大型煤化工主要技術(shù)工藝路線圖-

1、煤化工技術(shù)工藝路線圖氣化煤氣凈氣合成氣氨合成合成氨甲醇合成甲醇甲醇(產(chǎn)品毛比爾法(間接液化汽油費托合成(間接液化醋酐合成液體燃料、化學(xué)品醋酐、醋酸甲酯直接液化油品加工工液體燃料、化學(xué)品煉焦焦?fàn)t煤氣煤焦油焦炭分離粗苯煤氣城市煤氣苯、甲苯、二甲苯加工萘、蒽、吡啶、酚冶金焦瀝青、炭素制品低溫干餾石灰石電石爐電石乙炔化學(xué)品煤氣燃料氣低溫煤焦油加工液體燃料、酚半焦無煙燃料、還原劑、氣化原料其它加工褐煤蠟、活性炭分子篩煤煤氣化固定床(塊煤常壓固定床(U.G.I爐、恩德爐加壓固定床(魯奇爐溫克勒爐、U-Gas爐、灰熔聚爐干粉煤:謝爾爐、GSP爐水煤漿:德士古爐流化床(碎煤氣流床(粉煤碳轉(zhuǎn)化率低、能耗高、污染

2、嚴重碳轉(zhuǎn)化率低、能耗高、操作困難碳轉(zhuǎn)化率高、氣化強度大、環(huán)保好,但投資較高,適合于大型的煤化工基地應(yīng)用烯烴、醋酸、甲醛產(chǎn)品投資參考:焦炭(含甲醇配套項目:約1200萬元/萬噸;煤制甲醇:約4000萬元/萬噸;煤制乙烯:約2億元/萬噸;煤炭液化:約1億元/萬噸(指設(shè)備投資。以上是指大、中型項目的概略投資。相關(guān)轉(zhuǎn)化:2噸煤生產(chǎn)1噸甲醇,附加值可提高8倍;3噸甲醇生產(chǎn)1噸聚烯烴,附加值可提高1倍。4-5噸煤液化1噸油。液化反應(yīng)器工氫氣制備工煤漿制備工煤制甲醇典型工藝路線圖備煤(制漿或磨粉煤氣化CO變換熱回收空分循環(huán)機甲醇合成合成氣壓縮低溫甲醇洗脫硫脫碳硫回收粗甲醇精餾甲醇產(chǎn)品空分氧氣煤CO2H2S循

3、環(huán)氣CO+H2O(g=CO2+H2(放熱反應(yīng)渣馳放氣1、合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式:(1、主反應(yīng):C O+2H2=C H3O H+102.5K J/m o l(2、副反應(yīng)2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/molC O+3H2=C H4+H2O+115.6K J/m ol4C O+8H2=C4H9O H+3H2O+49.62K J/m o lC O2+H2=C O+H2O-42.9K J/m o l2、甲醇合成氣要求氫碳比f=(H2-CO2/(CO+CO22.052.10,由于煤炭氣化所得到的水煤氣CO含量較高,H2含量較低,因此水煤氣須經(jīng)脫硫、變換、脫碳調(diào)整氣體組成,以達

4、到甲醇合成氣的要求。3、CO變換反應(yīng)C O+H2O(g=C O2+H2(放熱反應(yīng)4、水煤氣組分與甲醇合成氣組分對比氣體種類氣體組分(%CO H2CO2CH4水煤氣37.350.0 6.50.3甲醇合成氣29.9067.6429.900.1天然氣制甲醇工藝流程圖天然氣壓縮精脫硫蒸汽轉(zhuǎn)化壓縮粗甲醇精餾甲醇產(chǎn)品部分氧化空分空氣甲醇合成CH4+H2O(g=CO+H2(強吸熱反應(yīng)1、合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式:C H4+H2O=C H3O H+H22、甲醇合成氣要求氫碳比f=(H2-CO2/(CO+CO22.052.10,由于天然氣甲烷含量較高,因此要對天然氣進行蒸汽轉(zhuǎn)化,生成以H2、CO和CO2位主要成

5、分的轉(zhuǎn)化氣。由于蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強吸熱反應(yīng),因此還要對天然氣進行純氧部分氧化以獲取熱量,使得蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)正常連續(xù)進行,最終達到甲醇合成氣的要求。3、蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)C H4+H2O(g=C O+H2(強吸熱反應(yīng)4、純氧部分氧化反應(yīng)2C H4+O2=2C O+4H2+35.6k J/m o lC H4+O2=C O2+2H2+109.45k J/m olC H4+O2=C O2+H2O+802.3k J/m ol5、天然氣組分與甲醇合成氣組分對比氣體種類氣體組分(%CO H2CO2CH4天然氣- 3.296.2甲醇合成氣29.9067.6429.900.1石油化工、煤炭化工產(chǎn)品方案對比(生產(chǎn)烯烴 10

6、00萬噸原油300萬噸石腦油100萬噸乙烯50萬噸丙烯石油裂解蒸餾分離1000萬噸煤炭600萬噸甲醇100萬噸乙烯100萬噸丙烯MTP、MTO氣化合成聚烯烴聚烯烴以天然氣(或煤氣為原料的MTO技術(shù)流程天然氣7億立方MTO甲醇50萬噸/年乙烯、丙烯16.7萬噸丁烯2.2萬噸1.0萬噸液化氣1.2萬噸水28.9萬噸Methanol-to-Olefin (甲醇制低碳烯烴以天然氣(或煤炭為原料的MTP技術(shù)流程丙烯24萬噸汽油4萬噸液化氣2萬噸水28萬噸100萬噸MTP甲醇50萬噸聚丙烯16萬噸煤炭直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料,煤直接液化的操作條件苛刻,對煤種的依賴性強。典型的煤直接液化技術(shù)是在40

7、0攝氏度、150個大氣壓左右將合適的煤催化加氫液化,產(chǎn)出的油品芳烴含量高,硫氮等雜質(zhì)需要經(jīng)過后續(xù)深度加氫精制才能達到目前石油產(chǎn)品的等級。一般情況下,一噸無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油。煤直接液化油可生產(chǎn)潔凈優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料。但是適合于大噸位生產(chǎn)的直接液化工藝目前尚沒有商業(yè)化,主要的原因是由于煤種要求特殊,反應(yīng)條件較苛刻,大型化設(shè)備生產(chǎn)難度較大,使產(chǎn)品成本偏高。煤直接液化技術(shù)研究始于上世紀初的德國,1927年在Leuna建成世界上第一個10萬噸/年直接液化廠。19361943年間,德國先后建成11套直接液化裝置,1944年總生產(chǎn)能力達到400萬噸/年,為德國在第二次世界大戰(zhàn)中提供了近

8、三分之二的航空燃料和50%的汽車及裝甲車用油。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束,美國、日本、法國、意大利及前蘇聯(lián)等國相繼開展了煤直接液化技術(shù)研究。50年代后期,中東地區(qū)廉價石油的大量開發(fā),使煤直接液化技術(shù)的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。1973年,爆發(fā)石油危機,煤炭液化技術(shù)重新活躍起來。德國、美國及日本在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一些煤直接液化新工藝,其中研究工作重點是降低反應(yīng)條件的苛刻度,從而達到降低液化油生產(chǎn)成本的目的。目前不少國家已經(jīng)完成了中間放大試驗,為建立商業(yè)化示范廠奠定了基礎(chǔ)。世界上有代表性的煤直接液化工藝是德國的新液化(IGOR工藝,美國的HTI工藝和日本的NEDOL工藝。這些新液化工藝的共同特點是煤炭液化的反

9、應(yīng)條件比老液化工藝大為緩和,生產(chǎn)成本有所降低,中間放大試驗已經(jīng)完成。目前還未出現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)廠,主要原因是生產(chǎn)成本仍競爭不過廉價石油。今后的發(fā)展趨勢是通過開發(fā)活性更高的催化劑和對煤進行頂處理以降低煤的灰分和惰性組分,進一步降低生產(chǎn)成本。德國IGOR工藝1981年,德國魯爾煤礦公司和費巴石油公司對最早開發(fā)的煤加氫裂解為液體燃料的柏吉斯法進行了改進,建成日處理煤200噸的半工業(yè)試驗裝置,操作壓力由原來的70兆帕降至30兆帕,反應(yīng)溫度450480攝氏度;固液分離改過濾、離心為真空閃蒸方法,將難以加氫的瀝青烯留在殘渣中氣化制氫,輕油和中油產(chǎn)率可達50%。工藝特點:把循環(huán)溶劑加氫和液化油提質(zhì)加工與煤的直接

10、液化串聯(lián)在一套高壓系統(tǒng)中,避免了分立流程物料降溫降壓又升溫升壓帶來的能量損失,并在固定床催化劑上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化,使碳的損失量降到最小。投資可節(jié)約20%左右,并提高了能量效率。美國HTI工藝該工藝是在兩段催化液化法和H-COAL工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,采用近十年來開發(fā)的懸浮床反應(yīng)器和HTI擁有專利的鐵基催化劑。工藝特點:反應(yīng)條件比較緩和,反應(yīng)溫度420450攝氏度,反應(yīng)壓力17兆帕;采用特殊的液體循環(huán)沸騰床反應(yīng)器,達到全返混反應(yīng)器模式;催化劑是采用HTI專利技術(shù)制備的鐵系膠狀高活性催化劑,用量少;在高溫分離器后面串聯(lián)有在線加氫固定床反應(yīng)器,對液化油進行加氫精制;固液分離采用臨界溶劑萃取

11、的方法,從液化殘渣中最大限度回收重質(zhì)油,從而大幅度提高了液化油回收率。日本的NEDOL工藝19781983年,在日本政府的倡導(dǎo)下,日本鋼管公司、住友金屬工業(yè)公司和三菱重工業(yè)公司分別開發(fā)了三種直接液化工藝。所有的項目是由新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)(NEDO負責(zé)實施的。1983年,所有的液化工藝以日產(chǎn)0.12.4t不同的規(guī)模進行了試驗。新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)不再對每個工藝單獨支持,相反將這三種工藝合并成NEDOL液化工藝,主要對次煙煤和低階煙煤進行液化。有20家公司合并組成了日本煤油有限公司， 負責(zé)設(shè)計、建造和經(jīng)營一座250噸/天規(guī)模的小型試驗廠。但是，該項目 于1987年由于資金問題*擱置。一座1t/d的工

12、藝支持單元（PSU）按計 劃于1988年安裝投產(chǎn)，項目總投資3000萬美元，由于各種原因該項目進 展的斷斷續(xù)續(xù)。1988年，該項目被重新規(guī)劃，中試規(guī)模液化廠的生產(chǎn)能 力被重新設(shè)計為150t/d。新廠于1991年10月在鹿島開工，于1996年初完 工。 從1997年3月1998年12月，日本又建成了5座液化廠。這5座液化廠對三 種不同品種的煤（印度尼西亞的Tanito Harum煤和Adaro煤以及日本的 Ikeshima煤）進行了液化，沒有太大問題。液化過程獲得了許多數(shù)據(jù)和 結(jié)果，如80天連續(xù)加煤成功運轉(zhuǎn)，液化油的收率達到58wt%（干基無灰 煤），煤漿的濃度達50%，累計生產(chǎn)時間為6200小

13、時。 俄羅斯FFI工藝 俄羅斯煤加氫液化工藝的特點為：一是采用了自行開發(fā)的瞬間渦流倉煤 粉干燥技術(shù)，使煤發(fā)生熱粉碎和氣孔破裂，水分在很短的時間內(nèi)降 到1.52，并使煤的比表面積增加了數(shù)倍，有利于改善反應(yīng)活性。該 技術(shù)主要適用于對含內(nèi)在水分較高的褐煤進行干燥。二是采用了先進高 效的鉬催化劑，即鉬酸銨和三氧化二鉬。催化劑添加量為0.02 0.05，而且這種催化劑中的鉬可以回收8595。三是針對高活性 褐煤，液化壓力低，可降低建廠投資和運行費用，設(shè)備制造難度小。由 于采用了鉬催化劑，俄羅斯高活性褐煤的液化反應(yīng)壓力可降低到610 兆帕，減少投資和動力消耗，降低成本，提高可靠性和安全性。但是對 煙煤液化，必須把壓力提高。 煤炭直接液化工藝流程