煤制油煤化工一體化技術課件

1、針對我國煤炭資源尤其是煙煤較為豐富、煤化針對我國煤炭資源尤其是煙煤較為豐富、煤化工發(fā)展的總體態(tài)勢和國內已有的技術優(yōu)勢，提工發(fā)展的總體態(tài)勢和國內已有的技術優(yōu)勢，提出了符合能源化工發(fā)展方向的煤制油出了符合能源化工發(fā)展方向的煤制油-煤化工煤化工一體化技術方案。煤制油一體化技術方案。煤制油-煤化工一體化技術，煤化工一體化技術，可實現(xiàn)煤炭可實現(xiàn)煤炭-清潔燃料清潔燃料-化工的協(xié)調發(fā)展，對于化工的協(xié)調發(fā)展，對于促進我國資源合理利用具有現(xiàn)實意義。促進我國資源合理利用具有現(xiàn)實意義。摘摘 要要 我國能源資源的特點是煤炭資源豐富，而石油、我國能源資源的特點是煤炭資源豐富，而石油、天然氣資源相對貧乏。據(jù)國土資源部天然

2、氣資源相對貧乏。據(jù)國土資源部2004年年6月發(fā)月發(fā)布的統(tǒng)計報告，截至布的統(tǒng)計報告，截至2002年年底，中國探明可直接年年底，中國探明可直接利用的煤炭儲量為利用的煤炭儲量為1886億噸，煤炭資源可以保證開億噸，煤炭資源可以保證開采上百年。截至采上百年。截至2003年年底，我國累計探明可開采年年底，我國累計探明可開采石油儲量僅石油儲量僅65億噸。與此同時，我國已成為石油消億噸。與此同時，我國已成為石油消費大國，費大國，2005年石油進口量突破年石油進口量突破1億噸，預計億噸，預計2010年石油消費量將達到年石油消費量將達到3.96億噸，缺口將突破億噸，缺口將突破1.5億噸。億噸。石油對外依存度達石

3、油對外依存度達40%50%。背背 景景石油短缺在我國已經(jīng)成為必須面對的現(xiàn)實，對石油短缺在我國已經(jīng)成為必須面對的現(xiàn)實，對我國國民經(jīng)濟發(fā)展和國家能源安全構成嚴重威我國國民經(jīng)濟發(fā)展和國家能源安全構成嚴重威脅。因此，發(fā)展以煤為原料的煤制油和煤化工脅。因此，發(fā)展以煤為原料的煤制油和煤化工產(chǎn)業(yè)，不僅可實現(xiàn)化學工業(yè)的原料路線替代產(chǎn)業(yè)，不僅可實現(xiàn)化學工業(yè)的原料路線替代（煤代油），而且有利于保障我國的能源領域（煤代油），而且有利于保障我國的能源領域尤其是車用燃料領域的可持續(xù)發(fā)展。尤其是車用燃料領域的可持續(xù)發(fā)展。 背背 景景 神府煤田圈包括陜西、內蒙、寧夏、山西，神府煤田圈包括陜西、內蒙、寧夏、山西，煤炭資源十分

4、豐富，遠景儲量在煤炭資源十分豐富，遠景儲量在1萬億噸以上。萬億噸以上。煤質為低磷、低硫、低灰、中高發(fā)熱量的煙煤，煤質為低磷、低硫、低灰、中高發(fā)熱量的煙煤，煤的氣化和轉化活性好，煤液化油收率比較高，煤的氣化和轉化活性好，煤液化油收率比較高，可作為優(yōu)質的動力用煤、化工用煤和液化用煤。可作為優(yōu)質的動力用煤、化工用煤和液化用煤。 背背 景景 針對我國資源、能源和化學工業(yè)的基本態(tài)針對我國資源、能源和化學工業(yè)的基本態(tài)勢和發(fā)展需求，尤其是神府煤田煙煤資源豐富、勢和發(fā)展需求，尤其是神府煤田煙煤資源豐富、品質優(yōu)良的特點，結合我國已有的技術優(yōu)勢，品質優(yōu)良的特點，結合我國已有的技術優(yōu)勢，提出煤制油提出煤制油-煤化工

5、一體化技術方案，旨在形成煤化工一體化技術方案，旨在形成煤炭煤炭-清潔燃料清潔燃料-煤化工協(xié)同發(fā)展的格局。對于煤化工協(xié)同發(fā)展的格局。對于節(jié)約原生資源、實現(xiàn)資源綜合利用、保護環(huán)境、節(jié)約原生資源、實現(xiàn)資源綜合利用、保護環(huán)境、促進該經(jīng)濟圈經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。促進該經(jīng)濟圈經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。 方案的提出方案的提出 煤制油技術是先進的煤炭轉化技術之一，是以煤制油技術是先進的煤炭轉化技術之一，是以煤為原料制取液體烴類產(chǎn)品的技術。煤為原料制取液體烴類產(chǎn)品的技術。 煤制油技術分為直接液化和間接液化兩大類。煤制油技術分為直接液化和間接液化兩大類。 煤的直接液化是煤直接催化加氫轉化成液體產(chǎn)煤的直接液化是煤直接催

6、化加氫轉化成液體產(chǎn)物的技術，主要包括煤的處理、加氫液化、固液分物的技術，主要包括煤的處理、加氫液化、固液分離、油品煉制、制氫、液化殘渣處理等過程。典型離、油品煉制、制氫、液化殘渣處理等過程。典型工藝有：德國工藝有：德國IGOR工藝，日本工藝，日本NEDOL工藝和美國工藝和美國HTI工藝。國內在煤直接液化技術方面已取得重大進工藝。國內在煤直接液化技術方面已取得重大進展，神華集團煤制油一期工程展，神華集團煤制油一期工程 3.2 Mt/a裝置已進入裝置已進入建設，同時在上海建立煤制油技術研發(fā)中試基地。建設，同時在上海建立煤制油技術研發(fā)中試基地。 技術現(xiàn)狀：煤制油技術現(xiàn)狀：煤制油 煤的間接液化是以煤基

7、合成氣（煤的間接液化是以煤基合成氣（CO+H2）為原料，在一定溫度和壓力下，定向地催化合為原料，在一定溫度和壓力下，定向地催化合成烴類燃料油和化工原料的工藝，包括煤氣化成烴類燃料油和化工原料的工藝，包括煤氣化制取合成氣、變換、催化合成以及產(chǎn)品分離和制取合成氣、變換、催化合成以及產(chǎn)品分離和改質加工等過程。改質加工等過程。技術現(xiàn)狀：煤制油技術現(xiàn)狀：煤制油 煤間接液化技術主要有：南非薩索爾（煤間接液化技術主要有：南非薩索爾（Sasol）費）費托合成法，主要是合成烷烴及少量的合成烯烴；美國托合成法，主要是合成烷烴及少量的合成烯烴；美國莫比爾法（莫比爾法（Mobil），用煤制成合成氣，經(jīng)催化合成甲），用

8、煤制成合成氣，經(jīng)催化合成甲醇，再將甲醇轉化成汽油；直接合成法，用低醇，再將甲醇轉化成汽油；直接合成法，用低H2/CO比比值（值（0.60.7）的合成氣作原料氣，直接合成高辛烷值）的合成氣作原料氣，直接合成高辛烷值汽油。汽油。 中科院山西煤化所開發(fā)的中科院山西煤化所開發(fā)的MFT法，提出將傳統(tǒng)的法，提出將傳統(tǒng)的F-T合成與擇形分子篩相結合的兩段法改進合成與擇形分子篩相結合的兩段法改進F-T合成汽合成汽油新技術，已完成中間試驗，正進行產(chǎn)業(yè)化推進。油新技術，已完成中間試驗，正進行產(chǎn)業(yè)化推進。技術現(xiàn)狀：煤制油技術現(xiàn)狀：煤制油 目前我國煤化工主要以生產(chǎn)合成氨、目前我國煤化工主要以生產(chǎn)合成氨、合成甲醇以及合

9、成氣制其他化工產(chǎn)品為主，合成甲醇以及合成氣制其他化工產(chǎn)品為主，存在產(chǎn)品結構單一、布局不合理、生產(chǎn)規(guī)存在產(chǎn)品結構單一、布局不合理、生產(chǎn)規(guī)模小、投資和運行成本高等不足。模小、投資和運行成本高等不足。技術現(xiàn)狀：煤化工技術現(xiàn)狀：煤化工 經(jīng)過幾十年的努力，我國在煤化工領域的經(jīng)過幾十年的努力，我國在煤化工領域的技術開發(fā)取得了引人注目的成就，形成了系列技術開發(fā)取得了引人注目的成就，形成了系列技術集群，主要集中在煤氣化、合成氣凈化和技術集群，主要集中在煤氣化、合成氣凈化和變換、甲醇合成催化劑和反應器技術、合成氨變換、甲醇合成催化劑和反應器技術、合成氨成套技術以及成套技術以及C1 化學下游產(chǎn)品生產(chǎn)技術等。化學下

10、游產(chǎn)品生產(chǎn)技術等。技術現(xiàn)狀：煤化工技術現(xiàn)狀：煤化工 無論對于煤制油，還是對于煤化工，其關鍵的無論對于煤制油，還是對于煤化工，其關鍵的龍頭技術為煤氣化制合成氣（或氫）技術。國內在龍頭技術為煤氣化制合成氣（或氫）技術。國內在氣化方面，主要采用氣化方面，主要采用 固定床：固定床：UGI，Lurgi 流化床：灰熔聚，流化床：灰熔聚，U-Gas，恩德爐，恩德爐 氣流床：干法氣化（氣流床：干法氣化（Shell，GSP），濕法氣化），濕法氣化（水煤漿，多元料漿）（水煤漿，多元料漿）技術現(xiàn)狀：煤氣化技術現(xiàn)狀：煤氣化從技術成熟性、投資、建設周期、技術經(jīng)濟從技術成熟性、投資、建設周期、技術經(jīng)濟指標和環(huán)保友好等方面

11、考慮，濕法氣流床加指標和環(huán)保友好等方面考慮，濕法氣流床加壓氣化技術是一種值得優(yōu)先選擇的先進技術。壓氣化技術是一種值得優(yōu)先選擇的先進技術。 技術現(xiàn)狀：煤氣化技術現(xiàn)狀：煤氣化多元料漿氣化技術（多元料漿氣化技術（MCSG） 西北化工研究院經(jīng)過西北化工研究院經(jīng)過30多年的努力開發(fā)成功多年的努力開發(fā)成功 經(jīng)歷探索性基礎研究、承擔國家經(jīng)歷探索性基礎研究、承擔國家“六五六五”、“七五七五”、“八五八五”和科技部科研院所技術開發(fā)和科技部科研院所技術開發(fā)專項幾個階段專項幾個階段 成功應用于年產(chǎn)成功應用于年產(chǎn)330萬噸合成氨、萬噸合成氨、2060萬噸萬噸甲醇和甲醇和40萬噸煤制油裝置。萬噸煤制油裝置。 取得取得8

12、項國家專利。項國家專利。技術現(xiàn)狀：煤氣化技術現(xiàn)狀：煤氣化本技術的最大特點是以煤、石油焦、石油瀝青等本技術的最大特點是以煤、石油焦、石油瀝青等含碳物質和油（原油、重油、渣油等）、水等經(jīng)含碳物質和油（原油、重油、渣油等）、水等經(jīng)優(yōu)化混配形成多元料漿，經(jīng)加壓氣流床氣化爐氣優(yōu)化混配形成多元料漿，經(jīng)加壓氣流床氣化爐氣化生產(chǎn)合成氣（化生產(chǎn)合成氣（CO+H2）。本技術采用急冷流程，）。本技術采用急冷流程，料漿在加壓條件下，含碳固體顆粒與氧發(fā)生部分料漿在加壓條件下，含碳固體顆粒與氧發(fā)生部分氧化反應，生成以氧化反應，生成以CO和和H2為有效組分的粗合成氣，為有效組分的粗合成氣，可用于合成氨、合成甲醇、制氫、合成

13、油品、聯(lián)可用于合成氨、合成甲醇、制氫、合成油品、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。合循環(huán)發(fā)電等。技術現(xiàn)狀：煤氣化技術現(xiàn)狀：煤氣化發(fā)達國家和地區(qū)在煤炭綜合利用方面地發(fā)發(fā)達國家和地區(qū)在煤炭綜合利用方面地發(fā)展趨勢，是以潔凈煤技術為先導，充分利展趨勢，是以潔凈煤技術為先導，充分利用化學這一個物質相互變換的手段，建立用化學這一個物質相互變換的手段，建立既環(huán)境友好，又綜合發(fā)展，高效益、多聯(lián)既環(huán)境友好，又綜合發(fā)展，高效益、多聯(lián)產(chǎn)的新一代煤炭產(chǎn)的新一代煤炭-清潔燃料清潔燃料-化工為一體的產(chǎn)化工為一體的產(chǎn)業(yè)園。業(yè)園。技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗南非南非Sasol的的“世紀工程世紀工程”，采用循環(huán)流化，采用循環(huán)流化床技術和

14、床技術和F-T合成技術，從合成氣出發(fā)進行合成技術，從合成氣出發(fā)進行合成化工產(chǎn)品和合成油，向煤制油合成化工產(chǎn)品和合成油，向煤制油-煤化工煤化工一體化方向發(fā)展。一體化方向發(fā)展。技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗美國能源部（美國能源部（DOE）提出的）提出的Vision21（展望（展望21）能）能源系統(tǒng)，其基本思想是以煤氣化為龍頭，利用所得源系統(tǒng)，其基本思想是以煤氣化為龍頭，利用所得合成氣制氫，再通過高溫固氧化物燃料電池和燃氣合成氣制氫，再通過高溫固氧化物燃料電池和燃氣輪機組成的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生電能，合成氣制輪機組成的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生電能，合成氣制氫產(chǎn)生的氫產(chǎn)生的CO2可綜合利用?？删C合利

15、用。技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗Shell合成氣園（合成氣園（Syngas Park），是以煤為主要原），是以煤為主要原料的氣化為核心，制取合成氣生產(chǎn)甲醇、醋酸、醋料的氣化為核心，制取合成氣生產(chǎn)甲醇、醋酸、醋酐及合成氨、化肥等高附加值的化工產(chǎn)品，與潔凈酐及合成氨、化肥等高附加值的化工產(chǎn)品，與潔凈聯(lián)合循環(huán)發(fā)電相結合以及生產(chǎn)城市煤氣等供給用戶，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電相結合以及生產(chǎn)城市煤氣等供給用戶，同時還可供應用戶生活用熱水等。由此可見，煤炭同時還可供應用戶生活用熱水等。由此可見，煤炭的綜合利用正是朝煤炭的綜合利用正是朝煤炭-清潔燃料清潔燃料-化工一體化、系統(tǒng)化工一體化、系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)園式的方向發(fā)展。

16、化、產(chǎn)業(yè)園式的方向發(fā)展。技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗技術現(xiàn)狀：國外經(jīng)驗煤油漿制備煤液化分離系統(tǒng)粗油油品煉制煤催化劑煤液化殘渣制漿氣化合成氣水添加劑氣體分離凈化H2H2合成氨尿素甲醇二甲醚F-T法合成油CO2CO2O2汽油，柴油，煤油等產(chǎn)品煤COCO2變換CO煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術對于采用直接液化的煤制油過程來說，除制油技對于采用直接液化的煤制油過程來說，除制油技術本身之外，還必須解決兩個重要問題，一是液術本身之外，還必須解決兩個重要問題，一是液化殘渣的處理問題，二是液化所必需的氫氣制備化殘渣的處理問題，二是液化所必需的氫氣制備問題。如用液化殘渣制氫，用于液化過程加氫，問題。如用液

17、化殘渣制氫，用于液化過程加氫，其使用的合成氣量僅占液化過程產(chǎn)生殘渣量制備其使用的合成氣量僅占液化過程產(chǎn)生殘渣量制備合成氣量的合成氣量的35%，還有，還有65%左右的合成氣過量，左右的合成氣過量，需進一步用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。需進一步用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（1 1）煤制油技術煤制油技術 國內神華集團在上海建立了國內神華集團在上海建立了6 t煤煤/d處理能力的處理能力的煤直接液化中試裝置，為神華集團煤直接液化中試裝置，為神華集團320萬萬t油油/a裝置裝置配套進行開發(fā)研究，最終可形成具有自主知識產(chǎn)權配套進行開發(fā)研究，最終可形成具有自主知識產(chǎn)權的煤制油技術。的煤

18、制油技術。 煤科總院北京煤化所長期以來致力于煤直接液煤科總院北京煤化所長期以來致力于煤直接液化技術的研究，取得了卓有成效的業(yè)績。化技術的研究，取得了卓有成效的業(yè)績。 煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（2 2）殘渣制備合成氣（氫）技術）殘渣制備合成氣（氫）技術 對于煤液化殘渣的綜合利用問題，國內對于煤液化殘渣的綜合利用問題，國內尚無這方面的相關研究報道。西北化工研究尚無這方面的相關研究報道。西北化工研究院承擔了國家科技部科研院所技術開發(fā)研究院承擔了國家科技部科研院所技術開發(fā)研究專項，根據(jù)液化殘渣的特性，進行了相關技專項，根據(jù)液化殘渣的特性，進行了相關技術的開發(fā)術的開發(fā)。煤制油煤制油

19、-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（1）液化殘渣原料特性）液化殘渣原料特性項項 目目單單 位位原料特性原料特性Aadwt%15.39Vadwt%36.28發(fā)熱量發(fā)熱量Qb.adJ/g31580灰灰熔熔點點變形溫度變形溫度DT1130熔化溫度熔化溫度ST1150流動溫度流動溫度FT1160反反應應活活性性900%38.81000%62.71100%89.2煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（2）成漿性試驗結果）成漿性試驗結果 濃度濃度wt%流動性流動性s表觀粘度表觀粘度/mPa.sD=15.89-1702.0289.7725.2628.5747.7935.67615.11357.0煤

20、制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（3）液化殘渣多元料漿氣化指標（）液化殘渣多元料漿氣化指標（ 以殘渣最低制漿濃度以殘渣最低制漿濃度70%計算）計算）料漿濃度料漿濃度/%70CO/ mol%51.96H2/ mol%36.19CO2/ mol%10.57CH4/ mol%0.10H2S+COS/ mol%0.76N2+Ar/ mol%0.42碳轉化率碳轉化率/%96.0冷煤氣效率冷煤氣效率/%78.3CO+H2含量含量/mol%88.15產(chǎn)氣率產(chǎn)氣率/Nm3(干氣干氣)/kg(干物料干物料)2.17比氧耗比氧耗/Nm3/1000Nm3(CO+H2)335.6比物料耗比物料耗/1000

21、Nm3(CO+H2)523.2煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術 總之，液化殘渣灰熔點低、反應活性好、發(fā)熱總之，液化殘渣灰熔點低、反應活性好、發(fā)熱量高、制漿濃度高，特別適合應用于多元料漿氣化量高、制漿濃度高，特別適合應用于多元料漿氣化技術，技術成熟可靠，有利于實現(xiàn)裝置長周期安全技術，技術成熟可靠，有利于實現(xiàn)裝置長周期安全穩(wěn)定運行，不僅適合制取煤直接液化過程所需的氫穩(wěn)定運行，不僅適合制取煤直接液化過程所需的氫氣，而且適合制取合成氣，用于生產(chǎn)甲醇、合成氨、氣，而且適合制取合成氣，用于生產(chǎn)甲醇、合成氨、費托合成制油等煤化工、煤制油過程。費托合成制油等煤化工、煤制油過程。煤制油煤制油-煤化

22、工一體化技術煤化工一體化技術（3 3）COCO2 2制制COCO技術技術 在在CO2回收利用方面，西北化工研究院開發(fā)了回收利用方面，西北化工研究院開發(fā)了“CO2還原制還原制CO技術技術”，以，以CO2和煤反應制備和煤反應制備CO。對于能源重。對于能源重化工基地，既解決了化工基地，既解決了CO2的環(huán)保問題，又利用豐富的煤炭的環(huán)保問題，又利用豐富的煤炭資源，實現(xiàn)資源本地化和資源，實現(xiàn)資源本地化和CO2的載能再利用。在煤制油的載能再利用。在煤制油-煤煤化工一體化系統(tǒng)中，煤液化、油品煉制和氣體分離過程均化工一體化系統(tǒng)中，煤液化、油品煉制和氣體分離過程均產(chǎn)生產(chǎn)生CO2，通過，通過CO2制制CO技術，制取

23、的技術，制取的CO作為化工產(chǎn)品作為化工產(chǎn)品合成氣源，減少大氣中合成氣源，減少大氣中CO2的排放量，社會效益和經(jīng)濟效的排放量，社會效益和經(jīng)濟效益明顯，已成功在山東、四川等地實現(xiàn)工業(yè)應用。益明顯，已成功在山東、四川等地實現(xiàn)工業(yè)應用。煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（4 4）各類轉化、凈化技術）各類轉化、凈化技術 西北化工研究院在氣體凈化、變換、甲醇合成西北化工研究院在氣體凈化、變換、甲醇合成等方面，開發(fā)研究了各類催化劑、凈化劑如加氫轉等方面，開發(fā)研究了各類催化劑、凈化劑如加氫轉化催化劑、脫硫劑、甲醇合成催化劑、變換催化劑化催化劑、脫硫劑、甲醇合成催化劑、變換催化劑等，已成功應用于國內

24、數(shù)百家石化、化肥、煉油企等，已成功應用于國內數(shù)百家石化、化肥、煉油企業(yè)，可為煤制油業(yè)，可為煤制油-煤化工一體化提供配套技術支撐。煤化工一體化提供配套技術支撐。煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術（5 5）其他技術）其他技術 在產(chǎn)品合成技術方面，如合成氨、合成甲醇等在產(chǎn)品合成技術方面，如合成氨、合成甲醇等技術，國內已有許多成套技術，在技術經(jīng)濟對比分技術，國內已有許多成套技術，在技術經(jīng)濟對比分析、論證基礎上，可采用現(xiàn)有先進、成熟的技術。析、論證基礎上，可采用現(xiàn)有先進、成熟的技術。 煤制油煤制油-煤化工一體化技術煤化工一體化技術 煤制油煤制油-煤化工一體化技術不僅實現(xiàn)了煤炭煤化工一體化技術不僅實現(xiàn)了煤炭-清潔燃清潔燃料料-化工一體化發(fā)展，還增加了能源化工產(chǎn)業(yè)的集中度化工一體化發(fā)展，還增加了能源化工產(chǎn)業(yè)的集中度和集約度，減小了產(chǎn)業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響，具有顯著的和集約度，減小了產(chǎn)業(yè)發(fā)展對環(huán)境的影響，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。經(jīng)濟效益和社會效益。 通過液化殘渣多元料漿氣化技術和通過液化殘渣多元料漿氣化技術和CO2還原制還原制CO技術，可實現(xiàn)廢棄物的資源化利用，提高經(jīng)濟效益，減技術，可實現(xiàn)廢棄物的資源化利用，提高經(jīng)濟效益，減小環(huán)境污染。同時，采用先進成熟的單元工藝技術的優(yōu)小環(huán)境污染。同時，采用