煤制油技术
煤制油的工艺原理及比较
煤制油的工艺原理及比较所谓“煤制油”本质上是煤炭液化技术。
煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化为液体燃料、化工原料和产品的洁净煤技术。
煤制油技术是以煤炭为原料，通过一系列的化学加工过程中生产油品以及石油化工产品的一项技术，煤制油技术的应用在一定程度上缓解了我国对石油的需求。
但是在煤制油生产过程中，在费托反应器中生成气体中含有大量CO2。
为了不影响后续工序的使用，必须对煤制油合成尾气进行脱除CO2处理。
是针对某煤制油企业废水处理不能达标回用的现状，对其中的预处理和生物处理工艺进行改进研究，目的是提高整个废水处理工艺的处理效率，使废水可以达标回用。
煤制油间接液化工艺主要包括：备煤—煤气化—净化费脱反—应油品加工—油品合成几步标签：煤制油、工艺原理所谓“煤制油”本质上是煤炭液化技术。
煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化为液体燃料、化工原料和产品的洁净煤技术。
即通过化学反应将煤所含的碳氢化合物转换成其他碳氢化合物，如汽油、柴油、甲醇等。
煤的化学成分中氢含量为5%，碳含量比较高，而成品油中氢含量为12%～15%，碳含量较低，且油品为不含氧的液体燃料。
煤制油就是通过煤炭直接加氢转换和间接加氢转换制取混合烃液体燃料油和甲醇。
在煤制油过程中需要外来补充氢而补充氢源。
一般1000kg煤炭需加入140kg氢气，可制得约600kg油品。
根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
1 煤直接液化技术煤直接液化技术也称为加氢液化技术，是将粉状煤加温加压到适当条件后，之间催化加氢理化，使其降解并加氢转化为液体油品。
该技术最早源于德国，目前国内较为典型的有神华煤直接液化工艺。
将煤炭加热超过300℃时，其中大分子结构较弱的桥键开始断裂，煤分子结构被破坏，产生大量的自由基或以结构单元为基体的自由基碎片，这些受热的自由基相对分子质量在数百范围，在高压条件下加氢溶剂，以自由基形式构成的煤就会进一步转化为油分子、沥青稀，继续加氢可促使油分子、沥青稀进一步裂化为更小分子，最终合成液态烃类燃料并脱除硫、氧等原子。
煤制油
直 接 液 化 技 术
煤
热裂解
自由基碎片∑R
供氢
∑R· + H→∑RH
初级加氢产物∑RH 脱氧反应 脱硫反应 脱氮反应
化 学 反 应
液体燃料
煤 加 氢 液炭， 焦炭
原料煤性质 气氛 工艺参数 煤液化溶剂
干燥无灰基原料液体油收率高 热溶解煤 氢气在液化中的作用 反应温度 溶解氢气 反应压力 煤转换化为低分子产物的速率，即转化的 难易度 CO+H2O反应剂在液化中的作用 供氢和传递氢的作用 反应时间
一 次 性 能 源
天然气：采储比61
煤：采储比227
分布均匀 价格稳定
一吨油
3~4吨煤
45美元 /桶
80美元／桶
2010年
利比亚日均产油160万桶左右，占全球日 产量的2%。自利比亚国内动荡以来，其原 油产量已经减少一半，能源出口几近停顿
原油价格再创新高
147.94美元/桶，甚至 150美元/桶
氢气有力于煤的溶解和加氢液化转化率的提高 容易使褐煤液化，低煤化程度的煤更易反应
煤 加 氢 液 化 影 响 因 素
de
溶剂直接与煤剂反应 氢耗量
优点
热效率高 液体产品收率高
直 接 液 化 优 缺 点
de
缺点
煤浆加氢工艺过程的总 体操作条件相对苛刻
费托(Fischer-Tropsch）工艺
摩比尔(Mobil)工艺
王家岭矿难救援现场
我好纠结， 好纠结！
※我国煤液化技术取得重大突破
※大型煤制油项目已经启动
神华集团煤直接制油项目位于煤炭资源丰富 的内蒙古伊金霍洛旗，于2005年5月开工， 工程规划总规模为500万吨 。
仅试产成功的首条示范生产线，投产后每年即 可转化约350万吨煤，生产柴油、石脑油等产品 108万吨
煤制油技术发展现状与前景
煤制油技术发展现状与前景摘要：随着国家经济长期中高速增长，中国石油需求迅速增长，对原油的对外依存度远远超过了国际公认的“总需求50%的警告线”，严重影响了中国的经济发展和国防建设的安全。
但中国原油产量已达到近几年保持在约1.9亿吨水平的极限，长期增长为零。
中国的能源设备“富煤少油少气”决定了中国能源消费结构长期以煤为主。
因此，大力促进煤炭至液体等煤炭能源的清洁高效利用，加快煤炭燃料在国家电力系统中的份额，将有助于充分发挥供电催化剂和压载石的作用，确保国家能源安全。
关键词：煤制油技术；发展现状；产业发展前景；引言众所周知，中国煤炭资源丰富，但油气资源相对稀缺。
中国煤炭储量约占世界煤炭资源总量的10%，超过50万平方公里。
石油被称为工业生产的血液。
能源、化工、新材料等领域与石油资源密切相关，因此成为各国竞争的战略资源。
中国的石油储量比较少，但也是一个很大的能源消费国。
石油资源的进口与每个石油出口国的国家政策、战争和运输路线密切相关。
一旦这些因素出错，中国的石油进口就会受到干扰。
因此，为了减少对进口石油的依赖，迫切需要开发替代石油资源的新能源。
研究表明，煤炭转化为石油的过程导致煤炭资源转化为石化资源，缓解了中国石油短缺的形势，满足了中国经济社会发展所需的石油资源。
一、煤制油工艺技术概述（一）煤直接液化制油工艺直接液化石油气技术在煤液化石油气技术中占主导地位。
当前，世界石油直接液化技术主要集中在德国和美国等发达国家，在美国和德国得到广泛应用。
煤直接液化技术是指在高温高压下催化加氢、通过化学反应直接液化成液体烃燃料的技术。
随后，这种液态烃燃料必须经历一系列化学过程，主要是脱硫、脱氮、脱氧等，最终转化为汽油、燃料油、芳烃及碳素化工原料等。
该技术的主要技术方法是:第一，通过物理轧制将煤转化为细粉；第二，加热并加压细煤粉，同时注入氢和催化剂使煤反应，使其可以转化为石油产品。
煤炭直接液化的技术要求相对较高，这不仅要求优质煤，而且要求在处理过程中严格控制反应条件和操作条件。
煤制油的工作原理
煤制油的工作原理煤制油是一种将煤转化为石油产品的技术，它的工作原理主要分为煤气化、合成气制备和后处理等三个阶段。
首先是煤气化阶段。
煤气化是指将煤通过热化学反应转化为一种混合气体，称为合成气。
这个过程需要高温和压力条件下进行，一般在800-1300摄氏度和30-40大气压之间。
煤炭在氧气和蒸汽的作用下发生气化反应，产生合成气体。
合成气是一种由氢气和一氧化碳组成的混合气体，其化学组成可以通过调节氧气和蒸汽的供给比例来控制。
其次是合成气制备阶段。
合成气是煤制油的原料，需要经过一系列的催化转化和反应过程才能转化为可用于生产石油产品的化学品。
这个阶段的主要目标是通过催化剂的作用使合成气中的碳一气化物（一氧化碳和二氧化碳）转化为石油产品的主要成分，如烃类。
这个过程中会有多个反应路径，包括费托合成法、马尼斯曼合成法等。
不同的反应路径和催化剂会导致不同的产物选择性和产物组成。
最后是后处理阶段。
经过合成气制备后，得到的产物中会包含很多杂质和不需要的组分，需要经过一系列的处理来提纯和分离目标产品。
这个过程包括升压、净化、分馏等操作步骤。
其中，升压是将合成气中的压力提高到更高的水平，以利于后续的处理和分离操作。
净化是将产物中的硫化物、氮化物、氨基化合物等杂质去除，以减少对后续催化剂的毒性。
分馏是将混合产物按照沸点的不同进行分离，以得到不同组分的产品。
总的来说，煤制油的工作原理是先将煤进行气化，得到合成气，然后经过催化反应将合成气转化为石油产品的主要成分，最后通过后处理步骤来提纯和分离产品。
这个过程不仅可以利用煤炭这种丰富的资源，还有利于减少对传统石油资源的依赖，同时也可以减少煤炭的燃烧排放对环境的影响，具有重要的经济和环境效益。
然而，煤制油技术仍然面临着工艺复杂、投资大、能耗高等挑战，需要进一步的研发和优化，以提高效率和经济性。
费托合成—影响费托合成反应的因素(煤制油技术课件)
06
空速的影响
空速增大，装置的生产能力或处理量也会增加，但同时会导致转化率下降，所以必须 通过优化合理地选择空速和转化率。使用铁基催化剂，空速在一定范围内增加，转化率 和烃类总产率下降不明显；使用钴基催化剂，空速增加，烃类产率明显下降，同时固体 石蜡减少、液态烃比例增加。
07
工艺参数的影响
增加反应温度、增加H2/CO比、降低铁催化剂的碱性、增加空速和降低压力有利于降低产品 中的碳原子数，即缩短碳链长度，反之则有利于增加碳链长度。
增加反应温度和提高H2/CO比，有利于增加支链烃或异构烃，反之有利于减少支链烃或异构 烃。
降低合成气中H2/CO比、提高空速、降低合成转化率和提高铁催化剂的碱性有利于增加烯烃 含量，反之不利于烯烃生成。
降低反应温度、降低H2/CO比、增加反应压力、提高空速、降低转化率和铁催化剂加碱，有 利于生成羟基和羰基化合物，反之羟基和羰基化合物的产率下降。
01
催化剂的影响
费托合成生产工艺应用的催化剂主要为铁基和钴基催化剂。铁基催化剂不但能催 化合成烃类反应，还能催化水煤气变换反应，因而对H2/CO比要求不高。在合成烃 类的催化性能方面，由于铁基催化剂的加氢活性不如钴基催化剂，其催化产物中烯 烃含量相对较高，CH4和长链烃产率较低。
02
反应器的影响
由于不同催化剂的催化机理不同，因此费托合成反应对H2/CO的比要求也不同。对生 成 烃 类 和 水 的 反 应 ， H2/CO 的 化 学 计 量 比 为 2 :1 ， 而 对 生 成 烃 类 和 CO2的 反 应 ， 这 一 比 例为1:2。对同一催化剂，H2/CO比增加，石蜡产率下降，CH4产率增加。
低温油洗—低温油洗原理(煤制油技术课件)
02
低温吸收与常温吸收相比，从吸收原理来说，低温的吸收效果高于 常温的吸收效果。
03
低温油洗吸收工艺所需冷量来自为低温甲醇洗单元提供冷量的制冷 单元，这样在提高经济效益的同时并不会对总投资有多大影响。
04
冷量来自制冷单元的制冷剂丙烯，采用逐级冷却利用冷量的方式，大大 节约了冷量。
01
低温油洗工艺原理
吸收塔和脱吸塔需分别设置，以利于实现低温吸收与高温解吸。由于吸收
A
和脱吸操作条件差别很大，吸收塔操作温度为零度以下，脱吸塔操作温度
为236℃（釜温），不宜采用单塔流程。
此外由于生产规模比较大，吸收塔和脱吸塔设备尺寸也非常大，吸收塔和
B
脱吸塔均需较高塔高，若吸收塔与脱吸塔合并，设备尺寸就会非常大，给 设备制造和安装都带来诸多困难，因而双塔流程无论是从工艺角度还是制
造安装等角度都更为合理。
C
乙二醇溶液作为防冻剂，防止低温部分因水 的结冰堵塞设备，导致系统无法长周期运行。
低温油洗工艺原理
目录
01 低温油洗工艺原理
01
低温油洗工艺原理
低温油洗吸收工艺以稳定石脑油为吸收剂， 在吸收塔内控制工艺操作温度为-20℃的低温下 进行吸收操作。
Step 01
根据相似相溶原理， 用稳定石脑油吸收操来自 脱碳单元脱碳净化气、油 品合成单元汽提塔上部轻 质石脑油与塔顶气压缩凝 液中的有机物质。
Step 02
然后在釜温236℃的 高温下在脱吸塔内进行解 吸操作，先分离出C1~C2 气体。
Step 03
再在稳定塔内分离出 C3~C4气体。
Step 04
最后在再生塔顶分离 出C5~C6气体，再生塔底 得到的稳定石脑油分为两 路，一路作为吸收剂循环 使用，一路去加氢精制单 元。
神华煤制油技术基础知识
1980 1981
1984 1985 1993
间接液化合成主要反应
主反应
• 生成烷烃：nCO + (2n+1)H2 CnH2n+2 + nH2O • 生成烯烃：nCO + 2nH2 CnH2n + nH2O
副反应
• 生成醇：nCO + 2nH2 CnH2n+1OH + (n-1) H2O • 结炭： 2nCO nC + nCO2 • 生成有机醛、酮、酸
煤直接液化工艺发展概况
完成PP装置验证的煤直接液化工艺及运行情况
直接液化对煤质的要求
• • • • • 惰性组分低、活性组分高 H/C比>0.7 挥发分>35% 灰含量<10% 硫含量高对液化有利
根据上述要求，直接液化适宜煤种范围： 褐煤—气煤 包括：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘 煤、气煤
循环溶剂的作用
FT合成反应器
HTFT （350℃） 汽油和烯烃
煤直接液化原理
石油和煤炭主要元素组成对比
石油 87-88 13-14 煤炭 75-80 5.0-6.0 10.0-20.0 1 0.5-2.0 0.8
碳% 氢% 氧% 氮% 硫% 氢 /碳原子比
1.8
煤直接液化原理
• • • • 打断煤大分子的桥键 加氢，改变分子结构，提高H/C原子比 脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子 脱除煤炭中无机矿物质
煤炭间接液化原理
• • • • 煤炭气化 变换、脱硫、脱碳、调整H2 /CO比值 CO+ H2 合成 产品分离及加工
间接液化基本步骤
步骤 条 件 功 能
1 气化 高温、常压或高压、氧气和蒸汽 将煤转化为合成气CO+H2 2 合成 催化剂、250-350C、2-4MPa 3 精炼 蒸馏、加氢、重整 将合成气转化为油品和化学品 生产合格油品
煤制油之----直接液化技术解析
• 1952年，美国矿业局制定了煤炭液化的发展计划， 规划建设2座煤直接液化厂
• 联合碳化物公司从1935年开始就研究煤炭直接液化 技术，到五十年代初发展到300吨/天的试验规模， 试图生产各种芳香烃类化学品
• 1960年，成立了煤炭研究办公室（OCR）一直支持 一些公司和研究机构从事以气化、液化为重点的煤 炭加工利用的研究
煤制油之直接液化技术解析
• 基本原理 • 工艺问题 • 工程问题
第一部分 基本原理
• 定义 • 发展概况 • 基本过程 • 反应机理 • 煤质要求 • 催化剂 • 溶剂 • 液化油提质加工
一. 定义
1. 直接液化
煤
加氢
液化油 提质加工 成品油
2. 间接液化
煤 气化 合成气 合成 合成油 精炼 成品油
二战期间德国的煤直接液化厂
投产日期
1931 1936 1936 1936 1937 1939 1939 1940 1940 1941 1942 1943
所在地名
Leuna Bohlen Magdeberg Scholven Welheim Gelsenberg Zeitz Lutzkendorf Politz Wesseling Brux Blechhammer
Bottrop RAG VEBA
Saar SAAR Coal
日本鹿 NEDO 岛
澳大利 NEDO 亚
Point British of Ayr Coal 图拉市 ИГИ
试验煤种 鲁尔烟煤 烟煤 烟煤 褐煤 次烟煤 褐煤
国内煤液化的历史
五十年代： 抚顺石油三厂煤焦油加氢 锦州石油六厂合成油装置 煤低温热解计划
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煤制油技术
我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。
在人类面临能源短缺、国际石油价格剧烈波动的情况下，煤制油逐渐进入了公众的视野。
煤制油属于新型煤化工的一部分，是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。
煤制油包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
一、煤制油的技术发展。
当前，我国己投入工业化示范的煤制油项目有5个，产能达160万吨。
根据煤制油项目进展情况和几个煤制油企业规划，到2015年煤制油产能可达1200万吨，2020年可达3300万吨的规模。
根据《中国煤制油行业深度调研与投资战略规划分析报告前瞻》分析，现阶段，我国煤制油行业处在大型国有煤炭企业中试点阶段。
随着煤制油行业竞争的不断加剧，大型煤制油企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的煤制油生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。
正因为如此，一大批国内优秀的煤制油品牌迅速崛起，逐渐成为煤制油行业中的翘楚！
当前，煤制油技术已取得了一系列重要进展。
与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油，清澈透明，几乎无味，柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达75以上，具有高动力、无污染特点。
这种高品质柴油与汽油相比，百公里耗油减少30%，油品中硫含量小于0．5×10－6，比欧Ⅴ标准高10倍，比欧Ⅳ标准高20倍，属优异的环保型清洁燃料。
二、煤制油概念。
煤制油是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
煤的直接液化将煤在高温高压条件下，通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料，并脱除硫、氮、氧等原子。
具有对煤的种类适应性差，反应及操作条件苛刻，产出燃油的芳烃、硫和氮等杂质含量高，十六烷值低的特点，在发动机上直接燃用较为困难。
三、煤制油背景介绍。
煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。
德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，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。
20世纪30年代，第一代煤炭直接液化技术—直接加氢煤液化工艺在德国实现工业化。
但当时的煤液化反应条件较为苛刻，反应温度470℃。
1973年的世界石油危机，使煤直接液化工艺的研究开发重新得到重视。
相继开发了多种第二代煤直接液化工艺，如美国的氢-煤法（H-Coal）、溶剂精炼煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、供氢溶剂法（EDS）等，这些工艺已完成大型中试，技术上具备建厂条件，只是由于经济上建设投资大，煤液化油生产成本高，而尚未工业化。
第三代煤直接液化工艺，具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点。
世界上典型的几种煤直接液化工艺有：德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究（HTI）公司的两段催化液化工艺等。
国内自1980年重新开展煤直接液化技术研究，已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。
通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验，筛
选出15种适合于液化的煤，液化油收率达50%以上，并对4个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究，开发了煤直接液化催化剂。
另外，与国外先进企业也签订了可行性研究项目协议，并完成了可行性研究报告。
2012年8月，中国首条百万吨级煤直接液化制油示范生产线，即全球首套百万吨级煤制油装置平稳运行。
四、煤制油分类。
煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
1、直接液化。
已接近工业化的煤直接液化技术有:德国IG2OR工艺,美国HTI
工艺,日本NEDOl工艺;已商业化的煤间接液化技术有:南非Sasol固定床高温工艺,浆态床低温工艺,流化床高温工艺,壳牌公司固定床工艺。
煤直接液化就是油煤浆在高温、高压、催化剂作用下首先打断煤的大分子结构,然后将外供氢加到碳原子上而成液体油,再通过加H2提质,煤中杂原子变为各类化合物,氧主要生成H2O、CO2,硫生成H2S,灰仍为细小固态,通过固2液分离而除去。
煤的直接液化过程是:将干燥的煤磨成小于200目的细粉,并配成油2煤料浆;料浆加压到15 MPa ～30MPa,预热到350℃,煤开始软化、热解、变为粘胶物;粘胶物在反应器内高压、高温、催化剂条件下与供氢体供入的氢发生加氢反应,煤分子断裂而成较低液态分子;产物中的2CH,2SH,2O2,2N2,C2C等各种基团进一步加H2生成C1～C100烃类产品,以及硫化物、氮化物、水、CO2、灰等;将气相物解析,灰脱除而得到粗液化油;通过催化加H2提质工艺得到合格的汽油、柴油、液化汽。
直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制，以及液化残渣气化制取氢气等部分。
2、间接液化。
煤的间接液化工艺就是先对原料煤进行气化，再做净化处理后，得到一氧化碳和氢气的原料气．然后在270C ~350C左右，2.5MPa以及催化剂的作用下合成出有关油品或化工产品。
即先将煤气化为合成气(CO+H2)，合成气经脱除硫、氮和氧净化后，经水煤气反应使H2/CO 比调整到合适值，再Fischer-Tropsch催化反应合成液体燃料。
典型的(Fischer-Tropsch)催化反应合成柴油工艺包括：煤的气化及煤气净化、变换和脱碳；F-T合成反应；油品加工等3个步骤。
气化装置产出的粗煤气经除尘、冷却得到净煤气，净煤气经CO宽温耐硫变换和酸性气体脱除，得到成分合格的合成气．合成气进入合成反应器，在一定温度、压力及催化剂作用下，H2和CO转化为直链烃类、水及少量的含氧有机化合物．其中油相采用常规石油炼制手段，经进一步加工得到合格的柴油。
F-T合成柴油的特点是：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℃，反应压力为2.0~3.0MPa，且转化率高。
间接液化几乎不依赖于煤种(适用于天然气及其它含碳资源)，而且反应及操作条件温和。
间接法虽然流程复杂、投资较高，但对煤种要求不高，产物主要由链状烃构成，因此所获得的十六烷值很高，几乎不含硫和芳香烃。