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关于煤制油生产工艺及其生产过程中余热利用情况的汇报一、煤制油简介煤制油（Coal-to-liquids,CTL）是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。目前，主要的合成工艺是费托合成工艺，费托合成工艺是以合成气（CO/H2）为原料制备烃类化合物的过程。合成气可由天然气、煤炭、轻烃、重质油、生物质等原料制备。根据合成气的原料不同，费托合成油可分为：煤制油（Coal-to-liquids,CTL）、生物质制油(Biomass-to-liquids,BTL)和天然气制油(Gas-to-liquids,GTL)。1、煤的直接液化将煤在高温高压条件下，通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料，并脱除硫、氮、氧等原子。具有对煤的种类适应性差，反应及操作条件苛刻，产出燃油的芳烃、硫和氮等杂质含量高，十六烷值低的特点，在发动机上直接燃用较为困难。其生产流程如图1所示。图1煤直接液化生产流程图在图1所示的流程图中，高温高压条件下，循环溶剂将较高比例的煤溶解，然后加入氢气和催化剂进行加氢裂化反应，再通过蒸馏分离出油品。2、煤的间接液化间接液化是先把煤炭在更高温度下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气(一氧化碳和氢气的混合物)，然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。再通过费托合成转化为烃类燃料。工艺流程如图2所示：图2煤间接液化生产流程图3、费托合成反应（F-T反应）F-T(Fischer–TropschSythesis)合成是指以合成气为原料，在催化剂和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。是将煤和天然气转化为液体燃料的核心技术。合成原料：CO/H2(合成气)；合成气制备：煤、天然气、生物质等为原料经气化获得；合成产物：以直链烷烃、烯烃为主，无硫、氮等杂质。合成原理：烷烃：烯烃：醇类：醛类：反应过程：F-T合成反应是一个强放热反应，绝热条件下反应器温度可达1500℃左右。反应过程中需要催化剂催化，但催化剂对温度很敏感，如，铁铜剂:220-250℃，熔铁催化剂要求280-340℃，当温度超过上述温度范围时可导致催化剂局部过热，降低反应选择性。二、各主要装置介绍以直接液化为例图3神华集团煤直接液化示范工程工艺流程煤为什么能够加氢成为油煤与石油有着许多相同点，如都是由古植物经过漫长的和复杂的生物化学、物理化学和地球化学作用转变而成；都是以C、H、N、S、O等元素组成，C和H为主。但是煤中氢/炭（H/C）原子比例较石油低，煤中比例约为0.3～1.0，而石油中高达1.8。这是因为煤以芳香烃为主，而石油则以正构烷烃为主。因此，可以通过将煤加氢制成油。在煤制油过程中，煤在一定温度和压力下，大分子结构裂解成自由基，自由基在活性氢存在的条件下与氢发生反应，生成H/C比比较高的小分子。将初步制成的油经过提质加工脱出S、N、O等杂质原子，生成符合规格的成品油。在煤液化过程中还可以脱除煤中的矿物质。图3为神华集团煤直接液化示范工程工艺流程。整个工艺流程由以下主要部分构成，简介如下：A、热力发电厂热力发电厂为整个工艺提供电力和蒸汽，蒸汽主要用途是推动汽轮机做功发电或推动离心式压缩机等。由于煤制油厂区位于缺水地区，所以发电厂汽轮机组排汽冷凝均采用空冷方式。B、煤液化煤-油共炼是煤与渣油混合成油煤浆，再炼制成液体燃料。由于渣油中含有煤转化过程所需的大部分或全部的氢，从而可以大幅度降低成本。该工艺是把煤先磨成粉，再和自身产生的液化重油（循环溶剂）配成煤浆，在高温（450℃）和高压（20～30MPa）下直接加氢，将煤转化成汽油、柴油等石油产品，1t无水无灰煤可产500～600kg油。图4煤炭直接液化示意图C、天然气制氢天然气制氢需要消耗高品位的蒸汽，其制气原理如下：原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反应，CH4+H2O=CO+3H2-Q(1)CO+H2O=CO2+H2+Q(2)第一个反应需要吸收大量的热量，后一个反应放出微量热量。D、煤制氢图5为煤制氢系统流程图：图5煤制氢系统流程图在这个系统中需要大量的高品质蒸汽和多台蒸汽驱动式压缩机，在图5中水煤气压缩段的冷却供回水中余热利用不佳。E、空分装置空分装置采用汽轮机驱动式离心压缩机。四、余热利用在煤制油、煤制烯烃工艺过程中需要大量的蒸汽，这些蒸汽不仅用来参与合成反应，还用来推动汽轮机做功，进而带动离心式压缩机。因此，系统中会产生大量的低品位乏汽和冷却水，这些乏汽和冷却水中携带着大量的热能。又由于此类企业大多建在缺水地区，废汽和废水的冷却大多依靠空冷，造成了巨大的能源浪费，也预示着此方面有很大的余热再利用的空间。煤造气气柜变换压缩脱硫VPSA脱碳VPSA氢提纯余热回收系统动力站界外蒸汽管网硫回收脱硫循环水造气循环水煤栈桥原料煤库循环水站界外界外吹风气粉煤炉渣蒸汽VPSA解析气CO2气界外界外外卖炉渣硫磺硫泡沫上水回水0.6MPa产品氢1.3MPa产品氢变脱水煤气水煤气水煤气P-55水煤气变脱气变换气P-63上水回水空气吹风气蒸汽蒸汽块煤块煤蒸汽飞灰烟气灰渣五、目前国内煤制油、煤制烯烃主要分布状况