煤液化技术第十五讲

制油第十五讲煤直接液化传统工艺（一）123主要知识点：EDS直接液化工艺SCR-II直接液化工艺单位：鄂尔多斯职业学院主讲人：周铁桥煤直接液化工艺分类4H-Coal直接液化工艺◎20世纪60年代工艺SRC(SRCI和SRCII)，美国，OCREDS(供氢溶剂法)，美国，ExxonH-Coal(氢煤法)，美国，HRI(HTI)◎20世纪70年代工艺IGOR(IG新工艺)，德国，DMTHTI(基于H-Coal)，美国，HTINEDOL(基于EDS和IGOR),日本,NEDO◎20世纪80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(2004)工艺神华工艺(基于HTI和NEDOL),中国,神华1.1煤直接液化典型工艺1.煤直接液化工艺分类□单段液化工艺通过一个主液化反应器生产液体产品。这种工艺可能包含一个在线加氢反应器或离线加氢反应器，对液体产品提质而不能直接提高总转化率。□两段液化工艺通过两个液化反应器生产液体产品。第一段的主要功能是煤的热解，在此段中不加催化剂或加入低活性可弃性催化剂。第一段的反应产物在第二段反应器中在高活性催化剂存在下加氢再生产出液体产品。□煤油共炼工艺煤和石油混合处理，生产液化产品。此工艺也可以划到上述两种工艺中去。1.2煤直接液化工艺的分类1.煤直接液化工艺分类SRC-II，EDS，H-Coal，IGOR，NEDOL，CT-5CTSL，HTI，神华工艺HRI，CCLC●煤加氢液化工艺流程如下：氢气反应单元分离单元提质加工单元催化剂煤浆制备单元煤循环溶剂煤：0.15mm催化剂:Fe-S系420-470oC17-30MPa380-390oC15-18MPa气体汽油柴油航空燃料残渣氢循环1.3煤直接液化工艺流程1.煤直接液化工艺分类□SRC（溶剂精炼煤法SolventRefinedCoal）工艺的最初目的是从煤生产一种可以为环境所接受的洁净固体燃料，即SRC-I。后来在SRC-I的基础上，进行了改进，以生产全馏份低硫燃料油为目的，改进后的溶剂精炼煤法被称为SRC-II工艺。2.1SRC工艺概况2.SRC-II直接液化工艺□SRC-I工艺SRC-I工艺由美国匹兹堡密德威煤炭矿业公司（PittsburgandMidwayCoalMiningCompany,P&M）于六十年代初根据二次大战前德国的Pott-Broche工艺的原理开发出来的。2.1SRC工艺概况2.SRC-II直接液化工艺煤制浆萃取器过滤蒸馏煤粉干馏半焦加氢氢加氢液化油循环溶剂◎液化反应器(萃取器)：不加氢，不使用催化剂；◎循环溶剂：离线加氢；◎缺点：易结焦，过滤困难，传热差。德国：Pott-Broche液化工艺（溶剂萃取法）430℃10~15MPa60%40%2.1SRC工艺概况2.SRC-II直接液化工艺煤制浆反应器分离过滤煤粉矿物质氢循环溶剂◎液化反应器：加氢，不使用催化剂；◎循环溶剂：不加氢；◎特点：主要产品是固体，脱硫效果好。美国：SRC-I工艺430~450℃10~14MPa蒸馏溶剂精炼煤氢循环□SRC-I工艺SRC-I工艺由美国匹兹堡密德威煤炭矿业公司（PittsburgandMidwayCoalMiningCompany,P&M）于六十年代初根据二次大战前德国的Pott-Broche工艺的原理开发出来的。□SRC-I工艺1965年建成0.5t/d的装置。1974年放大为两个独立的试验装置：亚拉巴马州威尔逊镇（Wilsonville）的6t/d装置；华盛顿州的刘易斯堡（FortLewis）50t/d装置。2.1SRC工艺概况2.SRC-II直接液化工艺□SRC-II工艺在SRC-I工艺基础上进行一些改进，以生产液体产品为目的的工艺称为SRC-II工艺。SRC-II工艺由美国海湾石油公司（GulfOilCorporation）开发，并在华盛顿州塔科马建设了50t/d的SRC-II工艺装置。2.1SRC工艺概况2.SRC-II直接液化工艺SRC-II工艺原料煤氢气循环溶剂残渣(气化)循环氢高温分离器减压塔液化反应器深冷分离器煤浆制备备煤酸性气净化分馏器S燃料油预热器440~466℃14MPa含固体残渣，矿物质催化2.SRC-II直接液化工艺液化气气油管道气□SRC-II特点：(1)反应条件温度440~466℃；压力14MPa(2)催化剂无外加催化剂(矿物质催化)——矿物质会发生积聚现象——煤种选择上受到局限(3)工艺流程高温分离器底部的部分含灰重质馏份作为循环溶剂；固液分离用减压蒸馏代替过滤，简化工艺;无常压蒸馏塔，无加氢精制装置（溶剂不加氢）。2.2SRC-II工艺的特点2.SRC-II直接液化工艺思考：请预测SRC-II工艺液化油产率情况，并说明理由。□SRC-II与SRC-I不同点：第一，反应器操作条件要苛刻。温度460℃，压力14MPa，轻质产品的产率提高。第二，在蒸馏或固液分离前，部分反应产物循环至煤浆制备单元。这样，循环溶剂中含有未反应的固体和不可蒸馏的SRC。第三，固体通过减压蒸馏与液化油分离，从减压塔排出的减压蒸馏残渣作为制氢原料。塔顶馏出物为产品液化油。2.SRC-II直接液化工艺2.2SRC-II工艺的特点□EDS工艺EDS（供氢溶剂法ExxonDonorSolvent）是美国Exxon公司开发的一种煤炭直接液化工艺。Exxon公司从1966年开始研究煤炭直接液化技术，对EDS工艺进行开发，并在0.5t/d的连续试验装置上确认了EDS工艺的技术可行性。1975年6月，在Baytown建立了250t/d的工业性试验厂，完成了EDS工艺的研究开发工作。3.EDS直接液化工艺3.1EDS工艺概况EDS工艺原料煤氢气循环溶剂残渣(灵活焦化)循环氢高温分离器液化反应器常压塔煤浆制备备煤减压塔燃料气燃料油预热器加氢反应器3.EDS直接液化工艺Ni/Mo430~470℃10~16MPa活性焦化3.EDS直接液化工艺□工艺流程：含固体的减压塔釜底残渣在流化焦化装置进行焦化，以获得更多的液体产物。流化焦化产生的焦在气化装置中气化制取燃料气。焦化和气化被组合在一套装置中联合操作，被称为灵活焦化法。□反应条件：焦化温度485℃~650℃气化温度800℃~900℃停留时间0.5h~1h□反应条件条件温和，温度430~470℃；压力10~16MPa□催化剂无外加催化剂□工艺流程循环溶剂加氢后进入反应器，供氢性能好；煤中矿物质在加氢反应器中容易沉积；液化加氢和溶剂加氢分开，可提高催化剂使用寿命；由于液化反应为非催化反应，液化油收率低；灵活焦化可以提高液化油的产率。3.EDS直接液化工艺3.2EDS工艺特点EDS工艺的产油率较低，有大量的前沥青烯和沥青烯未转化为油，可以通过增加煤浆中减压蒸馏的塔底物的循环量来提高液体收率。3.EDS直接液化工艺3.2EDS工艺特点□H-Coal工艺H-Coal工艺始于1963年，由美国HydrocarbonResearchInc.（HRI）开发。H-Coal工艺的许多基本概念都来源于HRI的用于重油提质加工的H-Oil工艺。4.H-Coal直接液化工艺4.1H-Coal工艺概况●1955年开始研究H-Oil工艺，1962年H-Oil工艺实现工业化;●1963年在H-Oil工艺的反应系统中开始了投煤试验;●1965年在11.3kg/d的H-Coal工艺的连续装置上进行了实验室规模的研究;●1966年3月开始了3t/d的装置运转;●1974年9月开始着手设计200~600t/d的工业性试验装置;●1980年200~600t/d的工业性试验装置开始运转，1983年运转结束。H-Coal工艺催化剂原料煤氢气粗油循环(催化剂)残渣（催化剂回收）循环氢高温分离器预热器液化反应器常压塔煤浆制备备煤减压塔燃料气石脑油旋液分离器溶剂循环燃料油450~460℃20MPaNi/Co-Mo/Al2O34.H-Coal直接液化工艺□反应条件温度450~460℃；压力20MPa；□催化剂高活性Ni/Co-Mo/Al2O3（需回收利用）；□工艺流程最大特点是使用沸腾床三相反应器；液化粗油循环回反应器，增加了油收率；分离器底部含固液体在旋液分离器中分离。4.H-Coal直接液化工艺4.2H-Coal工艺特点同其它工艺相类似，H-Coal工艺的液化油产率也与煤种有很大关系。利用适宜煤种，可得到超过95%的总转化率，液体收率可超过50%（无水无灰煤）。4.H-Coal直接液化工艺4.2H-Coal工艺特点同其它工艺相类似，H-Coal工艺的液化油产率也与煤种有很大关系。利用适宜煤种，可得到超过95%的总转化率，液体收率可超过50%（无水无灰煤）。4.H-Coal直接液化工艺4.2H-Coal工艺特点一、请简述EDS工艺的工艺特点。二、请画出H-Coal工艺的流程简图。作业THANKYOU沸腾床三相反应器分布板上方的反应器圆筒为颗粒催化剂床，催化剂是直径1.6mm，在氧化铝载体上载有钼、钴活性组分的条状加氢催化剂。颗粒催化剂床层的膨胀和沸腾（实际上是流动状态象沸腾）主要靠由反应器底部的循环泵泵出的向上流动的循环油。沸腾床三相反应器循环油到达反应器顶部后，部分通过反应器中的溢流盘回到底部的循环泵，与进料煤浆和氢气混合后一起进入反应器底部的分布室，经过分布板产生分布均匀的向上流动的液速，使催化剂床层膨胀最后达到上下沸腾状态，但不至于使催化剂颗粒随液体流出反应器。沸腾床三相反应器之所以要采用循环油系统，是因为进料煤浆和氢气的空速不能使催化剂层膨胀和沸腾。膨胀和沸腾的催化剂床层体积比初始填装的催化剂床层体积大40%，催化剂颗粒之间产生的空隙，可以使煤浆中的固体灰和未反应煤顺利通过。沸腾床三相反应器反应器中的循环油量相对于煤浆进料量而言是大量的，因此可以使反应器内部保持温度均匀，但由于煤的加氢是强放热反应，反应器的煤浆进料温度可以比反应器出口温度低66℃~149℃。反应器可以定期取出定量催化剂和添加等量新鲜催化剂，因此能使催化剂活性稳定在所需的较高水平上，使得产品质量和产物分布几乎保持恒定不变，使操作得以简化。返回