煤直接液化技术---
洁净煤技术——直接液化技术
洁净煤技术——直接液化技术一、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摄氏度；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％。
原理图:IGOR直接液化法工艺流程工艺流程: 煤与循环溶剂、催化剂、氢气依次进入煤浆预热器和煤浆反应器, 反应后的物料进入高温分流器, 由高温分流器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸, 分出残渣和闪蒸油, 闪蒸油又通过高压泵打入系统, 与高温分离器分出的气体及清油一起进入第一固定床反应器, 在此进一步加氢后进入分离器。
中温分离器分出的重质油作为循环溶剂, 气体和轻质油气进入第二固定床反应器再次加氢, 通过低温分离器分离出提质后的轻质油品, 气体经循环氢压机压缩后循环使用。
为了使循环气体中的氢气浓度保持在所需的水平, 要补充一定数量的新鲜氢气。
液化油经两步催化加氢，已完成提质加工过程。
油中的氮和硫含量可降低到10－5数量级。
此产品经直接蒸馏可得到直馏汽油和柴油，再经重整就可获得高辛烷值汽油。
柴油只需加少量添加剂即可得到合格产品。
与其他煤的直接液化工艺相比，IGOR工艺的煤处理能力最大，煤液化反应器的空速为0.36～0.50 t /( m3·h)。
在反应器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其他煤液化工艺高出50%～100%。
由于煤液化粗油的提质加工与煤的液化集为一体，IGOR煤液化工艺产出的煤液化油不仅收率高，而且油品质量好。
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。
煤的液化技术
市场发展前景
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替代石油资源
随着石油资源的日益枯竭，煤液化技术作为一种 替代石油的能源资源，具有广阔的市场前景。
满足环保要求
煤液化技术能够降低煤炭燃烧过程中的污染物排 放，符合环保要求，有助于推动清洁能源市场的 发展。
对煤液化技术企业给予税收优惠政策，降低企业税负，提高市场 竞争力。
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出口潜力
煤液化产品如柴油、汽油等可作为燃料或化工原 料，具有较大的出口潜力，有助于提升我国能源 产业的国际竞争力。
政策支持与推动
产业政策引导
政府通过制定产业政策，鼓励和支持煤液化技术的研发和应用， 推动产业健康发展。
资金扶持
政府提供资金扶持，支持企业进行技术研发和产业化推广，减轻 企业负担。
税收优惠
润滑油
煤液化过程中产生的润滑油具有 优良的润滑性能和稳定性，可用 于机械设备的润滑。
民用燃料
燃气
通过煤液化技术得到的液化石油气可作为居民生活和商业用 途的燃气。
供暖
煤液化燃料可用于集中供暖和家庭采暖，提高居民生活质量 。
化工原料
乙烯
煤液化技术可以生产乙烯等化工原料 ，进一步用于生产塑料、合成纤维等 高分子材料。
该技术最早由南非开发，主要 产品是柴油和航空煤油等。
间接液化技术的优点是工艺流 程相对简单，对原料煤的适应 性较强，但转化效率较低，且 催化剂消耗较大。
合成气液化
合成气液化是指将合成气在一定 条件下转化为液体燃料的过程。
该技术通常采用费托合成工艺， 将合成气在催化剂作用下转化为
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煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
➢ 到20世纪70年代，受1973年和1979年两次世界石油危机 的影响，主要发达国家又重视煤炭直接液化的新技术开发：
国别 美国 德国
工艺名称
SRC EDR H-COAL IGOR
规模 t/d
50 250 600 200
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煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
➢ 到20世纪50年代初期，前苏联利用德国煤直接液化技术和 设备于安加尔斯克石油化工厂建成投产了11套煤直接液化 和煤焦油加氢装置：
单台反应器直径为1m，高18m 操作压力分别为70.0MPa和32.5MPa两种 温度450-500 铁系催化剂
➢ 到20世纪20年代德国燃料公司Pier等人开发了不怕硫的硫化 钨、硫化钼催化剂，并把液化过程分为糊相加氢与气相加氢 两段进行，同时解决了工程化问题。从而使煤直接液化技术 实现了工业化，于1927年在德国莱那建立了世界上第一座工
业规模生产的煤直接液化厂，装置能力10万吨/年。
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煤直接液化
目录
1 煤直接液化技术沿革 2 煤直接液化化学 3 煤直接液化催化剂 4 煤直接液化工艺 5 煤直接液化初级产品及其提质加工 6 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 7 煤直接液化技术经济分析
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煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
1.1 煤炭液化概述 所谓煤炭液化，是将煤中的有机质转化为液态
煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
(3) 煤炭液化的意义
现代化煤直接液化技术进展
现代化煤直接液化技术进展近年来，随着能源需求的不断增长和环保意识的提高，煤直接液化技术受到了越来越多的关注和重视。
煤直接液化是一种将煤直接转化为液体燃料的技术，可以有效地利用煤资源，减少对传统石油资源的依赖，并且减少大气污染物的排放。
本文将对现代化煤直接液化技术的进展进行详细介绍。
目前，现代化煤直接液化技术的发展主要集中在以下几个方面：1. 煤直接液化工艺的改进煤直接液化工艺是将固体煤转化为液体燃料的关键步骤，因此其工艺的改进对于提高煤直接液化技术的效率和经济性至关重要。
目前，主流的煤直接液化工艺主要有传统的H-Coal工艺和现代化的ECL工艺。
传统的H-Coal工艺主要采用煤浆作为原料，通过高温高压的反应条件将煤转化为液体燃料，但存在能耗高、产品质量低等问题。
而现代化的ECL工艺采用液态化学品作为催化剂，能够更高效地转化煤为液体燃料。
此外，还有一些新的工艺正在研发和应用中，如超高效液化工艺、接触氢化工艺等，这些工艺在提高煤直接液化效率和产品质量方面具有巨大潜力。
2. 催化剂的研究和应用催化剂在煤直接液化过程中起到了至关重要的作用，能够加快煤的转化速度、提高产品品质和选择性，减少副产物的生成。
目前，常用的煤直接液化催化剂主要有铁、钴、镍等金属催化剂和固体酸催化剂。
金属催化剂主要用于气相反应，固体酸催化剂主要用于液相反应。
近年来，针对煤直接液化过程中产生的硫、氮等污染物，研发了一系列新型催化剂，如硫化钴催化剂、硫酸锆催化剂等，能够高效地去除硫、氮等污染物，提高产品的质量和环境友好性。
3. 煤直接液化衍生产品的开发和利用除了液体燃料，煤直接液化还可以产生一系列其他有价值的产品，如液化石油气、煤化工原料、轻油等。
这些产品在国内外市场上具有广阔的前景和巨大的价值。
近年来，一些国内外企业和研究机构开始关注煤直接液化衍生产品的开发和利用，通过优化煤直接液化工艺和改进催化剂，提高衍生产品的质量和产量，为能源转型和煤炭资源的有效利用做出了积极贡献。
煤炭液化技术
煤炭液化定义
煤炭液化技术是把固体煤炭通 过化学加工过程，使其转化成 为液体燃料、化工原料和产品 的先进洁净煤技术。
煤炭液化技术简介
煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的。德国煤炭直 接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。二战后， 中东地区大量廉价石油的开发，煤炭直接液化工厂失去竞 争力并关闭。 70年代初期，由于世界范围内的石油危机，煤炭液化技术 又开始活跃起来。日本、德国、美国等工业发达国家，在 原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺。目 前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL工艺、 德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。
煤炭液化技术分类
1.煤炭直接液化工艺 2.煤炭间接液化工艺
直接液化
直接液化是在高温（400℃以上）、高压 （10MPa以上），在催化剂和溶剂作用下使 煤的分子进行裂解加氢，直接转化成液体 燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等
燃料油，又称加氢液化。源自直接液化流程图间接液化
间接液化技术是先将煤全部气 化成合成气，然后以煤基合成 气（一氧化碳和氢气）为原料， 在一定温度和压力下，将其催 化合成为烃类燃料油及化工原 料和产品的工艺，包括煤炭气 化制取合成气、气体净化与交 换、催化合成烃类产品以及产 品分离和改制加工等过程。
间接液化流程图
煤炭液化是解决中国多煤、少油、缺气能源国情的 重要途径，而煤液化多联产技术是煤液化的发展模 式，是提高能源利用率的重要途径，是发展煤炭循 环经济的重要措施，我们应给予充分的肯定与重视。
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。
现代化煤直接液化技术进展
现代化煤直接液化技术进展煤直接液化技术是将煤转化为液体燃料的一种重要技术，具有丰富的储量、分布广、资源再生利用等优点。
在现代化煤直接液化技术的研发过程中，不断取得了重要的进展。
本文将从工艺路线、催化剂、反应器设计以及环境保护等方面对煤直接液化技术的现代化进展进行详细介绍。
煤直接液化技术的工艺路线有很多种，其中常用的有两种：一是常压下的合成法，通过在常压下将煤与合成气进行反应，生成液体燃料；二是高压下的合成法，通过在高压条件下对煤进行加氢反应，生成液体燃料。
这两种工艺路线各有优缺点，需要根据煤的性质和环境条件进行选择。
在煤直接液化技术的研发中，催化剂的研究是一个关键环节。
通过选择合适的催化剂，可以提高反应速率、降低反应温度、增加产液率等。
目前，常用的催化剂有铁基、镍基、钼基等。
其中，铁基催化剂具有活性高、稳定性好、成本低等优点，是研究的热点之一。
同时，还可以通过改变催化剂的组成和结构来调节反应产物的组成和性质，进一步提高煤直接液化技术的效果。
反应器设计是煤直接液化技术研发中的另一个重要方面。
不同的反应器设计会对反应过程和产物分布产生影响。
常见的反应器有搅拌式反应器、流化床反应器、管式反应器等。
其中，搅拌式反应器由于其较好的传热和传质性能，被广泛应用于煤直接液化技术中。
同时，还可以通过改变反应器的工艺参数，如温度、压力、气体流量等，来调节反应过程和产物品质。
在煤直接液化技术的现代化研发中，环境保护是一个不可忽视的因素。
在煤直接液化反应中，会生成大量的尾气和废水，其中含有大量的有害物质，如硫化物、氰化物等。
这些物质的排放对环境和人类健康都带来了巨大的风险。
因此，在煤直接液化技术的研发过程中，需要加强对尾气和废水的处理和治理技术的研究。
同时，还需要通过改进工艺流程，减少有害物质的生成和产生。
总之，现代化煤直接液化技术在工艺路线、催化剂、反应器设计以及环境保护等方面都取得了重要的进展。
通过不断创新和改进，煤直接液化技术有望成为重要的替代能源技术，为能源结构转型和环境保护做出重要贡献。
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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煤与石油、汽油在化学组成上最明显的差别就是煤中氢含 量低、氧含量高、H/C原子比低、O/C原子比高。
2020/7/21
煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
（4）煤与液体油的差异
要将煤转化为液体产物，首先要将煤的大分子裂 解为较小的分子，而要提高H/C原子比，降低 O/C比，就必须增加H原子或减少C原子。
煤液化的实质就是在适当温度、氢压、溶剂和催 化剂条件下，提高H/C比，使固体煤转化为液体 的油。
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煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
➢ 1913年德国科学家F.Bergius发明了在高温高压下可将煤加 氢液化生产液体燃料，并获得专利，为煤炭直接液化技术的 开发奠定了基础。从此，各种煤加氢液化方法不断出现，实 验室开发的煤炭液化方法不下百种。
煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
(3) 煤炭液化的意义
煤炭的液化过程可以脱除煤中硫、氮等污染大 气的元素以及灰分等，获得的液体产品是优质洁 净的液体燃料和化学品。因此，煤炭液化将是中 国洁净煤技术和煤代油战略的重要、有效和可行 的途径之一。
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煤直接液化
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1 煤直接液化技术沿革
（4）煤与液体油的差异
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煤直接液化
பைடு நூலகம்
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1 煤直接液化技术沿革
（2）煤炭间接液化
煤炭间接液化是首先将煤气化制合成气（CO ＋H2),合成气经净化、调整H2/CO比，再经过催 化合成为液体燃料。
➢ 优点:煤种适应性较宽，操作条件相对温和， 煤 灰等三废问题主要在气化过程中解决;
➢ 缺点:总效率比直接液化低。
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
➢ 1936-1943年为支持侵略战争，德国又有11套煤直接液化 装置建成投产，到1944年，生产能力达到423吨/年，为当 时德国战争提供所需的车用和航空燃料。那时德国直接液化 的反应压力高达70.0MPa。
➢ 在二次世界大战前后进行煤直接液化技术开发的国家还有英、 日本、法国和意大利。
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1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
美国的溶剂精炼煤法（SRC）工艺： 最早为了洁净利用美国高硫煤而开发的一种生产以重质燃料油为目的 的煤液化转化技术，不外加催化剂，利用煤中自身的黄铁矿将煤转化为 低灰低硫的SRC，后来增加残渣循环，采用减压蒸馏方法进行固液分离 ，获得常温下也液体的重质燃料油，这就是人们常说的SRC-Ⅱ。 该工艺的特点是反应条件较温和，温度440-450℃、压力14MPa。
➢ 到20世纪20年代德国燃料公司Pier等人开发了不怕硫的硫化 钨、硫化钼催化剂，并把液化过程分为糊相加氢与气相加氢 两段进行，同时解决了工程化问题。从而使煤直接液化技术 实现了工业化，于1927年在德国莱那建立了世界上第一座工
业规模生产的煤直接液化厂，装置能力10万吨/年。
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目录
1 煤直接液化技术沿革 2 煤直接液化化学 3 煤直接液化催化剂 4 煤直接液化工艺 5 煤直接液化初级产品及其提质加工 6 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 7 煤直接液化技术经济分析
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1 煤直接液化技术沿革
1.1 煤炭液化概述 所谓煤炭液化，是将煤中的有机质转化为液态
产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物 替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和 化学品。
煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是 直接液化，另一种是间接液化。
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1 煤直接液化技术沿革
（1）煤炭直接液化
煤炭的直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高 分子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程 是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、 解聚，需要较高的压力和温度。 ➢优点: 热效率较高，液体产品收率高； ➢缺点:煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
到20世纪50年代初期，前苏联利用德国煤直接液化技术和 设备于安加尔斯克石油化工厂建成投产了11套煤直接液化 和煤焦油加氢装置：
单台反应器直径为1m，高18m 操作压力分别为70.0MPa和32.5MPa两种 温度450-500 铁系催化剂
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
美国的供氢溶剂法（EDS）工艺： 与SRC法一样，在液化反应器中不外加催化剂(避免煤中矿物质对催化 剂的毒害作用），区别是对循环溶剂单独进行催化预加氢，提高了溶剂 的供氢能力。 液化反应温度450℃、压力15MPa，液化油收率提高，产品主要是轻 质油和中质油。
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
到20世纪70年代，受1973年和1979年两次世界石油危机 的影响，主要发达国家又重视煤炭直接液化的新技术开发：
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1 煤直接液化技术沿革
1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
德国的IGOR工艺： 德国新工艺，主要特点是将液化残渣分离由过滤改为真空蒸馏，减少 了循环油中的灰分和沥青烯含量，同时部分循环油加氢，提高循环溶剂 的供氢能力，并增加催化剂的活性，从而可将操作压力由70.0MPa降 至30.0MPa。 液化油的收率由老工艺的50%提高到60%，后来的IGOR工艺又将煤 糊相加氢和粗油加氢精制串联，既简化了工艺，又可获得杂原子含量很 低的精制油，代表着煤直接液化技术的发展方向。
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1.2 国外煤炭直接液化技术沿革
美国的氢煤法（H-COAL）工艺： 采用颗粒Co-Mo催化剂和沸腾床反应器，反应温度440-480 ℃ 、压 力14-20MPa 。 由于采用高活性催化剂，液化转化率和液体收率都有所提高，并且提 高了液化粗油的品质，液化油中的杂原子含量降低。 让人们不放心的是Co-Mo催化剂的寿命和回收。这就导致了美国另一 新工艺HTI的诞生。