能源化工-第四章煤炭直接液化
煤炭液化技术专题讲座PPT
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
Hale Waihona Puke 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。
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。
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。
煤的直接液化综述
1文献综述引言煤炭液化作为洁净煤技术重要组成部分正在我国实现产业化。
综述介绍了我国能源的供需形势和今后的发展的趋势，阐明了煤炭液化的战略意义；从煤炭的化学结构以及与石油结构的区别出发，论述直接加氢液化的基本原理、化学反应、催化剂、工艺过程、产物的结构表征和重点的工程问题。
因煤炭的直接液化需要氢气，也介绍了合成氢气的技术。
1．1 我国的能源结构及煤液化的必要性1．1．1我国的石化能源结构1）煤炭资源我国的能源就目前来说主要是依靠石化能源，其中以煤炭、石油、天然气为主。
根据资料[1]对有关储量/资源数据的归类统计结果表明：全国垂深2000m以浅的煤炭资源的总量为55697.49亿t；垂深1000-2000m预测资源为27080.56亿，t占48%；全国已经发现的垂深1000m以浅的煤炭资源为28167亿t；其中可开采为7300多亿吨[2]。
而且中国的煤炭资源丰富，分布较广，资源潜力大；煤种齐全，特别是低变质、中变质的煤占有较大的比例，这对煤炭的液化、特别是直接液化是非常重要的资源保障[3]。
2）石油资源[1]根据全国第二次油气资源评价对我国150多个盆地或地区的油气资源评价结果，1994年公布的石油总量为940亿吨。
其中陆地资源量694亿吨，占总资源的73.8%；海域资源246亿吨。
陆地资源主要分布在东部和西部，分别占陆上资源的53.0%和37.3%；海域资源主要在南海和东海，分别占海域资源的26.2%和54.6%。
由上可知我国的石油资源相对的短缺，已成为近年来石油产量徘徊不上的主要原因，因此以煤或其它资源代替石油是立足国内资源、解决石油供需矛盾的重要途径。
3）天然气根据“八五”期间开展的全国第二次油气资源评价提供的数据，天然气资源的总量为38000亿立方米，其中陆地资源占78.4%，主要分布在中部和西部[4]。
而且我国的天然气资源探明和开发比较低，天然气在能源提供中还有一定的潜力，天然气在未来改变一次能源结构、实现能源多元化供应方面具有发展前景。
煤的直接加氢液化技术
直接液化工艺流程简图
催 化 剂 H2
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
循环油是主要的供氢载体，催化剂的功能是促 进溶于液相中的氢与脱氢循环油间的反应，使 脱氢循环油加氢并再生。 在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受 热分解，而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为 单个分子的独立的自由基碎片。在高压氢气和 催化剂存在下，这些自由基碎片又被加氢，形 成稳定的低分子物 。
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 反应并降低能耗,提高氢转移效率，增加液体 产物的收率。在用于煤液化工艺的各种催化剂 中，铁基催化剂以其高效、廉价及低污染而倍 受青睐。专利技术集中在改善铁基催化剂的性 能、开发新型高效的催化剂、催化剂制备工艺 改进和催化剂的预处理等。
催化剂分类
煤炭直接液化中使用的催化剂通常有三大类 第一类是钴（Co）、钼（Mo）、镍（Ni）催化剂 第二类是金属卤化物催化剂如如ZnCl2、SnCl2酸性催 化剂 第三类是铁系催化剂，包括含铁的天然矿石、含铁的工 业残渣和各种纯态铁的化合物（如铁的氧化物、硫化 物和氢氧化物）。
催化原理
煤直接液化高效催化剂活性组分以其纳米级 的颗粒均匀地分布在煤粒表面最大限度地发挥 其催化活性，因而其用量只是常规催化剂的 1/4。煤液化油收率可高出常规铁系催化剂5个 百分点左右，其经济效益十分明显。 例子: 神华集团已经决定在其煤直接液化示范工 程第一条示范生产线中采用高效催化剂。
煤的直接液化综述
1文献综述引言煤炭液化作为洁净煤技术重要组成部分正在我国实现产业化。
综述介绍了我国能源的供需形势和今后的发展的趋势，阐明了煤炭液化的战略意义；从煤炭的化学结构以及与石油结构的区别出发，论述直接加氢液化的基本原理、化学反应、催化剂、工艺过程、产物的结构表征和重点的工程问题。
因煤炭的直接液化需要氢气，也介绍了合成氢气的技术。
1．1 我国的能源结构及煤液化的必要性1．1．1我国的石化能源结构1）煤炭资源我国的能源就目前来说主要是依靠石化能源，其中以煤炭、石油、天然气为主。
根据资料[1]对有关储量/资源数据的归类统计结果表明：全国垂深2000m以浅的煤炭资源的总量为55697.49亿t；垂深1000-2000m预测资源为27080.56亿，t占48%；全国已经发现的垂深1000m以浅的煤炭资源为28167亿t；其中可开采为7300多亿吨[2]。
而且中国的煤炭资源丰富，分布较广，资源潜力大；煤种齐全，特别是低变质、中变质的煤占有较大的比例，这对煤炭的液化、特别是直接液化是非常重要的资源保障[3]。
2）石油资源[1]根据全国第二次油气资源评价对我国150多个盆地或地区的油气资源评价结果，1994年公布的石油总量为940亿吨。
其中陆地资源量694亿吨，占总资源的73.8%；海域资源246亿吨。
陆地资源主要分布在东部和西部，分别占陆上资源的53.0%和37.3%；海域资源主要在南海和东海，分别占海域资源的26.2%和54.6%。
由上可知我国的石油资源相对的短缺，已成为近年来石油产量徘徊不上的主要原因，因此以煤或其它资源代替石油是立足国资源、解决石油供需矛盾的重要途径。
3）天然气根据“八五”期间开展的全国第二次油气资源评价提供的数据，天然气资源的总量为38000亿立方米，其中陆地资源占78.4%，主要分布在中部和西部[4]。
而且我国的天然气资源探明和开发比较低，天然气在能源提供中还有一定的潜力，天然气在未来改变一次能源结构、实现能源多元化供应方面具有发展前景。
煤炭直接液化技术总结
煤炭直接液化技术总结干净煤技术——直接液化技术一、德国 IGOR工艺1981年，德国鲁尔煤矿企业和费巴石油企业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良，建成日办理煤200 吨的半工业试验装置，操作压力由本来的70 兆帕降至 30 兆帕，反响温度450～480 摄氏度；固液分别悔过滤、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、氢气挨次进入煤浆预热器和煤浆反响器，反响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，闪蒸油又经过高压泵打入系统，与高温分别器分出的气体及清油一同进入第一固定床反响器，在此进一步加氢后进入分别器。
中温分别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响器再次加氢，经过低温分别器分别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，要增补必定数目的新鲜氢气。
液化油经两步催化加氢，已达成提质加工过程。
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获取直馏汽油和柴油，再经重整便可获取高辛烷值汽油。
柴油只要加少许增添剂即可获取合格产品。
与其余煤的直接液化工艺对比，IGOR工艺的煤办理能力最大，煤液化反响器的空速为0. 36 ～0. 50 t /( m3·h)。
在反响器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其余煤液化工艺超出50%～100%。
因为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单收率高，并且油质量量好。
工艺特色：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串连在一套高压系统中，防止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。
投资可节俭 20％左右，并提升了能量效率。
史士东—煤液化
七十年代世界石油危机以后
煤炭直接液化技术的新发展 美国的能源独立计划和洁净煤计划 日本的阳光计划 德国和欧洲 前苏联
各国煤炭直接液化技术开发情况表
国 别 装置名 规模 t/d 试验时 地点 间 开发机构 试验煤种
美 国
SRCⅠ/ Ⅱ
SRC
50
6
19741981
19741992 19791983
a
)
并可以得到 PAA、O、G的动力学关系：
dPAA kMP k(t) M a k PAA PAA dt
得到微分方程的解：
dO kMO k(t) M a k PO PAA dt dG kMG k(t) M a k PG PAA dt
t 0
方案：进一步加氢，采用Ni、Mo载体催化 剂，一般是固定床，也要在高压和较高温 度条件下，分为加氢精制、加氢改质、重 整等工艺
液化油提质加工流程
液化油的性质不同，提质加工工艺有所不同 NEDOL工艺液化油提质加工流程：
石 脑 油 加 氢 柴 油 加 氢
石 脑 油 重 整
汽油 芳烃
液化油
一 次 加 氢
kCA
CI
k9
CB
CA
k3
王勇论文模型
Ma
PAA
O
G
Mc
基本假设 1. Ma是由各种反应性能不同的若干（可以是很多）组分构成 2. 各组分的反应符合一级动力学行为 3. 各组分转化为沥青烯、油、气等产物速率常数的比例相同
对于煤的转化，
则， k
k M
i i
dM a ki M i k M a dt i
煤炭直接液化、间接液化等化技术的比较
工业化程度 可以
反应器类型 悬浮床
温度/℃ 压力/MPa
440-450 17
催化剂
GelCaTM
可以 鼓泡床 470 30 炼铝赤泥
用量/%
0.5
3-5%
固液分离方 法 在线加氢 循环溶剂加 氢 工业性试验 规模
临界溶剂萃取 有或无 部分
600t/d
减压蒸馏 有 在线
200t/d
试验煤
神华煤
先锋褐煤
目前国内外的主要工艺有： 1.美国HTI工艺
该工艺是在两段催化液化法和H－COAL工艺基础上发展起来的，采用近十 年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂（GelCatTM）。反应温度 420～450℃，反应压力17MPa；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混 反应器模式；催化剂是采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂。在高温 分离器后面串联一台加氢固定床反应器，对液化油进行在线加氢精制。 2.日本 NEDOL 工艺
转化率/% 93.5
97.5
生成水/% 13.8
28.6
烯烃油/% 67.2
58.6
残渣/%
13.4
11.7
氢耗/%
8.7
11.2
注：daf 煤
可以 鼓泡床 465 18 天然黄铁矿
3-4%
未进行 平推流 425~435 6~10 乳化 Mo 0.02％～ 0.05％
已进行 强制内循环悬浮床
455 19 人工合成铁基
1.间接液化工艺
优点： （1）合成条件较温和。无论是固定床、流化床还是浆态床，反应温度均低于
350℃，反应压力2.0—3.0MPa。 （2）转化率高。如SASOL公司SAS工艺采用熔铁催化剂，合成气的一次通过
煤炭间接-直接液化技术
• 目前，包括山西煤化所在内的七家单位已组成 联盟体，在进行”煤制油”实验对比中实行数据共 享；不久将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行场地 跑车试验；2005年由奔驰、大众等厂商提供车辆 ，以高清洁柴油作燃料，进行从上海到北京长距
离的行车试验，将全面考察车与油料的匹配关系 、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范 厂的基础设计工作正在进行之中，预计可在2010 年之前投入规模生产。
• 我国与南非于2004年9月28日签署合作谅解备 忘录。根据这项备忘录，我国两家大型煤炭企业 神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任 公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建 设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的 首期建设规模均为年产油品300万吨，总投资分 别为300亿元左右。通过引进技术并与国外合资 合作，煤炭间接液化项目能够填补国内空白，并 对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨 索尔公司是目前世界上唯一拥有煤炭液化工厂的 企业。从1955年建成第一个煤炭间接液化工厂至 今已有50年的历史，共建设了3个煤炭间接液化 厂，年处理煤炭4600万吨，年产各种油品和化工 产品760多万吨，解决了南非国内40%的油品需
煤炭间接-直接液化技术.ppt
• 由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成 油称之为煤炭间接液化技术。“煤炭间接液化”法 早在南非实现工业化生产。南非也是个多煤缺油 的国家，其煤炭储藏量高达553.33亿吨，储采比 为247年。煤炭占其一次能源比例为75.6%。
• 南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成 技术，生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙 烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。
所优质清洁柴油的问世，标志着我国已具备了开
发和提供先进成套产业化自主技术的能力，并成
煤炭液化
CO2 +3H2 = CH3O + H2O - 49.8kJ/mol
一氧化碳加氢除合成甲醇外，还可能发生不同的副反应 :
CO +3H2 = CH4 +H2O - 206.4kJ/mol CO2 +4H2= CH4 +2H2O - 164.9kJ/mol 2CO+2H2= CH4 + CO2 -247kJ/mol
CO + H2O = CO2 + H2 - 41.5J/mol 2CO +4H2 = (CH3)2O +H2O 2CH3OH = (CH3)2O + H2O 另外，还可能生成少量的乙醇和微量的醛、 酮、酯等副产物。
2、催化剂及反应条件
①催化剂 ：锌基催化剂和铜基催化剂 ②反应条件 ： 反应温度和压力 空速 ③合成气的组成 ：
液化率随时间延长，开始时增加很快，以后逐渐减慢。
四、煤炭直接液化工艺
1、氢-煤法（H-Coal）工艺 以褐煤、次烟煤或烟煤为原料，在 沸腾床反应器中，高温、高压并在催化 剂作用下，经过加氢生产合成原油或低 硫燃料油。 合成原油可进一步加工提质成发动 机燃料； 低硫燃料油作锅炉燃料。
煤 沸 腾 床 反 应 器
Δ 200～600t/d H-Coal工艺沸 腾床反应器
沸腾床催化反应器
①循环泵出口液体（油）与进料煤浆和氢气 混合后一起进入到反应器底部的分布室， 经过分布板产生分布均匀的向上流动的液 速，使催化剂床层膨胀，并达到沸腾状态。 ②分布板上方的反应器圆筒为颗粒催化剂床 层。 ③在反应器底部设有液体循环泵以提高液相 速度 ④颗粒催化剂床层的膨胀和沸腾主要靠较高 的向上流动的液相速度来实现；
【知识】煤炭液化工艺
煤制油关键技术：煤炭液化2014-03-01化化网煤化工煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工，使其转化为液体产品（液态烃类燃料，如汽油、柴油等产品或化工原料）的技术。
煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。
煤炭液化是将煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术。
煤炭液化方法包括直接液化和间接液化。
煤直接液化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。
比较著名的直接液化工艺有：溶剂精炼法（SRC-1、SRC-2)，供氢溶剂法（EDS)、氢煤法(H-Coal )、前苏联可燃物研究所法（NTN)、德国液化新工艺、日澳褐煤液化、煤与渣油联合加工法、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分离法等，它们在工艺和技术上都取得了不同程度的突破。
直接液化是目前可采用的最有效的液化方法。
在合适的条件下，液化油收率超过70%（干燥无矿物质煤）。
如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话，现代液化工艺总热效率（即转化成最终产品的输入原料的热值比例，%）一般为60-70%。
煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。
煤炭间接液化技术主要有：南非Sasol公司的F-T合成技术、荷兰Shell 公司的SMDS技术、Mobil公司的MTG合成技术等。
还有一些先进的合成技术，如丹麦TopsФe公司的Tigas法和美国Mobil公司的STG法等。
煤炭液化的可行性主要决定于液化工艺的经济性。
这需要大量的品位低、价格低的煤炭，且石油和天然气缺乏或成本较高。
也就是说，未来石油价格的上涨将引起人们重新对煤炭液化技术的极大兴趣，并可能导致大规模的商业化煤炭液化生产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Energy Chemical Industry Technology
第四章
煤炭直接液化
Coal liquefaction Directly
第四章 煤炭直接液化
煤液化诞生的原因
与液体燃料相比，煤炭作为固体，不便于存储和运输，并且不能直接 作为内燃机的动力。而通过将煤炭液化，其利用范围则可以大大增加。
4.2 5.0~6.1 11~14 21.3 25~45 0.3~0.9 1.2 0.5~1.9 0.2 0.6 0.1~0.5 1.0 0.87 ~1.0 1.76
1.94
4
转化手段如何？ 要将煤转化为油,首先要将煤的大分子裂解为较小的分子, 同时提高H/C,降底O/C, 故必须裂解、加氢和脱杂原子，还 要脱除矿物质。
第四章 煤炭直接液化
4.1.2 适宜直接液化的煤种
煤炭直接液化对原料煤的品种有一定要求，选择加氢液化原料煤时，主要考察以下指标。 （1）以原料煤有机质为基准的转化率和油产率要高。 （2）煤转化为低分子产物的速度快，可用达到一定转化率所需的反应时间来衡量。 （3）氢耗量要少，可用氢利用率（单位氢耗量获得的液化油量）来衡量。这是因为煤加 氢液化消耗的氢气成本一般占煤加氢液化产物总成本的30％左右。
煤炭间接液化：煤 — 合成气 — 油
气化 合成 合成气 合成油 精炼
煤
成品油
第四章 煤炭直接液化 煤直接液化原理 煤炭与石油的根本区别
煤以缩合芳香环为主，石油以饱和烃为主 煤的 H/C原子比低， 0.3-0.8 ， 石油 H/C 原子比 高，1.8 煤是由缩合芳香环为结构单元通过桥键联在一 起的大分子固体物质，石油是不同大小分子组 成的液体混合物
所以，煤液化过程中，溶剂及催化剂起着非常重要的作用。
第四章 煤炭直接液化 主要反应
1）弱键裂解形成自由基，－CH2－CH2－，－CH2 －O－，－CH2－S－，－S－S－等 2）自由基碎片加氢稳定 R1CH2－CH2－R2 → R1CH2· +R2CH2· R1CH2· +R2CH2· +2H → R1CH3 + R2CH3 3）芳香结构饱和加氢和加氢裂解，进一步低分子 化 4）脱杂原子反应，脱 O、脱 S相对容易，脱 N最难。 5）结焦反应
排空，造成资源浪费。
单一的石油炼制，在炼油过程中产生有大量干气， 一般都作火炬燃烧掉、回收发电或作为锅炉燃料。如果作
为化工原料使用，就可以使其价值提高数倍，但以单一的
干气作原料，工厂又很难做到经济规模。 单一的盐化工，在饱和盐水电解过程中，同时产生 氯气和氢气，在利用氯气的同时有大量的氢气排空，造成 资源浪费。
研究认为：氢、氧含量高，碳含量低的煤转化为低分子产物的速度快， 特别是H/C原子比高的煤，其转化率和油产率高。
一般说来，除无烟煤不能液化外，其他煤均可不同程度地液化。 煤炭加氢液化的难度随煤的变质程度的增加而增加， 即：泥炭＜年轻褐煤＜褐煤＜高挥发分烟煤＜低挥发分烟煤。
第四章 煤炭直接液化
褐煤和年轻烟煤的H/C原子比相对较高。它们易于加氢液化，并且H/C原子 比越高，液化时消耗的氢越少。通常选H/C原子比大于0.8的煤作为直接液 化用煤。煤中挥发分的高低是煤阶高低的一种表征指标，越年轻的煤，挥 发分越高，越易液化，通常选择挥发分大于35％的煤作为直接液化煤种。 换言之，从制取油的角度出发，通常选用高挥发分烟煤和褐煤为液化用煤。 选择适宜直接液化的煤种一般应考虑满足下述的大部分条件。 1）年青烟煤和年老褐煤，褐煤比烟煤活性高，但因其氧含量高，液化过程 中耗氢量多。 2）挥发分大于35％（无水无灰基）。 3）氢含量大于5％，碳含量82～85％，氢/碳原子比愈高愈好，同时希望氧 含量愈低愈好。 4）芳香度小于0.7。 5）活性组分大于80％。 6）灰分小于10％（干燥基），矿物质中最好富含硫铁矿。
第四章 煤炭直接液化
石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题
• • • • •
中国石油资源相对短缺； 中国石油产量难以大幅度提高； 中国石油需求量快速增长； 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； 中国的能源安全主要是石油供需问题。
第四章 煤炭直接液化
煤炭液化工艺
煤炭直接液化
煤 加氢 液化油 提质加工 成品油
第四章 煤炭直接液化
4.3 煤直接液化循环溶剂的作用和特点
在煤炭加氢液化过程中，溶剂的作用有以下几个方面： （1）溶解煤、防止煤热解的自由基碎片缩聚； （2）溶解气相氢，使氢分子向煤或催化剂表面扩散； （3）向自由基碎片直接供氢或传递氢。
鉴于此，延长石油集团充分发挥油气煤盐多种资源优
势，以一种全新的理念、创新的思维，坚持油气煤盐
综合转化，化学元素综合利用，原料资源优化配置， 工艺路线优化组合，工业三废的最大减量，使全部资 源得以完全充分的利用，进而提高资源利用率、节约 项目投资、减排二氧化碳和其他废弃物、降低生产成 本， 努力走节能减排、循环经济的新型工业化道路。 其技术依据是：
“初期的发展是基于战争为目的”
第四章 煤炭直接液化
第四章 煤炭直接液化
煤炭液化技术 煤的液化是将煤转化成清洁的便于运输和使用
的液体燃料(汽油、柴油、航空煤油等)或化工
原料的一种先进的洁净煤技术。
第四章 煤炭直接液化
发展煤炭液化技术的意义 中国是富煤少油国家，煤炭液化可弥补石油资源 的短缺，具有重要的战略意义。 煤炭液化对一些富煤缺油的省、区具有现实意义 与煤炭相比，石油是一种清洁、方便、高效的能 源，对环境污染小。煤中的硫是直接液化的助催 化剂，将煤液化有利于环境保护。 为煤炭行业提供新的发展空间。
1、煤、气结合制甲醇，可以优势互补。将煤、天然气 两种原料气化后的合成气按比例调配制甲醇，能够克服
煤制甲醇碳多氢少和天然气制甲醇氢多碳少的不足，达
到碳与氢的最佳配比，实现资源利用最大化，经济效益
大幅提高。
以同样的原料生产甲醇，煤气化单独可生产67万吨，天 然气单独可生产89万吨，合计156万吨；而煤、气结合 可生产甲醇190万吨，增产34万吨，增幅21.8%。
1927年德国燃料公司Pier等人开发了硫化钨和硫化铜催化剂，将液化过程 分为糊相加氢和气相加氢两阶段进行，解决了工程化问题，建成了世界第 一座工业化规模生产的煤直接液化企业，并陆续建设了20套煤直接液化装臵。 1927年在德国Leuna建成第一个煤直接液化厂，10万吨／年。 1936～1943年又有11套装臵投产，总产量420万吨／年。
首先，当温度升至300 ℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开 始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由基碎 片，自由基的相对分子质量在数百范围。 第二步，在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得 到稳定，成为沥青烯及液化油的分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢（H2） ，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子，氢原子或活化氢分子的来源 有：①煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由基；②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自 由基；③氢气中的氢分子被催化剂活化；④化学反应放出的氢，如系统中供给（ CO＋H2O），可发生变换反应（CO＋H2O＝CO2＋H2）放出氢。当外界提供的活性 氢不足时，自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应，最后生成固体半焦 或焦炭。 第三步，沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
单一的煤化工缺氢多碳， 以煤为原料生产化工产品，
无论采用什么技术路线，都存在缺氢问题，而为了制取氢
气，通常都采用CO与水蒸气变换，制取氢气，排放CO2。 此外，在煤焦化过程中有大量的炉顶气排空，不仅造成资 源浪费，而且污染了环境。 单一的天然气化工缺碳多氢，以天然气为原料生产甲 醇，一般要补碳。如果没有合适的碳源，就要将多余的H2
180万吨 50万吨
150万吨
62万吨
甲醇生产能力
烯烃生产能力
3、气、盐、煤结合制PVC，环保经济。如果用天然气
或者炼厂的干气制乙炔，乙炔的尾气正好符合合成甲醇
的碳氢比，将煤制甲醇和天然气制乙炔结合，乙炔的尾 气就能得到有效利用，所得甲醇价值和所用气的价值相 当，乙炔成本就很低。 如果将氯碱工业富裕的氢气弥补煤制甲醇所缺的氢气，
进口石油依存度变化
9.18倍
60% 50% 40% 30% 20% 10%
万吨
1993
2003
0%
1995
2003
2020(估)
中国的石油安全不容乐观： 对国际石油的依赖程度逐渐增强，中国石油供应安全充满变数。
国际石油供应存在暂时短缺、石油价格上涨等不稳定因素。
未来中国油气勘探开发难度增大，国内油气供应存在一定的不确定性。
二、油气煤盐资源综合利用
•
目前，世界上煤化工、石油化工、天然气
化工和盐化工大都是各自为政，很少有原料 相互利用。油气煤盐的转化各自进行，资源 消耗大、排放量大，产品综合能耗高，项目 投资大，产品成本高且单一，很多项目雷同，
重复现象比较突出，造成资源浪费。由于原
料特征差异，决定单一化工在化学工艺上都
第四章 煤炭直接液化
煤炭、石油储采比
可采储量 （亿吨） 能源 世界 中国 煤炭 9842 1145 石油 1434 33
近年产量 储采比 （亿吨） 世界 中国 世界 中国 45.5 12.5 216 92 35.2 1.61 41 20.5
第四章 煤炭直接液化
原油进口量，年均递增25%
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 70%
甲醇合成
C1深加工
煤炭
煤气化
变换/净化
CO2综合利用
图 例
主要物料
碳四
甲烷/氢气
甲烷
氢气
油气煤盐综合利用示 意图