煤直接液化工艺.
煤直接液化
神华煤直接液化工艺
高效催化剂 神华神东矿区 一期工程1Mt/a×3
直接液化发展
关于技术问题
提高铁系催化剂的加氢液化活性
研发液化粗油加氢精制催化剂
大规模工程开发，工业示范运行，工程技术能力
高压煤浆泵、减压阀等关键设备 工艺优化，适合中国煤特点技术 不单纯追求经济效益，立足长远
直接液化发展
3.煤的直接液化发展现状
直接液化
1979年～1996年： 国家支持下，进行了50多种中国煤种评价，筛选了十 几种适宜直接液化的矿点。掌握了中国煤炭应用于直 接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。
直接液化
• 1996－2000年 完成中美、中德、中日合作3个百万吨级
工厂预可行性研究 • 2000年后 神华示范工程工艺优化研究（863计划）， 高催化剂开发、应用（863计划） CDCL工艺开发基础研究（973基础研究）
关于原料煤消耗
中国查明煤炭资源储量1.02万亿吨，有大量可供使用的适
宜原料煤（特别是西部煤炭资源）
按照4吨原燃料煤生产1吨液化油，如形成2000万吨产能， 需要消耗煤炭约8000万吨
2020年全国煤炭消费量可能达到约30亿吨，直接液化用煤 仅占2.7％
直接液化发展
关于产业发展 2010年前建成100万吨/年工业示范工程 完成中国新工艺（CDCL工艺）开发基础研究
1.3、德国的IG和IGOL工艺
煤 煤浆 催化液相加氢 固态物 H2 分离 中油 催化液相加氢 蒸馏 产品 轻油 循环油
制氢
H2
重质油
H2 原 料 煤
备 煤
循环气
尾气
催 化 剂
煤的直接加氢液化技术
自由基碎片加氢（一）
可用如下方程式表示加氢反应
R-CH2-CH2-R’→ RCH2·+R’CH2· RCH2·+R’CH2·+2H·→ RCH3+R’CH3
煤加氢液化过程包括一系列的顺序反应和平行反 应，但以顺序反应为主，每一级反应的分子量 逐级降低，结构从复杂到简单，杂原子含量逐 级减少，H/C原子比逐级上升。
直接液化工艺流程简图
催
化
剂
H2
煤煤
反
浆
应
分
提
离
质
循环溶剂
残渣
汽油 柴油
其它
工艺过程
该工艺是把煤先磨成粉，再和自身组的部分液 化油（循环制剂）配成煤浆，在高温（450oC） 和高压(20—30MPa)下直接加氢，获得液化油， 然后再经过提质加工，得到汽油柴油等产品.1t 无水无灰煤可产500—600Kg油，加上制氢用 煤，约3—4t原料煤产1t油。
催化剂作用
催化剂的作用是吸附气体中的氢分子，并将其 活化成活性氢以便被煤的自由基碎片接受。一 般选用铁系催化剂或镍、钼和钴类催化剂。硫 是煤直接液化的助催化剂，有些煤本身含有较 高的硫，可少加或不加助催化剂。
催化剂的影响
催化剂是煤直接液化过程的核心技术 优良的催化剂可以降低煤液化温度，减少副
煤的直接加氢液化技术
煤直接液化反应机理
把固体煤转化为液体油，就必须采用增加温 度或其他化学方法以打碎煤的分子结构，使大 分子物质变成小分子物质，同时外界要供给足 够量的氢，提高其H/C原子比。
煤直接液化反应比较复杂，大致可分为热解、 氢转移、加氢三个反应步骤
氢源
煤在热解过程中外界不提供氢 煤在热解过程中外界不提供氢，煤热解
煤化工工艺学第6章煤的直接液化.
6.1.1.3煤和石油的差异
（1）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，
而石油是不同大小分子组成的液体混合物；煤以缩合芳香环为主，石油以 饱和烃为主。煤的主体是高分子聚合物，而石油的主体是低分子化合物。 （2）石油的H/C比高于煤，原油为1.76而煤只有0.3～0.8，而煤氧含量显著 高于石油，煤含氧2％～21％，而石油含氧极少； （3）煤中有较多的矿物质，而石油很少。 因此，要把煤转化为油，需加氢，裂解同时必须脱灰。
掺混 掺混 酯交换工艺
煤炭直接液化是在高温高压下，借助于供氢、溶剂和催化剂，使 煤与氢反应，从而将煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的 液体油。通过煤直接液化，不仅可以生产汽油、柴油、煤油、液化石油 气，还可以提取苯、甲苯、二甲苯混合物及生产乙烯、丙烯等重要烯烃 的原料。直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高；主要缺点是 煤浆加氢工艺条件相对苛刻，反应设备需能够承受高温、高压和氢的腐 蚀。图6-1是神华直接液化项目流程图。
6.1.1.2 石油
石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。主要是各种
烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫 长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。赋存于地下岩石孔隙 中的一种液态可燃有机矿产。一般认为是有机物死亡后经分解、运移、 聚集而形成。也有认为是无机碳和氢经化学作用而形成，常呈黑褐。 石油的性质因产地而异，密度为0.8～1.0 克/厘米3，粘度范围很宽，凝 固点差别很大（30～60°C），沸点范围为常温到500°C以上，可溶于 多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。它由不同的碳氢化合 物混合组成，组成石油的化学元素主要是碳 （83% ~ 87%）、氢（11% ~ 14%），其余为硫（0.06% ~ 0.8%）、氮（0.02% ~ 1.7%）、氧 （0.08% ~ 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁等）。由碳和氢化合形 成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95% ~ 99%，含硫、 氧、氮的 化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。 不过不同的油田的石油的成分和外貌区分很大。石油主要被用来作为燃 油和汽油，是目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工 业产品如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。今天88%开采的石油被 用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。
中国神华煤直接液化工艺的工艺流程
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煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程英文回答：Coal direct liquefaction is a process that convertscoal into liquid fuels such as gasoline, diesel, and jet fuel. It involves several steps, including coal preparation, coal liquefaction, product separation, and upgrading.In the coal preparation step, coal is crushed andground into a fine powder. This increases its surface area and makes it easier to react in the subsequent liquefaction process. The powdered coal is then mixed with a solvent, such as tetralin or a mixture of tetralin and tetrahydrofuran, to form a slurry.Next, the coal slurry is fed into a high-pressurereactor where liquefaction takes place. The liquefaction process involves the breaking of coal's complex organic structure into simpler hydrocarbon molecules. This is achieved through the use of hydrogen and a catalyst, suchas iron-based catalysts or molybdenum-based catalysts. The hydrogen reacts with the coal to form various types of hydrocarbons.After liquefaction, the products are separated into different fractions based on their boiling points. This is done through a series of distillation columns. The lighter fractions, such as gasoline and diesel, are separated at lower temperatures, while the heavier fractions, such as waxes and lubricants, are separated at higher temperatures.The separated fractions are then further upgraded through processes such as hydrotreating and hydrocracking. Hydrotreating removes impurities, such as sulfur and nitrogen, from the products, while hydrocracking breaks down larger molecules into smaller ones to improve the quality of the final fuels.Overall, coal direct liquefaction is a complex process that requires careful control of temperature, pressure, and catalysts to achieve high conversion and selectivity. It offers a potential solution for utilizing coal resourcesand reducing dependence on crude oil.中文回答：煤直接液化是一种将煤炭转化为液体燃料（如汽油、柴油和喷气燃料）的工艺过程。
煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程煤直接液化是一种将煤转化为液态燃料的工艺，它可以将煤储量丰富的国家利用起来，减少对传统石油资源的依赖。
下面我将介绍一下煤直接液化的工艺流程。
首先，原料煤经过预处理后进入气化炉。
预处理主要包括煤的破碎、干燥和脱硫等工序，以确保煤的质量和适应气化反应的要求。
在气化炉中，煤与氧气或气化剂在高温和高压的条件下进行反应，产生一氧化碳和氢气等合成气体。
气化反应一般使用固定床气化炉或流化床气化炉。
接下来，合成气通过除尘和净化设备去除其中的灰分、硫化物等杂质，以保证后续反应的正常进行。
然后，合成气进入催化剂床层，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳和氢气进行合成反应，生成一系列的液态燃料。
在液化工艺中，通常采用多段式催化反应器，以提高反应的效率和产物的品质。
每个催化反应器都有自己的催化剂床层，通过恰当的控制温度、压力和催化剂的投料速度等参数，可以使合成气充分转化为液态燃料。
生成的液态燃料主要包括石脑油、汽车汽油、柴油和重油等。
在液化的过程中，会产生一些气态副产品，如氮气、二氧化碳等，这些副产品可以进行回收利用，降低环境污染。
最后，通过分离和精制，把液态燃料中的杂质、重油等分离出来，得到纯净的燃料产品。
精制过程中，常用的方法包括蒸馏、萃取和脱硫等，以提高燃料的质量和满足市场需求。
总结一下，煤直接液化工艺流程主要包括煤的预处理、气化反应、合成气净化、催化反应、分离和精制等环节。
通过合理的操作参数和催化剂的选择，可以高效地将煤转化为液态燃料，为国家能源发展提供了一种可行且可持续的路径。
同时，煤直接液化工艺也需要进一步的研究和改进，以提高工艺的经济性和环境友好性。
煤的直接液化
4、操作条件 温度和压力是影响煤直接液化反应进行的 两个因素，也是直接液化工艺两个最重要 的操作条件。 煤的液化反应是在一定温度下进行的，不 同工艺的所采用的温度大体相同，一般为 440~460º C。当温度超过450º C时，煤转化 率和油产率增加较少，而气产率增多，因 此会增加氢气的消耗量，不利于液化。
2、直接液化的溶剂 在煤液化过程中，溶剂起着溶解煤、溶 解气相氢向煤或催化剂表面扩散、供氢或 传递氢、防止煤热解的自由基碎片缩聚等 作用。 煤的直接液化必须有溶剂存在，这也是 与加氢热解的根本区别。 通常认为在煤的直接液化过程中，溶 剂能起到如下作用：
a）将煤与溶剂制成浆液的形式便于工艺过程 的输送。同时溶剂可以有效地分散煤粒、 催化剂和液化反应生成的热产物，有利于 改善多相催化液化反应体系的动力学过程。 b）依靠溶剂能力使煤颗粒发生溶胀和软化， 使其有机质中的键发生断裂。 c) 溶解部分氢气，作为反应体系中活性氢的 传递介质；或者通过供氢溶剂的脱氢反应 过程，可以提供煤液化需要的活性氢原子。
d）在有催化剂时，促使催化剂分散和萃取出 在催化剂表面上强吸附的毒物。 在煤液化工艺中，通常采用煤直接液化后 的重质油作为溶剂，且循环使用，因此又 称为循环溶剂。
3、催化剂 选用合适的催化剂对煤的直接液化至关重要， 一直是技术开发的热点之一，也是控制工艺成 本的重要因素。 催化剂的作用机理，有两种观点：（1）催化剂 的作用是吸附气体中的氢分子，并将其活化成 为易被煤的自由基团接受的活性氢；（2）催化 剂是使煤中的桥键断裂和芳环加氢的活性提高， 或是使溶剂加氢生成可向煤转移氢的供氢体等。
对压力而言，理论上压力越高对反应越有 利，但这样会增加系统的技术难度和危 险性，降低生产的经济性，因此，新的 生产工艺都在努力降低压力条件。 早期液化反应（如德国工艺）压力 高达 30~70MPa ，目前常用的反应压力 已经降到了 17~25MPa ，大大减少了设 备投资和操作费用。
煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程煤直接液化，煤液化方法之一。
将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。
因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
详情如下：一、埃克森供氢溶剂法简称EDS法,为美国埃克森研究和工程公司1976年开发的技术。
原理是借助供氢溶剂的作用，在一定温度和压力下将煤加氢液化成液体燃料。
建有日处理250t煤的半工业试验装置。
其工艺流程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离几个部分（图1）。
首先将煤、循环溶剂和供氢溶剂（即加氢后的循环溶剂）制成煤浆，与氢气混合后进入反应器。
反应温度425～450℃，压力10～14MPa,停留时间30～100min。
反应产物经蒸馏分离后，残油一部分作为溶剂直接进入混合器，另一部分在另一个反应器进行催化加氢以提高供氢能力。
溶剂和煤浆分别在两个反应器加氢是EDS法的特点。
在上述条件下,气态烃和油品总产率为50%～70%(对原料煤),其余为釜底残油。
气态烃和油品中C1～C4约占22%,石脑油约占37%，中油(180～340℃)约占37%。
石脑油可用作催化重整原料，或加氢处理后作为汽油调合组分。
中油可作为燃料油使用，用于车用柴油机时需进行加氢处理以减少芳烃含量。
减压残油通过加氢裂化可得到中油和轻油。
埃克森供氢溶剂法流程图二、溶剂精炼煤法简称SRC法,是将煤用溶剂制成浆液送入反应器，在高温和氢压下，裂解或解聚成较小的分子。
此法首先由美国斯潘塞化学公司于60年代开发，继而由海湾石油公司的子公司匹兹堡－米德韦煤矿公司进行研究试验，建有日处理煤50t的半工业试验装置。
按加氢深度的不同，分为SRC－Ⅰ和SRC－Ⅱ两种。
SRC-Ⅰ法（图2）以生产固体、低硫、无灰的溶剂精炼煤为主，用作锅炉燃料，也可作为炼焦配煤的黏合剂、炼铝工业的阳极焦、生产碳素材料的原料或进一步加氢裂化生产液体燃料。
近年来，此法较受产业界重视。
SRC-Ⅱ法用于生产液体燃料，但因当今石油价格下降以及财政困难，开发工作处于停顿状态。
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煤直接液化工艺（HTI法）
♣使用胶态铁，活性提高，催化剂用量减少
♣采用外循环全返混三相鼓泡床；反应条件温和 ♣在线加氢精制；采用溶剂萃取脱灰
中国神华煤直接液化工艺
♣两段反应；减压蒸馏固液分离；采用超细铁催化剂 ♣循环溶剂加氢；采用离线加氢液化粗油精制
溶剂精炼煤法(SRCⅠ)
♣不外加催化剂 ♣氢耗量低；反应条件温和
气体及轻质油
压力 32.5MPa 温度470oC 赤 泥 重 质 物 料
重油+中油
液化油加氢提质 压力32.5MPa 温度350~420oC Co-Mo催化剂
♣过滤改为减压蒸馏
♣循环油为中油与催化加氢重油混合 ♣ 液化残渣不采用低温干馏，而气化制氢 ♣糊相加氢、循环溶剂加氢与液化油提质加工串联 ♣ 煤处理能力增大（0.35t/m3.h增加到0.5t/m3.h），产率提高
煤直接液化工艺（氢-煤法）
煤直接液化工艺（氢-煤法）
工艺特点
采用沸腾床三相反应器和钴-钼加氢催化剂 反应温度保持450-460oC，压力20MPa 煤处理量为200-600t/d
催化两段加氢液化（CTSL）工艺
♣馏分油产率提高；渣油转化为粗柴油增多 ♣脱灰效率高 ♣含固 煤直接液化基本工艺过程 4.2.1 煤直接液化工艺流程
煤直接液化是目前煤生产液体产品中最有效的路线，液体产率 超过70%（以无水无灰基煤计算),工艺总热效率在60~70%
煤生产液体产品 煤基合成甲醇、煤基合成二甲醚，煤直接\间接液化
4.3 煤直接液化工艺分类
溶剂精炼煤法（SRC) 是 否 分 步 转 化 为 可 蒸 馏 液 体 产 品 埃克森供氢溶剂法（EDS） NEDOL法 单段液化工艺 氢煤法 IGOR法 俄罗斯低压液化工艺 CTSL工艺 BCL工艺 两段液化工艺 HTI工艺 中国神华液化工艺
两段 气相加氢
（粗油、中油 商品油）
<325oC低沸点物和H2
换热300~350oC
制糊 高压反应器 循 环 气 洗 涤 冷分离器 预热430~450oC 蒸 馏 气相加氢
高 温 分 离 器 >325oC 糊状物
离心 干馏
循环溶剂（离心液（油）、干馏焦油、 重油）
糊相加氢
气相加氢
高 压 换 热 器 管 式 加 热 炉 高压冷却器 蒸 馏 分离器 高 压 反 应 器
单段液化工艺：通过一个主反应器或几个串联 的反应器生产液体产品。这种工艺也可以包括 一个合在一起的在线加氢反应器，对液体产品 提质，但没有提高煤的总转化率
两段液化工艺：通过两个不同功能的反应器或 两套反应装置生产液体产品。第一段是煤的热 解，在此阶段不加催化剂或低活性的可弃性催 化剂。第二段是一段产物在高活性的催化剂下 加氢再生产出液体产品
全部含有固体的产物通过蒸馏分离 液化条件温和 灵活焦化
日本NEDOL工艺
日本NEDOL工艺
反应条件温和 催化剂使用硫化铁和黄铁矿 工艺特点 固液分离采用减压蒸馏 循环溶剂加氢
液化油中含较多杂原子
俄罗斯低压加氢液化工艺
♣采用活性高的钼催化剂，并采用离心溶剂循环和焚烧回收催化剂 ♣煤糊液化反应器压力低，降低成本 ♣采用瞬间涡流仓煤干燥技术 ♣采用半离线固定床催化反应器对液化粗油进行加氢精制
操作条件：32.5MPa 温度360~460oC
该工艺存在压力高，氢耗量大，使用重油反应 作溶剂固液分离困难，离心分离效率低，残渣干 馏半焦无法利用。
该催化剂较强的异构性能和裂解性能，产物中汽油辛烷值高，但容易 被含N的有机碱、氨和酚类中毒，因此预加氢除去原料油中氧和氮
德国煤直接液化新工艺（IGOR)
4.3 煤直接液化工艺分类
IGOR法 埃克森供氢溶剂法（EDS） 典型煤直接液化工艺 氢煤法 NEDOL法 日本褐煤液化工艺（BCL） 溶剂精炼煤法（SRC)
改进后的液化工艺
催化两段加氢液化 （CTSL）工艺 HTI工艺 NBCL
煤直接液化工艺
德国煤直接液化老工艺（IG工艺）
糊相加氢
（煤 粗气油和中油）
♣液化流程简化，工艺效率提高 ♣采用双组分溶剂；脱灰溶剂直接循环；采用高活性催化剂 ♣高温分离器底部粗油直接进入反应器，减少预热器的燃料消耗量 ♣采用多级反应模式
Exxon供氢体溶剂法(EDS)
Exxon供氢体溶剂法(EDS)
循环溶剂加氢 溶剂加氢和煤加氢液化分开进行，提高 了催化剂寿命
工艺特点
溶剂精炼煤法(SRCⅡ)
♣部分淤浆循环 ♣减压蒸馏代替残渣过滤分离 ♣氢耗量较SRCⅠ高
溶剂精炼褐煤法(SRL)
日本褐煤液化工艺 (BCL)
♣两段液化技术和液化粗油循环提高了液化油收率 ♣一段采用廉价可弃铁 ♣采用加氢脱灰溶剂循环；采用煤浆脱水新工艺，改善了工艺操作
改进的日本褐煤液化工艺 (BCL)