煤液化技术第十六讲

制油第十六讲煤直接液化传统工艺（二）123主要知识点：HRI直接液化工艺CTSL直接液化工艺单位：鄂尔多斯职业学院主讲人：周铁桥CT-5直接液化工艺4直接液化工艺的对比◎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。1987~1994年，图拉州，日处理煤炭5~10t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已开始建设，后因苏联解体未完成。1.1CT-5工艺概况1.CT-5直接液化工艺1.CT-5直接液化工艺CT-5工艺催化剂原料煤氢气催化剂循环(70%)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液化油离心分离器溶剂循环425~435℃6~10MPaMoOx低温分离器CT-75工艺瞬间涡流仓干燥1.2CT-5工艺特点1.CT-5直接液化工艺□反应条件温度425~435℃；压力6~10MPa（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1.CT-5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。此过程煤实际上发生了纳米级粉碎，大大提高了煤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：CatalyticTwo-StageLiquefaction）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。2.1CTSL工艺概况2.CTSL直接液化工艺催化剂原料煤氢气残渣循环氢液化反应器预热器液化反应器低温分离器煤浆制备备煤减压塔燃料气轻油溶剂循环400~420℃17MPaNi/Mo高温分离器常压塔2.CTSL直接液化工艺CTSL工艺溶剂脱灰重油脱灰420~440℃17MPa2.2CTSL工艺特点□反应条件温度400~440℃；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3.1HRI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直接液化工艺油渣原料煤氢气残渣循环氢液化反应器预热器液化反应器低温分离器煤浆制备减压塔燃料气轻油溶剂循环435~445℃15~20MPaCo/Mo高温分离器常压塔3.HRI直接液化工艺HRI工艺重油轻油催化剂Ni/Mo催化剂3.2HRI工艺特点□反应条件温度435~445℃；压力15~20MPa；□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直接液化工艺煤直接液化工艺流程●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气体汽油柴油航空燃料残渣氢循环4.直接液化工艺的对比煤浆制备单元□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———有——————技术制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆制浆混合供氢单股单股两股供氢供氢供氢两股供氢含固溶剂FeSCo/Ni/MoNi/MoMo黄铁矿Fe赤泥Ni/Co/Mo——催化神华HRICTSLCT-5NEDOLHTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目瞬间涡流仓干燥技术工艺流程图反应单元□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思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？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18~19MPa15~20MPa17MPa6~10MPa17~19MPa压力440~455℃435~445℃400~440℃425~435℃430~465℃温度离线———离线加氢两段两段两段单段单段液化神华HRICTSLCT-5NEDOL项目工艺流程图17MPa30MPa20MPa10~16MPa14MPa压力440~450℃470℃450~460℃430~470℃440~466℃温度在线在线—离线—加氢两段单段单段单段单段液化HTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目思考：为什么加氢反应器中不会给煤加氢？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分离单元□各种分离器之间的关系4.直接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高/低分底高/低分底低底减顶低分底高/低分底常压高/低分-常压高/低分-常压高分高分—离心高/低分-常压减压减顶/离线常底减底常底减顶减顶/离线溶剂低分低分低分低分低分神华HRICTSLCT-5NEDOL项目工艺流程图低分底低分底高分顶高分底—常压高分高分高分—旋液高分—常压高分减压减底/在线中分/在线常底减顶减顶/离线高分溶剂低分低分高分高分高分后处理氢循环HTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目综合分析4.直接液化工艺的对比——————有———中分有有有有有有有有有有高分供氢单股单股两股供氢供氢供氢两股供氢含固溶剂两段两段两段单段单段两段单段单段单段单段液化神华HRICTSLCT-5NEDOLHTIIGORH-CoalEDSSRC-II项目有有有有有有有有有—常压有有有有有有有———低分——有——有————脱灰有有有有有有有有有有减压THANKYOUSRC-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，矿物质催化液化气气油管道气煤浆制备单元反应单元分离单元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Ni/Mo430~470℃10~16MPa煤浆制备单元反应单元分离单元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/Al2O3煤浆制备单元反应单元分离单元催化剂原料煤氢气循环氢高温分离器预热器液化反应器加氢反应器煤浆制备备煤燃料气轻油溶剂循环加氢反应器低温分离器IGOR工艺中温分离器残渣减压塔常压塔重油470℃30MPa赤泥煤浆制备单元反应单元分离单元催化剂原料煤氢气循环氢液化反应器预热器液化反应器低温分离器煤浆制备备煤燃料气轻油溶剂循环Fe高温分离器常压塔HTI工艺重油加氢反应器残渣减压塔溶剂脱灰440~450℃17MPa粗油循环(催化剂)煤浆制备单元反应单元分离单元NEDOL工艺催化剂原料煤氢气残渣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液化油溶剂循环低温分离器加氢反应器430~465℃17~19MPa黄铁矿煤浆制备单元反应单元分离单元CT-5工艺催化剂原料煤氢气催化剂循环(70%)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液化油离心分离器溶剂循环425~435℃6~10MPaMoOx低温分离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原料煤氢气残渣循环氢液化反应器预热器液化反应器低温分离器煤浆制备备煤减压塔燃料气轻油溶剂循环400~420℃17MPaNi/Mo高温分离器常压塔CTSL工艺溶剂脱灰重油脱灰420~440℃17MPa煤浆制备单元反应单元分离单元油渣原料煤氢气残渣循环氢液化反应器预热器液化反应器低温分离器煤浆制备减压塔燃料气轻油溶剂循环435~445℃15~20MPaCo/Mo高温分离器常压塔HRI工艺重油轻油催化剂Ni/Mo催化剂煤浆制备单元反应单元分离单元中国神华工艺催化剂高温分离器原料煤氢气循环溶剂尾气残渣循环氢反应器减压塔预热器氢气预热器反应器常压塔加氢反应器煤浆制备低温分离器备煤分离器分馏塔油440~455℃18~19MPa863/Fe煤浆制备单元反应单元分离单元1.CT-5直接液化工艺CT-75工艺催化剂原料煤氢气催化剂循环(70%)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液化油离心分离器溶剂循环425~435℃6~10MPaMoOx低温分离器加氢反应器返回