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煤炭液化技术领域的发展现状
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煤炭液化技术主要有直接液化和间接液化2种工艺: ①煤炭直接液化是在一定的温度和压力及催化剂作用条件下, 通过一系列加氢反应生成液态烃类及气体烃, 脱除煤中氧、氮和硫等杂原子的深度转化过程; ②煤炭间接液化是指以煤为原料先经气化制合成气(CO + H2 ) , 再在催化剂的作用下, 经F - T (费托) 合成, 生成烃类产品和化学品的过程。 1. 煤直接液化 从1913年德国柏吉乌斯开始研究煤的高压加氢液化以来, 煤直接液化的研究工作走过了漫长的历程。经历了50年代中后期, 由于中东地区大量廉价石油冲击带来的萧条, 也经历了70年代前期由于中东战争导致石油价格暴涨而带来的繁荣。目前, 国外煤直接液化技术主要有美国的SRC - 1、SRC - 2、EDS、H - COAL 工艺, 德国的IGOR 工艺, 英国的SCE工艺, 日本的NEDOL工艺等。 (1) 美国的氢煤法(H - coal) 工艺特点: 反应器采用沸腾床, 并采用活性较高的钴钼催化剂,煤液化转化率高; 反应器底部有重油循环泵, 延长了重质油的反应时间, 轻油产率较高。 (2) 德国的二段液化( IGOR) 工艺特点: 反应温度为470℃, 反应压力为30MPa; 液化反应和液化油加氢精制在同一高压系统内完成, 可一次得到杂原子含量极低的液化精制油, 操作成本和设备投资较低; 循环溶剂采用加氢油, 供氢性能好, 煤液化转化率高。 (3) 日本NEDOL工艺特点: 由于循环溶剂采 用预加氢, 催化剂为合成硫化铁, 故反应条件温和, 温度为430～460℃, 压力为17～20 MPa;轻油产率高。 (4) 中国神华集团在对国内外煤直接液化技术认真比选的基础上, 采用众家之长和成熟的单元工艺技术, 开发出神华自己的煤液化工艺路线和催化剂合成技术。以无水无灰基煤计, C4 以上油收率为57%～58% , 油品重馏分增多, 更有利于柴油产品的生产。催化剂表现出非常高的活性, 具有生产流程简单、操作平稳方便、投资小、运行成本低等优点。 2. 煤间接液化 煤间接液化的核心技术是F - T合成, 1923年由德国的Franz Ficher和Hanbs Trop sch 提出。当前, 煤炭间接液化技术主要有: 南非SASOL 公司的F - T合成技术, 荷兰Shell公司的SMDS技术,美国Mobil公司的MTG合成技术等。国外还有一些先进的合成技术, 如丹麦Top soe公司的Tigas法和美国Mobil公司的STG法等, 但都未商业化。 (1) 南非SASOL公司于1955年建成第一座由煤生产燃料油SASOL - I厂。20世纪70年代石油危机后, 于1980年和1982年又相继建成SASOL -Ⅱ厂和SASOL - Ⅲ厂。主要产品有汽油、柴油、蜡、乙烯、丙烯、聚合物、氨、醇、醛、酮等113种, 年总产量达760万t, 其中油品占60%左右。该公司先后开发应用了Arge固定床、Synthol循环流化床和SAS固定流化床反应器及浆态床反应器。 (2) Shell公司开发的中间馏分油( SMDS) 工艺, 由合成石蜡烃(HPS) 和石蜡烃的加氢裂解或加氢异构化(HPC) 两个反应过程制取发动机燃料。合成过程使用的是固定床反应器, 利用天然气为原料, 采用SMDS工艺制取汽、柴油, 其综合效率可达60%。该技术已于1993年在马来西亚建成以天然气为原料、生产能力为50万t/ a的合成油工厂, 主要产品为柴油、煤油、石脑油和蜡。 (3) 美国Mobil公司开发的甲醇转化为汽油的MTG过程, 其技术关键是将ZSM - 5沸石分子筛用于甲醇转化汽油的反应过程中。利用该技术已在新西兰建成一座以天然气为原料、年产57万t合成汽油生产厂。 (4) 中国科学院经过多年的研究和攻关, 于2002年6月建成投产了设计规模为年产千吨级合成油的煤炭间接液化中试厂。现在装置运行平稳,技术指标比较先进, 试验取得可喜进展。其主要特点是: 采用浆态床反应器, 在线补加催化剂, 反应条件控制和产品分布稳定; 催化剂的制造成本比较低; 系统的H2 /CO比值波动弹性范围大, 适应性强、操作灵活性大; 甲烷化率低, 系统反应效率高; 合成油产品中约70%以上为石蜡烃, 柴油十六烷值高达70。 (5) 中国兖矿集团在实验室研究基础上, 建立了催化剂制备和表征、催化剂反应性能评价装置、F - T合成过程分析手段和计算机工业与工程数学模拟平台。2003年底建成了年产1万t产品的工业试验装置, 2004年3月底投料试车成功, 并对12种不同工况进行了试验研究, 装置运转稳定。 |
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