神华煤直接液化加氢改质装置能耗分析及优化
化工厂装置操作的能源消耗与优化分析
化工厂装置操作的能源消耗与优化分析化工厂是一个能源消耗较大的行业，装置操作的能源消耗与优化分析对于提高生产效率、降低成本、减少环境污染具有重要意义。
本文将从化工厂装置操作的能源消耗、能源优化措施和案例分析三个方面进行论述。
一、化工厂装置操作的能源消耗化工厂的装置操作涉及到多个环节，包括原料处理、反应、分离、提纯等。
这些环节都需要消耗大量的能源，如电力、燃气等。
其中，反应过程是能源消耗的重要环节，因为反应需要提供足够的热量和压力，以促进反应的进行。
此外，分离和提纯过程也需要大量的能源，如蒸汽、冷却水等。
化工厂的能源消耗主要来自以下几个方面：1. 电力消耗：化工厂的装置操作中需要使用大量的电力，如电动机、泵、风机等设备的运行都需要电力供应。
此外，化工过程中的控制系统和仪器设备也需要电力支持。
2. 燃气消耗：燃气是化工厂的主要能源之一，用于提供热量和压力。
燃气的消耗量与化工过程中的反应和分离操作有关。
3. 蒸汽消耗：蒸汽是化工过程中常用的能源，用于提供热量、压力和驱动力。
蒸汽的消耗量与化工过程中的加热、蒸馏、干燥等操作有关。
二、能源优化措施为了降低化工厂装置操作的能源消耗，提高能源利用效率，可以采取以下优化措施：1. 设备改造：对现有的设备进行改造，提高能源利用效率。
例如，可以更换高效的电动机、泵和风机，减少能源损耗。
2. 工艺优化：优化化工过程，减少能源消耗。
例如，可以通过改变反应条件、改进分离和提纯工艺等方式来降低能源消耗。
3. 节能措施：采取节能措施，减少能源消耗。
例如，可以改善设备的绝热性能，减少能量的散失；合理利用余热，回收能量；对设备进行定期维护，减少能源损耗等。
4. 能源管理：建立科学的能源管理体系，加强对能源消耗的监测和控制。
通过能源数据的分析和评估，及时发现并解决能源消耗过高的问题。
三、案例分析以某化工厂为例，该厂主要生产某种化工产品，装置操作的能源消耗较大。
经过能源优化措施的实施，该厂成功降低了能源消耗，提高了能源利用效率。
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
一图读懂神华煤直接液化之工艺机理
一图读懂神华煤直接液化之工艺机理
煤化工知库 CTX
神华煤直接液化工程是世界上第一套大型煤直接液化示范装置，具有自主知识产权，包括煤粉制备、催化剂制备、煤直接液化、加氢稳定、加氢改质、煤制氢、轻烃回收、气体脱硫、硫磺回收、酚回收等。
煤直接液化工艺机理如下：
煤直接液化工艺机理图
煤直接液化是将预先制备的煤粉分散溶解在以稠环芳烃为主的循环供氢溶剂中，在高温高压和自主知识产权的新型“863”催化剂作用下发生热解和加氢裂化反应，使煤中大分子缩合芳香环桥键断裂并加氢为低分子的液化油烃，并经常、减压蒸馏所得液化粗油中，主要是含氧、氮杂原子及固体颗粒物高的富芳烃宽馏分的重质油，进入加氢稳定工序处理。
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柴油加氢改质装置节能降耗技术分析与对策
柴油加氢改质装置节能降耗技术分析与对策柴油加氢改质装置是一种用于提高柴油质量的技术装置。
通过加氢作用，可以将柴油中的硫、氮、氧等杂质降低，减少烯烃、芳香烃等不饱和化合物的含量，提高柴油的稳定性和抗氧化性能，从而降低排放物的含量，减少环境污染。
柴油加氢改质过程中也存在一些能量损耗的问题，为了提高柴油加氢装置的能源利用效率，降低能耗，可以采取以下技术对策：1. 提高催化剂活性：催化剂是柴油加氢过程中的关键组成部分，可以采用新型高活性催化剂，提高催化剂的活性，减少反应温度和压力，降低能耗。
2. 优化反应工艺条件：在柴油加氢过程中，可以通过优化反应温度、压力和进料速率等工艺条件，使得加氢反应更加充分，提高反应转化率，降低副反应和能耗。
3. 应用新型装置结构：传统的柴油加氢装置结构比较复杂，存在能量损耗的问题，可以采用新型装置结构，如流化床、旋转床等，提高柴油与催化剂之间的接触效果，降低能耗。
4. 应用热集成技术：热集成技术是一种将不同温度的流体进行热交换以实现能量回收的技术，可以应用于柴油加氢装置中，将高温废热回收利用，提高能源利用效率。
5. 应用催化剂再生技术：柴油加氢过程中，催化剂活性会逐渐下降，需要定期进行催化剂再生，传统的再生方法存在能量损耗的问题，可以采用新型催化剂再生技术，如超声波催化剂再生技术、微波催化剂再生技术等，降低能耗。
柴油加氢改质装置的节能降耗技术可以从提高催化剂活性、优化反应工艺条件、应用新型装置结构、应用热集成技术和应用催化剂再生技术等方面入手，以提高能源利用效率，降低能耗。
这些技术对策的应用将有助于推动柴油加氢改质装置技术的发展和应用，实现柴油质量的提升和环境污染的降低。
影响神华煤直接液化性能的因素及分析
第 ３期
煤 炭 转 化
Ｃ０ ＡＬ Ｃ０Ｎ Ｖ ＥＲＳ１ Ｎ ０
Ｖ ｏｌ ３ ＮＯ．３ ＿５
２１ ０ ２年 ７月
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ２
影 响 神华 煤 直 接 液 化 性 能 的 因素 及 分 析
杜 海 胜 Ｄ 安 亮 韩 来 喜 王喜 武。 王 军
０ 引 言
神华 煤直 接液化 示 范工 程是 我 国实施 能 源安 全 战 略 的一 项重 要工 程 ， 世 界 首 套 现 代 煤 直 接 液 化 是
技术 工业 规模 装置 ， 我 国具 有 完 全 自主 知 识 产权 是
因素 调整 的措 施 ， 为 装 置 的优 化 操 作 提 供 一 定 的 可 参考 ， 为实 现神 华 煤 直 接液 化 “ 、 、 、 、 ” 安 稳 长 满 优 的 宏 伟 目标 打下 基础 ．
摘 要 对影 响神 华 煤 直接 液 化性 能 的 ８个 因素 进行 分析 可知 ， 因素 对煤 液 化反 应具 有 不 各 同的影 响 ； 工业 生产 中， 在 对影 响液 化 生成 油液 固分 离 因素 分析 可 知 ， 固分 离效果 对 液 化 油产 率 液 有很 重要 的影 响． 同时对影 响 因素进 行 分析 并提 出 了优化 装 置操 作 的调整措 施 ， 实际生产 调整 操 为 作、 装置 稳定 运行 以及 进一 步确 定合 适 的 工艺条 件提 供 一定 的参 考 ， 为提 高装 置 的生产 效 率和煤 直
置处理．
２ 原 料 及 主 要设 备
２ １ 原 料及 辅助 材料 ． ２ １ １ 原料 煤性 质 ．．
煤 液化 装 置 的 原料 煤 来 自备煤 装 置 ， 料煤 性 原
质见 表 １ ．
影响神华煤直接液化性能的因素及分析
影响神华煤直接液化性能的因素及分析杜海胜;安亮;韩来喜;王喜武;王军【摘要】对影响神华煤直接液化性能的8个因素进行分析可知,各因素对煤液化反应具有不同的影响；在工业生产中,对影响液化生成油液固分离因素分析可知,液固分离效果对液化油产率有很重要的影响.同时对影响因素进行分析并提出了优化装置操作的调整措施,为实际生产调整操作、装置稳定运行以及进一步确定合适的工艺条件提供一定的参考,为提高装置的生产效率和煤直接液化技术逐渐走向成熟打下基础.最后提出了煤直接加氢液化产业化的关键不仅仅是工艺技术问题,其设备运行的可靠性也不可忽视.%The research showed that various factors with different implications by analyzing the eight factors in affecting the performance of Shenhua coal direct liquefaction reaction, and the separation performance of liquid oil and solid for the liquefied oil yield was also significant. The analysis of the impact reasons and proposed corrective measures for optimizing plant operations could provide the reference for adjusting the actual production operation, installation and stable operation, further deciding the appropriate process conditions, and providing the basis for improving plant productivity and coal direct liquefaction technology gradually maturity. Finally, it proposed the key of the direct hydrogenation of coal liquefaction industrialization was not just technology issues, the reliability of equipment operation should not be ignored.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】6页(P33-37,54)【关键词】煤直接液化;性能;液化装置【作者】杜海胜;安亮;韩来喜;王喜武;王军【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煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯【正文语种】中文【中图分类】TQ529.1神华煤直接液化示范工程是我国实施能源安全战略的一项重要工程，是世界首套现代煤直接液化技术工业规模装置，是我国具有完全自主知识产权的工业化示范工程.［1］由于煤液化装置工艺流程复杂，生产连续性强，处于高温、高压、临氢及含固等苛刻的操作状态，不易操作与掌控.因此，对影响煤直接液化性能的因素和原因进行分析，对装置长周期稳定安全运行具有重要的指导意义.同时，提出有关因素调整的措施，可为装置的优化操作提供一定的参考，为实现神华煤直接液化“安、稳、长、满、优”的宏伟目标打下基础.神华煤直接液化示范工程主要装置包括：1）煤直接液化装置；2）T－STAR加氢稳定装置；3）加氢改质装置；4）轻烃回收装置；5）煤制氢装置.有关生产过程见图1.以上装置中最为核心的部分是煤直接液化装置，即本研究的主要内容，其由煤浆制备部分、反应部分、常减压分馏部分和公用工程系统组成；神华煤直接液化示范工程为单条生产线，规模为日处理洗精煤（干基）6 000t，年生产成品油108万t.其处理能力是目前美国、德国、日本百吨级工业性试验装置的30倍以上.［1］煤液化装置首先将原料煤、补充硫、催化剂和加氢稳定装置来的供氢溶剂制备成油煤浆，在反应部分油煤浆和氢气在高温、高压以及催化剂作用下进行反应生成液化油；在分馏部分将该液化油和未反应的煤、灰分和催化剂等固体进行分离.分离后的液化油去加氢稳定装置，含50%左右固体的减压塔底油渣送出界区去油渣成型装置处理.2.1 原料及辅助材料2.1.1 原料煤性质煤液化装置的原料煤来自备煤装置，原料煤性质见表1.2.1.2 氢气组成装置补充氢来自煤制氢和天然气制氢装置.氢气组成见表2.2.1.3 溶剂性质煤液化装置的循环加氢溶剂来自加氢稳定装置，其性质见表3.2.1.4 催化剂特点本装置采用的催化剂为国家“863”高效合成煤催化剂.其有效成分主要为超细水合氧化铁（FeOOH）.由于该催化剂活性高，添加量少，煤炭转化率高，残渣中由于催化剂带出的液化油少，增加了蒸馏油产率.［1］2.2 主要设备本装置共有设备约344台（套），主要设备情况见表4.1）文中各因素分析都是基于实际生产或者设计基础上进行.2）研究某一因素变化时，其他因素不变且能达到正常生产时的操作条件.3）文中涉及煤液化性能的相关概念：转化率＝［1－（反应后残余的固体有机质／无水无灰煤）］×100%.液化油产率＝（转化率＋氢耗量－气体产率－水产率－沥青烯产率－前沥青烯产率）×100%.沥青烯产率＝（己烷不溶甲苯可溶物÷无水无灰煤）×100%.前沥青烯产率＝（甲苯不溶而四氢呋喃或喹啉可溶物÷无水无灰煤）×100%.气体产率＝实际反应生成的气体量÷无水无灰煤×100%.氢耗量＝实际反应消耗的氢气÷无水无灰煤× 100%.减渣量——减压塔底去成型机的量.影响煤液化性能的因素很多，本文着重从煤液化催化剂、溶剂油及液硫等辅助材料和工艺条件两大方面出发，研究8个因素对煤液化性能的影响并进行分析，同时提出优化操作的调整措施.4.1 催化剂添加率对煤液化性能的影响催化剂在煤糊相加氢液化中的作用为活化反应物，降低氢与自由基碎片的反应活化能，加速了加氢液化反应；促进溶剂的再加氢和氢源与煤之间的氢传递，从而提高了液化反应速率；提高液体产物选择性，降低气态产物生成.本装置采用国家“863”高效合成煤催化剂，主要为促使沥青烯和前沥青烯转化为小分子的油，催化剂的添加量与煤粉下料量和催化剂中铁含量有关，催化剂的有效成分以其中的铁含量来衡量.煤液化催化剂的添加量对液化反应产生直接的影响，催化剂添加量增加对反应有利，会提高煤与残油的转化率，增加液体产品的产率，但是会在减压塔底油渣中携带相同比例的转化油；减少催化剂的添加率将降低煤与残油的转化，但是也会减少减压塔底中的固体颗粒，提高实际的液化油收率.所以在实际生产中须保证催化剂的添加量稳定，如果反应进料量有变化，则及时调整催化剂添加量.4.2 煤浆浓度对煤液化性能的影响煤浆制备全部采用经过一定条件加氢的供氢性循环溶剂.循环溶剂采用预加氢工艺，溶剂性质稳定，成浆性好.可以制备成含固体浓度45%～55%的高浓度煤浆，而且煤浆流动性好，煤浆黏度低.煤浆浓度的配置高低还与煤浆本身的温度、煤浆泵对煤浆黏度范围要求等有关.在装置实际运行过程中，煤浆罐搅拌器电流和煤浆罐底泵电流可以直观反映煤浆的浓度.二者电流越大，说明煤浆的浓度越大，反之亦然. 从理论上讲，煤浆浓度越低越有利煤热解自由基碎片的分散和稳定.但是实验研究证明，高浓度煤浆在适当调整反应条件的前提下，也可以达到较高的液化油产率.原因是煤浆浓度提高后，在液化反应器的液相中溶剂的成分减少，而煤液化产生的重质油和沥青烯类物质含量增加，更有利于它们进一步加氢反应生产可蒸馏油.［2］但是煤浆浓度过高易导致煤浆泵无法工作、加热炉管的传热系数下降和炉管结焦堵塞；如果煤浆浓度过稀，会导致煤的颗粒在煤浆管道内容易沉降，造成煤浆泵工作故障.在实际生产中，在保证油煤浆质量和合适反应条件的前提下，尽量提高煤浆浓度，增加单位时间处理量，从而间接减少对加热炉能力要求，提高反应器的空间利用率.4.3 溶剂油性质对煤液化性能的影响循环溶剂采用预加氢工艺，溶剂供氢性能好，液化反应条件温和.在煤液化过程中，溶剂起着溶解煤粒、溶胀分散、稳定自由基、提供和传递转移活性氢、稀释液化产物等作用.其中提高溶剂自身的供氢和传递氢能力是当前煤加氢液化新技术开发的重点之一.随着溶剂供氢性提高，煤粒在溶剂中更好地溶解、溶胀分散，有助于煤成浆；在反应过程中，自由基及时得到稳定、提供和传递转移活性氢量提高，反应深度加大，转化率提高，液化油产率提高.在实际生产中，通过提高配置煤浆的溶剂油温度，进而提高入炉油煤浆温度，减少对油煤浆加热炉的能力需求；其次，增加液化油的重质化，增大装置内溶剂供给，从而解决溶剂供应不平衡的问题.提高溶剂供氢性和反应对溶剂油的选择性，增大反应温升，降低加热炉出口温度要求，同时也可以提高最终产品柴油馏程的选择性，减少轻烃气体产量.4.4 液硫注入量对煤液化性能的影响神华煤直接液化工艺使用的是具有自主知识产权的“863”合成高效催化剂，只有在硫化态，才有加氢液化催化活性.该装置中液硫作为硫化剂，并且在操作中，为了维持反应中硫化氢分压和反应温度升高，需要持续向系统中注硫.系统中注硫量可以从反应后气体中H2S的浓度来判断.在反应系统中增大注硫量，系统中硫化氢含量增大，煤转化率和液体产率增大.这是由于随着硫含量的增加，体系中的氢气转化成活性氢原子的量也增加，反应体系中才会生成更多的Fe1－xS，加入硫助剂后，催化活性进一步提高.同时，Fe1－xS的金属空位又是H2S的脱附中心［3－5］，能与H2S协同作用促进加氢，对H2S的分解有诱导作用，可以弱H—S键促使H2S分解，分解后产生的新H2要比原料气的分子H2活泼得多，能够与煤裂解产生的自由基碎片相结合，防止自由基碎片间缩合反应的发生，促进液化反应的进行；此外，在高温高压下，H2S电离产生活性氢原子所需能量仅为直接电离H2所需能量的一半，更容易产生活性氢原子.［6］综上所述，煤中硫、催化剂活性组分及体系中H2的共同作用，可催化煤液化反应.根据实际生产运行情况观察，当H2S浓度在1 500×10－6以上时，H2S浓度每增大100×10－6～200×10－6，第一反应器入口温度可以降低0.5℃.但是由于H2S浓度对下游脱硫装置的负荷影响很大，所以控制本装置H2S浓度不能大于2 000×10－6.4.5 反应温度对煤液化性能的影响反应温度是煤加氢液化非常重要的条件.在氢分压、催化剂和溶剂等存在的条件下，适宜液化的煤加热到最适宜的反应温度，就可以获得理想的转化率和油收率.本装置是采用内循环悬浮床串联反应器，内部循环物料处于全返混状态，轴向温度分布均匀，液相速度高，气体滞留少，不容易形成大颗粒物沉积，反应器生产能力大；其次，根据内循环悬浮床反应器在煤液化工业化示范装置中的运行情况，经过检修改造，使反应效果更加明显.随着反应温度的增加，氢气在溶剂中的溶解度增加，氢传递加快，因而转化率、油产率、气体产率和氢耗量也随之增加，沥青烯和前沥青烯的产率下降，转化率提高，液化油产率增大，这对煤加氢液化是有利的.［7］但是反应温度并非越高越好，反应温度提高，煤的裂解反应和缩聚反应都存在，当活性氢传递不到自由基旁边时，自由基发生缩聚反应，形成不溶性半焦；除此以外，油类小分子和氢气发生反应，生成更多的气体，造成烃类气体量的增加.［8－10］根据实际装置运行情况观察，在进料量、反应压力和煤浆浓度等条件不变的情况下，反应温度在一定的范围内每升高1℃，减压塔底油渣会减少5t／h～6t／h.4.6 反应压力对煤液化性能的影响反应压力对煤液化反应的影响主要是指氢气分压.大量实验研究证明，煤液化反应速率与氢分压的一次方成正比.所以氢分压越高，循环气中氢气的纯度就越高，有利于氢向催化剂孔隙深处扩散，使催化剂活性表面得到充分利用，有利于煤的液化反应.压力提高，煤液化过程中的加氢速度就加快，阻止了煤热解生成的低分子组分裂解或缩聚成半焦的反应，使低分子物质稳定，从而提高油收率.［7］氢气供给不稳是目前制约煤直接液化不能高负荷运行的主要因素之一.目前只有2套煤制氢和l套天然气制氢装置同时运转，才能满足工厂100%负荷，如果有1套煤制氢装置故障停车，则供氢能力只能满足煤液化装置70%负荷.为了维持装置反应氢分压或氢纯度，需保证煤制氢装置较高平稳的生产负荷、压缩机平稳高质量运转、膜分离系统氢气具有较好的分离效果等，否则会由于氢气波动，导致氢纯度降低、反应温度波动和反应不彻底等问题发生.严重时会导致反应器内循环杯中液体补入量不足，造成循环泵抽空，使反应器内反应温度梯度加大，返混效果下降，进而造成反应器局部“飞温”，甚至触发CUTBACK联锁，造成装置紧急停工.所以，保证系统氢分压对装置的平稳高效运行显得尤为必要.4.7 空速对煤液化性能的影响在适宜的反应温度和足够氢气供应下进行煤加氢液化，提高装置的负荷，增加反应器空间利用率，进而多生产产品，是生产过程中追求的目标.本装置每台反应器的无水煤空速保持在约0.42t／（h·m－3）.在其他条件不变的前提下，降低空速有助于提高煤转化率和液体产率.这是由于空速降低，物料在反应器中的停留时间延长，显然对增加反应深度是有利的，尤其是对于某些惰质组含量较高的煤，增加反应停留时间对提高转化率比较有效.［8］但是煤转化主要与温度有关，空速对煤转化的影响比较小，因此，在原料煤、氢气和催化剂等能够供应以及煤浆炉负荷能够不超的基础上，尽量多加工煤粉，同时也间接地避免由于物料在反应器内停留时间长而造成产品轻质化、溶剂油供应不平衡等现象；其次在同等情况下增加了产品的产量，进而提高了企业的经济效益.4.8 气液比对煤液化性能的影响气液比通常用气体标准状态下的体积流量（m3／h）与煤浆体积流量（m3／h）之比来表示，是一个无量纲参数.因煤浆的密度略大于1 000kg／m3，所以也可以用气体标准状态下的体积流量与进料量之比（m3／t）来表示.实际上对反应起影响作用的是在反应条件下气体实际体积流量与液相体积流量之比.当气液比提高时，减少了小分子的液化油继续发生裂化反应的可能性，却增加了液相中大分子的沥青烯和前沥青烯在反应器内的停留时间；另外，气液比的提高会增加液相的返混程度［2］，从而提高了进料的转化率，液体产率增大.但气液比过大时，会使反应器内液相所占空间减少，这样就使液相停留时间缩短，反而对反应不利；另外也会增大尾气的排放，造成资源浪费.气液比过大还会导致反应器内循环杯以上密度下降，循环杯中液体补入量不足，造成循环泵抽空.所以煤液化反应的气液比应选择一个最佳范围.本装置反应后的产物经高压分离系统后，高分气经膜分离和循氢机进行循环.含固液体产物进入中压分离系统后，气体去脱硫装置进行处理，含固的液体物料进入常压蒸馏塔，塔顶回收部分轻质油，常压塔底物料经减压炉进入减压蒸馏塔进一步回收油品，未反应煤和无机物等通过减压塔底进入残渣成型机成型.常减压塔回收的油品汇集后进入T－STAR加氢稳定单元，加氢稳定单元的主要目的是为煤液化提供溶剂油和为后续加氢改质提供原料油.为此，煤液化装置中常减压塔的分离效果对保证煤液化装置溶剂油的性质和最终产品油收率起着很重要的作用.煤液化残渣具有颗粒粒度细、黏度通常高以及固体颗粒与液相之间的密度差小等特点，所以液化残渣液固分离十分困难.液化残渣的液固分离效果不仅直接影响液化工艺的操作，也影响液化工艺的生产成本.［11］液固分离效果好会使产品液体产率增大，减渣量降低，进而提高油收率，同时也解决了产品轻质化和溶剂油供应不平衡的问题.常减压塔平稳操作是保证煤液化生成油液固分离效果的关键.其影响因素一般有：1）上游反应系统操作条件变化；2）减压塔真空度波动；3）成型机故障；4）减压塔底温度的波动等.因此，在实际生产过程中，尽量减少以上因素变化给液固分离效果带来影响，从而可以保证液化生成油有较高的油收率，减压塔底油渣可以顺利成型并且使其固含量达到50%以上. 1）通过以上对影响神华煤直接液化性能的8个因素进行分析可知，增加催化剂的添加量对煤液化反应有利，但也会一定程度上降低油收率；在满足工艺条件和设备要求的前提下，尽量提高油煤浆浓度；提高溶剂供氢性，有利于煤液化反应；液硫注入量使系统硫化氢浓度维持到1 500×10－6～2 000× 10－6；控制合适的反应温度对煤液化反应至关重要；保证系统氢分压，提高系统氢纯度对煤液化和反应温升有利；在工况满足的情况下，提高空速可以提高液化油产量；煤液化反应的气液比须选择一个最佳范围.对影响液化生成油液固分离因素分析可知，在工业生产中，液固分离效果对液化油产率也有很重要的影响.通过此分析可为进一步优化各参数和选择合适的工艺条件提供一定的参考.2）在分析影响因素及原因的同时，提出了优化生产操作时需采取的措施，从而达到减少装置波动、消除生产运行中的瓶颈、提高装置的运行效率、降低能耗和增加产品收率等效果，从理论到实践见证煤直接液化技术逐渐走向成熟，也使企业的经济效益和社会效益得到明显提高.3）煤直接加氢液化产业化的关键不仅仅是工艺技术问题，设备运行的可靠性也不可忽视，比如高压煤浆泵煤粉沉积磨损、进料加热炉结焦堵塞、反应器耐高温高压和氢腐蚀以及高温高压减压阀磨损等.随着神华煤直接液化工业示范装置的运行考验和优化改造，煤直接液化技术将会更加成熟.【相关文献】［1］舒歌平.神华煤直接液化示范工程最新进展［C］.2011（第十届）中国煤化工技术、信息交流会暨“十二五”产业发展研讨会，广州：2003.［2］舒歌平，史士东，李克健.煤炭液化技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2003：109.［3］申峻，凌开成，邹纲明等.煤油共处理过程中的反应机理［J］.煤炭转化，1999，22（4）：5－9.［4］ Kaneko T，Tazawa K，Koyama Tet al.Properties and Residual Activities of Iron Based Catalyst After Direct Coal Liquefaction［J］.Nihon Enerugi Gakkaishi，1999，78（6）：416－427.［5］ Suzuki T，Yamada O，Fujits Ket al.Coal Hydroliquefaction Using Iron Pentacarbonyl as a Catalyst Precursor［J］.Fuel，1984，63：1706－1709.［6］田新娟，杨平平，李育辉等.硫含量对煤直接液化性能的影响［J］.煤田地质与勘探，2009，37（6）：19－21.［7］高晋生，张徳祥.煤液化技术［M］.北京：化学工业出版社，2009：161.［8］吴春来.煤炭直接液化［M］.北京：化学工业出版社，2010：35，38.［9］艾军.工艺因素对神东煤直接液化性能的影响［J］.煤炭转化，2011，34（2）：51－54. ［10］艾军，郭治，李克健.神东煤富惰质组加氢液化反应动力学的研究［J］.煤炭转化，2008，31（2）：25－27.［11］张德祥，刘瑞民，高晋生等.煤炭直接加氢液化技术开发的几点思考［J］.石油学报（石油加工），2011，27（3）：229－335.。
煤直接液化燃油的应用-综述文章
中国内燃机学会燃烧节能净化分会2010年学术年会 CSICE2010-074煤直接液化燃油的应用郝剑虹 [1,2] ，高海洋[1]，张富兴[1]，李广霞[1]，侯伟[2]（1.中国汽车技术研究中心，天津 300162；2.河北工业大学机械工程学院，天津 300130） 摘要：近年来，随着国际石油资源的日趋紧张和国际油价的不断上涨，煤制燃油引起了世界各国的重视。
我国神华集团已经建成并成功运行了世界上首套煤直接液化燃油生产线。
文章对比分析了煤直接液化燃油与普通柴油的理化特性，指出了其应用的形式，应用的对象以及在应用之前需要解决的主要问题，并分别提出了相应的解决方案。
最后展望了煤直接液化燃油的销售前景，认为发展煤直接液化燃油是保障我国能源战略安全一条重要的途径，并针对其应用给出了建议。
关键词： 煤直接液化燃油 煤制油 应用 试验引言近年来，随着国民经济的发展，我国的能源消耗量逐年递增。
加之部分城市出于保护环境的考虑，将锅炉烧煤改为烧油后，石油消耗量更是持续增长。
同时，国际油价居高不下，石油资源日趋紧张，我国石油对外依存度已经超过了40%。
因此，寻找替代燃料成为了21世纪我国乃至全世界面临的一个重大课题。
从资源来源看，当前我国车用替代燃料主要分为三种类型：天然气燃料、生物燃料、煤基车用燃料（包括醇醚燃料与煤液化燃料）。
其中有些经过多年的试验与不断改进，已经成功应用在汽车上，并同时涌现出了一批与之相对应的代用燃料发动机。
如天然气发动机，醇类燃料发动机等。
而作为潜力巨大的煤液化燃料虽然早在二战时期就被应用于飞机与汽车上，但是限于技术成本与环保等多方面的原因，直到近几年才引起了足够的重视。
按照合成工艺的不同，煤制液化燃油可以分为煤直接液化燃油（Diesel of Direct Coal Liquefaction，以下简称DDCL燃油)和煤间接液化燃油（Diesel of Indirect Coal Liquefaction)两种。
煤直接液化柴油加氢制备轻质白油研究
２．３３３ ６３．０５?１９０．０
１０％?３０％
１９１．３?１９７．０
５０％?７０％
２０４．５?２１７．５
９０％?９５％ 终馏点 狑（芳 烃 ），％
２４２．７?２５４．６ ２７５．０ １．２２
表 ２ 催 化 剂 的 物 化 性 质
项 目
数 据
比 表 面 积?（ｍ２·ｇ－１）
加工工艺
石 油 炼 制 与 化 工 ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＡＮＤＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ
２０１８年 １０月 第４９卷 第１０期
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单贤根，舒歌平，章序文，曹雪萍
（中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，煤直接液化国家重点工程实验室，上海 ２０１１０８）
摘 要：为制备轻质白油，采用贵金属加氢催化剂在３０ｍＬ 连 续 加 氢 实 验 装 置 上 对 煤 直 接 液 化 柴 油 进 行 了 深 度 加 氢 实验，考察了不同反应压力（６～１２ ＭＰａ）、反应温度（８０～２４０ ℃）、体积空速（０．６～１．２ｈ－１）条 件 下 煤 直 接 液 化 柴 油 的 芳 烃 饱和行为。研究结果表明，加氢后的柴油馏程、黏度、密度等性 质 无 明 显 变 化，但 芳 烃 含 量 大 幅 度 下 降，在 合 适 的 加 氢 条 件 下产品油中芳烃质量分数可以降低至０．０１％以 下，满 足 环 保 型 轻 质 白 油 标 准 要 求。 通 过 蒸 馏 切 割 发 现，煤 直 接 液 化 柴 油 所生产的轻质白油牌号主要集中在 Ｗ２４０～Ｗ２９０之间。
反应特性 的 影 响。 结 果 表 明，与 非 贵 金 属 催 化 剂 相比，贵金属催化剂 受 热 力 学 平 衡 影 响 较 大，且 贵 金属催化剂达到热力学平衡限制时的反应温度要 比非贵金属催化剂的温度低。陈若雷等 在 ［５６］ 研 究 催化裂化柴油加氢深度脱芳烃工艺参数对芳烃加 氢饱和反应的影响 时 发 现，与 反 应 压 力、反 应 温 度 和体积空 速 相 比，氢 油 比 对 芳 烃 饱 和 的 影 响 相 对 较小。
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苟荣恒等
神华煤直接液化加氢改质装置能耗分析及优化
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表 ３ ３．５ＭＰａ蒸 汽 管 线 扩 径 前 后 数 据 对 比
项 目
扩径前
扩径后
汽 轮 机 转 速／（ｒ·ｍｉｎ－１）
９ ０００
９ ０００
循 环 氢 流 量／（ｍ３·ｈ－１）
２５６ ６２７ ２５３ ８６１
３．５ＭＰａ蒸汽耗量／（ｔ·ｈ－１） ３０．３９
合计
１１５ ６１１．５
１１３ ３４９．４
进料量 单位能耗
１３４．４
１４０．８
８６０．２０ＭＪ／ｔ
８０５．０４ＭＪ／ｔ
注：装置能耗根据《石油化工设 计 能 量 消 耗 计 算 方 法 》的 编 制 说 明 （ＳＨ／Ｔ ３１１０—２００１）计 算 得 到 。
１．２ 装 置 设 计 节 能 措 施 ａ）反应 系 统 的 换 热 器 均 采 用 双 壳 程 高 效 换 热
关 键 词 ：加 氢 改 质 能 耗 分 析 节 能 措 施 优 化 中 图 分 类 号 ：ＴＥ６２４．５ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００６－７９０６（２０１１）０４－００５５－０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈｅｎｈｕａ ｃｏａｌ ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ ｈｙｄｒｏ－ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｕｎｉｔ
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，该 项 目 主 要 由 煤 液 化 装置、加氢稳定装 置、加 氢 改 质 装 置、煤 制 氢 装 置 构 成 。 其 中 １．０ Ｍｔ／ａ加 氢 改 质 装 置 于 ２００８ 年 底 正 式 开 工 ，采 用 国 内 成 熟 的 加 氢 改 质 工 艺 ，以 来 自 煤 液 化 并 经 加 氢 稳 定 的 大 于 １４５ ℃ 的 生 成 油 和 轻 烃 回 收 装 置 来 的 加 氢 石 脑 油 为 原 料 ，在 较 高 的 氢 分 压 条 件 下 ， 经 过 加 氢 深 度 精 制 和 改 质 ，提 高 柴 油 十 六 烷 值 ，尽 可 能改善柴油质量，从 而 可 以 生 产 大 量 的 优 质 低 凝 轻 柴油及航煤产品；同 时 生 产 部 分 芳 潜 含 量 高 的 重 石 脑油，其硫、氮 质 量 分 数 均 低 于 ０．５ｍｇ／ｋｇ，是 非 常 好的重整原料。
第 ３２ 卷 第 ４ 期 ２０１１ 年８月
工厂实践
化学工业与工程技术 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．，２０１１
神华煤直接液化加氢改质装置能耗分析及优化
苟 荣 恒 ，胡 聪
（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）
未改造的Ｂ泵 改造的 Ａ泵
１９０
１９１．５
０．８３４ ２
０．８３４ ２
１３０．２
１３０．６
１７．０７
１５．０５
１３３
１０５
１４９
１３０
在相同的流量条件下，泵 出 口 压 力 下 降 了 ２．０２ ＭＰａ，同 时 泵 电 机 温 度 也 明 显 下 降，电 机 电 流 减 少 １９Ａ，按设计的年开工３１０ｄ（７ ４４０ｈ）计 算，全 年 节 约电能８４８ １６０ｋＷ·ｈ，按照 １ｋＷ·ｈ 电 ０．６ 元 计 算，每年可节 约 电 费 ５０８ ８９６ 元。 改 造 后 既 有 效 解 决了泵出口压力过 高 的 安 全 隐 患，节 能 效 果 及 经 济 效益也非常可观。 ２．２ 循 环 氢 压 缩 机 汽 轮 机 ３．５ ＭＰａ蒸 汽 管 线 扩 径 ２．２．１ 改 造 原 因
设计能 耗／ＭＪ
实际耗量／ （ｔ·ｈ－１）
实际能 耗／ＭＪ
循环水
２７２ １ １３８．８
２９９
１ ２５１．９
除盐水
７．５
７２２．２ １４４．３ｋＷ·ｈ ２５ ３８８．５ １ ９７４．９ｋＷ·ｈ ２３ ３８２．８
３．５ＭＰａ蒸汽 ２９．１ １０ ７２１５．６ ３５．５ １１２ ００５．３
高压反应进料泵由于提供的基础设计数据有偏 差 ，导 致 进 料 泵 的 扬 程 超 过 了 设 计 值 ，长 此 以 往 会 使 下 游 的 设 备 长 期 超 压 运 行 ，带 来 严 重 的 安 全 隐 患 ，同 时 泵 电 机 电 流 偏 大 ，电 机 温 度 偏 高 。 ２．１．２ 改 造 方 法
摘要：介绍了神华煤直接液化加氢改质装置的 基 本 情 况、能 耗 情 况 和 装 置 设 计 中 的 节 能 优 化 措 施 ， 例 如装置在检修中取消高压反应进料泵一级叶轮、循环氢压缩机３．５ＭＰａ蒸汽管线扩径、分馏塔顶空冷 增加变频等，通过改造降低了装置能耗，并根据装置实际运转情况对装置接下来进行的 节 能 改 造 提 出 了 建议。
器 ，一 是 可 以 降 低 反 应 系 统 的 压 降 ，节 省 循 环 氢 压 缩 机 的 功 率；二 是 大 大 提 高 了 换 热 效 率，节 省 换 热 面积。
ｂ）由于工厂所在 地 缺 水，装 置 各 部 分 需 冷 却 的 物 料 及 产 品 尽 量 选 用 空 气 冷 却 器 ，以 节 省 用 水 。
ＧＯＵ Ｒｏｎｇｈｅｎｇ，ＨＵ Ｃｏｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｅｎｈｕａ Ｃｏａｌ ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｏｒｄｏｓ Ｃｏａｌ Ｌｉｑｕｅｆａｃｔｉｏｎ Ｂｒａｎｃｈ，Ｏｒｄｏｓ ０１７２０９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏ－ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｕｎｉｔ ｉｎ Ｓｈｅｎｈｕａ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏａｌ ｔｏ ｌｉｑｕｉｄ ｐｒｏ－ ｊｅｃｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｂｏｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｉｍｐｅｌｌｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｅｅｄ ｐｕｍｐ，ｅｎｌａｒｇｉｎｇ ｔｈｅ ３．５ ＭＰａ ｓｔｅａｍ ｐｉｐｅ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ａｉｒ ｃｏｏｌｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｇａｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｎｇ ｃｏｌｕｍｎ，ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｌｏｗｅｒｅｄ．Ｔｈｅ ａｄｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ａｒｅ ｏｆｆｅｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒｏ－ｕｐｇｒａｄｉｎｇ；Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ；Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
１．１ＭＰａ蒸汽 －２９．１ －９２ ５９５．３ －２８ －８９ ０９５．１
净化风 氮气 燃料气
３００ｍ３／ｈ ４７７．０ １３．２ｍ３／ｈ ２１．０ ２４０ｍ３／ｈ １ ５０７．２ １８．５ｍ３／ｈ １１６．２ １ ７０２ｋｇ／ｈ ７１ ７６１．４ １ ５４１．２５ｋｇ／ｈ ６４ ９８３．７
反应 进 料 泵 共 有 ９ 级 叶 轮，泵 返 回 厂 家 后 拆 除 了中间的第５级叶轮。之所以选择拆除一级叶轮， 一是因为若工况变 化 需 要 增 加 扬 程 时，可 将 拆 除 的 叶 轮 进 行 回 装 ；二 是 若 选 择 切 割 叶 轮 ，需 要 切 割 多 个
或 全 部 叶 轮 ，工 期 及 费 用 都 会 增 加 ；三 是 拆 除 一 级 叶 轮 后 ，泵 扬 程 下 降 但 流 量 保 持 不 变 。 为 了 确 保 稳 定 ， 首先对 Ａ 泵进行了改造。 ２．１．３ 改 造 评 价
装置循环氢 压 缩 机 是 采 用 ３．５ ＭＰａ 蒸 汽 驱 动 的 背 压 式 汽 轮 机 ，设 计 蒸 汽 压 力 ３．５ ＭＰａ，操 作 温 度 ４１０ ℃ 。 因 该 装 置 位 于 全 厂 ３．５ ＭＰａ蒸 汽 管 网 的 末 端 ，蒸 汽 压 力 、温 度 均 未 达 到 设 计 值 。 由 于 从 系 统 管 网至汽轮机入口３．５ ＭＰａ蒸 汽 管 线 长 达 １５０ｍ，管 径为 ＤＮ１５０，受管径影响，蒸 汽 压 力 降 较 大，汽 轮 机 做同样功所消耗的蒸汽量较大。 ２．２．２ 改 造 方 法
对改造的 Ａ 泵和未改造的 Ｂ 泵在相同的条件 下 进 行 运 行 标 定 来 检 验 改 造 效 果 ，数 据 比 较 见 表 ２。
表 ２ 反 应 进 料 泵 改 造 前 后 数 据 对 比
项目 介 质 温 度／℃ 介 质 密 度／（ｋｇ·Ｌ－１） 泵 流 量／（ｔ·ｈ－１） 泵 出 口 压 力／ＭＰａ 电 机 绕 组 温 度／℃ 电 机 电 流／Ａ
收 稿 日 期 ：２０１１－０７－０７。 作 者 简 介 ：苟荣 恒 （１９８３—），男，本 科，助 理 工 程 师，现 从 事 加 氢 改 质装置工艺技术工作。
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化学工业与工程技术
２０１１ 年 第 ３２ 卷 第 ４ 期
表 １ 设 计 能 耗 与 标 定 能 耗 对 比
项目
设计耗量／ （ｔ·ｈ－１）
２７．６３
３．５ ＭＰａ蒸 汽 压 力／ＭＰａ
３．０８
３．２６
３．５ ＭＰａ蒸 汽 温 度／℃
３５２．７