俄罗斯低压液化工艺

俄罗斯低压液化工艺前苏联在20世纪70～80年代对煤炭直接液化技术进行了十分广泛的研究，主要研究工作针对世界上最大的、露天开采的坎斯克-阿钦斯克、库兹涅茨（西伯利亚）煤田的煤质特点，开发了低压（6～10MPa）煤直接液化工艺。该工艺采用乳化钼催化剂，反应温度425～435℃，液相加氢阶段反应时间为30～60min。1983年在图拉州建成了处理煤炭5～10t/d的“CT-5”中试装置，实验工作进行了7年。在此基础上前苏联先后完成了处理煤炭75t/d的“CT-75”和500t/d的“CT-500”的大型中试厂的详细工程设计。其中“CT-75”已开始建设，后因苏联解体未完成。俄罗斯低压液化工艺采用高活性的乳化钼催化剂，并掌握了Mo的回收技术，可使95%～97%的Mo得以回收再利用。该工艺对煤种的要求较高，最适合灰分低于10%，惰性组分低于5%，反射率在0.4%～0.75%之间的年轻高活性未氧化煤，而且对煤中灰的化学成分也有较高的要求，要求（OKONa22）3%、（3232SOTiOMgOCaOOFe）/（OKONa22）2。对于惰性组分15%，煤灰中（OKONa22）6%、3232SOTiOMgOCaOOFe）/（OKONa22）1的煤，则不适合该工艺。俄罗斯低压液化工艺之所以能在较低压力（6～10MPa）和较低的温度（425～435℃）下实现煤的有效液化，主要取决于煤的品质和催化剂。下图为俄罗斯低压煤直接加氢液化工艺流程图。俄罗斯低压液化工艺“CT-5”流程：原料煤粉碎至小于3mm后，进入涡流仓。在涡流仓内，煤被惰性气体快速加热（加热速度在1000℃/min以上），发生爆炸式的水分分离、气孔爆裂，经过多级涡流仓热裂解脱除水分后，进入细磨机，最后得到尺寸小于0.1～0.2mm，水分小于1.5%～2.0%的粉煤。粉煤与来自工艺过程产生的两股溶剂、乳化Mo催化剂（Mo的添加量为干煤的0.1%）混合后一起制成煤浆。煤浆与氢气混合后进入煤浆预热器。加热后的煤浆和氢气进入液化反应器进行液化反应。出反应器的物料进入高温分离器，高温分离器的底部物料（含固体约15%左右）通过离心分离，回收部分循环熔剂，由于Mo催化剂是乳化状态的，因此在此股溶剂中约70%的Mo被回收。离心分离后的另一股物料含固体约30%，进入减压蒸馏塔（CT-5未设减压蒸馏，未完成的CT-75有此设计）。减压蒸馏塔塔顶油与常压蒸馏塔塔低油一起作为循环溶剂。减压蒸馏塔塔底物含固体50%，送入Mo催化剂回收焚烧炉Mo催化剂回收焚烧炉的温度为1600～1650℃，在此温度下，液化残渣中的Mo被蒸发，与燃烧烟气一起排出焚烧炉，通过湿式冶金的方法从中分离出Mo，工艺全过程Mo的回收率为95%～97%。高温分离器顶部气相进入低温分离器。低温分离器上部的富氢气作为循环氢使用，底部液相与离心分离出的溶剂一起进入常压蒸馏塔。在常压蒸馏塔分离出轻中质馏分油，常压蒸馏塔塔底油含70%Mo催化剂，作为循环剂去制备煤浆。常压蒸馏塔塔顶轻中质油馏分与减压蒸馏塔塔顶油一起进入半离线的固定床加氢反应器（气相与液化反应器相连），加氢后的产物，经常压蒸馏后分割成汽油馏分、柴油馏分和塔底油馏分。塔低油馏分由于经过加氢，供氢性增加，作为循环熔剂去制备煤浆。俄罗斯低压液化工艺特点：①使用了加氢活性很高的Mo催化剂，并采用了熔剂循环和焚烧两部措施回收Mo，据称全过程Mo的回收率达到95%～97%,掌握了Mo的高效回收技术；②采用了瞬间涡流仓干燥技术，在干燥煤的同时，使煤的比表面积和孔容积增加了数倍。该技术主要适用于含内在水分较高的褐煤；③液化反应器压力低，褐煤加氢液化压力为6.0MPa，烟煤、次烟煤加氢液化压力为10.0MPa，有利于降低工程总投资和操作用行费用；④采用半离线固定床催化反应器对液化粗油进行加氢精制，便于操作俄罗斯低压液化工艺温和的操作条件对煤质的要求较高，缺乏较大规模中试装置进行检验和验证，特别是催化剂回收的经济性尚待考证。参考文献：