煤液化技術(shù)十五講

1、 制 油第十五講 煤直接液化傳統(tǒng)工藝（一）123主要知識(shí)點(diǎn)：EDS 直接液化工藝SCR-II直接液化工藝單位：鄂爾多斯職業(yè)學(xué)院 主講人：周鐵橋煤直接液化工藝分類4H-Coal直接液化工藝20世紀(jì)60年代工藝 SRC (SRC I和SRC II)，美國，OCR EDS (供氫溶劑法)，美國，Exxon H-Coal (氫煤法)，美國，HRI (HTI)20世紀(jì)70年代工藝 IGOR (IG新工藝)，德國，DMT HTI (基于H-Coal)，美國，HTI NEDOL (基于EDS和IGOR), 日本, NEDO20世紀(jì)80年代工藝 CT-5(低壓)，俄羅斯，前蘇聯(lián)國家科學(xué)院 CTSL(兩段液化)

2、，美國，HRI (HTI) HRI(煤油共煉)，美國，HRI (HTI)21世紀(jì) (2004) 工藝 神華工藝(基于HTI和NEDOL), 中國, 神華1.1 煤直接液化典型工藝1.煤直接液化工藝分類單段液化工藝 通過一個(gè)主液化反應(yīng)器生產(chǎn)液體產(chǎn)品。這種工藝可能包含一個(gè)在線加氫反應(yīng)器或離線加氫反應(yīng)器，對液體產(chǎn)品提質(zhì)而不能直接提高總轉(zhuǎn)化率。兩段液化工藝 通過兩個(gè)液化反應(yīng)器生產(chǎn)液體產(chǎn)品。第一段的主要功能是煤的熱解，在此段中不加催化劑或加入低活性可棄性催化劑。第一段的反應(yīng)產(chǎn)物在第二段反應(yīng)器中在高活性催化劑存在下加氫再生產(chǎn)出液體產(chǎn)品。煤油共煉工藝 煤和石油混合處理，生產(chǎn)液化產(chǎn)品。此工藝也可以劃到上述兩種

3、工藝中去。1.2 煤直接液化工藝的分類1.煤直接液化工藝分類SRC-II，EDS，H-Coal，IGOR，NEDOL，CT-5CTSL，HTI，神華工藝HRI，CCLC煤加氫液化工藝流程如下：氫氣反應(yīng)單元分離單元提質(zhì)加工單元催化劑煤漿制備單元煤循環(huán)溶劑煤：0.15mm催化劑: Fe-S系420-470 oC17-30 MPa380-390 oC15-18 MPa氣體汽油柴油航空燃料殘?jiān)鼩溲h(huán)1.3 煤直接液化工藝流程1.煤直接液化工藝分類SRC（溶劑精煉煤法 Solvent Refined Coal）工藝的最初目的是從煤生產(chǎn)一種可以為環(huán)境所接受的潔凈固體燃料，即SRC- I。后來在SRC-I

4、的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)，以生產(chǎn)全餾份低硫燃料油為目的，改進(jìn)后的溶劑精煉煤法被稱為SRC-II工藝 。 2.1 SRC工藝概況2.SRC-II直接液化工藝SRC-I工藝 SRC-I工藝由美國匹茲堡密德威煤炭礦業(yè)公司（Pittsburg and Midway Coal Mining Company , P&M）于六十年代初根據(jù)二次大戰(zhàn)前德國的Pott-Broche工藝的原理開發(fā)出來的。 2.1 SRC工藝概況2.SRC-II直接液化工藝煤制漿萃取器過濾蒸餾煤粉干餾半焦加氫氫加氫液化油循環(huán)溶劑液化反應(yīng)器(萃取器)：不加氫，不使用催化劑；循環(huán)溶劑：離線加氫；缺點(diǎn)：易結(jié)焦，過濾困難，傳熱差。德國：Pott

5、-Broche 液化工藝（溶劑萃取法）4301015MPa60%40%2.1 SRC工藝概況2.SRC-II直接液化工藝煤制漿反應(yīng)器分離過濾煤粉礦物質(zhì)氫循環(huán)溶劑液化反應(yīng)器：加氫，不使用催化劑；循環(huán)溶劑：不加氫；特點(diǎn)：主要產(chǎn)品是固體，脫硫效果好。美國：SRC-I 工藝4304501014MPa蒸餾溶劑精煉煤氫循環(huán)SRC-I工藝 SRC-I工藝由美國匹茲堡密德威煤炭礦業(yè)公司（Pittsburg and Midway Coal Mining Company , P&M）于六十年代初根據(jù)二次大戰(zhàn)前德國的Pott-Broche工藝的原理開發(fā)出來的。 SRC-I工藝 1965年建成0.5t/d的裝置。19

6、74年放大為兩個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)裝置：亞拉巴馬州威爾遜鎮(zhèn)（Wilsonville）的6t/d裝置；華盛頓州的劉易斯堡（Fort Lewis）50t/d裝置。 2.1 SRC工藝概況2.SRC-II直接液化工藝SRC-II工藝 在SRC-I工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行一些改進(jìn)，以生產(chǎn)液體產(chǎn)品為目的的工藝稱為SRC-II工藝。SRC-II工藝由美國海灣石油公司（Gulf Oil Corporation）開發(fā)，并在華盛頓州塔科馬建設(shè)了50t/d的SRC-II工藝裝置。2.1 SRC工藝概況2.SRC-II直接液化工藝SRC-II 工藝原料煤氫氣循環(huán)溶劑殘?jiān)?氣化)循環(huán)氫 高溫分離器減 壓 塔液化 反 應(yīng) 器深冷分離器煤

7、漿制備備 煤酸性氣凈化分餾器S燃料油預(yù)熱器44046614MPa含固體殘?jiān)?，礦物質(zhì)催化2.SRC-II直接液化工藝液化氣氣油管道氣SRC-II特點(diǎn)：(1)反應(yīng)條件 溫度440466；壓力14MPa(2)催 化 劑 無外加催化劑(礦物質(zhì)催化) 礦物質(zhì)會(huì)發(fā)生積聚現(xiàn)象 煤種選擇上受到局限(3)工藝流程 高溫分離器底部的部分含灰重質(zhì)餾份作為循環(huán)溶劑； 固液分離用減壓蒸餾代替過濾，簡化工藝; 無常壓蒸餾塔，無加氫精制裝置（溶劑不加氫）。2.2 SRC-II工藝的特點(diǎn)2.SRC-II直接液化工藝思考：請預(yù)測SRC-II工藝液化油產(chǎn)率情況，并說明理由。SRC-II與SRC-I不同點(diǎn)： 第一，反應(yīng)器操作條件要

8、苛刻。溫度460，壓力14MPa，輕質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)率提高。 第二，在蒸餾或固液分離前，部分反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)至煤漿制備單元。這樣，循環(huán)溶劑中含有未反應(yīng)的固體和不可蒸餾的SRC。 第三，固體通過減壓蒸餾與液化油分離，從減壓塔排出的減壓蒸餾殘?jiān)鳛橹茪湓?。塔頂餾出物為產(chǎn)品液化油。2.SRC-II直接液化工藝2.2 SRC-II工藝的特點(diǎn)EDS工藝 EDS（供氫溶劑法 Exxon Donor Solvent）是美國Exxon公司開發(fā)的一種煤炭直接液化工藝。Exxon公司從1966年開始研究煤炭直接液化技術(shù)，對EDS工藝進(jìn)行開發(fā)，并在0.5t/d的連續(xù)試驗(yàn)裝置上確認(rèn)了EDS工藝的技術(shù)可行性。1975年6月，在

9、Baytown建立了250t/d的工業(yè)性試驗(yàn)廠，完成了EDS工藝的研究開發(fā)工作。3.EDS 直接液化工藝3.1 EDS工藝概況EDS 工藝原料煤氫氣循環(huán)溶劑殘?jiān)?( 靈活焦化 )循環(huán)氫 高溫分離器液化 反 應(yīng) 器常 壓 塔煤漿制備備 煤減 壓 塔燃料氣燃料油預(yù)熱器 加氫反應(yīng)器3.EDS 直接液化工藝Ni/Mo4304701016MPa活 性 焦 化3.EDS 直接液化工藝工藝流程：含固體的減壓塔釜底殘?jiān)诹骰够b置進(jìn)行焦化，以獲得更多的液體產(chǎn)物。流化焦化產(chǎn)生的焦在氣化裝置中氣化制取燃料氣。焦化和氣化被組合在一套裝置中聯(lián)合操作，被稱為靈活焦化法。反應(yīng)條件：焦化溫度 485650氣化溫度 800

10、900停留時(shí)間 0.5h1h反應(yīng)條件 條件溫和，溫度430 470；壓力1016MPa 催 化 劑 無外加催化劑工藝流程 循環(huán)溶劑加氫后進(jìn)入反應(yīng)器，供氫性能好； 煤中礦物質(zhì)在加氫反應(yīng)器中容易沉積； 液化加氫和溶劑加氫分開，可提高催化劑使用壽命； 由于液化反應(yīng)為非催化反應(yīng)，液化油收率低； 靈活焦化可以提高液化油的產(chǎn)率。3.EDS 直接液化工藝3.2 EDS工藝特點(diǎn) EDS工藝的產(chǎn)油率較低，有大量的前瀝青烯和瀝青烯未轉(zhuǎn)化為油，可以通過增加煤漿中減壓蒸餾的塔底物的循環(huán)量來提高液體收率。3.EDS 直接液化工藝3.2 EDS工藝特點(diǎn)H-Coal工藝 H-Coal工藝始于1963年，由美國Hydroca

11、rbon Research Inc.（HRI）開發(fā)。H-Coal工藝的許多基本概念都來源于HRI的用于重油提質(zhì)加工的H-Oil工藝。 4.H-Coal 直接液化工藝4.1 H-Coal工藝概況1955年開始研究H-Oil工藝，1962年H-Oil工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化;1963年在H-Oil工藝的反應(yīng)系統(tǒng)中開始了投煤試驗(yàn);1965年在11.3kg/d的 H-Coal工藝的連續(xù)裝置上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的研究;1966年3月開始了3t/d的裝置運(yùn)轉(zhuǎn);1974年9月開始著手設(shè)計(jì)200600t/d的工業(yè)性試驗(yàn)裝置;1980年200600t/d的工業(yè)性試驗(yàn)裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)，1983年運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束。H-Coal 工藝催化劑

12、原料煤氫氣粗油循環(huán)(催化劑)殘?jiān)ù呋瘎┗厥眨┭h(huán)氫 高溫分離器預(yù)熱器液化 反 應(yīng) 器常 壓 塔煤漿制備備 煤減 壓 塔燃料氣石腦油旋液分離器溶劑循環(huán)燃料油45046020MPaNi/Co-Mo/Al2O34.H-Coal 直接液化工藝反應(yīng)條件 溫度450460；壓力20MPa；催 化 劑 高活性Ni/Co-Mo/Al2O3（需回收利用）；工藝流程 最大特點(diǎn)是使用沸騰床三相反應(yīng)器； 液化粗油循環(huán)回反應(yīng)器，增加了油收率； 分離器底部含固液體在旋液分離器中分離。4.H-Coal 直接液化工藝4.2 H-Coal工藝特點(diǎn) 同其它工藝相類似，H-Coal工藝的液化油產(chǎn)率也與煤種有很大關(guān)系。利用適宜煤種

13、，可得到超過95%的總轉(zhuǎn)化率，液體收率可超過50%（無水無灰煤）。 4.H-Coal 直接液化工藝4.2 H-Coal工藝特點(diǎn) 同其它工藝相類似，H-Coal工藝的液化油產(chǎn)率也與煤種有很大關(guān)系。利用適宜煤種，可得到超過95%的總轉(zhuǎn)化率，液體收率可超過50%（無水無灰煤）。 4.H-Coal 直接液化工藝4.2 H-Coal工藝特點(diǎn)一、請簡述EDS工藝的工藝特點(diǎn)。二、請畫出H-Coal工藝的流程簡圖。作 業(yè)THANK YOU沸騰床三相反應(yīng)器 分布板上方的反應(yīng)器圓筒為顆粒催化劑床，催化劑是直徑1.6mm，在氧化鋁載體上載有鉬、鈷活性組分的條狀加氫催化劑。顆粒催化劑床層的膨脹和沸騰（實(shí)際上是流動(dòng)狀態(tài)象沸騰）主要靠由反應(yīng)器底部的循環(huán)泵泵出的向上流動(dòng)的循環(huán)油。沸騰床三相反應(yīng)器 循環(huán)油到達(dá)反應(yīng)器頂部后，部分通過反應(yīng)器中的溢流盤回到底部的循環(huán)泵，與進(jìn)料煤漿和氫氣混合后一起進(jìn)入反應(yīng)器底部的分布室，經(jīng)過分布板產(chǎn)生分布均勻的向上流動(dòng)的液速，使催化劑床層膨脹最后達(dá)到上下沸騰狀態(tài)，但不至于使催化劑顆粒隨液體流出反應(yīng)器。沸騰床三相反應(yīng)器 之所以要采用循環(huán)油系統(tǒng)，是因?yàn)檫M(jìn)料煤漿和氫氣的空速不能使催化劑層膨脹和沸騰。膨脹和沸騰的催化劑床層體積比初