神华煤直接液化工艺及PU情况介绍-神华舒歌平
神华煤直接液化工艺及PU情况介绍-神华舒歌平
• 停留时间：0.37t/m3h Residence time: 0.37t/m3h • 油收率：37% Oil Yield Rate: 37%
煤直接液化工艺发展概况
Development of DCL Process
油收率 45% 44% 51% 58% 54% 58%
日本 日本
BCL NEDOL
50 150
煤直接液化工艺发展概况
Development of DCL Process
煤直接液化工艺发展经历了三个阶段的 革命性进步。
DCL Process has reached 3 milestones
主要特征表现在循环溶剂制备工艺上， 即固液分离工艺和溶剂加工技术。
煤炭直接液化工艺发展概况
Development of Direct Coal Liquefaction (DCL) Process
煤炭直接液化工艺 DCL Process
煤炭直接液化技术1913年德国人发明，二战期间，德 国的煤直接液化工厂生产能力达到年产423万吨成品油。 DCL technology was invented in 1913 in Germany, during World WarⅡ, the country’s DCL capacity reached 4.23 million ton oil per year 目标是破坏煤的有机结构，并进行加氢，使其成为液 体产物。虽然开发了多种不同种类的煤炭直接液化工 艺，但就基本化学反应而言，它们非常接近。 There are several DCL technologies, but the basic chemical reactions are similar that destroy the to Coal’s organic structure and then hydrogenation
中国神华煤直接液化工艺的工艺流程
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神华煤直接液化工艺简介
神华煤直接液化工艺简介根据煤直接液化过程中溶剂的作用机理,即溶解煤并分散热解产生的自由基,和及时提供活性氢使自由基稳定,防止发生聚合反应,就要求循环溶剂具有对重质芳香物的溶解性好,同时又有能够释放出氢的化合物。
显然,合适的循环溶剂只能是含有较多稠环芳香烃并经部分加氢的物料。
一般认为,供氢溶剂中提供的氢的反应活性比气态氢要高许多,在高压催化加氢体系中,气相氢是通过与溶剂反应后再转移至煤的。
所以,对循环溶剂的加氢深度要适宜,才能保证溶剂中氢的反应活性高,数量多。
在神华煤直接液化工艺中,将常压蒸馏塔全部馏出物和减压蒸馏塔的全部馏出物进入T-Star装置,按供氢溶剂要求的深度加氢后提供供氢溶剂。
煤浆制备采用全部供氢溶剂配制。
神华煤直接液化工艺采用全部加氢溶剂后,煤浆浓度为45%时,粘度为90厘泊(60℃),煤浆浓度为48%时,粘度为240厘泊(60℃)。
采用减压蒸馏,并通过对其馏份油进行适宜深度的加氢后,作为循环溶剂是保证循环溶剂质量的可靠方法。
因为减压蒸馏分离出的重油含有大量的稠环芳烃,只含极少量的沥青和固体物,通过控制加氢深度来部分饱和稠环芳烃,是其即有溶解分散能力,又有供氢性能。
并且以此溶剂可以配制高浓度的油煤浆,而油煤浆的粘度却适中。
同时,由于溶剂性能的提高,液化条件可以大大缓和,煤在反应器的停留时间可以大大减少,反应器利用率可以提高。
煤液化反应中,除了含有液化生成油外,还含有大量的固体残渣(包括灰和未转化的煤与催化剂)以及沥青类。
因此,对煤液化反应生成物的固液分离,是构成煤液化工艺的一个重要部分。
众所周知,已有的煤液化固液分离方案包括:减压蒸馏、过滤分离和溶剂萃取等。
考虑到技术可靠性、设备的适用性和对分离出的固、液要求指标,以及这些技术在现有工业上的使用效果和成熟程度。
神华煤液化项目选择减压蒸馏技术来分离固液,原因是:1)该技术在炼油化工领域大量使用并且十分成熟;2)采用该技术所获得的油收率并不低。
挑战美国工艺他用中国技术把煤变油
龙源期刊网 挑战美国工艺他用中国技术把煤变油作者：张景阳来源：《科学之友》2019年第08期在一片蓝色的“工衣海洋”里，有一个人既忙碌又紧张，指导最后的检查和临时增加的技术改造工作，对每一个环节，他都一一过问，事无巨细。
只见此人身材魁梧，嗓门大，说话幽默、直接。
“采访我是件很简单的事，因为我这辈子只做了一件事！”还不等笔者说话，他就先哈哈大笑起来。
他就是国家能源集团化工公司总工程师舒歌平。
1978年，高中毕业的舒歌平考入杭州大学（现并入浙江大学）化学系，本科毕业后，又考入煤炭科学研究总院（下简称煤科总院）攻读硕士学位。
“就在我读研那年，根据国家‘六五’‘七五’计划，煤科总院建立起了当时国内最先进的煤炭液化实验装置，也是从那时起，我开始接触到煤液化工艺，这一接触，就一辈子都没放开。
”舒歌平回忆说。
熟悉舒歌平的人都说，我国的煤制油项目刚刚上马，舒歌平就一头扎进去，那时他还是个学生，等他再出来时，就成了总工程师。
这过程听起来容易，其实充满了坎坷。
在煤科总院读书时，舒歌平脑子里经常会冒出一些新奇的想法：石油，是大自然赐予人类的宝贵财富，已被广泛应用于人类生产生活的各个方面。
煤炭，同样是大自然的馈赠，当时却主要被用于发电领域。
煤与石油，一个固体，一个液体，在外观形态和使用方式上有很大不同，但其主要成分都是碳，我国富煤贫油少气，能否把煤变成石油呢？舒歌平并不只是简单想想，而是边想边研究。
舒歌平说：“早在20世纪初，西方国家就已经有了煤液化技术，但那时相关工艺比较原始、成本極高，储备技术主要是为战争需要。
后来随着中东发现大量的石油，煤液化技术逐渐被很多国家遗忘。
但是我国的特殊情况要求我们一定要掌握一套成熟的煤液化技术，这是时代发展的必然要求。
”基于这样的思考，舒歌平从20多年前开始，就确定了为煤制油事业奋斗终身的目标。
2002年，神华集团（国家能源集团前身，2017年中国国电集团和神华集团合并重组为国家能源集团）启动了煤直接液化项目，已是业内杰出科学家的舒歌平作为不二人选应邀加入。
神华集团公司煤液化项目情况
神华集团公司煤液化项目情况就目前了解的情况，神华在国内煤制油领域在投资和技术方面均处于领头羊的位置。
在煤制油的两条技术路线上，神华均有所动作。
神华企业概况神华集团有限责任公司（简称神华集团）是于1995年10月经国务院批准组建的国有独资公司，前身为华能集团属下的华能精煤公司（1985年成立）。
中央直管的53户国有重要骨干企业之一。
在国家计划和中央财政实行单列，享有对外融资权、外贸经营权、煤炭出口权。
神华集团以能源为主业，集煤矿、电厂、铁路、港口、航运为一体，实施跨地区、跨行业、多元化经营，是我国最大的煤炭企业。
神华集团负责统一规划和开发经营神府东胜煤田的煤炭资源和与之配套的铁路、电厂、港口、航运船队等项目。
神府东胜煤田位于中国陕西省榆林地区和内蒙古伊克昭盟境内。
属世界八大煤田之一，已探明煤田含煤面积3.12万平方公里，地质储量2236亿吨。
目前，神华集团拥有全资及控股子公司30家，职工约9万人。
截止2002年底，总资产1026亿元。
神华集团目前拥有银行信贷额度超过1500亿元。
2002年，神华集团商品煤销售7773万吨，主营业务收入258亿元,还本付息56.02亿元，利润总额23.19亿元。
集团综合实力大幅度提高。
神华集团已连续两年在国务院五部委对全国169家中央企业进行综合效绩考评中，位居全国煤炭行业第一。
中国神华煤制油有限公司作为神华集团的全资企业，经国家工商行政管理总局批准，于2003年6月12日在北京成立，公司注册资金为20亿元人民币。
神华煤液化项目情况1. 神华的直接煤变油项目2004年8月，获得国家发改委批准的神华集团内蒙古直接液化项目破土动工，2005年4月18日核心装置开始建设，这是世界上唯一的大型煤直接液化项目。
项目地址：内蒙古伊金霍洛旗乌兰木伦镇，建设总规模为年产油500余万吨，分两期建设，其中一期工程由三条主生产线组成，包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。
神华煤直接液化项目反应系统优化改造及效果分析
神华煤直接液化项目反应系统优化改造及效果分析逯波【摘要】介绍了神华煤直接液化项目反应系统的工艺.提出了该工艺反应系统运行中的问题,包括高压紧急冲洗油流量波动大、反应器分离器焦炭沉积、高压差角阀的热备操作性差、膜分离效率下降、反吹氢气带液严重、开工升温过程慢等.分析了出现问题的原因.通过高压紧急冲洗油泵增加变频稳定了流量,节约了电能;反应器分离器内采取防沉积措施,减少了结焦物的沉积;高压差角阀增加单项阀跨线,优化伴热,达到高温减压管路的在线热备;膜分离优化流程,提高了氢气回收率,年创造效益2 232万元.反吹扫氢增加脱液罐,脱出气相积液,稳定液位测量,增加了装置运行的安全性.开工过程增加升温线,缩短开工时间14 h,效果显著.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2015(045)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】煤直接液化;反应系统;优化改造【作者】逯波【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯017209【正文语种】中文神华煤直接液化百万吨示范项目是世界首套煤直接液化工业示范项目，对保障我国的能源战略安全具有十分重要的战略意义［1］。
2008年，中国自主知识产权的煤直接液化技术取得突破性进展，从实验室走向工业化示范生产运行，神华煤直接液化项目首次试车成功。
神华煤直接液化装置主要分为煤浆制备、反应系统、分馏系统3个部分，反应系统是煤液化装置的核心部分，油煤浆和氢气在高温、高压以及催化剂的作用下进行反应生成液化油，同时为下游分馏系统提供反应产物。
本文介绍了神华煤直接液化反应系统运行过程中出现的问题，并对问题进行了分析研究和优化改造，取得了一定的经济效果。
1.1流程简介神华煤直接液化反应部分流程如图1所示，自煤浆制备部分来的油煤浆经油煤浆进料泵升压，送入油煤浆加热炉升温，经过升温升压的油煤浆进入反应器内反应，为保证油煤浆在加热炉内的流速以及反应所需氢气，油煤浆加热炉前后分别设计炉前炉后混氢。
神华煤直接液化技术研发进展
神华煤直接液化技术研发进展李克健;程时富;蔺华林;章序文;常鸿雁;舒成;白雪梅;王国栋【摘要】我国自主建设的世界首座煤直接液化示范工程神华100万t/a煤直接液化装置于2008年底成功试运行.经过几年的优化和完善,2011-2013年间,神华煤直接示范装置持续稳定运行、连续3a盈利.列举了神华煤直接液化示范装置运行和研发情况,介绍了煤直接液化基础理论研究,煤液化残渣溶剂萃取分离与应用研究.在煤液化沥青应用研究中,重点介绍了在针状焦、防水卷材、配煤捣固炼焦和COPNA 树脂制备技术开发方面取得的的应用效果.神华煤直接液化示范工程建设、装置稳定运行并取得较好经济效益的实践表明,我国在煤直接液化领域已取得世界领先地位并日趋成熟.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2015(021)001【总页数】6页(P50-55)【关键词】煤直接液化;技术研发;产业化【作者】李克健;程时富;蔺华林;章序文;常鸿雁;舒成;白雪梅;王国栋【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,上海201108;煤炭直接液化国家工程实验室,上海201108【正文语种】中文【中图分类】TQ529;TD849自1913年，德国柏吉乌斯(Bergius)发明煤高温高压加氢生产液体燃料研究开始至20世纪70年代因石油危机而重新开始新一轮煤液化技术开发高潮，煤加氢液化技术几经起伏，最终未能实现大规模工业化[1－10]。
神华煤直接液化项目
神华煤直接液化项目神华煤直接液化项目是集团公司的技术创新项目之一，旨在利用煤炭资源进行直接液化，开发出更为清洁、高效的燃料。
项目于2004年开始启动，至今已经完成了多个重要阶段，正在逐步向商业化方向推进。
作为我国最大的煤炭生产企业，神华集团一直致力于创新发展，以满足日益增长的能源需求。
煤直接液化技术不仅可提高煤炭利用率，降低环境污染，还能为石化、燃料等领域提供新兴的能源产品。
因此，该项目被列为国家“泰山计划”和“863计划”重点项目，得到了国家和企业的大力支持。
神华煤直接液化项目主要采用国内自主创新的干燥煤粉保温共热、间接液化技术。
该技术可在相对低温下完成煤粉转化成液体的过程，使得过程能耗降低、经济效益提高。
同时，该技术也具备一定的环保优势，能有效控制煤炭产生的二氧化碳等气态污染物的排放量。
项目自启动以来，已经相继建成了两个示范装置，进行了多次大规模实验和工程应用试验。
经试验表明，项目的核心技术已经具备了成熟的工业化应用前景。
目前，神华煤直接液化项目正进一步推进商业化建设。
以宝鸡煤业公司为主体的一期工程已经开始动工，总投资达到80亿元，计划建设年产20万吨直接煤液化催化剂、年产200万吨低硫含尘柴油和年产150万吨城市燃气等多个生产线。
二期工程也正在筹备之中，计划实现年产能100万吨。
未来，该项目的商业化运作将成为国内煤直接液化产业的标志性事件，具有重要的战略意义和经济价值。
神华煤直接液化项目的成功离不开企业的技术实力和不断的技术创新。
作为煤炭行业的龙头企业，神华集团将继续致力于技术创新，不断探索新的业务领域和应用模式，为推动中国能源产业的可持续发展作出更多的贡献。
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德国新IG工艺
Coal slurry: 40%
煤浆，40%浓度 R
Germany’s new IG Process
H S
溶剂，不含沥青
Solvent (non-bitumen)
减 压 闪 蒸
Flash Vaporization
残渣
Residue
• 操作条件：压力300bar，催化剂：赤泥
Operation condition: pressure 300bar Catalysts: Red Mud
分离单元 Separation unit
水
Water
液化油 Oil 残渣 Residue
煤炭直接液化工艺
煤炭直接液化是目前由煤生产液体产品 方法中最有效的路线。液体产率超过 70%（以无水无灰基煤计算），工艺的 总热效率通常在60-70%。
DCL is the most efficient way of Coal Liquefaction so far, through this way the Liquids yield rate over 70% (based on waterless and ashless coal) and the total thermal efficiency at 60-70%
神华煤直接液化工艺 及PDU情况介绍
Shenhua Direct Coal Liquefaction Process and PDU Introduction 舒歌平 Shu Geping 神华煤制油研究中心有限公司
Shenhua Coal Liquefaction R&D Co., Ltd
2007.6
• 停留时间：0.5t/m3h Residence time: 0.5t/m3h • 油收率：50% Oil Yield Rate: 50% • 由于溶剂中没有了沥青，处理能力增加，压力降低， 油收率增加 The pressure decreased, capacity increased and Oil Yield Rate increased, as the solvent without bitumen
Operation condition: pressure 300bar Catalysts: Red mud 停留时间：0.55t/m3h Residence time: 0.55t/m3h
• 由于溶剂中没有了沥青，而且具有了供氢性，煤浆浓 度可增加到50%，处理能力增加，油收率增加
The capacity and Oil Yield Rate increased, as the solvent without bitumen but with the hydrogenation, and coal slurry concentration can be increase to 50%.
德国老IG工艺
Coal slurry: 40%
煤浆，40%浓度 R
Germany’s old IG Process
H S
Solvent (bitumen containing)
溶剂，含沥青 离心分离
Centrifugal Separation
残渣
residue
• 操作条件：压力700bar 催化剂：赤泥
希尔化学结构模型
The Chemical Structure Model
石油的形成
Petroleum Formation
煤炭与石油的有机质结构区别
Organic Structure Difference Coal and Petroluem
煤是由缩合芳香环为结构单元通过桥键联在一起的大 分子固体物，石油是不同大小分子组成的液体混合物 Coal: marcomolecular solid bridge linked by condensation aromatic ring; Petroleum: liquid mixture composed by various molecules 煤以缩合芳香环为主，石油以饱和烃为主 Coal mainly composed by condensation aromatic ring; Petroleummainly composed by saturated hydrocarbon 煤的H/C原子比低，0.3-0.8， 石油H/C原子比高，1.8 Coal: low H/C ratio 0.3-0.8; Petroleum: high H/C ratio 1.8
煤直接液化工艺发展概况
Development of DCL Process
第三代煤直接液化工艺：德国IGOR＋工艺和日本NEDOL 工艺。其特征是都采用减压蒸馏进行固液分离，同时 对循环溶剂进行加氢，提高溶剂的供氢性能。由于全 部采用了供氢循环溶剂，煤浆浓度进一步提高，反应 条件更缓和，反应器利率率进一步提高。由于采用了 供氢溶剂，煤浆性质好，可以实现煤浆与高分气相的 换热，工艺的热利用率大大提高。 The third generation DCL Process includs Gemany’s IGOR+ and Japan’s NEDOL Process. The common feature is the using of vacuum distillation in SolidLiquid separation, and hydrogenate the cycled sovent at the same time, then improve the coal slurry, reaction conditions and the reactor efficiency. The thermal efficiency can be increased greatly also.
Operation condition: pressure 700bar Catalysts: Red mud
• 停留时间：0.37t/m3h Residence time: 0.37t/m3h • 油收率：37% Oil Yield Rate: 37%
煤直接液化工艺发展概况
Development of DCL Process
第二代煤直接液化工艺：以德国新IG工艺为代表的煤 直接液化工艺。其特征是固液分离采用了减压蒸馏的 方法，由于减压蒸馏制备的循环溶剂不含沥青，溶剂 性质大大改善，煤浆浓度可以大幅度提高，反应条件 可以大大缓和，反应器利用率大大提高。 The second generation DCL Process is represented by Gemany’s New IG Process, which featured in the using of vacuum distillation in Solid-Liquid separation. The reaction conditions can be moderated greatly and the coal slurry concentration can be increased and then the reactor efficiency is improved hugely.
DCL mainly featured in the process of Cycled Solvent – Solid&liquid separation and Solvent Processing
煤直接液化工艺发展概况
Development of DCL Process
第一代煤直接液化工艺:以德国老IG工艺为代表的煤直 接液化工艺。其特征是固液分离采用加压过滤和离心 分离，循环溶剂含有固体和难分解的沥青质，为了防 止难分解沥青在循环过程中的累积，必须要采用十分 苛刻的反应条件，如70MPa、470℃。同时，由于循环 溶剂性质恶劣，煤浆浓度较低，反应器有效利用率低。 The first generation DCL Process is represented by Gemany’s Old IG Process, which must be reacted under the strict conditions, like 70MPa、470℃, in order to avoid the accumulation of bitumen, and the reactor efficiency is low as the impacts of solvent and coal slurry.
煤直接液化基本原理
Theories of Direct Coal Liquefaction (DCL)
The sketch map of DCL
煤炭和石油的差别
Difference between Coal & Petroleum
Coal
煤的形成示意图
The sketch map of Coal-Formation
德国IGOR＋工艺
Coal slurry 50%
煤浆，50%浓度 R H S
Gemany’s IGOR+ Process
M S
溶剂，供氢性
Sovent (hydrogenation)
减 压 Flash Vaporization 闪 Residue 残渣 蒸
• 操作条件：压力300bar，催化剂：赤泥 • • 油收率：58% Oil Yield Rate: 50%
煤炭直接液化工艺发展概况
Development of Direct Coal Liquefaction (DCL) Process
煤炭直接液化工艺 DCL Process
煤炭直接液化技术1913年德国人发明，二战期间，德 国的煤直接液化工厂生产能力达到年产423万吨成品油。 DCL technology was invented in 1913 in Germany, during World WarⅡ, the country’s DCL capacity reached 4.23 million ton oil per year 目标是破坏煤的有机结构，并进行加氢，使其成为液 体产物。虽然开发了多种不同种类的煤炭直接液化工 艺，但就基本化学反应而言，它们非常接近。 There are several DCL technologies, but the basic chemical reactions are similar that destroy the to Coal’s organic structure and then hydrogenation