國(guó)內(nèi)外煤炭液化的技術(shù)現(xiàn)狀

1.3Seminar世界及中國(guó)能源分布特點(diǎn)中國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量、分布及特點(diǎn)：河南及平頂山中國(guó)煤化工及存在問題分析：煤化工及煤液化的屬性煤液化技術(shù)歷史沿革22

國(guó)內(nèi)外煤炭液化的技術(shù)現(xiàn)狀331.煤炭液化研究背景2.煤炭直接、間接液化技術(shù)現(xiàn)狀3.兩種液化技術(shù)比較4.煤炭液化的SWOT分析目錄441.煤炭液化的研究背景中國(guó)是一個(gè)富煤貧油少氣的國(guó)家，而煤炭液化技術(shù)也將成為新型煤化工產(chǎn)業(yè)的重要方向之一研究背景在應(yīng)對(duì)當(dāng)今石油供需矛盾和貫徹節(jié)能減排政策中，煤炭液化不僅具有重大的環(huán)保意義，而且具有保障能源安全的戰(zhàn)略意義。煤炭通過液化將其中的硫等有害元素以及礦物質(zhì)脫除,產(chǎn)品為潔凈燃料。66二、煤炭直接、間接液化技術(shù)現(xiàn)狀2-1煤炭的直接液化技術(shù)煤炭的直接液化技術(shù)25341反應(yīng)機(jī)理煤質(zhì)要求催化劑工藝供氫溶劑煤在熱解過程中，生成的游離基從供氫溶劑中取得氫而穩(wěn)定下來，生成分子量較小的產(chǎn)物。煤在加氫液化過程中，在一定的溫度下（300°C）時(shí)，煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)中鍵能最弱的部分開始斷裂成自由基碎片：R-CH2-CH2-R′vR→CH2+R′-CH2煤中的有機(jī)質(zhì)中的雜原子如O、N、S在加氫的條件下能與氫反應(yīng)，分別生成H2O、H2S、NH3等，對(duì)提高煤加氫液化產(chǎn)品的質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境很重要2-1-1煤炭直接液化的反應(yīng)機(jī)理

熱裂解反應(yīng)供氫反應(yīng)脫雜原子反應(yīng)2-1-2煤質(zhì)要求煤化程度煤化程度越深，加氫液化越難；高等揮發(fā)煙煤（長(zhǎng)焰煤、氣煤）和年輕褐煤是最適宜的液化原料，中等變質(zhì)程度以上的很難液化煤巖組成鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組是活性組分，易加氫液化，而惰質(zhì)組難液化或根本不能液化礦物質(zhì)組成及含量

礦物質(zhì)的含量越低越好，5%左右最好，最大不超過10%如ZnCl2、SnCl2等，屬酸性催化劑，裂解能力強(qiáng)，但是對(duì)煤液化裝置設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕作用催化活性較高。但是這類金屬催化劑的價(jià)格比較昂貴而且丟棄對(duì)污染比較嚴(yán)重，因此用后要回收包括含鐵的天然礦石、含鐵的工業(yè)殘?jiān)透鞣N純態(tài)鐵的化合物（如鐵的氧化物、硫化物和氫氧化物）。鈷(Co)鉬（Mo）鎳（Ni）金屬鹵化物鐵系催化劑2-1-3催化劑2-1-4供氫氫溶溶劑劑供氫溶劑的作用25341提供和傳遞轉(zhuǎn)移活性氫作用溶脹分散作用對(duì)煤粒熱裂解生成的自由基起穩(wěn)定保護(hù)作用稀釋液化產(chǎn)物作用溶解作用主要要是是煤煤焦焦油油和和石石油油渣渣油油。。這種種煤煤直直接接液液化化工工藝藝與與石石油油渣渣油油或或煤煤焦焦油油高高溫溫裂裂解解加加氫氫工工藝藝的的結(jié)結(jié)合合與與發(fā)發(fā)展展,是一一種種高高效效合合理理利利用用煤煤炭炭資資源源生生產(chǎn)產(chǎn)液液體體燃燃料料的的新新方方法法。。常見見的的溶溶劑劑有有:四氫氫萘萘、、萘萘、、蒽蒽、、菲菲、、甲甲酚酚、、萘萘酚酚使這這些些廢廢物物質(zhì)質(zhì)得得到到循循環(huán)環(huán)利利用用,同時(shí)時(shí)減減少少污污染染,這一一技技術(shù)術(shù)對(duì)對(duì)環(huán)環(huán)境境保保護(hù)護(hù)、、節(jié)節(jié)約約資資源源很很有有意意義義2-1-4供氫氫溶溶劑劑分分類類普通通溶溶劑劑重質(zhì)質(zhì)油油廢塑塑料料、、廢廢橡橡膠膠、、廢油油脂脂13該工工藝藝以以煉煉鋁鋁赤赤泥泥為為催催化化劑劑，，催催化化劑劑加加入入量量為為4％，，不不進(jìn)進(jìn)行行催催化化劑劑回回收收。。反反應(yīng)應(yīng)壓壓力力為為30MPa，反反應(yīng)應(yīng)溫溫度度為為465oC?，F(xiàn)已已完完成成0．2t／d和200t／d規(guī)模模的的試試驗(yàn)驗(yàn)研研究究。。采采用用減減壓壓蒸蒸餾餾(即閃閃蒸蒸)方法法進(jìn)進(jìn)行行固固一一液液分分離離，，液液化化粗粗油油不不經(jīng)經(jīng)降降溫溫而而直直接接進(jìn)進(jìn)行行提提質(zhì)質(zhì)加加工工，，將將難難以以加加氫氫的的瀝瀝青青質(zhì)質(zhì)留留在在殘殘?jiān)兄杏糜米髯鳉鈿饣浦茪錃涞牡脑狭??！?-1-5直接接液液化化工工藝藝-德國(guó)國(guó)IGOR工藝藝14該工工藝藝以以黃黃鐵鐵礦礦為為催催化化劑劑，，催催化化劑劑加加人人量量為為4％，，也也不不進(jìn)進(jìn)行行催催化化劑劑回回收收。。反反應(yīng)應(yīng)壓壓力力為為19MPa，反反應(yīng)應(yīng)溫溫度度為為460℃℃。其主主要要特特點(diǎn)點(diǎn)是是循循環(huán)環(huán)溶溶劑劑全全部部在在一一個(gè)個(gè)單單獨(dú)獨(dú)的的固固定定床床反反應(yīng)應(yīng)器器中中，，用用高高活活性性催催化化劑劑預(yù)預(yù)先先加加氫氫，，使使之之變變?yōu)闉楣┕錃淙苋軇﹦?。。液液化化粗粗油油?jīng)經(jīng)過過冷冷卻卻后后再再去去進(jìn)進(jìn)行行提提質(zhì)質(zhì)加加工工。。液液化化殘殘?jiān)B連同同其其中中所所含含的的重重質(zhì)質(zhì)油油即即可可進(jìn)進(jìn)一一步步進(jìn)進(jìn)行行油油回回收收，，也也可可直直接接用用作作氣氣化化制制氫氫的的原原料料?！，F(xiàn)現(xiàn)已已完完成成0．01t／d、0．1t／d、lt／d以及150t／d規(guī)模的試驗(yàn)研研究。2-1-5直接液化工藝藝-日本NEDOL工藝15該工藝使用人人工合成的高高分散催化劑劑，加人量為為0．5％，不進(jìn)行催催化劑回收。。反應(yīng)壓力為為17MPa，反應(yīng)溫度為為4500C。其主要特點(diǎn)是是對(duì)液化殘?jiān)M(jìn)行油回收收，故液化油油收率較高?！，F(xiàn)已完成0．025t／d和3t／d規(guī)模的試驗(yàn)研研究。2-1-5直接液化工藝藝-美國(guó)HTI工藝16該工藝使用高高活性的乳化化鉬催化劑，，加人量為0．1％，在1600-1650℃高溫下采用焚焚燒法進(jìn)行催催化劑回收，，回收率達(dá)95％～97％。反應(yīng)壓力力為6～10MPa，反應(yīng)溫度為為425～435℃。其主要特點(diǎn)是是原料煤在一一個(gè)特殊的渦渦流艙內(nèi)被惰惰性氣體快速速加熱(升溫速率為1000℃／min以上)，并發(fā)生爆炸炸式的脫水干干燥、氣孔爆爆裂、熱粉碎碎以及熱裂解解。該工藝對(duì)對(duì)原料煤種的的要求比較高高，高活性、、未氧化原料料煤，而且對(duì)對(duì)煤灰成分也也有較高的要要求。現(xiàn)已建建立起5～6t／d規(guī)模的連續(xù)試試驗(yàn)裝置。2-1-5直接液化工藝藝-俄羅斯FFI工藝172-1-5直接液化工藝藝-神華煤直接液液化工藝神華煤炭液化化項(xiàng)目采用美美國(guó)碳?xì)浼夹g(shù)術(shù)公司(HTI)的生產(chǎn)工藝，，是目前世界界上首條煤直直接液化制油油的工業(yè)化生生產(chǎn)線，分為為煤液化、液液化油提質(zhì)和和制氫三大部部分。優(yōu)點(diǎn)：（1）煤漿制備全全部采用供氫氫性循環(huán)溶劑劑,使得液化反應(yīng)應(yīng)條件溫和，，系統(tǒng)操作穩(wěn)穩(wěn)定性提高；；（2）采用兩個(gè)強(qiáng)強(qiáng)制循環(huán)懸浮浮床反應(yīng)器。。這樣使得反反應(yīng)器溫度分分布均勻，產(chǎn)產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定定；（3）采用減壓蒸蒸餾的方法進(jìn)進(jìn)行液化油和和固體物的分分離。殘?jiān)兄泻土可?，，產(chǎn)品產(chǎn)率提提高；（4）循環(huán)溶劑和和產(chǎn)品采用強(qiáng)強(qiáng)制循環(huán)懸浮浮床加氫反應(yīng)應(yīng)器。該工藝PDU裝置的蒸餾油油收率達(dá)到56％～58％，轉(zhuǎn)化率90％～92％，氣產(chǎn)率約約12％～14％,水產(chǎn)率11％～13％，氫耗量5％～7％2-2-1煤炭間接液化化基本原理烴類原料F-T是將氣化產(chǎn)生的小分子聚集成大的碳?xì)浠衔锓肿樱簄CO+2nH2→nH2O+CnH2nnCO+(2n+1)H2→nH2O+CnH2n甲醇和二甲醚將固體的煤氣化后轉(zhuǎn)化為成CO和H2為主的合成氣,然后在一定溫度和催化劑作用下合成甲醇,甲醇脫水生成DME。甲醇和二甲醚都是潔凈煤技術(shù)的重要組成部分煤炭間接液化化是將煤氣化化、凈化制得得H2/CO比符合合成油油要求的原料料，然后在一一定壓力、溫溫度、催化劑劑條件下來合合成汽油、柴柴油等烴類燃燃料或含氧燃燃料等液態(tài)產(chǎn)產(chǎn)品。當(dāng)前,煤炭間接液化化的最主要產(chǎn)產(chǎn)品有3個(gè):烴類原料、甲甲醇和二甲醚醚(簡(jiǎn)稱DME)。2-2-2煤炭間接液化化工藝間接液化工藝固定床MFT合成漿態(tài)床-固定床兩段合成（SMFT）工藝Text荷蘭的SMDS合成丹麥的TIGAS合成美國(guó)的STG合成

美國(guó)MTG合成南非F-T合成

國(guó)外工藝國(guó)內(nèi)工藝其中，MFT合成工藝將傳傳統(tǒng)F-T合成和分子篩篩作用相結(jié)合合。已先后完完成了小型試試驗(yàn)、模擬試試驗(yàn)、年百噸噸中型試驗(yàn)和和2kt/a的工業(yè)性試驗(yàn)驗(yàn)，取得油收收率較高、油油品性能較好好的結(jié)果。SMFT合成工藝?yán)糜贸?xì)粒鐵基基催化劑，在在ZMS-5分子篩上將過過程產(chǎn)物轉(zhuǎn)化化為高辛烷烷值汽油。該該工藝的汽油油餾分中含有有97.8%C5-C11組分，也富含含芳烴和異構(gòu)構(gòu)烷烴，辛烷烷值高達(dá)90，是高質(zhì)量的的優(yōu)質(zhì)汽油。。2121三.兩種液化技術(shù)術(shù)比較22煤炭直接液化化對(duì)煤種的要要求較高，反反應(yīng)條件比較較苛刻，對(duì)設(shè)設(shè)備材質(zhì)較高高煤炭間接液化化對(duì)原料的適適應(yīng)性強(qiáng)，技技術(shù)相當(dāng)成熟熟。設(shè)備材質(zhì)質(zhì)要求低，裝裝置操作、維維修相對(duì)簡(jiǎn)單單。國(guó)外已有有大規(guī)模商業(yè)業(yè)化應(yīng)用實(shí)例例。3-1合成工藝對(duì)比比項(xiàng)目直接液化間接液化煤種適應(yīng)性差強(qiáng)反應(yīng)及操作條件苛刻適度溫度/C435-445270-350壓力/MPa12-302.5油收率較高一般設(shè)備材質(zhì)要求高，部分設(shè)備需進(jìn)口要求較低，設(shè)備可以全部國(guó)產(chǎn)化技術(shù)成熟程度小型試驗(yàn)，比較成熟工業(yè)化化，相當(dāng)成熟商業(yè)化應(yīng)用國(guó)內(nèi)外均無商業(yè)化工廠，只建有中小型試驗(yàn)裝置國(guó)外已有大規(guī)模商業(yè)化工廠，國(guó)內(nèi)只有中型試驗(yàn)裝置233-2合成產(chǎn)品對(duì)比比項(xiàng)目直接液化間接液化德國(guó)美國(guó)固定床循環(huán)流化床漿態(tài)床SMDSCH42103.23.9C2H615.95.291.84C2H40.141.60.2C3H62.7122.72.5C3H87.62.321.723.11.8C4H82.892.9C4H101.841.71.31.5汽油32.939.9818401817.5柴油43.936.1614719.221.7重質(zhì)油和蠟8.2152445.147.9含氧化合物3.262.9243-2合成產(chǎn)品對(duì)比比產(chǎn)物,組成%直接液化間接液化（漿態(tài)床）汽油柴油汽油柴油烷烴16.216065烯烴5.53125環(huán)烷烴55.5711芳烴18.66000極性化合物4.22487瀝青烯80辛烷值80.335-40十六烷值<2065-701、直接液化的的目標(biāo)產(chǎn)品是是：柴油、汽汽油或石腦油油。間接液化的目目標(biāo)產(chǎn)品是：：汽油、柴油油、煤油等烴烴類產(chǎn)品，或或高附加值的的有機(jī)化工產(chǎn)產(chǎn)品。2、直接液化合合成油的辛烷烷值高達(dá)80，合成柴油的的十六辛烷值值不到20,需要加氫裂化化改質(zhì)；間接液化合成成汽油辛烷值值僅35-40，柴油十六辛辛烷值高達(dá)70。253-3合成技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)對(duì)比項(xiàng)目煤直接液化煤間接液化（漿態(tài)床）例1例2例1例2規(guī)模，kt/a998.12476709.8550主要產(chǎn)品,kt/a汽油352195204.0柴油為主柴油530.41775.6475.8其他115.3505.030.0噸產(chǎn)品單耗（折合標(biāo)準(zhǔn)煤）原料煤/t2.772.312.803.7燃料煤/t包括在制氫煤中0.260.0.457天然氣/t0.226電/kw.h501596276新鮮水/t15.65.421.612.0噸產(chǎn)品投資，元/t82166210.57466.68350稅后財(cái)務(wù)收率,%12.56（稅前）12投資回收期/a11.23（稅前）8263-3合成技術(shù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)對(duì)比1、兩種液化廠廠的固定投資資都很高，受受規(guī)模影響明明顯。其中，煤間接接液化的合成成氣制造裝置置占總投資的的60%-70%；2、直接液化的的能源轉(zhuǎn)化率率高，耗水比比較少，間接液化的熱熱效率較低，，耗水量較大大；3、當(dāng)國(guó)際原油油價(jià)格在50美元以下和煤煤價(jià)在150元以下，建立煤制油工工業(yè)裝置是可可行的。2727四.煤炭液化SWOT分析4-1煤炭液化優(yōu)勢(shì)勢(shì)（Strength）優(yōu)勢(shì)（Strength）我國(guó)煤炭?jī)r(jià)格、勞動(dòng)