神华煤直接液化项目可行性研究报告.docx

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神华煤直接液化项目可行性研究报告

摘要

神华煤制油项目是世界上首个建设的工业化项目，工程分为先期和一期，总建设规模为年生产油品500万t，自2004年8月先期工程开工建设，到2009年一期工程第一条生产线基本完成，并计划于2009年5月正式投产。

本文对神华煤直接液化工艺项目进行了综合评价，主要分为3个部分，包括经济分析、技术分析和环境分析。

同时，本文还介绍了煤直接液化的工艺流程，重点介绍了煤制油工艺的特殊的单元，例如：

煤液化单元，煤制氢单元，T-star工艺单元。

经济分析部分，采用技术经济学的知识，计算了项目的总投资、总成本、项目销售收入和税金以及现金流量。

计算出了项目的内部收益率为13.13%，全投资的回收期为7.73年，大于石油化工项目的平均内部收益率10%。

从经济方面，神华煤制油项目是有优势的。

技术分析部分，主要从煤直接液化工艺的技术方案，工程放大和项目的建设进行了研究。

重点分析了液化工艺核心技术—采用美国的HTI工艺，液化工艺的催化剂制备单元—采用新型高效“863”合成催化剂，液化工艺煤制氢单元—采用Shell粉煤加压气化工艺等先进的技术。

神华煤制油项目在产品分离、加氢改质、空分、水处理方面都采用了先进的技术。

同时项目的工程放大和项目的建设都保证了神华煤制油项目的有条不紊的建设。

环境分析部分，重点研究了神华项目污水和液化残渣的利用。

对这两部分分别提出了建议意见。

最后，本文对神华项目提出了发展建议，提出了神华项目要加大自主技术研究，完善绿化方案，建立水库储备水源，研究煤、电和化工的结合。

关键词：

煤制油；直接液化；综合评价

Abstract

Shenhuacoaltooilwasthefirstindustrializationprojectonconstructionintheworld,whichwasdividedintotwostages,includingtheearlyoneandthefirstone.thegrossofprojectisfivemilliontons/yearinpetroleumproduct.TheearlystagestartedtobeconstructedsinceAugust,2004,thefirststagewillbefinshedin2009,andplantoputintoproductioninmay.

Thecomprehensiveevaluationoftheprojectindirectliquefactionprocessonshenhuacoalwasstudiedinthispaper,whichmainlywasdividedintothreeparts,includingtheeconomicanalysis,technicalanalysisandenvironmentalanalysis.Atthesametime,thispaperalsointroducedtheprocessflowincoalliquefaction,majorintroducedspecialunitofcoaltooil,forexample:

coalliquefactionunit,hydrogenunit,T-starprocessunit.

Economicanalysis,usingknowledgeoftechnicaleconomics,theprojecttotalinvestment,totalcost,projectsalesincomeandtaxandcashflowwerecalculated,thentheinternalrateofreturnandinvestmentrecoupmentperiodofprojectwere13.13%and7.73yearsrespectively.Theinternalrateofreturnwasmorethantheoneforpetrochemicalindustrywhichwas10%.Fromtheeconomicaspect,theprojectwasprofitable.

Technicalanalysis,mainlystudiedfromcoaldirectliquefactiontechnicalscheme,engineeringenlargementandprojectconstruction.Thecoretechnologyliquefactionprocess-HTIprocessemployingtheAmericatechnology,catalystpreparationprocess-usingnewefficient"863"synthesiscatalyst,coalliquefactionprocessforhydrogenproductionunitbyaddingpressurizedgasification-employingShelladvancedpressurizedgasificationtechnologywereemphaticallyanalyzed.Shenhuacoaltooilprojectinproductseparationunit,hydrogenationmodificationuint,airseparationunitandwatertreatmentwereadoptedadvancedtechnology.Meanwhiletheengineeringandconstructionoftheprojectalsoguaranteedthesystemofshenhuacoaltooilonconstructionorderly.

Environmentalanalysis,mainlystudiedsewageandliquefactionresiduesintheproject.TheSuggestionswereputforwardforthisproject.

Finally,thispapergavetheadvicesforshenhuaprogram,consistingofstrengtheningtechnologystudy,establishingreservoir,completinggreenprogramandstudyingelectricity,water,chemicalcombination.

KeyWords：

coaltooil;directliquefaction;comprehensiveevaluation

第1章前言

能源和环境是当今我国面临的两大严峻问题，如何在保护环境的条件下，合理高效的使用能源是大家共同关心的话题。

我国总的能源特征是“富煤、贫油、少气”，煤炭在我国石化能源总储量中居于首位，高达90%，而石油和天然气储量总共不到10%。

目前，在我国总的能源消费结构中[1]，煤炭的消耗约占72.9%、油占22.5%、其他能源总共只占4.6%。

而且，在未来相当长的时间内[2]，在一次能源消费结构中煤炭仍将居于主导地位。

开发、高效和环保的利用煤炭资源就显得格外重要。

我国传统的煤炭资源主要用于火电厂发电和水煤气制氨，少量的用于民用。

造成的问题一是环境污染大，发电产生的NOx和SOx是我国大气主要的污染物，另外还有大量的烟尘。

据2000年的数据统计表明[3]，我国烟尘排放量为1719万吨，SOx排放量为2360万吨，NOx排放量为800万吨。

其中由燃煤产生的固体粉尘、SOx和NOx排放量分别占我国总排放量的77%、90%和70%，二是能源的使用效率不高，经研究，我国只有无烟煤很适合用来发电，其他的长焰煤、烟煤等较年轻的煤用来燃烧发电的效果并不好。

目前，我国煤炭的平均利用效率为30%，比世界平均水平低10%，比发达国家低25~28%；与国际先进水平相比，工业锅炉低15~20%，火电厂平均煤耗高约25%，城市居民生活燃煤热效率仅25~45%。

所以未来如何减少使用煤炭的污染和高效的使用煤炭资源就尤为重要了。

煤炭液化技术就是针对使用煤炭对环境造成污染所提出的技术对策，是最大限度利用煤的能源，同时将造成的污染降到最小限度的技术方案。

从概念上说，煤直接液化是煤在适当的温度和压力条件下，直接催化加氢裂化，使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程，煤直接液化也称加氢液化。

它将经济效益、社会效益与环保效益结合为一体，开创了煤炭开发利用的新局面，使煤炭成为高效、洁净、可靠的能源，可以满足国民经济的发展和环境保护的需要。

我国的神华集团就是世界上首个工业化煤炭直接液化项目的企业，项目总建设规模为年产油品500万t，分二期建设，其中，一期工程用煤970万t，建设规模为年产油品320万t（汽油50万t，柴油215万t，液化气31万t，苯、混合二甲苯等24万t），由三条生产线组成，包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。

工程采取分步实施的方案，先建设一条生产线，装置运转平稳后，再建设其他生产线。

2004年8月一期工程开工建设，2007年7月建成第一条生产线，2010年左右建成后两条生产线。

项目做了详细的的研究，有关经济，技术和环境上的问题都做了充分的考虑，同时项目也得到了国家的大力支持，国家发改委在2004年印发了《关于2004~2005年度国家工程研究中心重点建设领域的通知》，将包括煤化工在内的一批产业列入国家工程研究中心重点建设领域。

本文对神华煤直接液化项目上做了详细的研究，包括工艺流程，经济收益和技术、环境可行性。

提出了对于神华项目的发展的前景和建议。

第2章文献综述

2.1煤直接液化技术概论

2.1.1煤直接液化的基本原理

煤炭直接液化[4]是指把固体状态的煤炭在高压和一定温度下直接与氢气发生加氢反应，使煤炭转化为液体油品的工艺技术。

在直接液化工艺中，煤炭大分子结构的分解是通过加热来实现的，桥键的断裂产生了以结构单元为基础的自由基，自由基非常不稳定，在高压氢气环境和有溶剂分子分隔的条件下，它被加氢生成稳定的低分子产物，在没有高压氢气环境和没有溶剂分子分隔的条件下，自由基又会相互结合而生成较大的分子。

煤炭经过加氢液化后剩余的无机矿物质和少量未反应煤还是固体状态，可采用各种不同的固液分离方法把固体从液化油中分离出去，常用的方法有减压蒸馏、加压过滤、离心沉降和溶剂萃取等固液分离方法。

煤炭经过加氢液化产生的液化油含有较多的芳香烃，并含有较多的氧、氮和硫等杂原子。

必须再经过提质加工才能生产合格的汽油和柴油产品。

不同的工艺路线，得到的直接液化产品也相差甚远，同时液化产品也与煤种和反应条件（例如压力、温度和催化剂）有关。

2.1.2煤直接液化工艺介绍

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。

氢气制备是加氢液化的重要环节，大规模制氢通常采用煤气化及天然气转化。

液化过程中[5]，将煤、催化剂和循环油