国内外煤炭液化的技术现状分析和展望.ppt

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ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology11国内外煤炭液化的技术现状分析和展望中国矿业大学化工学院化工05-4詹俊荣赵跃周峰谢显国颜刚ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology221.1.煤炭液化研究背景煤炭液化研究背景2.2.煤炭直接、间接液化技术现状煤炭直接、间接液化技术现状3.3.两种液化技术比较两种液化技术比较4.4.煤炭液化的煤炭液化的SWOTSWOT分析分析目录目录ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology331.1.煤炭液化的研究背景煤炭液化的研究背景ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology中国是一个富中国是一个富煤贫油少气的煤贫油少气的国家，而煤炭国家，而煤炭液化技术也将液化技术也将成为新型煤化成为新型煤化工产业的重要工产业的重要方向方向之一之一研究背景研究背景在应对当今石油在应对当今石油供需矛盾和贯彻供需矛盾和贯彻节能减排政策中，节能减排政策中，煤炭液化不仅具煤炭液化不仅具有重大的环保意有重大的环保意义，而且具有保义，而且具有保障能源安全的战障能源安全的战略意义。

略意义。

煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除,产品为洁净燃料产品为洁净燃料。

ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology55二、二、煤炭直接、间接液化技术现状煤炭直接、间接液化技术现状ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology2-1煤炭的直接液化技术煤炭的直接液化技术煤炭的直接煤炭的直接煤炭的直接煤炭的直接液化技术液化技术液化技术液化技术2255334411反应机理反应机理煤质要求煤质要求催化剂催化剂工艺工艺供氢溶剂供氢溶剂ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology煤在热解过程煤在热解过程中，生成的游中，生成的游离基从供氢溶离基从供氢溶剂中取得氢而剂中取得氢而稳定下来，生稳定下来，生成分子量较小成分子量较小的产物。

的产物。

煤在加氢液化过程煤在加氢液化过程中，在一定的温度中，在一定的温度下（下（300C）时，）时，煤的化学结构中键煤的化学结构中键能最弱的部分开始能最弱的部分开始断裂成自由基碎片：

断裂成自由基碎片：

R-CH2-CH2-RvRCH2+R-CH2煤中的有机质中的煤中的有机质中的杂原子如杂原子如O、N、S在加氢的条件下在加氢的条件下能与氢反应，分别能与氢反应，分别生成生成H2O、H2S、NH3等，对提等，对提高煤加氢液化产品高煤加氢液化产品的质量和保护环境的质量和保护环境很重要很重要2-1-1煤炭直接液化的反应机理煤炭直接液化的反应机理热裂解热裂解反应反应供氢反应供氢反应脱杂原子脱杂原子反应反应ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology2-1-2煤质要求煤质要求煤化煤化煤化程度程度程度煤化程度越深，加氢液化越难煤化程度越深，加氢液化越难；高等挥发烟煤（长焰煤、气煤）和年轻褐高等挥发烟煤（长焰煤、气煤）和年轻褐煤是最适宜的液化原料，中等变质程度以煤是最适宜的液化原料，中等变质程度以上的很难液化上的很难液化煤岩组成煤岩组成煤岩组成镜质组和壳质组是活性组分，易镜质组和壳质组是活性组分，易加氢液化，而惰质组难液化或根加氢液化，而惰质组难液化或根本不能液化本不能液化矿物质组成矿物质组成矿物质组成及含量及含量及含量矿物质的含量越低越好，矿物质的含量越低越好，5%5%左右左右最好，最大不超过最好，最大不超过10%10%ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology如如ZnCl2、SnCl2等，属等，属酸性催化剂，酸性催化剂，裂解能力强，裂解能力强，但是对煤液化但是对煤液化装置设备有较装置设备有较强的腐蚀作用强的腐蚀作用催化活性较高。

催化活性较高。

但是这类金属但是这类金属催化剂的价格催化剂的价格比较昂贵而且比较昂贵而且丢弃对污染比丢弃对污染比较严重，因此较严重，因此用后要回收用后要回收包括含铁的天包括含铁的天然矿石、含铁然矿石、含铁的工业残渣和的工业残渣和各种纯态铁的各种纯态铁的化合物（如铁化合物（如铁的氧化物、硫的氧化物、硫化物和氢氧化化物和氢氧化物）。

物）。

钴钴（Co）钼（钼（Mo）镍（镍（Ni）金属金属卤化物卤化物铁系催铁系催化剂化剂2-1-32-1-3催化剂催化剂ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology2-1-4供氢溶剂供氢溶剂供氢溶剂的作用供氢溶剂的作用供氢溶剂的作用供氢溶剂的作用2255334411提供和传递转移提供和传递转移活性氢作用活性氢作用溶胀分散作用溶胀分散作用对煤粒热裂解生对煤粒热裂解生成的自由基起稳成的自由基起稳定保护作用定保护作用稀释稀释液化产物液化产物作用作用溶解作用溶解作用ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology主要是煤焦油和石主要是煤焦油和石油渣油。

油渣油。

这种煤直接液化工这种煤直接液化工艺与石油渣油或煤艺与石油渣油或煤焦油高温裂解加氢焦油高温裂解加氢工艺的结合与发展工艺的结合与发展,是一种高效合理利是一种高效合理利用煤炭资源生产液用煤炭资源生产液体燃料的新方法。

体燃料的新方法。

常见的溶剂常见的溶剂有有:

四氢萘、四氢萘、萘、蒽、菲、萘、蒽、菲、甲酚、萘酚甲酚、萘酚使这些废物质使这些废物质得到循环利用得到循环利用,同时减少污染同时减少污染,这一技术对环这一技术对环境保护、节约境保护、节约资源很有意义资源很有意义2-1-4供氢溶剂分类供氢溶剂分类普通溶剂普通溶剂重质油重质油废塑料、废塑料、废橡胶、废橡胶、废油脂废油脂ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology12该工艺以炼铝赤泥为催化剂，催化剂加入量为该工艺以炼铝赤泥为催化剂，催化剂加入量为44，不进行催化，不进行催化剂回收。

反应压力为剂回收。

反应压力为30MPa30MPa，反应温度为，反应温度为465465ooCC。

现已完成现已完成002t2tdd和和200t200tdd规模的试验研究。

采用减压蒸馏规模的试验研究。

采用减压蒸馏（即即闪蒸闪蒸）方法进行固一液分离，液化粗油不经降温而直接进行提质加方法进行固一液分离，液化粗油不经降温而直接进行提质加工，将难以加氢的沥青质留在残渣中用作气化制氢的原料。

工，将难以加氢的沥青质留在残渣中用作气化制氢的原料。

2-1-5直接液化工艺直接液化工艺-德国德国IGOR工艺工艺ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology13该工艺以黄铁矿为催化剂，催化剂加人量为该工艺以黄铁矿为催化剂，催化剂加人量为44，也不进行催化，也不进行催化剂回收。

反应压力为剂回收。

反应压力为1919MPaMPa，反应温度为，反应温度为460460。

其主要特点是循环溶剂全部在一个单独的固定床反应器中，用高其主要特点是循环溶剂全部在一个单独的固定床反应器中，用高活性催化剂预先加氢，使之变为供氢溶剂。

液化粗油经过冷却后活性催化剂预先加氢，使之变为供氢溶剂。

液化粗油经过冷却后再去进行提质加工。

液化残渣连同其中所含的重质油即可进一步再去进行提质加工。

液化残渣连同其中所含的重质油即可进一步进行油回收，也可直接用作气化制氢的原料。

现已完成进行油回收，也可直接用作气化制氢的原料。

现已完成0001t01tdd、001t1tdd、ltltdd以及以及150t150tdd规模的试验研究。

规模的试验研究。

2-1-5直接液化工艺直接液化工艺-日本日本NEDOL工艺工艺ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology14该工艺使用人工合成的高分散催化剂，加人量为该工艺使用人工合成的高分散催化剂，加人量为0055，不进行，不进行催化剂回收。

反应压力为催化剂回收。

反应压力为17MPa17MPa，反应温度为，反应温度为45045000CC。

其主要特点是对液化残渣进行油回收，故液化油收率较高。

现已其主要特点是对液化残渣进行油回收，故液化油收率较高。

现已完成完成00025t025tdd和和3t3tdd规模的试验研究。

规模的试验研究。

2-1-5直接液化工艺直接液化工艺-美国美国HTI工艺工艺ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology15该工艺使用高活性的乳化钼催化剂，加人量为该工艺使用高活性的乳化钼催化剂，加人量为0011，在，在1600-16501600-1650高温下采用焚烧法进行催化剂回收，回收率达高温下采用焚烧法进行催化剂回收，回收率达95959797。

反应压力为。

反应压力为6610MPa10MPa，反应温度为，反应温度为425425435435。

其主要特点是原料煤在一个特殊的涡流舱内被惰性气体快速加热其主要特点是原料煤在一个特殊的涡流舱内被惰性气体快速加热（升温速升温速率为率为10001000minmin以上以上），并发生爆炸式的脱水干燥、气孔爆裂、热粉碎，并发生爆炸式的脱水干燥、气孔爆裂、热粉碎以及热裂解。

该工艺对原料煤种的要求比较高，高活性、未氧化原料煤，以及热裂解。

该工艺对原料煤种的要求比较高，高活性、未氧化原料煤，而且对煤灰成分也有较高的要求。

现已建立起而且对煤灰成分也有较高的要求。

现已建立起556t6tdd规模的连续试验规模的连续试验装置。

装置。

2-1-5直接液化工艺直接液化工艺-俄罗斯俄罗斯FFI工艺工艺ChinaUniversityofMining&TechnologyChinaUniversityofMining&Technology16神华煤炭液化项目采用美国碳氢技术公司神华煤炭液化项目采用美国碳氢技术公司（HTI）（HTI）的生产工艺，是目前世界上首条煤直接液化的生产工艺，是目前世界上首条煤直接液化制油的工业化生产线，分为煤液化、液化油提质和制氢三大部分。

制油的工业化生产线，分为煤液化、液化油提质和制氢三大部分。

优点：

优点：

（1）煤浆制备全部采用供氢性循环溶剂）煤浆制备全部采用供氢性循环溶剂,使得液化反应条件温和，系统操作稳定性提高；使得液化反应条件温和，系统操作稳定性提高；

（2）采用两个强制循环悬浮床反应器。

这样使得反应器温度分布均匀，产品性质稳定；）采用两个强制循环悬浮床反应器。

这样使得反应器温度分布均匀，产品性质稳定；（3）采用减压蒸馏的方法进行液化油和固体物的分离。

残渣中含油量少，产品产率提高；）采