_煤间接液化

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。

煤的直接液化与间接液化装备0904 张康200906081214煤液化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。

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。

直接液化（DCL）发展历史1923年，德国化学家首先开发出了煤炭间接液化技术。

40年代初，为了满足战争的需要，德国曾建成9个间接液化厂。

二战以后，同样由于廉价石油和天然气的开发，上述工厂相继关闭和改作它用。

之后，随着铁系化合物类催化剂的研制成功、新型反应器的开发和应用，煤间接液化技术不断进步，但由于煤炭间接液化工艺复杂，初期投资大，成本高，因此除南非之外，其它国家对煤炭间接液化的兴趣相对于直接液化来说逐渐淡弱。

煤炭间接液化技术主要有三种，即的南非的萨索尔（Sasol）费托合成法、美国的Mobil甲醇制汽油法和正在开发的直接合成法。

目前，煤间接液化技术在国外已实现商业化生产，全世界共有3家商业生产厂正在运行，它们分别是南非的萨索尔公司和新西兰、马来西亚的煤炭间接液化厂。

新西兰煤炭间接液化厂采用的是Mobil液化工艺，但只进行间接液化的第一步反应，即利用天然气或煤气化合成气生产甲醇，而没有进一步以甲醇为原料生产燃料油和其它化工产品，生产能力1.25万桶/天。

马来西亚煤炭间接液化厂所采用的液化工艺和南非萨索尔公司相似，但不同的是它以天然气为原料来生产优质柴油和煤油，生产能力为50万吨/年。

因此，从严格意义上说，南非萨索尔公司是世界上唯一的煤炭间接液化商业化生产企业。

南非萨索尔公司成立于50年代初，1955年公司建成第一座由煤生产燃料油的Sasol-1厂。

70年代石油危机后，1980年和1982年又相继建成Sasol-2厂和Sasol-3厂。

3个煤炭间接液化厂年加工原煤约4600万t，产品总量达768万t，主要生产汽油、柴油、蜡、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛等113种产品，其中油品占60%，化工产品占40%。

煤间接液化与直接液化技术的比较及缺点一．煤间接液化介绍煤的间接液化技术是先将煤全部气化成合成气，然后以合成气为原料，在一定温度、压力和催化剂存在下，通过F-T合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺。

包括煤气化制取合成气、催化合成烃类产品以及产品分离和改制加工等过程。

煤炭间接液化技术主要有南非的萨索尔（Sasol）费托合成法、美国的Mobil（甲醇制汽油法）和荷兰SHELL的中质馏分合成（SMDS）间接液化工艺。

F-T合成的特点是：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2.0-3.0MPa；转化率高，如SASOL公司SAS工艺采用熔铁催化剂，合成气的一次通过转化率达到60％以上，循环比为2.0时，总转化率即达90％左右。

二．煤直接液化介绍煤的直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化生成液体烃类及少量气体烃，脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的转化过程。

煤化工监理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工艺该工艺由煤前处理单元、液化反应单元、液化油蒸馏单元及溶剂加氢单元等4个主要单元组成。

反应压力17M～19MPa，反应温度为430～465℃；催化剂采用合成硫化铁或天然硫铁矿。

离线加氢方式3.德国煤液化新工艺（IGOR工艺）1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司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进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70MPa降至30MPa，反应温度450～480℃，固液分离改过滤、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％。

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。

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。

南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。

萨索尔（Sasol）公司现有二套“煤炭间接液化”装置，年生产液体烃类产品700多万吨（萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年），其中合成油品500万吨，每年耗煤4950万吨。

第七章煤的间接液化煤液化的另一条技术路线就是间接液化，其主要思路是以煤气化生成的合成气为原料，在一定的工作条件下，利用催化剂的作用将合成气合成为液体油。

煤的间接液化技术的核心是费托合成，因此又称为FT合成法。

1923年，德国人F．Fischer和H．Trropsh发现在铁催化剂的作用下，一氧化碳和氢可以反应生成烃类液体产品，这个过程即费托合成(FT合成)，如图6-17所示。

二次大战期间，基于军事的目的，德国建成了9个FT合成油厂，总产量达57万吨，此外在日本，法国和中国锦州还共有6套合成油装置，世界总生产能力超过100万吨。

20世纪50年代，随着廉价石油和天然气的供应，以上FT合成油因竞争力差而全部停产。

但南非比较例外，由于本国不产石油，而且因种族歧视而受到石油封锁，进口较难，所以南非政府为了解决液体燃料的供应，充分利用其丰富的煤炭资源，大力开发FT、合成油技术。

在1956年，由Sasol公司建成了煤间接液化制油工厂Sasol-I，其后在80年代又相继新建了Sasol-II、Sasol-III，成为迄今世界惟一一家煤炭间接液化制油生产厂。

据报道，1996年，该公司年耗煤4200万吨，生产各类油品和化工产品130多种，总产量达700万吨。

除Sasol外，许多大石油公司也以FT合成为核心的开发了许多制油工艺(MDS、ASC-21，Syntroletlm)等，但其大多是以天然气生产的合成气为原料，不能称之为煤的间接液化技术，本书在此不做介绍。

此外，还有一类煤制油技术工艺是以甲醇生产为中间过程，利用甲醇合成汽油、二甲醚等液体燃料，又称为甲醇转化油工艺MTG。

甲醇在化工领域有着广泛的应用，除制备液体燃料外，也可生产乙烯等化工原料，或是直接作为发动机燃料，且其工艺流程比较灵活，我们将在煤制备其他燃料的章节中单独介绍。

7.1 FT合成法的基本原理及工艺(1)FT合成反应FT合成反应十分灵活，可以通过控制反应条件和H2/CO比，在高选择型催化剂作用下，调整反应产物的分布。