煤液化技术第十六讲.ppt

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1、 制制 油油第十六讲第十六讲 煤直接液化传统工艺（二）煤直接液化传统工艺（二）123主要知识点：主要知识点：HRI 直接液化工艺直接液化工艺CTSL 直接液化工艺直接液化工艺单位：鄂尔多斯职业学院单位：鄂尔多斯职业学院 主讲人：周铁桥主讲人：周铁桥CT-5 直接液化工艺直接液化工艺4直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比20世纪世纪60年代工艺年代工艺 SRC(SRC I和SRC II)，美国，OCR EDS(供氢溶剂法)，美国，Exxon H-Coal(氢煤法)，美国，HRI(HTI)20世纪世纪70年代工艺年代工艺 IGOR(IG新工艺)，德国，DMT HTI(基于H-Coal)，美国，HT

2、I NEDOL(基于EDS和IGOR),日本,NEDO20世纪世纪80年代工艺年代工艺 CT-5(低压)，俄罗斯，前苏联国家科学院 CTSL(两段液化)，美国，HRI(HTI)HRI(煤油共炼)，美国，HRI(HTI)21世纪世纪(2004)工艺工艺 神华工艺(基于HTI和NEDOL),中国,神华煤直接液化典型工艺煤直接液化典型工艺CT-5工 艺 俄罗斯在 70-80年代对煤炭直接液化技术进行了十分广泛的研究，开发出了低压（6-10MPa）煤直接液化工艺。19871994年，图拉州，日处理煤炭510t中试装置CT-5;完成了 CT-75和CT-500的大型中试厂的详细工程设计。其中CT-75已

3、开始建设，后因苏联解体未完成。1.1 CT-5 工艺概况工艺概况1.CT-5 直接液化工艺直接液化工艺1.CT-5 直接液化工艺直接液化工艺CT-5工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气催催 化化 剂剂 循循 环环(70%)残渣（催化剂回收）残渣（催化剂回收）循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气液化油液化油离离心心分分离离器器溶剂循环溶剂循环425435610MPaMoOx 低低温温分分离离器器CT-75工艺工艺瞬间涡流仓干燥1.2 CT-5 工艺特点工艺特点1.CT-5 直接液化工艺直

4、接液化工艺反应条件 温度425435；压力610MPa（褐煤6,烟煤10）；催 化 剂 高活性MoO3/Mo2O3（0.02%0.05%,需回收利用）；工艺流程 催化剂，离心循环和焚烧，高效(95%97%)；采用煤瞬间涡流仓干燥技术；半离线固定床加氢精制，循环溶剂供氢性能好；催化剂回收的经济性差，煤质的要求高。煤涡流仓瞬间干燥技术煤涡流仓瞬间干燥技术1.CT-5 直接液化工艺直接液化工艺 煤液化前，水分要求小于 1.5%2%，俄罗斯采用涡流仓干燥技术，使煤发生 爆炸式的湿度分离、热粉碎和气孔爆裂，此技术与传统的 管式蒸汽烘干机 相比，设备重量减少 10倍，干燥时间从30min降 为 8s。此过

5、程煤实际上发生了 纳米级粉碎，大大大大提提高高了了煤煤的比表面积和反应活性，可以降低氢耗，节约成本的比表面积和反应活性，可以降低氢耗，节约成本。CTSL工 艺 催化两段液化工艺（CTSL：Catalytic Two-Stage Liquefaction）是 H-Coal单段工艺的发展。在美国 Wilsonville的液化试验装置上，对该工艺进行了 15年的研究。该工艺集中了在 80年代 和 90年代美国能源部资助的许多液化工艺的优点。采用了紧密串联结构，每段都使用高活性载体催化剂。此工艺由美国能源部资助，美国碳氢化合物研究公司(HRI)开发。2.1 CTSL 工艺概况工艺概况2.CTSL 直接

6、液化工艺直接液化工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气残渣残渣循环氢循环氢 液液化化反反应应器器预预热热器器液液化化反反应应器器低低温温分分离离器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气轻油轻油溶剂循环溶剂循环40042017MPaNi/Mo 高高温温分分离离器器常常 压压 塔塔2.CTSL 直接液化工艺直接液化工艺CTSL工艺工艺溶溶 剂剂 脱脱 灰灰重油重油脱脱 灰灰42044017MPa2.2 CTSL 工艺特点工艺特点反应条件 温度400440；压力17MPa；催 化 剂 高活性Ni /Mo（需回收利用）；工艺流程 两个沸腾床催化液化反应器串联，液化分两段进行；两段加氢都

7、使用高活性Ni/Mo催化剂；部分含固溶剂循环；采用Kerr-McGee临界溶剂脱灰技术。2.CTSL 直接液化工艺直接液化工艺3.1 HRI 工艺概况工艺概况HRI工 艺 煤与石油的常压油渣、减压油渣、催化裂化油浆、重质原油一起进行加氢。煤油共炼技术是介于石油加氢裂化和煤直接液化之间的一种工艺。其实质是石油油渣作为煤直接液化的溶剂，不仅煤液化成油，而且油渣可以裂化为较低沸点馏分。3.HRI 直接液化工艺直接液化工艺油油 渣渣原料煤原料煤氢气氢气残渣残渣循环氢循环氢 液液化化反反应应器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器低低温温分分离离器器煤煤浆浆制制备备减减 压压 塔塔燃料气燃料气轻油轻油

8、溶剂循环溶剂循环4354451520MPaCo/Mo 高高温温分分离离器器常常 压压 塔塔3.HRI 直接液化工艺直接液化工艺HRI工艺工艺重油重油轻油轻油催化剂催化剂Ni/Mo催化剂催化剂3.2 HRI 工艺特点工艺特点反应条件 温度435445；压力1520MPa；催 化 剂 高活性Co/Mo和Ni/Mo（需回收利用）；工艺流程 两个沸腾床催化液化反应器串联，液化分两段进行；两段加氢分别使用高活性Co/Mo和Ni/Mo催化剂；石油油渣和煤共同加氢，效果优于煤单独加氢；3.HRI 直接液化工艺直接液化工艺煤直接液化煤直接液化工艺流程工艺流程煤加氢液化工艺流程如下：氢气氢气反应反应单元单元分离

9、分离单元单元提质加提质加工单元工单元催化剂催化剂煤浆制煤浆制备单元备单元煤煤 循环溶剂循环溶剂气体气体汽油汽油柴油柴油航空燃料航空燃料残渣残渣氢循环氢循环4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比煤浆制备单元煤浆制备单元功 能 煤、催化剂和循环溶剂混合，使固态的煤流态化，便于输送和加压；同时，煤溶解在溶剂中，有利于加氢液化。4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比有技术技术制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆混合混合供氢单股单股两股供氢供氢供氢两股供氢含固溶剂溶剂FeSCo/Ni/MoNi/MoMo黄铁矿Fe赤泥Ni/Co/Mo催化催化神华HRICTSLCT-5NEDOLHTIIGORH-C

10、oalEDSSRC-II项目项目瞬间涡流仓干燥技术工艺流程图反应单元反应单元功 能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得粗油。反应单元是煤液化的核心单元。反应器 液化反应器煤加氢（一段或两段）；加氢反应器油加氢（在线或离线）。4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？反应单元反应单元功 能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得粗油。4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比1819MPa1520MPa17MPa610MPa1719MPa压力压力440455435445400440425435430465温度温度离线离线加氢加氢两段两

11、段两段单段单段液化液化神华HRICTSLCT-5NEDOL项目项目工艺流程图17 MPa30MPa20MPa1016MPa14MPa压力压力440450470450460430470440466温度温度在线在线离线加氢加氢两段单段单段单段单段液化液化HTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目项目思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？分离单元分离单元功能 进行气、液、固分离。反应器 高/低(中)温分离器气/液(固)分离；常压蒸馏塔液液分离(轻组分)；减压蒸馏塔液液分离和液固分离（重组分）。4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比分离单元分离单元各种分离器之间的关系4.直接液化工艺的对比直接

12、液化工艺的对比高温分离器中低温分离常压塔减压塔液化粗油气体轻油固体、重油氢气轻油轻组分较轻组分固体、重组分液化油油渣思考:循环溶剂可以从什么位置获取？循环氢可以从什么位置获取？常减压塔什么情况下必须串联？溶剂脱灰油循环溶剂氢循环氢循环分离单元分离单元功 能 第一步，煤热解产生自由基；第二步，自由基加氢，获得粗油。4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比高/低分底高/低分底低底减顶低分底高/低分底常压常压高/低分-常压高/低分-常压高分高分离心高/低分-常压减压减压减顶/离线常底减底常底减顶减顶/离线溶剂溶剂低分低分低分低分低分神华HRICTSLCT-5NEDOL项目项目工艺流程图低分底低分底高

13、分顶高分底常压常压高分高分高分旋液高分常压高分减压减压减底/在线中分/在线常底减顶减顶/离线高分溶剂溶剂低分低分高分高分高分后处理氢循环氢循环HTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目项目综合分析综合分析4.直接液化工艺的对比直接液化工艺的对比有中分中分有有有有有有有有有有高分高分供氢单股单股两股供氢供氢供氢两股供氢含固溶剂溶剂两段两段两段单段单段两段单段单段单段单段液化液化神华HRICTSLCT-5NEDOLHTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目项目有有有有有有有有有常压常压有有有有有有有低分低分有有脱灰脱灰有有有有有有有有有有减压减压THANK YOUSRC-II 工艺工艺

14、原料煤原料煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂残渣残渣(气化气化)循环氢循环氢 高高温温分分离离器器减减 压压 塔塔液液化化 反反 应应 器器深深冷冷分分离离器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤酸酸性性气气净净化化分分馏馏器器S燃料油燃料油预预热热器器44046614MPa含固体残渣，矿物质催化液化气液化气气气油油管道气管道气煤浆制备单元反应单元分离单元EDS 工艺工艺原料煤原料煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂残渣残渣(灵活焦化)循环氢循环氢 高高温温分分离离器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气燃料油燃料油预预热热器器 加加氢氢反反应应器器Ni/Mo4

15、304701016MPa煤浆制备单元反应单元分离单元H-Coal 工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气粗油循环粗油循环(催化剂催化剂)残渣（催化剂回收）残渣（催化剂回收）循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气石脑油石脑油旋旋液液分分离离器器溶剂循环溶剂循环燃料油燃料油45046020MPaNi/Co-Mo/Al2O3煤浆制备单元反应单元分离单元催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化反反应应器器加加氢氢反反应应器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤燃

16、料气燃料气轻油轻油溶剂循环溶剂循环 加加氢氢反反应应器器低低温温分分离离器器IGOR 工艺工艺 中中温温分分离离器器残渣残渣减减 压压 塔塔常常 压压 塔塔重油重油47030MPa赤泥赤泥煤浆制备单元反应单元分离单元催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气循环氢循环氢 液液化化反反应应器器预预热热器器液液化化反反应应器器低低温温分分离离器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤燃料气燃料气轻油轻油溶剂循环溶剂循环Fe 高高温温分分离离器器常常 压压 塔塔HTI 工艺工艺重油重油 加加氢氢反反应应器器残渣残渣减减 压压 塔塔溶溶 剂剂 脱脱 灰灰44045017 MPa粗油循环粗油循环(催化剂催化剂)煤浆制备单元反

17、应单元分离单元NEDOL工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气残渣残渣循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气液化油液化油溶剂循环溶剂循环 低低温温分分离离器器 加加氢氢反反应应器器4304651719MPa黄铁矿黄铁矿煤浆制备单元反应单元分离单元CT-5工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气催催 化化 剂剂 循循 环环(70%)残渣（催化剂回收）残渣（催化剂回收）循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压

18、塔塔燃料气燃料气液化油液化油离离心心分分离离器器溶剂循环溶剂循环425435610MPaMoOx 低低温温分分离离器器瞬间涡流仓干燥煤浆制备单元反应单元分离单元催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气残渣残渣循环氢循环氢 液液化化反反应应器器预预热热器器液液化化反反应应器器低低温温分分离离器器煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气轻油轻油溶剂循环溶剂循环40042017MPaNi/Mo 高高温温分分离离器器常常 压压 塔塔CTSL工艺工艺溶溶 剂剂 脱脱 灰灰重油重油脱脱 灰灰42044017MPa煤浆制备单元反应单元分离单元油油 渣渣原料煤原料煤氢气氢气残渣残渣循环氢循环氢 液液化化

19、反反应应器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器低低温温分分离离器器煤煤浆浆制制备备减减 压压 塔塔燃料气燃料气轻油轻油溶剂循环溶剂循环4354451520MPaCo/Mo 高高温温分分离离器器常常 压压 塔塔HRI工艺工艺重油重油轻油轻油催化剂催化剂Ni/Mo催化剂催化剂煤浆制备单元反应单元分离单元中国神华中国神华工艺工艺催化剂催化剂高高温温分分离离器器原料煤原料煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂尾气尾气残渣残渣循环氢循环氢 反反 应应 器器减减 压压 塔塔预预热热器器氢氢气气预预热热器器 反反 应应 器器常常 压压 塔塔 加加氢氢反反应应器器煤煤浆浆制制备备低低温温分分离离器器备备 煤煤 分分 离离 器器 分分 馏馏 塔塔油油4404551819MPa863/Fe煤浆制备单元反应单元分离单元1.CT-5 直接液化工艺直接液化工艺CT-75工艺工艺催化剂催化剂原料煤原料煤氢气氢气催催 化化 剂剂 循循 环环(70%)残渣残渣催化剂回收催化剂回收循环氢循环氢 高高温温分分离离器器预预热热器器液液化化 反反 应应 器器常常 压压 塔塔煤煤浆浆制制备备备备 煤煤减减 压压 塔塔燃料气燃料气液化油液化油离离心心分分离离器器溶剂循环溶剂循环425435610MPaMoOx 低低温温分分离离器器加加氢氢反反应应器器返回返回