大型煤化工主要技術(shù)工藝路線圖

1、 煤化工技術(shù)工藝路線圖 煤制甲醇典型工藝路線圖渣馳放氣1、合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式：（1）、主反應(yīng)： CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol（2）、副反應(yīng) 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol2、甲醇合成氣要求氫碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)2.052.10，由于煤炭氣化所得到的水煤氣CO含量較高，H2含量較低，因此水煤氣須經(jīng)脫硫、變換、脫碳調(diào)整氣體組成，以達到甲醇合成氣的

2、要求。3、CO變換反應(yīng) CO+H2O(g)=CO2+H2 （放熱反應(yīng)）4、水煤氣組分與甲醇合成氣組分對比氣體種類氣體組分（%）COH2CO2CH4水煤氣37.350.06.50.3甲醇合成氣29.9067.6429.900.1 天然氣制甲醇工藝流程圖1、合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式： CH4+H2O=CH3OH+H22、甲醇合成氣要求氫碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)2.052.10，由于天然氣甲烷含量較高，因此要對天然氣進行蒸汽轉(zhuǎn)化，生成以H2、CO和CO2位主要成分的轉(zhuǎn)化氣。由于蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強吸熱反應(yīng)，因此還要對天然氣進行純氧部分氧化以獲取熱量，使得蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)正常連續(xù)進行，最終達

3、到甲醇合成氣的要求。3、蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) CH4+H2O(g)=CO+H2（強吸熱反應(yīng)）4、純氧部分氧化反應(yīng) 2CH4+O2=2CO+4H2+35.6kJ/mol CH4+O2=CO2+2H2+109.45 kJ/mol CH4+O2=CO2+H2O+802.3 kJ/mol5、天然氣組分與甲醇合成氣組分對比氣體種類氣體組分（%）COH2CO2CH4天然氣-3.296.2甲醇合成氣29.9067.6429.900.1 石油化工、煤炭化工產(chǎn)品方案對比（生產(chǎn)烯烴）以天然氣（或煤氣）為原料的MTO技術(shù)流程Methanol-to-Olefin (甲醇制低碳烯烴)以天然氣（或煤炭）為原料的MTP技術(shù)流程 煤

4、炭直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，煤直接液化的操作條件苛刻，對煤種的依賴性強。典型的煤直接液化技術(shù)是在400攝氏度、150個大氣壓左右將合適的煤催化加氫液化，產(chǎn)出的油品芳烴含量高，硫氮等雜質(zhì)需要經(jīng)過后續(xù)深度加氫精制才能達到目前石油產(chǎn)品的等級。一般情況下，一噸無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油。煤直接液化油可生產(chǎn)潔凈優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料。但是適合于大噸位生產(chǎn)的直接液化工藝目前尚沒有商業(yè)化，主要的原因是由于煤種要求特殊，反應(yīng)條件較苛刻，大型化設(shè)備生產(chǎn)難度較大，使產(chǎn)品成本偏高。煤直接液化技術(shù)研究始于上世紀(jì)初的德國，1927年在Leuna建成世界上第一個10萬噸年直接液化廠。19361943年間

5、，德國先后建成11套直接液化裝置，1944年總生產(chǎn)能力達到400萬噸年，為德國在第二次世界大戰(zhàn)中提供了近三分之二的航空燃料和50的汽車及裝甲車用油。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，美國、日本、法國、意大利及前蘇聯(lián)等國相繼開展了煤直接液化技術(shù)研究。50年代后期，中東地區(qū)廉價石油的大量開發(fā)，使煤直接液化技術(shù)的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。1973年，爆發(fā)石油危機，煤炭液化技術(shù)重新活躍起來。德國、美國及日本在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一些煤直接液化新工藝，其中研究工作重點是降低反應(yīng)條件的苛刻度，從而達到降低液化油生產(chǎn)成本的目的。目前不少國家已經(jīng)完成了中間放大試驗，為建立商業(yè)化示范廠奠定了基礎(chǔ)。世界上有代表性的煤直接液化工藝是德國

6、的新液化（IGOR）工藝，美國的HTI工藝和日本的NEDOL工藝。這些新液化工藝的共同特點是煤炭液化的反應(yīng)條件比老液化工藝大為緩和，生產(chǎn)成本有所降低，中間放大試驗已經(jīng)完成。目前還未出現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)廠，主要原因是生產(chǎn)成本仍競爭不過廉價石油。今后的發(fā)展趨勢是通過開發(fā)活性更高的催化劑和對煤進行頂處理以降低煤的灰分和惰性組分，進一步降低生產(chǎn)成本。德國IGOR工藝1981年，德國魯爾煤礦公司和費巴石油公司對最早開發(fā)的煤加氫裂解為液體燃料的柏吉斯法進行了改進，建成日處理煤200噸的半工業(yè)試驗裝置，操作壓力由原來的70兆帕降至30兆帕，反應(yīng)溫度450480攝氏度；固液分離改過濾、離心為真空閃蒸方法，將難以加氫

7、的瀝青烯留在殘渣中氣化制氫，輕油和中油產(chǎn)率可達50。工藝特點：把循環(huán)溶劑加氫和液化油提質(zhì)加工與煤的直接液化串聯(lián)在一套高壓系統(tǒng)中，避免了分立流程物料降溫降壓又升溫升壓帶來的能量損失，并在固定床催化劑上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的損失量降到最小。投資可節(jié)約20左右，并提高了能量效率。美國HTI工藝該工藝是在兩段催化液化法和HCOAL工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，采用近十年來開發(fā)的懸浮床反應(yīng)器和HTI擁有專利的鐵基催化劑。工藝特點：反應(yīng)條件比較緩和，反應(yīng)溫度420450攝氏度，反應(yīng)壓力17兆帕；采用特殊的液體循環(huán)沸騰床反應(yīng)器，達到全返混反應(yīng)器模式；催化劑是采用HTI專利技術(shù)制備的鐵系膠狀高活性催化劑，

8、用量少；在高溫分離器后面串聯(lián)有在線加氫固定床反應(yīng)器，對液化油進行加氫精制；固液分離采用臨界溶劑萃取的方法，從液化殘渣中最大限度回收重質(zhì)油，從而大幅度提高了液化油回收率。日本的NEDOL工藝19781983年，在日本政府的倡導(dǎo)下，日本鋼管公司、住友金屬工業(yè)公司和三菱重工業(yè)公司分別開發(fā)了三種直接液化工藝。所有的項目是由新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)（NEDO）負(fù)責(zé)實施的。1983年，所有的液化工藝以日產(chǎn)0.12.4t不同的規(guī)模進行了試驗。新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)不再對每個工藝單獨支持，相反將這三種工藝合并成NEDOL液化工藝，主要對次煙煤和低階煙煤進行液化。有20家公司合并組成了日本煤油有限公司，負(fù)責(zé)設(shè)計、建造和經(jīng)

9、營一座250噸/天規(guī)模的小型試驗廠。但是，該項目于1987年由于資金問題*擱置。一座1t/d的工藝支持單元（PSU）按計劃于1988年安裝投產(chǎn)，項目總投資3000萬美元，由于各種原因該項目進展的斷斷續(xù)續(xù)。1988年，該項目被重新規(guī)劃，中試規(guī)模液化廠的生產(chǎn)能力被重新設(shè)計為150t/d。新廠于1991年10月在鹿島開工，于1996年初完工。 從1997年3月1998年12月，日本又建成了5座液化廠。這5座液化廠對三種不同品種的煤（印度尼西亞的Tanito Harum煤和Adaro煤以及日本的Ikeshima煤）進行了液化，沒有太大問題。液化過程獲得了許多數(shù)據(jù)和結(jié)果，如80天連續(xù)加煤成功運轉(zhuǎn)，液化油的收率達到58wt%（干基無灰煤），煤漿的濃度達50%，累計生產(chǎn)時間為6200小時。俄羅斯FFI工藝俄羅斯煤加氫液化工藝的特點為：一是采用了自行開發(fā)的瞬間渦流倉煤粉干燥技術(shù)，使煤發(fā)生熱粉碎和氣孔破裂，水分在很短的時間內(nèi)降到1.52，并使煤的比表面積增加了數(shù)倍，有利于改善反應(yīng)活性。該技術(shù)主要適用于對含內(nèi)在水分較高的褐煤進行干燥。二是采用了先進高效的鉬催化劑，即鉬酸銨和三氧化二鉬。催化劑添加量為0.020.05，而且這種催化