2010年煤制油大会-神华直接液化

一图读懂神华煤直接液化之工艺机理
煤化工知库 CTX
神华煤直接液化工程是世界上第一套大型煤直接液化示范装置，具有自主知识产权，包括煤粉制备、催化剂制备、煤直接液化、加氢稳定、加氢改质、煤制氢、轻烃回收、气体脱硫、硫磺回收、酚回收等。

煤直接液化工艺机理如下：
煤直接液化工艺机理图
煤直接液化是将预先制备的煤粉分散溶解在以稠环芳烃为主的循环供氢溶剂中，在高温高压和自主知识产权的新型“863”催化剂作用下发生热解和加氢裂化反应，使煤中大分子缩合芳香环桥键断裂并加氢为低分子的液化油烃，并经常、减压蒸馏所得液化粗油中，主要是含氧、氮杂原子及固体颗粒物高的富芳烃宽馏分的重质油，进入加氢稳定工序处理。

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神华煤直接液化工艺技术特点和优势神华煤直接液化示范工程采用的煤直接液化工艺技术是在充分消化吸收国外现有煤直接液化工艺的基础上，利用先进工程技术，经过工艺开发创新，依靠自身技术力量，形成了具有自主知识产权的神华煤直接液化工艺神华煤直接液化工艺技术特点1) 采用超细水合氧化铁(FeOOH)作为液化催化剂。

以Fe 2 + 为原料，以部分液化原料煤为载体，制成的超细水合氧化铁，粒径小、催化活性高。

2) 过程溶剂采用催化预加氢的供氢溶剂。

煤液化过程溶剂采用催化预加氢，可以制备45% ～50%流动性好的高浓度油煤浆;较强供氢性能的过程溶剂防止煤浆在预热器加热过程中结焦，供氢溶剂还可以提高煤液化过程的转化率和油收率。

3)强制循环悬浮床反应器。

该类型反应器使得煤液化反应器轴向温度分布均匀，反应温度控制容易;由于强制循环悬浮床反应器气体滞留系数低，反应器液相利用率高;煤液化物料在反应器中有较高的液速，可以有效阻止煤中矿物质和外加催化剂4)减压蒸馏固液分离。

减压蒸馏是一种成熟有效的脱除沥青和固体的分离方法，减压蒸馏的馏出物中几乎不含沥青，是循环溶剂的催化加氢的合格原料，减压蒸馏的残渣含固体50%左右。

5) 循环溶剂和煤液化初级产品采用强制循环悬浮床加氢。

悬浮床反应器较灵活地催化，延长了稳定加氢的操作周期，避免了固定床反应由于催化剂积炭压差增大的风险;经稳定加氢的煤液化初级产品性质稳定，便于加工;与固定床相比，悬浮床操作性更加稳定、操作周期更长、原料适应性更广。

神华示范装置运行结果表明，神华煤直接液化工艺技术先进，是唯一经过工业化规模和长周期运行验证的煤直接液化工艺。

神华煤直接液化工艺技术优势1)单系列处理量大。

由于采用高效煤液化催化剂、全部供氢性循环溶剂以及强制循环的悬浮床反应器，神华煤直接液化工艺单系列处理液化煤量为6000 t/d。

国外大部分煤直接液化采用鼓泡床反应器的煤直接液化工艺，单系列最大处理液化煤量为每天2500 ～3000 t。

影响神华煤直接液化性能的因素及分析杜海胜;安亮;韩来喜;王喜武;王军【摘要】对影响神华煤直接液化性能的8个因素进行分析可知,各因素对煤液化反应具有不同的影响；在工业生产中,对影响液化生成油液固分离因素分析可知,液固分离效果对液化油产率有很重要的影响.同时对影响因素进行分析并提出了优化装置操作的调整措施,为实际生产调整操作、装置稳定运行以及进一步确定合适的工艺条件提供一定的参考,为提高装置的生产效率和煤直接液化技术逐渐走向成熟打下基础.最后提出了煤直接加氢液化产业化的关键不仅仅是工艺技术问题,其设备运行的可靠性也不可忽视.%The research showed that various factors with different implications by analyzing the eight factors in affecting the performance of Shenhua coal direct liquefaction reaction, and the separation performance of liquid oil and solid for the liquefied oil yield was also significant. The analysis of the impact reasons and proposed corrective measures for optimizing plant operations could provide the reference for adjusting the actual production operation, installation and stable operation, further deciding the appropriate process conditions, and providing the basis for improving plant productivity and coal direct liquefaction technology gradually maturity. Finally, it proposed the key of the direct hydrogenation of coal liquefaction industrialization was not just technology issues, the reliability of equipment operation should not be ignored.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】6页(P33-37,54)【关键词】煤直接液化;性能;液化装置【作者】杜海胜;安亮;韩来喜;王喜武;王军【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯;中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心,017209内蒙古鄂尔多斯【正文语种】中文【中图分类】TQ529.1神华煤直接液化示范工程是我国实施能源安全战略的一项重要工程，是世界首套现代煤直接液化技术工业规模装置，是我国具有完全自主知识产权的工业化示范工程.［1］由于煤液化装置工艺流程复杂，生产连续性强，处于高温、高压、临氢及含固等苛刻的操作状态，不易操作与掌控.因此，对影响煤直接液化性能的因素和原因进行分析，对装置长周期稳定安全运行具有重要的指导意义.同时，提出有关因素调整的措施，可为装置的优化操作提供一定的参考，为实现神华煤直接液化“安、稳、长、满、优”的宏伟目标打下基础.神华煤直接液化示范工程主要装置包括：1）煤直接液化装置；2）T－STAR加氢稳定装置；3）加氢改质装置；4）轻烃回收装置；5）煤制氢装置.有关生产过程见图1.以上装置中最为核心的部分是煤直接液化装置，即本研究的主要内容，其由煤浆制备部分、反应部分、常减压分馏部分和公用工程系统组成；神华煤直接液化示范工程为单条生产线，规模为日处理洗精煤（干基）6 000t，年生产成品油108万t.其处理能力是目前美国、德国、日本百吨级工业性试验装置的30倍以上.［1］煤液化装置首先将原料煤、补充硫、催化剂和加氢稳定装置来的供氢溶剂制备成油煤浆，在反应部分油煤浆和氢气在高温、高压以及催化剂作用下进行反应生成液化油；在分馏部分将该液化油和未反应的煤、灰分和催化剂等固体进行分离.分离后的液化油去加氢稳定装置，含50%左右固体的减压塔底油渣送出界区去油渣成型装置处理.2.1 原料及辅助材料2.1.1 原料煤性质煤液化装置的原料煤来自备煤装置，原料煤性质见表1.2.1.2 氢气组成装置补充氢来自煤制氢和天然气制氢装置.氢气组成见表2.2.1.3 溶剂性质煤液化装置的循环加氢溶剂来自加氢稳定装置，其性质见表3.2.1.4 催化剂特点本装置采用的催化剂为国家“863”高效合成煤催化剂.其有效成分主要为超细水合氧化铁（FeOOH）.由于该催化剂活性高，添加量少，煤炭转化率高，残渣中由于催化剂带出的液化油少，增加了蒸馏油产率.［1］2.2 主要设备本装置共有设备约344台（套），主要设备情况见表4.1）文中各因素分析都是基于实际生产或者设计基础上进行.2）研究某一因素变化时，其他因素不变且能达到正常生产时的操作条件.3）文中涉及煤液化性能的相关概念：转化率＝［1－（反应后残余的固体有机质／无水无灰煤）］×100%.液化油产率＝（转化率＋氢耗量－气体产率－水产率－沥青烯产率－前沥青烯产率）×100%.沥青烯产率＝（己烷不溶甲苯可溶物÷无水无灰煤）×100%.前沥青烯产率＝（甲苯不溶而四氢呋喃或喹啉可溶物÷无水无灰煤）×100%.气体产率＝实际反应生成的气体量÷无水无灰煤×100%.氢耗量＝实际反应消耗的氢气÷无水无灰煤× 100%.减渣量——减压塔底去成型机的量.影响煤液化性能的因素很多，本文着重从煤液化催化剂、溶剂油及液硫等辅助材料和工艺条件两大方面出发，研究8个因素对煤液化性能的影响并进行分析，同时提出优化操作的调整措施.4.1 催化剂添加率对煤液化性能的影响催化剂在煤糊相加氢液化中的作用为活化反应物，降低氢与自由基碎片的反应活化能，加速了加氢液化反应；促进溶剂的再加氢和氢源与煤之间的氢传递，从而提高了液化反应速率；提高液体产物选择性，降低气态产物生成.本装置采用国家“863”高效合成煤催化剂，主要为促使沥青烯和前沥青烯转化为小分子的油，催化剂的添加量与煤粉下料量和催化剂中铁含量有关，催化剂的有效成分以其中的铁含量来衡量.煤液化催化剂的添加量对液化反应产生直接的影响，催化剂添加量增加对反应有利，会提高煤与残油的转化率，增加液体产品的产率，但是会在减压塔底油渣中携带相同比例的转化油；减少催化剂的添加率将降低煤与残油的转化，但是也会减少减压塔底中的固体颗粒，提高实际的液化油收率.所以在实际生产中须保证催化剂的添加量稳定，如果反应进料量有变化，则及时调整催化剂添加量.4.2 煤浆浓度对煤液化性能的影响煤浆制备全部采用经过一定条件加氢的供氢性循环溶剂.循环溶剂采用预加氢工艺，溶剂性质稳定，成浆性好.可以制备成含固体浓度45%～55%的高浓度煤浆，而且煤浆流动性好，煤浆黏度低.煤浆浓度的配置高低还与煤浆本身的温度、煤浆泵对煤浆黏度范围要求等有关.在装置实际运行过程中，煤浆罐搅拌器电流和煤浆罐底泵电流可以直观反映煤浆的浓度.二者电流越大，说明煤浆的浓度越大，反之亦然. 从理论上讲，煤浆浓度越低越有利煤热解自由基碎片的分散和稳定.但是实验研究证明，高浓度煤浆在适当调整反应条件的前提下，也可以达到较高的液化油产率.原因是煤浆浓度提高后，在液化反应器的液相中溶剂的成分减少，而煤液化产生的重质油和沥青烯类物质含量增加，更有利于它们进一步加氢反应生产可蒸馏油.［2］但是煤浆浓度过高易导致煤浆泵无法工作、加热炉管的传热系数下降和炉管结焦堵塞；如果煤浆浓度过稀，会导致煤的颗粒在煤浆管道内容易沉降，造成煤浆泵工作故障.在实际生产中，在保证油煤浆质量和合适反应条件的前提下，尽量提高煤浆浓度，增加单位时间处理量，从而间接减少对加热炉能力要求，提高反应器的空间利用率.4.3 溶剂油性质对煤液化性能的影响循环溶剂采用预加氢工艺，溶剂供氢性能好，液化反应条件温和.在煤液化过程中，溶剂起着溶解煤粒、溶胀分散、稳定自由基、提供和传递转移活性氢、稀释液化产物等作用.其中提高溶剂自身的供氢和传递氢能力是当前煤加氢液化新技术开发的重点之一.随着溶剂供氢性提高，煤粒在溶剂中更好地溶解、溶胀分散，有助于煤成浆；在反应过程中，自由基及时得到稳定、提供和传递转移活性氢量提高，反应深度加大，转化率提高，液化油产率提高.在实际生产中，通过提高配置煤浆的溶剂油温度，进而提高入炉油煤浆温度，减少对油煤浆加热炉的能力需求；其次，增加液化油的重质化，增大装置内溶剂供给，从而解决溶剂供应不平衡的问题.提高溶剂供氢性和反应对溶剂油的选择性，增大反应温升，降低加热炉出口温度要求，同时也可以提高最终产品柴油馏程的选择性，减少轻烃气体产量.4.4 液硫注入量对煤液化性能的影响神华煤直接液化工艺使用的是具有自主知识产权的“863”合成高效催化剂，只有在硫化态，才有加氢液化催化活性.该装置中液硫作为硫化剂，并且在操作中，为了维持反应中硫化氢分压和反应温度升高，需要持续向系统中注硫.系统中注硫量可以从反应后气体中H2S的浓度来判断.在反应系统中增大注硫量，系统中硫化氢含量增大，煤转化率和液体产率增大.这是由于随着硫含量的增加，体系中的氢气转化成活性氢原子的量也增加，反应体系中才会生成更多的Fe1－xS，加入硫助剂后，催化活性进一步提高.同时，Fe1－xS的金属空位又是H2S的脱附中心［3－5］，能与H2S协同作用促进加氢，对H2S的分解有诱导作用，可以弱H—S键促使H2S分解，分解后产生的新H2要比原料气的分子H2活泼得多，能够与煤裂解产生的自由基碎片相结合，防止自由基碎片间缩合反应的发生，促进液化反应的进行；此外，在高温高压下，H2S电离产生活性氢原子所需能量仅为直接电离H2所需能量的一半，更容易产生活性氢原子.［6］综上所述，煤中硫、催化剂活性组分及体系中H2的共同作用，可催化煤液化反应.根据实际生产运行情况观察，当H2S浓度在1 500×10－6以上时，H2S浓度每增大100×10－6～200×10－6，第一反应器入口温度可以降低0.5℃.但是由于H2S浓度对下游脱硫装置的负荷影响很大，所以控制本装置H2S浓度不能大于2 000×10－6.4.5 反应温度对煤液化性能的影响反应温度是煤加氢液化非常重要的条件.在氢分压、催化剂和溶剂等存在的条件下，适宜液化的煤加热到最适宜的反应温度，就可以获得理想的转化率和油收率.本装置是采用内循环悬浮床串联反应器，内部循环物料处于全返混状态，轴向温度分布均匀，液相速度高，气体滞留少，不容易形成大颗粒物沉积，反应器生产能力大；其次，根据内循环悬浮床反应器在煤液化工业化示范装置中的运行情况，经过检修改造，使反应效果更加明显.随着反应温度的增加，氢气在溶剂中的溶解度增加，氢传递加快，因而转化率、油产率、气体产率和氢耗量也随之增加，沥青烯和前沥青烯的产率下降，转化率提高，液化油产率增大，这对煤加氢液化是有利的.［7］但是反应温度并非越高越好，反应温度提高，煤的裂解反应和缩聚反应都存在，当活性氢传递不到自由基旁边时，自由基发生缩聚反应，形成不溶性半焦；除此以外，油类小分子和氢气发生反应，生成更多的气体，造成烃类气体量的增加.［8－10］根据实际装置运行情况观察，在进料量、反应压力和煤浆浓度等条件不变的情况下，反应温度在一定的范围内每升高1℃，减压塔底油渣会减少5t／h～6t／h.4.6 反应压力对煤液化性能的影响反应压力对煤液化反应的影响主要是指氢气分压.大量实验研究证明，煤液化反应速率与氢分压的一次方成正比.所以氢分压越高，循环气中氢气的纯度就越高，有利于氢向催化剂孔隙深处扩散，使催化剂活性表面得到充分利用，有利于煤的液化反应.压力提高，煤液化过程中的加氢速度就加快，阻止了煤热解生成的低分子组分裂解或缩聚成半焦的反应，使低分子物质稳定，从而提高油收率.［7］氢气供给不稳是目前制约煤直接液化不能高负荷运行的主要因素之一.目前只有2套煤制氢和l套天然气制氢装置同时运转，才能满足工厂100%负荷，如果有1套煤制氢装置故障停车，则供氢能力只能满足煤液化装置70%负荷.为了维持装置反应氢分压或氢纯度，需保证煤制氢装置较高平稳的生产负荷、压缩机平稳高质量运转、膜分离系统氢气具有较好的分离效果等，否则会由于氢气波动，导致氢纯度降低、反应温度波动和反应不彻底等问题发生.严重时会导致反应器内循环杯中液体补入量不足，造成循环泵抽空，使反应器内反应温度梯度加大，返混效果下降，进而造成反应器局部“飞温”，甚至触发CUTBACK联锁，造成装置紧急停工.所以，保证系统氢分压对装置的平稳高效运行显得尤为必要.4.7 空速对煤液化性能的影响在适宜的反应温度和足够氢气供应下进行煤加氢液化，提高装置的负荷，增加反应器空间利用率，进而多生产产品，是生产过程中追求的目标.本装置每台反应器的无水煤空速保持在约0.42t／（h·m－3）.在其他条件不变的前提下，降低空速有助于提高煤转化率和液体产率.这是由于空速降低，物料在反应器中的停留时间延长，显然对增加反应深度是有利的，尤其是对于某些惰质组含量较高的煤，增加反应停留时间对提高转化率比较有效.［8］但是煤转化主要与温度有关，空速对煤转化的影响比较小，因此，在原料煤、氢气和催化剂等能够供应以及煤浆炉负荷能够不超的基础上，尽量多加工煤粉，同时也间接地避免由于物料在反应器内停留时间长而造成产品轻质化、溶剂油供应不平衡等现象；其次在同等情况下增加了产品的产量，进而提高了企业的经济效益.4.8 气液比对煤液化性能的影响气液比通常用气体标准状态下的体积流量（m3／h）与煤浆体积流量（m3／h）之比来表示，是一个无量纲参数.因煤浆的密度略大于1 000kg／m3，所以也可以用气体标准状态下的体积流量与进料量之比（m3／t）来表示.实际上对反应起影响作用的是在反应条件下气体实际体积流量与液相体积流量之比.当气液比提高时，减少了小分子的液化油继续发生裂化反应的可能性，却增加了液相中大分子的沥青烯和前沥青烯在反应器内的停留时间；另外，气液比的提高会增加液相的返混程度［2］，从而提高了进料的转化率，液体产率增大.但气液比过大时，会使反应器内液相所占空间减少，这样就使液相停留时间缩短，反而对反应不利；另外也会增大尾气的排放，造成资源浪费.气液比过大还会导致反应器内循环杯以上密度下降，循环杯中液体补入量不足，造成循环泵抽空.所以煤液化反应的气液比应选择一个最佳范围.本装置反应后的产物经高压分离系统后，高分气经膜分离和循氢机进行循环.含固液体产物进入中压分离系统后，气体去脱硫装置进行处理，含固的液体物料进入常压蒸馏塔，塔顶回收部分轻质油，常压塔底物料经减压炉进入减压蒸馏塔进一步回收油品，未反应煤和无机物等通过减压塔底进入残渣成型机成型.常减压塔回收的油品汇集后进入T－STAR加氢稳定单元，加氢稳定单元的主要目的是为煤液化提供溶剂油和为后续加氢改质提供原料油.为此，煤液化装置中常减压塔的分离效果对保证煤液化装置溶剂油的性质和最终产品油收率起着很重要的作用.煤液化残渣具有颗粒粒度细、黏度通常高以及固体颗粒与液相之间的密度差小等特点，所以液化残渣液固分离十分困难.液化残渣的液固分离效果不仅直接影响液化工艺的操作，也影响液化工艺的生产成本.［11］液固分离效果好会使产品液体产率增大，减渣量降低，进而提高油收率，同时也解决了产品轻质化和溶剂油供应不平衡的问题.常减压塔平稳操作是保证煤液化生成油液固分离效果的关键.其影响因素一般有：1）上游反应系统操作条件变化；2）减压塔真空度波动；3）成型机故障；4）减压塔底温度的波动等.因此，在实际生产过程中，尽量减少以上因素变化给液固分离效果带来影响，从而可以保证液化生成油有较高的油收率，减压塔底油渣可以顺利成型并且使其固含量达到50%以上. 1）通过以上对影响神华煤直接液化性能的8个因素进行分析可知，增加催化剂的添加量对煤液化反应有利，但也会一定程度上降低油收率；在满足工艺条件和设备要求的前提下，尽量提高油煤浆浓度；提高溶剂供氢性，有利于煤液化反应；液硫注入量使系统硫化氢浓度维持到1 500×10－6～2 000× 10－6；控制合适的反应温度对煤液化反应至关重要；保证系统氢分压，提高系统氢纯度对煤液化和反应温升有利；在工况满足的情况下，提高空速可以提高液化油产量；煤液化反应的气液比须选择一个最佳范围.对影响液化生成油液固分离因素分析可知，在工业生产中，液固分离效果对液化油产率也有很重要的影响.通过此分析可为进一步优化各参数和选择合适的工艺条件提供一定的参考.2）在分析影响因素及原因的同时，提出了优化生产操作时需采取的措施，从而达到减少装置波动、消除生产运行中的瓶颈、提高装置的运行效率、降低能耗和增加产品收率等效果，从理论到实践见证煤直接液化技术逐渐走向成熟，也使企业的经济效益和社会效益得到明显提高.3）煤直接加氢液化产业化的关键不仅仅是工艺技术问题，设备运行的可靠性也不可忽视，比如高压煤浆泵煤粉沉积磨损、进料加热炉结焦堵塞、反应器耐高温高压和氢腐蚀以及高温高压减压阀磨损等.随着神华煤直接液化工业示范装置的运行考验和优化改造，煤直接液化技术将会更加成熟.【相关文献】［1］舒歌平.神华煤直接液化示范工程最新进展［C］.2011（第十届）中国煤化工技术、信息交流会暨“十二五”产业发展研讨会，广州：2003.［2］舒歌平，史士东，李克健.煤炭液化技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2003：109.［3］申峻，凌开成，邹纲明等.煤油共处理过程中的反应机理［J］.煤炭转化，1999，22（4）：5－9.［4］ Kaneko T，Tazawa K，Koyama Tet al.Properties and Residual Activities of Iron Based Catalyst After Direct Coal Liquefaction［J］.Nihon Enerugi Gakkaishi，1999，78（6）：416－427.［5］ Suzuki T，Yamada O，Fujits Ket al.Coal Hydroliquefaction Using Iron Pentacarbonyl as a Catalyst 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神华煤直接液化工艺简介根据煤直接液化过程中溶剂的作用机理,即溶解煤并分散热解产生的自由基,和及时提供活性氢使自由基稳定,防止发生聚合反应,就要求循环溶剂具有对重质芳香物的溶解性好,同时又有能够释放出氢的化合物。

显然,合适的循环溶剂只能是含有较多稠环芳香烃并经部分加氢的物料。

一般认为,供氢溶剂中提供的氢的反应活性比气态氢要高许多,在高压催化加氢体系中,气相氢是通过与溶剂反应后再转移至煤的。

所以,对循环溶剂的加氢深度要适宜,才能保证溶剂中氢的反应活性高,数量多。

在神华煤直接液化工艺中,将常压蒸馏塔全部馏出物和减压蒸馏塔的全部馏出物进入T-Star装置,按供氢溶剂要求的深度加氢后提供供氢溶剂。

煤浆制备采用全部供氢溶剂配制。

神华煤直接液化工艺采用全部加氢溶剂后,煤浆浓度为45%时,粘度为90厘泊(60℃),煤浆浓度为48%时,粘度为240厘泊(60℃)。

采用减压蒸馏,并通过对其馏份油进行适宜深度的加氢后,作为循环溶剂是保证循环溶剂质量的可靠方法。

因为减压蒸馏分离出的重油含有大量的稠环芳烃,只含极少量的沥青和固体物,通过控制加氢深度来部分饱和稠环芳烃,是其即有溶解分散能力,又有供氢性能。

并且以此溶剂可以配制高浓度的油煤浆,而油煤浆的粘度却适中。

同时,由于溶剂性能的提高,液化条件可以大大缓和,煤在反应器的停留时间可以大大减少,反应器利用率可以提高。

煤液化反应中,除了含有液化生成油外,还含有大量的固体残渣(包括灰和未转化的煤与催化剂)以及沥青类。

因此,对煤液化反应生成物的固液分离,是构成煤液化工艺的一个重要部分。

众所周知,已有的煤液化固液分离方案包括:减压蒸馏、过滤分离和溶剂萃取等。

考虑到技术可靠性、设备的适用性和对分离出的固、液要求指标,以及这些技术在现有工业上的使用效果和成熟程度。

神华煤液化项目选择减压蒸馏技术来分离固液,原因是:1)该技术在炼油化工领域大量使用并且十分成熟;2)采用该技术所获得的油收率并不低。

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AbstractShenhua coal to oil was the first industrialization project on construction in the world, which was divided into two stages,including the early one and the first one.the gross of project is five million tons/year in petroleum product. The early stage started to be constructed since August, 2004, the first stage will be finshed in 2009, and plan to put into production in may.The comprehensive evaluation of the project in direct liquefaction process on shenhua coal was studied in this paper, which mainly was divided into three parts, including the economic analysis, technical analysis and environmental analysis. At the same time, this paper also introduced the process flow in coal liquefaction, major introduced special unit of coal to oil, for example: coal liquefaction unit, hydrogen unit, T-star process unit.Economic analysis, using knowledge of technical economics, the project total investment, total cost, project sales income and tax and cash flow were calculated,then the internal rate of return and investment recoupment period of project were 13.13% and 7.73 years respectively.The internal rate of return was more than the one for petrochemical industry which was 10%. From the economic aspect, the project was profitable.Technical analysis, mainly studied from coal direct liquefaction technical scheme, engineering enlargement and project construction. The core technology liquefaction process - HTI process employing the America technology, catalyst preparation process - using new efficient "863" synthesis catalyst, coal liquefaction process for hydrogen production unit by adding pressurized gasification - employing Shell advanced pressurized gasification technology were emphatically analyzed. Shenhua coal to oil project in product separation unit, hydrogenation modification uint,airseparation unitand water treatment were adopted advanced technology. Meanwhile the engineering and construction of the project also guaranteed the system of shenhua coal to oil on construction orderly.Environmental analysis, mainly studied sewage and liquefaction residues in the project. The Suggestions were put forward for this project.Finally, this paper gave the advices for shenhua program, consisting of strengthening technology study, establishing reservoir, completing green program and studying electricity, water, chemical combination.Key Words：coal to oil; direct liquefaction; comprehensive evaluation目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ........................................................................................................ I V 第1章前言 . (1)第2章文献综述 (3)2.1煤直接液化技术概论 (3)2.1.1煤直接液化的基本原理 (3)2.1.2煤直接液化工艺介绍 (3)2.1.3煤直接液化技术的发展 (5)2.1.4煤炭直接液化典型工艺 (6)2.2国外煤液化项目发展情况 (9)2.2.1美国、澳大利亚、印度、新西兰、和菲律宾的情况 (9)2.3神华项目简介 (12)2.3.1项目背景介绍 (12)2.3.2神华煤直接项目介绍 (13)2.3.3项目进展 (14)2.3.4 神华集团发展煤直接液化的优势 (16)2.4小结 (17)第3章神华煤直接液化工艺流程 (18)3.1总加工流程 (18)3.1.1先期总加工流程简介 (18)3.1.2一期总加工流程简介 (20)3.2煤直接液化工艺特点 (22)3.2.1采用悬浮床反应器，处理能力大，效率高 (22)3.2.2催化剂制备单元 (24)3.2.2采用T-star工艺对液化粗油进行精制 (24)3.2.3加氢改质单元 (25)3.2.4重整抽提单元 (26)3.2.5异构化单元 (26)3.2.6煤制氢单元 (27)3.2.7空分装置 (28)3.2.8自备电站 (28)3.2.9水处理装置 (29)3.3小结 (29)第4章煤直接液化工艺经济分析 (30)4.1投资估算与资金筹措 (30)4.1.1建设投资与流动资金估算 (30)4.1.2资金筹措及用使用计划 (33)4.1.3总投资 (34)4.2总成本费用估算 (34)4.2.1炼油总成本的构成 (34)4.2.2生产成本 (35)4.2.3管理费用 (38)4.2.4财务费用 (38)4.2.5销售费用费用 (38)4.2.6合计 (39)4.3销售收入与税金计算 (39)4.3.1销售收入 (39)4.3.2流转税及附加计算 (40)4.4现金流量计算 (42)4.4.1计算依据 (42)4.4.2相关指标计算及其结果 (42)4.5其它指标计算 (43)4.6各种经济指标汇总 (44)4.6小结 (45)第5章煤直接液化技术研究 (46)5.1神华采用的技术方案 (46)5.1.1最核心工艺的选择 (47)5.1.2煤直接用煤的洗选 (49)5.1.3煤直接液化反应器的制造 (50)5.1.4煤直接液化催化剂 (51)5.1.5煤直接液化制氢单元 (52)5.1.6煤直接液化空分装置 (52)5.1.7煤直接液化自备电站 (52)5.1.7煤直接液化控制系统 (53)5.1.8煤直接液化固液分离系统 (53)5.1.9煤直接液化固液供氢溶剂 (53)5.1.10煤直接液化T-star工艺 (53)5.2神华项目工程放大研究 (54)5.3神华项目建设研究 (54)5.4小结 (55)第6章煤直接液化环境分析 (56)6.1神华煤直接液化污水回用 (56)6.1.1神东矿区污水回用分析 (56)6.1.2神华项目供水、污水回用方案 (57)6.1.3分析结论 (58)6.2煤直接液化残渣利用 (58)6.2.1干馏焦化 (59)6.2.2燃烧发电 (59)6.2.3气化 (60)6.2.4分析结果 (60)第7章神华煤直接液化项目发展建议 (61)7.1项目的发展前景 (61)7.1.1国家政策 (61)7.1.2我国的能源结构 (61)7.1.3神华集团的实力 (62)7.2项目的发展建议 (62)7.2.1优化技术方案，掌握核心技术 (62)7.2.2建立完善的绿化方案 (63)7.2.3建立水库储备水量 (63)7.2.4 研究项目煤、电和化工的结合 (63)第8章结论与建议 (65)参考文献 (67)附图 (72)附表 (73)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。

中国煤化工产业的前三甲煤制油两条工艺路线-直接液化与间接液化煤制油是指将煤炭转化为汽油、柴油、石脑油等产品的工艺，其转化过程分为直接液化和间接液化。

煤直接液化是在粉煤浆中加入气态氢，通过催化剂作用，提高氢碳比，将固态的煤变成液态的直链烷坯燃料和化工原料。

煤间接液化是指先把煤炭气化，生成合成气，然后合成油（f-tl艺）；或者由合成气先合成甲醇，再由甲醇转化为汽油（mobill艺）。

重点公司有兖州煤业，中国神华。

煤制烯桂：也无大规模工业化的先例，目前还处于工业示范试验阶段，准备上马煤制烯坯的上市公司很多，但要想成功工业生产并保持连续顺利开车还是有一定的风险的。

煤制烯坯是近年发展起来的煤化工技术，其过程分为煤气化制合成气、合成气制取甲醇、甲醇制烯坯三个步骤。

目前的几种匚艺如环球石油公司（uop）的mto技术、德国鲁奇公司的mtp技术和大连化物所的dmto技术都完成中试，但大规模商业应用的案例不多，尼日利亚和伊朗都准备建设一座甲醇制烯坯工厂，产能分别为40万吨和10万吨。

而我国目前共有6个大型的甲醇制烯坯在建项目，烯坯产能合计325万吨，累计将消耗甲醇达996万吨。

重点公司如中煤能源，远兴能源。

作为替代汽、柴油和民用燃气的煤制甲醇、二甲醸在生产技术上是没有问题的，目前需要应用技术的突破和政策的支持，其发展取决于醇瞇燃料在全国的推广力度。

醇瞇行业是新型煤化工的代表，其工艺是先煤气化，生成合成气，再制取甲醇，然后转化为二甲瞇、烯坯等产品，用来替代传统的石化产品如汽油、柴油、乙烯等。

甲醇和二甲瞇(dme)都属于基础化工产品，生产工艺比较成熟，进入门槛低。

甲醇的传统用途是用来生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醛(mtbe).甲胺等，而二甲瞇则主要作为气雾剂的抛射剂、麻醉剂、塑料产品发泡剂以及代替氟利昂作致冷剂，部分用做精细化工原料。

重点公司如远兴能源，中煤能源，兰花科创。

在煤-焦碳-电石、煤气化合成氨等传统煤化工领域：那些缺乏资源、技术含量低、规模小、污染大的小企业将会因为环保和成本的压力逐渐丧失竞争力，我们看好业内具备煤炭、盐、焦炭、电石等原材料资源优势，同时具备规模的完整循环工艺路线的龙头企业。

煤直接液化和煤间接液化综述摘要：煤的直接液化和间接液化技术经过长期发展，已形成了各自的工艺特征和典型工艺。

我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，以煤制油已成为我国能源战略的一个重要趋势。

经过长期不断努力，我国初步形成了“煤制油”产业化的雏形，在未来将迎来更多机遇和挑战。

关键字：煤直接液化煤间接液化发展历程现状前景1.煤直接液化煤直接液化又称煤加氢液化, 是将固体煤制成煤浆, 在高温高压下, 通过催化加氢裂化, 同时包括热解、溶剂萃取、非催化液化, 将煤降解和加氢从而转化为液体烃类, 进而通过稳定加氢及加氢提质等过程, 脱除煤中氮、氧、硫等杂原子并提高油品质量的技术。

煤直接液化过程包括煤浆制备、反应、分离和加氢提质等单元。

煤的杂质含量越低, 氢含量越高, 越适合于直接液化。

1.1发展历程煤直接液化技术始于二十世纪初, 1913年德国科学家Bergius首先研究了煤高压加氢, 并获得了世界上第一个煤液化专利, 在此基础上开发了著名的I G Farben工艺。

该工艺反应条件较为苛刻, 反应温度为470℃, 反应压力为70MPa。

1927年德国在Leuna建立了世界上第一个规模为0.1Mt/a的煤直接液化厂, 到第二次世界大战结束时,德国的18个煤直接液化工厂总油品生产能力已达约4.23Mt/a , 其汽油产量占当时德国汽油消耗量的50%。

第二次世界大战前后, 英国、美国、日本、法国、意大利、苏联等国也相继进行了煤直接液化技术的研究。

以后由于廉价石油的大量发现, 从煤生产燃料油变得无利可图, 煤直接液化工厂停工, 煤直接液化技术的研究处于停顿状态。

20世纪70年代,石油危机发生后, 各发达国家投人大量人力物力进行煤直接液化技术的研发, 相继开发出多种煤直接液化工艺, 但由于从20世纪80年代后期起原油价格在高位维持的时间不长,从煤生产燃料油获利的可能性较低, 这些工艺都没有实现工业化。

1.2煤直接液化技术的工艺特征典型的煤直接加氢液化工艺包括: ①氢气制备;②煤糊相(油煤浆)制备; ③加氢液化反应;④油品加工等“先并后串”四个步骤。

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中国内燃机学会燃烧节能净化分会2010年学术年会 CSICE2010-074煤直接液化燃油的应用郝剑虹 [1,2] ，高海洋[1]，张富兴[1]，李广霞[1]，侯伟[2]（1.中国汽车技术研究中心，天津 300162；2.河北工业大学机械工程学院，天津 300130） 摘要：近年来，随着国际石油资源的日趋紧张和国际油价的不断上涨，煤制燃油引起了世界各国的重视。

我国神华集团已经建成并成功运行了世界上首套煤直接液化燃油生产线。

文章对比分析了煤直接液化燃油与普通柴油的理化特性，指出了其应用的形式，应用的对象以及在应用之前需要解决的主要问题，并分别提出了相应的解决方案。

最后展望了煤直接液化燃油的销售前景，认为发展煤直接液化燃油是保障我国能源战略安全一条重要的途径，并针对其应用给出了建议。

关键词： 煤直接液化燃油 煤制油 应用 试验引言近年来，随着国民经济的发展，我国的能源消耗量逐年递增。

加之部分城市出于保护环境的考虑，将锅炉烧煤改为烧油后，石油消耗量更是持续增长。

同时，国际油价居高不下，石油资源日趋紧张，我国石油对外依存度已经超过了40%。

因此，寻找替代燃料成为了21世纪我国乃至全世界面临的一个重大课题。

从资源来源看，当前我国车用替代燃料主要分为三种类型：天然气燃料、生物燃料、煤基车用燃料（包括醇醚燃料与煤液化燃料）。

其中有些经过多年的试验与不断改进，已经成功应用在汽车上，并同时涌现出了一批与之相对应的代用燃料发动机。

如天然气发动机，醇类燃料发动机等。

而作为潜力巨大的煤液化燃料虽然早在二战时期就被应用于飞机与汽车上，但是限于技术成本与环保等多方面的原因，直到近几年才引起了足够的重视。

按照合成工艺的不同，煤制液化燃油可以分为煤直接液化燃油（Diesel of Direct Coal Liquefaction，以下简称DDCL燃油)和煤间接液化燃油（Diesel of Indirect Coal Liquefaction)两种。