分类(直接液化 间接液化)

液化煤的发展

煤液化技术

分类

直接液化

（1）煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

间接液化

（2）煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。　煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。典型的煤直接液化技术是在400℃、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。

液化煤的发展

煤直接液化技术研究始于上世纪初的德国，1927年在Leuna建成世界上第一个10万吨/年直接液化厂。1936～1943年间，德国先后建成11套直接液化装置，1944年总生产能力达到400万吨/年，为德国在第二次世界大战中提供了近三分之二的航空燃料和50%的汽车及装甲车用油。第二次世界大战结束，美国、日本、法国、意大利及前苏联等国相继开展了煤直接液化技术研究。50年代后期，中东地区廉价石油的大量开发，使煤直接液化技术的发展处于停滞状态。1973年，爆发石油危机，煤炭液化技术重新活跃起来。德国、美国及日本在原有技术基础上开发出一些煤直接液化新工艺，其中研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而达到降低液化油生产成本的目的。目前不少国家已经完成了中间放大试验，为建立商业化示范厂奠定了基础。

世界上有代表性的煤直接液化工艺是德国的新液化（IGOR）工艺，美国的HTI工艺和日本的NEDOL工艺。这些新液化工艺的共同特点是煤炭液化的反应条件比老液化工艺大为缓和，生产成本有所降低，中间放大试验已经完成。目前还未出现工业化生产厂，主要原因是生产成本仍竞争不过廉价石油。今后的发展趋势是通过开发活性更高的催化剂和对煤进行顶处理以降低煤的灰分和惰性组分，进一步降低生产成本。

一、德国IGOR工艺

1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480℃；固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50%。

工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。投资可节约20%左右，并提高了能量效率。

二、美国HTI工艺

该工艺是在两段催化液化法和H－COAL工艺基础上发展起来的，采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂。

工艺特点：反应条件比较缓和，反应温度420～450℃，反应压力17兆帕；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混反应器模式；催化剂是采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂，用量少；在高温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器，对液化油进行加氢精制；固液分离采用临界溶剂萃取的方法，从液化残渣中最大限度回收重质油，从而大幅度提高了液化油回收率。

三、日本的NEDOL工艺

1978~1983年，在日本政府的倡导下，日本钢管公司、住友金属工业公司和三菱重工业公司分别开发了三种直接液化工艺。所有的项目是由新能源产业技术机构（NEDO）负责实施的。1983年，所有的液化工艺以日产0.1~2.4t不同的规模进行了试验。新能源产业技术机构不再对每个工艺单独支持，相反将这三种工艺合并成NEDOL液化工艺，主要对次烟煤和低阶烟煤进行液化。有20家公司合并组成了日本煤油有限公司，负责设计、建造和经营一座250吨/天规模的小型试验厂。但是，该项目于1987年由于资金问题**搁置。一座1t/d的工艺支持单元（PSU）按计划于1988年安装投产，项目总投资3000万美元，由于各种原因该项目进展的断断续续。1988年，该项目被重新规划，中试规模液化厂的生产能力被重新设计为150t/d。新厂于1991年10月在鹿岛开工，于1996年初完工。

从1997年3月~1998年12月，日本又建成了5座液化厂。这5座液化厂对三种不同品种的煤（印度尼西亚的Tanito Harum煤和Adaro煤以及日本的Ikeshima煤）进行了液化，没有太大问题。液化过程获得了许多数据和结果，如80天连续加煤成功运转，液化油的收率达到58wt%（干基无灰煤），煤浆的浓度达50%，累计生产时间为6200小时。

四、俄罗斯FFI工艺

俄罗斯煤加氢液化工艺的特点为：一是采用了自行开发的瞬间涡流仓煤粉干燥技术，使煤发生热粉碎和气孔破裂，水分在很短的时间内降到1.5～2%，并使煤的比表面积增加了数倍，有利于改善反应活性。该技术主要适用于对含内在水分较高的褐煤进行干燥。二是采用了先进高效的钼催化剂，即钼酸铵和三氧化二钼。催化剂添加量为0.02～0.05%，而且这种催化剂中的钼可以回收85～95%。三是针对高活性褐煤，液化压力低，可降低建厂投资和运行费用，设备制造难度小。由于采用了钼催化剂，俄罗斯高活性褐煤的液化反应压力可降低到6～10兆帕，减少投资和动力消耗，降低成本，提高可靠性和安全性。但是对烟煤液化，必须把压力提高。

煤炭和原油都是化石燃料，不同点是煤炭的含碳量高，含氢量低，结构紧密。煤炭一般碳含量在60%到90%，部分无烟煤甚至含碳量高达95%以上，而氢含量一般在5%左右。与液体燃料相比，煤炭不便于处理和运输，最重要的是煤炭不能够直接提供给内燃机和其它的内燃设备直接使用，而这些设备目前广泛用于各种运输车辆上，用于运输燃料的原油消费量超过了世界石油总消费量的50%。

液体燃料的广泛用途吸引了各国对煤制油（CTO）的研究。美国、日本、英国和德国等主要国家历史上都曾进行过大型煤炭液化的研发项目，出现了多种煤炭液化的工艺技术，但目前南非仍是唯一商业化运转煤炭液化的国家。2004年以来国际油价的迅速上涨又吸引了包括中国在内的很多国家对煤化油工业化的兴趣。

煤液化技术

作者： 高晋生、张德祥 定价： ¥ 38.00 元

出版社： 化学工业出版社 出版日期： 2005年03月

ISBN： 7-5025-6508-6 开本： 16 开

类别： 能源化学化工 页数： 480 页

简介

本书为《煤清洁转化新技术丛书》之分册。全书共3章，第1章介绍了煤和石油化学的基础知识；第2章详细介绍了煤直接液化技术，包括工艺、催化剂、设备及重要工程问题、技术经济分析等；第3章主要介绍了煤间接液化技术，包括合成原理、催化剂、合成工艺及工程化问题、技术经济分析，并介绍了二甲醚、醇类燃烧和碳一化工重要产品等内容。本书以化学-工艺-工程-技术经济为主线。

目录

第1章引论1

1?1我国能源状况与安全分析1

1?1?1能源状况分析1

1?1?2我国石油的需求与安全4

1?2发动机燃料7

1?2?1概论7

1?2?2汽油9

1?2?3柴油16

1?2?4喷气燃料21

1?3煤液化用原料煤25

1?3?1成煤过程和煤的分类25

1?3?2煤的基本分析指标29

1?3?3煤的化学结构38

1?3?4煤的若干物理和物理化学性质42

1?3?5煤的若干化学性质48

1?4石油化学与加工57

1?4?1原油的组成57

1?4?2原油的化学分类和评价63

1?4?3石油炼制概要68

1?5合成气的生产91

1?5?1煤气化制合成气91

1?5?2由天然气生产合成气100

1?5?3由焦炉气和炼油厂干气生产合成气105

1?5?4原料气和粗合成气的净化107

1?6制氢112

1?6?1制氢工艺分类112

1?6?2由合成气制氢113

1?6?3从富氢气体分离回收氢115

主要参考文献122

第2章煤直接液化技术123

2?1煤直接液化技术沿革123

2?1?1煤炭液化概述123

2?1?2国外煤炭直接液化技术沿革125

2?1?3中国煤炭直接液化技术开发概况129

2?2煤直接液化化学130

2?2?1煤加氢液化过程中的化学反应130

2?2?2煤炭加氢液化的实验研究方法135

2?2?3煤加氢液化的反应历程137

2?2?4煤加氢液化反应动力学141

2?2?5煤加氢液化的影响因素146

2?3直接液化催化剂162

2?3?1概述162

2?3?2煤加氢液化催化剂种类167

2?3?3催化剂在煤加氢液化中的作用178

2?3?4影响催化剂活性的因素180

2?3?5液化粗油提质加工催化剂184

2?3?6催化剂生产187

2?4煤直接液化工艺195

2?4?1煤加氢液化工厂工艺流程简述197

2?4?2煤直接催化加氢液化工艺206

2?4?3煤加氢抽提液化工艺218

2?4?4俄罗斯低压加氢液化工艺流程233

2?4?5煤油共炼（COP）工艺235

2?4?6中国神华煤直接液化工艺237

2?5煤直接液化初级产品及其提质加工238

2?5?1煤直接液化初级产品（液化粗油）的性质238

2?5?2液化粗油的提质加工化学247

2?5?3液化粗油的提质加工工艺261

2?6煤直接液化的关键设备和若干工程问题268

2?6?1煤浆预热器268

2?6?2反应器278

2?6?3高温气体分离器292

2?6?4高压低温分离器294

2?6?5高压换热器294

2?6?6加氢设备的主要损伤形式297

2?6?7催化剂298

2?6?8液化残渣分离和高效利用301

2?6?9磨损与堵塞305

2?6?10工程设计需要一些数据305

2?7煤直接液化技术经济分析311

2?7?1煤直接液化技术分析312

2?7?2经济性316

主要参考文献323

第3章煤间接液化技术327

3?1煤间接液化的历史与现状327

3?1?1煤间接液化的历史327

3?1?2间接液化的现状和技术发展329

3?2费托合成的原理331

3?2?1费托合成反应331

3?2?2费托合成反应的热力学分析333

3?2?3反应机理342

3?2?4产物分布348

3?2?5FT合成动力学353

3?2?6FT合成的影响因素360

3?3FT合成催化剂370

3?3?1工业催化剂简介370

3?3?2FT合成催化剂的组成和功能374

3?3?3FT合成催化剂的制备378

3?3?4FT合成催化剂的失活、中毒和再生381

3?3?5新催化剂的研究与开发383

3?4FT合成工艺与产品384

3?4?1Sasol公司的有关情况384

3?4?2合成工艺390

3?5FT 合成工程化中的若干问题403

3?5?1FT催化合成反应器404

3?5?2反应器床层温度与热传递410

3?5?3间接液化的技术经济分析414

3?6由CO和H2合成甲醇和低碳混合醇417

3?6?1低碳醇的性质和用途417

3?6?2低碳醇合成的化学原理419

3?6?3合成低碳醇的催化剂422

3?6?4低碳醇合成工艺424

3?7由CO和H2合成二甲醚427

3?7?1二甲醚的性质与用途427

3?7?2合成气直接合成二甲醚的原理430

3?7?3一步法合成二甲醚的生产工艺436

3?7?4二甲醚经济439

3?8MTG技术442

3?8?1甲醇转化为烃类的化学原理443

3?8?2催化剂447

3?8?3甲醇制汽油的工艺450

3?8?4甲醇制烯烃（MTO）456

3?9碳一化学其他产品和发展前景459

3?9?1甲醇羰基化制醋酸/醋酐460

3?9?2其他碳一化工产品464