煤直接液化工艺
煤直接液化工艺
煤炭直接液化工艺介绍11化工一班丁成敏 11206040119石油是人类赖以生存和发展的最方便最重要的能源。
据统计，目前石油占世界能源消费结构的39%。
中国的石油资源有限，资源品位不高，难开采资源比重较大。
而中国又是一个石油消费大国，90年代以来一直靠进口石油弥补国内石油产量的不足。
随着中国经济的进一步发展，石油的供需矛盾将日益突出。
当前中国的能源产出结构中，煤炭占77.5%，石油产量只占不到10%。
据预测，全球石油可开采时间为42年，煤炭可开采时间为120年。
而在中国，石油的开采时间仅为20年，然而煤炭却可继续开发100年。
当前的世界的能源形势及中国能源资源的特点，决定了中国是以煤炭为主的能源结构。
开发基于煤炭的液体能源是未来保证中国能源安全，是使中国在能源领域不受制于人的关键之一。
当前的煤炭液化技术主要有水煤浆技术和煤炭加氢液化技术。
从20世纪30年代起，世界上许多国家都在研究开发煤直接液化制油技术，二战时期的德国曾将直接液化技术工业化，产量达到400万t/ a。
早期的技术液化压力高，油收率低，投资大，50年代由于世界石油廉价而无竞争力停产。
随着70年代世界上出现石油危机，美国、日本、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、中国、英国等又重新研究开发煤制油技术，近年来该技术在降低加氢液化压力、催化剂的使用、油渣分离等方面有了很大进展，提高了该法的整体效率。
在石油能源日益枯竭的背景下，煤炭直接液化工艺的发展是大势所趋。
一煤炭直接液化工艺1.1煤直接液化简介煤液化是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类。
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称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。
因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
通过煤炭液化不仅可以生产汽油、柴油、LPG(液化石油气)、喷气燃料还可以提取BTX(苯、甲苯、二甲苯)，也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化合物。
中国神华煤直接液化工艺的工艺流程
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煤液化工艺流程
煤液化工艺流程煤液化是一种将煤转化为液体燃料的工艺，它是一种重要的能源转换技术。
煤液化工艺流程包括前处理、液化和气体处理三个主要步骤。
首先是前处理步骤。
这个步骤的目的是去除煤中的杂质和硫、氮等有害元素，提高液化率和产物品质。
前处理主要包括煤的粉碎、干燥和固体处理等步骤。
煤的粉碎是将煤炭颗粒化，增加反应表面积，便于后续的液化反应进行。
煤的干燥是去除煤中的水分，减少反应过程中的蒸汽损失。
固体处理是通过筛分、磁选等工艺，去除煤中的杂质和硫、氮等有害元素。
接下来是液化步骤。
这个步骤是将经过前处理的煤转化为液体燃料。
液化反应主要是在高温和高压条件下进行。
液化反应采用一种或多种催化剂，通过热裂化、加氢和脱氢等反应，将煤中的大分子有机物转化为低碳分子的碳氢化合物。
液化反应可分为间接液化和直接液化两种方式。
间接液化是将煤先转化为合成气，再通过催化反应将合成气转化为合成液体燃料。
直接液化是直接将煤转化为液体燃料，不经过合成气的中间步骤。
最后是气体处理步骤。
这个步骤是将液化反应的产物从气体状态转化为液体状态。
气体处理主要包括减压、分离和精制等过程。
减压是将高压气体放出一部分压力，将气体冷却，促使其液化。
分离是将液化气体分离成液体和气体两个相分离的部分。
精制是将液体进行进一步的处理，去除其中的杂质和硫、氮等有害元素，提高液体的纯度和质量。
总的来说，煤液化工艺流程是通过前处理、液化和气体处理三个主要步骤，将煤转化为液体燃料的过程。
这种工艺通过去除煤中的杂质和有害元素，提高液化率和产物品质，实现了煤能源的高效利用，减少了环境污染。
随着技术的进步和应用的推广，煤液化工艺有望在未来发挥更大的能源转换作用。
煤炭直接液化技术总结
煤炭直接液化技术总结洁净煤技术——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。
煤的液化工艺流程
煤的液化工艺流程
《煤的液化工艺流程》
煤的液化是一种将煤转化为液态燃料的技术过程，经过几个关键步骤，将煤中的有机物质转化为可用于燃料或化工原料的产品。
液化工艺可以将煤转化为液体燃料，这对于减少对石油的依赖以及解决能源资源短缺问题具有重要意义。
首先，煤的液化工艺通常包括原料预处理、气化、合成气净化、合成气的催化制油和油制品加工等几个步骤。
在原料预处理阶段，煤对其进行破碎、磨粉和干燥处理，以提高气化的效果。
接下来是气化过程，通过高温和压力条件下，将煤转化为合成气，合成气主要由一氧化碳和氢气组成，可以作为制油的原料。
然后，合成气需要通过净化处理，去除其中的硫化氢、氮气和二氧化碳等掺杂物。
接着，合成气将进入催化制油装置，在催化剂的作用下，将合成气转化为液体烃类产品，包括石脑油、汽油和柴油。
最后，对产生的烃类产品进行加工处理，可以得到各种燃料及化工原料。
煤的液化工艺流程需要高温高压条件和复杂的催化剂系统，具有技术难度较大。
目前煤液化技术已经相对成熟，但是设备投资高、能源消耗大以及环境污染难以避免等问题仍然存在。
在实际应用中，需要在技术和经济上做出权衡，不断改进和完善工艺流程，以实现对煤资源的有效利用。
总的来说，煤的液化工艺流程是一个复杂而重要的技术过程，
它为解决能源问题和保护环境提供了新的可能性，值得进一步研究和发展。
一种煤炭直接液化的方法
一种煤炭直接液化的方法引言煤炭作为一种主要的能源资源，在人类的生产和生活中起着重要的作用。
然而，由于煤炭的固体性质，其利用率相对较低，同时也会带来环境污染问题。
为了充分利用煤炭资源，并减少对环境的影响，科学家们不断探索煤炭直接液化技术。
本文将介绍一种新的煤炭直接液化方法，旨在提高煤炭的利用效率和降低对环境的负面影响。
方法1. 煤炭破碎首先，将原先的煤炭进行破碎处理。
通过采用高效的破碎设备，使煤炭颗粒的尺寸控制在一定范围内，以提高煤炭的可反应性。
同时，通过筛分，去除煤炭中的杂质，提高反应物的纯度。
2. 催化剂选择接下来，需要选择适合的催化剂。
催化剂在煤炭液化反应中起到重要作用，可以提高反应速率和产率。
优秀的催化剂应具有高活性、良好的稳定性和选择性。
3. 煤炭直接液化反应在反应器中，将破碎后的煤炭与催化剂加入。
反应过程中需要控制温度、压力和反应时间等参数。
合适的温度和压力可以提高反应的效果，并减少不良产物的生成。
此外，适当的反应时间可以保证反应的充分进行。
4. 产品分离反应结束后，需要对产物进行分离。
由于液化过程中产生了大量的混合气体和液状物质，需要采用先进的分离技术对其进行处理。
典型的分离技术包括蒸馏、萃取和凝结等。
5. 产品处理分离后得到的液体产物需要进行进一步的处理。
其中包括去除杂质、提高产品纯度、调整组分比例等。
这样可以得到高质量的液体燃料或化工产品，提高煤炭资源的综合利用价值。
优势和挑战这种煤炭直接液化方法相对于传统的加氢裂解、焦化和气化等方法具有以下优势：1. 可以充分利用煤炭资源，提高利用效率。
2. 产出的液体燃料或化工产品具有较高的能量密度和稳定性。
3. 可以减少自然气和石油等传统能源的依赖。
4. 通过去除杂质等后处理工艺，可以减少对环境的污染。
然而，该方法也面临一些挑战：1. 催化剂的选择和煤炭直接液化反应条件的调控需要深入研究和优化。
2. 分离和后处理过程需要先进的设备和技术支持。
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。
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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
是
否
分
步 单段液化工艺 转
化
为
可
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）
两段
糊相加氢
（煤 粗气油和中油）
气相加氢
（粗油、中油 商品油）
制糊
换热300~350oC
<325oC低沸点物和H2
高
温
分
高压反应器
离
器
循 环 气 洗 涤
冷分离器
糊相加氢
预热430~450oC
日本NEDOL工艺
日本NEDOL工艺
工艺特点
反应条件温和 催化剂使用硫化铁和黄铁矿 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
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)
气体及轻质油
压力 32.5MPa 温度470oC
赤
重
泥
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
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
4.3 煤直接液化工艺分类
典型煤直接液化工艺
IGOR 埃法克森供氢溶剂法（EDS） 氢煤法 NEDOL法 日本褐煤液化工艺（BCL） 溶剂精炼煤法（SRC)
♣过滤改为减压蒸馏
♣循环油为中油与催化加化制氢
♣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
离心
蒸
干馏
馏
>325oC 糊状物
气相加氢
循环溶剂（离心液（油）、干馏焦油、 重油）
气相加氢
高
压
管
换
式
热
加
器
热
炉
分离器
高压冷却器
蒸 馏
高 压 反 应 器
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。
蒸
馏
液
体 产
两段液化工艺
品
溶剂精炼煤法（SRC)
埃克森供氢溶剂法（EDS） NEDOL法 氢煤法 IGOR 法俄罗斯低压液化工艺
CTSL工艺 BCL工艺 HTI工艺 中国神华液化工艺
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
溶剂精炼煤法(SRCⅠ)
♣不外加催化剂 ♣氢耗量低；反应条件温和
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
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 ♣含固体物溶剂循环，减少物料及能量损失
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
改进的日本褐煤液化工艺 (BCL)
♣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)
工艺特点
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 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