴油航空燃料航空燃料残渣残渣氢循环氢循环1.3 煤直接液化工艺流程煤直接液化工艺流程1. .煤直接液化工艺分类煤直接液化工艺分类SRC（溶剂精炼煤法 Solvent Refined Coal）工艺的最初目的是从煤生产一种可以为环境所接受的 洁净固体燃料 ， 即 SRC- I。后来在SRC-I 的基础上，进行了改进，以生产全馏份 低硫燃料油 为 目的，改进后的溶剂精炼煤法被称为SRC-II工艺 。 2.1 SRC工艺概况工艺概况2.

5、 .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺SRC-I工 艺 SRC-I工艺由美国匹兹堡密德威煤炭矿业公司（Pittsburg and Midway Coal Mining Company , P&M）于六十年代初根据二次大战前德国的Pott-Broche工艺的原理开发出来的。 2.1 SRC工艺概况工艺概况2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺煤制浆煤制浆萃取器萃取器过滤过滤蒸馏蒸馏煤粉干馏干馏半焦加氢加氢氢加氢加氢液化油循环溶剂液化反应器(萃取器)：不加氢，不使用催化剂；循环溶剂：离线加氢；缺点：易结焦，过滤困难，传热差。德国：Pott-Broche 液化工艺（溶剂萃取法）4301015

6、MPa60%40%2.1 SRC工艺概况工艺概况2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺煤制浆煤制浆反应器反应器分离分离过滤过滤煤粉矿物质氢循环溶剂液化反应器：加氢，不使用催化剂；循环溶剂：不加氢；特点：主要产品是固体，脱硫效果好。美国：SRC-I 工艺4304501014MPa蒸馏蒸馏溶剂精炼煤溶剂精炼煤氢循环SRC-I工 艺 SRC-I工艺由美国匹兹堡密德威煤炭矿业公司（Pittsburg and Midway Coal Mining Company , P&M）于六十年代初根据二次大战前德国的Pott-Broche工艺的原理开发出来的。 SRC-I工 艺 1965年建成 0.5t/d

7、的装置。 1974年放大为两个独立的试验装置：亚拉巴马州威尔逊镇（ Wilsonville） 的 6t/d装置；华盛顿州的刘易斯堡（Fort Lewis）50t/d装置。 2.1 SRC工艺概况工艺概况2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺SRC-II工 艺 在SRC-I工艺基础上进行一些改进，以生产液体产品为目的的工艺称为 SRC-II工艺。 SRC-II工艺由 美国海湾石油公司（Gulf Oil Corporation）开发，并在华盛顿州塔科马建设了 50t/d的SRC-II工艺装置。2.1 SRC工艺概况工艺概况2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺SRC-II 工艺工艺原料

8、煤原料煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂残渣残渣(气化气化)循环氢循环氢 高高温温分分离离器器减减 压压 塔塔液液化化 反反 应应 器器深深冷冷分分离离器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤酸酸性性气气净净化化分分馏馏器器S燃料油燃料油预预热热器器44046614MPa含固体残渣，矿物质催化2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺液化气液化气气气油油管道气管道气SRC-II特点：(1)反应条件反应条件 温度440466；压力14MPa(2)催催 化化 剂剂 无外加催化剂(矿物质催化) 矿物质会发生积聚现象 煤种选择上受到局限(3)工艺流程工艺流程 高温分离器底部的部分含灰重质馏份作为循环溶剂； 固液分离用

9、减压蒸馏代替过滤，简化工艺; 无常压蒸馏塔，无加氢精制装置（溶剂不加氢）。2.2 SRC-II工艺的特点工艺的特点2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺思考：请预测SRC-II工艺液化油产率情况，并说明理由。SRC-II与SRC-I不同点： 第一，反应器操作条件要苛刻。温度 460，压力 14MPa， 轻质产品的产率提高。 第二，在蒸馏或固液分离前，部分反应产物循环至煤浆制备单元。这样，循环溶剂中含有未反应的固体和不可蒸馏的SRC。 第三，固体通过减压蒸馏与液化油分离，从减压塔排出的减压蒸馏残渣作为制氢原料。塔顶馏出物为产品液化油。2. .SRC-II直接液化工艺直接液化工艺2.2 SR

10、C-II工艺的特点工艺的特点EDS工 艺 EDS（供氢溶剂法 Exxon Donor Solvent）是美国 Exxon公司开发的一种煤炭直接液化工艺。 Exxon公司从 1966年开始研究煤炭直接液化技术，对 EDS工艺进行开发，并在 0.5t/d的连续试验装置上确认了 EDS工艺的技术可行性。 1975年6月，在 Baytown建立 了 250t/d的 工 业 性 试 验 厂 ， 完 成 了 E D S工 艺 的 研 究 开发工作。3. .EDS 直接液化工艺直接液化工艺3.1 EDS工艺概况工艺概况EDS 工艺工艺原料煤原料煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂残渣残渣 ( 灵活焦化 )循环氢循环氢

11、 高高温温分分离离器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气燃料油燃料油预预热热器器 加加氢氢反反应应器器3. .EDS 直接液化工艺直接液化工艺Ni/Mo4304701016MPa活活 性性 焦焦 化化3. .EDS 直接液化工艺直接液化工艺工工艺艺流流程程： 含固体的减压塔釜底残渣在流化焦化装置进行焦化，以获得更多的液体产物。流化焦化产生的焦在气化装置中气化制取燃料气。焦化和气化被组合在一套装置中联合 操 作 ， 被 称 为 灵 活 焦 化 法 。反应条件：反应条件：焦化温度 485650气化温度 800900停留时间 0.5h1h

12、反应条件 条件温和，温度430 470；压力1016MPa 催 化 剂 无外加催化剂工艺流程 循环溶剂加氢后进入反应器，供氢性能好； 煤中矿物质在加氢反应器中容易沉积； 液化加氢和溶剂加氢分开，可提高催化剂使用寿命； 由于液化反应为非催化反应，液化油收率低； 灵活焦化可以提高液化油的产率。3. .EDS 直接液化工艺直接液化工艺3.2 EDS工艺特点工艺特点 EDS工艺的产油率较低，有大量的前沥青烯和沥青烯未转化为油，可以通过增加煤浆中减压蒸馏的塔底物的循环量来提高液体收率。3. .EDS 直接液化工艺直接液化工艺3.2 EDS工艺特点工艺特点H-Coal工 艺 H-Coal工 艺 始 于 1

13、963年 ， 由 美 国 Hydrocarbon Research Inc.（HRI）开发。 H-Coal工艺的许多基本概念都来源于HRI的用于重油提质加工的H-Oil工艺。 4. .H-Coal 直接液化工艺直接液化工艺4.1 H-Coal工艺概况工艺概况1955年开始研究H-Oil工艺，1962年H-Oil工艺实现工业化;1963年在H-Oil工艺的反应系统中开始了投煤试验;1965年在11.3kg/d的 H-Coal工艺的连续装置上进行了实验室规模的研究;1966年3月开始了3t/d的装置运转;1974年9月开始着手设计200600t/d的工业性试验装置;1980年200600t/d的工

14、业性试验装置开始运转，1983年运转结束。H-Coal 工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气粗油循环粗油循环(催化剂催化剂)残渣（催化剂回收）残渣（催化剂回收）循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气石脑油石脑油旋旋液液分分离离器器溶剂循环溶剂循环燃料油燃料油45046020MPaNi/Co-Mo/Al2O34. .H-Coal 直接液化工艺直接液化工艺反应条件 温度450460；压力20MPa；催 化 剂 高活性Ni/Co-Mo/Al2O3（需回收利用）；工艺流程 最大特点是使用沸腾床三

15、相反应器； 液化粗油循环回反应器，增加了油收率； 分离器底部含固液体在旋液分离器中分离。4. .H-Coal 直接液化工艺直接液化工艺4.2 H-Coal工艺特点工艺特点 同其它工艺相类似， H-Coal工艺的液化油产率也与煤种有很大关系。利用适宜煤种，可得到超过 95%的总转化率，液体收率可超过50%（无水无灰煤）。 4. .H-Coal 直接液化工艺直接液化工艺4.2 H-Coal工艺特点工艺特点 同其它工艺相类似， H-Coal工艺的液化油产率也与煤种有很大关系。利用适宜煤种，可得到超过 95%的总转化率，液体收率可超过50%（无水无灰煤）。 4. .H-Coal 直接液化工艺直接液化工

16、艺4.2 H-Coal工艺特点工艺特点一、请简述一、请简述EDS工艺的工艺特点。工艺的工艺特点。二、请画出二、请画出H-Coal工艺的流程简图。工艺的流程简图。作作 业业THANK YOU沸腾床三相反应器 分布板上方的反应器圆筒为颗粒催化剂床，催化剂是直径 1.6mm， 在氧化铝载体上载有钼、钴活性组分的条状加氢催化剂。颗粒催化剂床层的膨胀和沸腾（实际上是流动状态象沸腾）主要靠由反应器底部的循环泵泵出的向上流动的循环油。沸腾床三相反应器 循环油到达反应器顶部后，部分通过反应器中的溢流盘回到底部的循环泵，与进料煤浆和氢气混合后一起进入反应器底部的分布室，经过分布板产生分布均匀的向上流动的液速，使

17、催化剂床层膨胀最后达到上下沸腾状态，但不至于使催化剂颗粒随液体流出反应器。沸腾床三相反应器 之所以要采用循环油系统，是因为进料煤浆和氢气的空速不能使催化剂层膨胀和沸腾。膨胀和沸腾的催化剂床层体积比初始填装的催化剂床层体积大 40%，催化剂颗粒之间产生的空隙，可以使煤浆中的固体灰和未反应煤顺利通过。沸腾床三相反应器 反应器中的循环油量相对于煤浆进料量而言是大量的，因此可以使反应器内部保持温度均匀，但由于煤的加氢是强放热反应，反应器的煤浆进料温度可以比反应器出口温度低66149。反应器可以定期取出定量催化剂和添加等量新鲜催化剂，因此能使催化剂活性稳定在所需的较高水平上，使得产品质量和产物分布几乎保持恒定不变，使操作得以简化。返回返回