大型煤化工主要技术工艺路线图-

1、煤化工技术工艺路线图气化煤气净气合成气氨合成合成氨甲醇合成甲醇甲醇(产品毛比尔法(间接液化汽油费托合成(间接液化醋酐合成液体燃料、化学品醋酐、醋酸甲酯直接液化油品加工工液体燃料、化学品炼焦焦炉煤气煤焦油焦炭分离粗苯煤气城市煤气苯、甲苯、二甲苯加工萘、蒽、吡啶、酚冶金焦沥青、炭素制品低温干馏石灰石电石炉电石乙炔化学品煤气燃料气低温煤焦油加工液体燃料、酚半焦无烟燃料、还原剂、气化原料其它加工褐煤蜡、活性炭分子筛煤煤气化固定床(块煤常压固定床(U.G.I炉、恩德炉加压固定床(鲁奇炉温克勒炉、U-Gas炉、灰熔聚炉干粉煤:谢尔炉、GSP炉水煤浆:德士古炉流化床(碎煤气流床(粉煤碳转化率低、能耗高、污染

2、严重碳转化率低、能耗高、操作困难碳转化率高、气化强度大、环保好,但投资较高,适合于大型的煤化工基地应用烯烃、醋酸、甲醛产品投资参考:焦炭(含甲醇配套项目:约1200万元/万吨;煤制甲醇:约4000万元/万吨;煤制乙烯:约2亿元/万吨;煤炭液化:约1亿元/万吨(指设备投资。以上是指大、中型项目的概略投资。相关转化:2吨煤生产1吨甲醇,附加值可提高8倍;3吨甲醇生产1吨聚烯烃,附加值可提高1倍。4-5吨煤液化1吨油。液化反应器工氢气制备工煤浆制备工煤制甲醇典型工艺路线图备煤(制浆或磨粉煤气化CO变换热回收空分循环机甲醇合成合成气压缩低温甲醇洗脱硫脱碳硫回收粗甲醇精馏甲醇产品空分氧气煤CO2H2S循

3、环气CO+H2O(g=CO2+H2(放热反应渣驰放气1、合成甲醇的化学反应方程式:(1、主反应:C O+2H2=C H3O H+102.5K J/m o l(2、副反应2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/molC O+3H2=C H4+H2O+115.6K J/m ol4C O+8H2=C4H9O H+3H2O+49.62K J/m o lC O2+H2=C O+H2O-42.9K J/m o l2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2/(CO+CO22.052.10,由于煤炭气化所得到的水煤气CO含量较高,H2含量较低,因此水煤气须经脱硫、变换、脱碳调整气体组成,以达

4、到甲醇合成气的要求。3、CO变换反应C O+H2O(g=C O2+H2(放热反应4、水煤气组分与甲醇合成气组分对比气体种类气体组分(%CO H2CO2CH4水煤气37.350.0 6.50.3甲醇合成气29.9067.6429.900.1天然气制甲醇工艺流程图天然气压缩精脱硫蒸汽转化压缩粗甲醇精馏甲醇产品部分氧化空分空气甲醇合成CH4+H2O(g=CO+H2(强吸热反应1、合成甲醇的化学反应方程式:C H4+H2O=C H3O H+H22、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2/(CO+CO22.052.10,由于天然气甲烷含量较高,因此要对天然气进行蒸汽转化,生成以H2、CO和CO2位主要成

5、分的转化气。由于蒸汽转化反应是强吸热反应,因此还要对天然气进行纯氧部分氧化以获取热量,使得蒸汽转化反应正常连续进行,最终达到甲醇合成气的要求。3、蒸汽转化反应C H4+H2O(g=C O+H2(强吸热反应4、纯氧部分氧化反应2C H4+O2=2C O+4H2+35.6k J/m o lC H4+O2=C O2+2H2+109.45k J/m olC H4+O2=C O2+H2O+802.3k J/m ol5、天然气组分与甲醇合成气组分对比气体种类气体组分(%CO H2CO2CH4天然气- 3.296.2甲醇合成气29.9067.6429.900.1石油化工、煤炭化工产品方案对比(生产烯烃 10

6、00万吨原油300万吨石脑油100万吨乙烯50万吨丙烯石油裂解蒸馏分离1000万吨煤炭600万吨甲醇100万吨乙烯100万吨丙烯MTP、MTO气化合成聚烯烃聚烯烃以天然气(或煤气为原料的MTO技术流程天然气7亿立方MTO甲醇50万吨/年乙烯、丙烯16.7万吨丁烯2.2万吨1.0万吨液化气1.2万吨水28.9万吨Methanol-to-Olefin (甲醇制低碳烯烃以天然气(或煤炭为原料的MTP技术流程丙烯24万吨汽油4万吨液化气2万吨水28万吨100万吨MTP甲醇50万吨聚丙烯16万吨煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料,煤直接液化的操作条件苛刻,对煤种的依赖性强。典型的煤直接液化技术是在40

7、0摄氏度、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化,产出的油品芳烃含量高,硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。一般情况下,一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化,主要的原因是由于煤种要求特殊,反应条件较苛刻,大型化设备生产难度较大,使产品成本偏高。煤直接液化技术研究始于上世纪初的德国,1927年在Leuna建成世界上第一个10万吨/年直接液化厂。19361943年间,德国先后建成11套直接液化装置,1944年总生产能力达到400万吨/年,为德国在第二次世界大战中提供了近

8、三分之二的航空燃料和50%的汽车及装甲车用油。第二次世界大战结束,美国、日本、法国、意大利及前苏联等国相继开展了煤直接液化技术研究。50年代后期,中东地区廉价石油的大量开发,使煤直接液化技术的发展处于停滞状态。1973年,爆发石油危机,煤炭液化技术重新活跃起来。德国、美国及日本在原有技术基础上开发出一些煤直接液化新工艺,其中研究工作重点是降低反应条件的苛刻度,从而达到降低液化油生产成本的目的。目前不少国家已经完成了中间放大试验,为建立商业化示范厂奠定了基础。世界上有代表性的煤直接液化工艺是德国的新液化(IGOR工艺,美国的HTI工艺和日本的NEDOL工艺。这些新液化工艺的共同特点是煤炭液化的反

9、应条件比老液化工艺大为缓和,生产成本有所降低,中间放大试验已经完成。目前还未出现工业化生产厂,主要原因是生产成本仍竞争不过廉价石油。今后的发展趋势是通过开发活性更高的催化剂和对煤进行顶处理以降低煤的灰分和惰性组分,进一步降低生产成本。德国IGOR工艺1981年,德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进,建成日处理煤200吨的半工业试验装置,操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕,反应温度450480摄氏度;固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法,将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢,轻油和中油产率可达50%。工艺特点:把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接

10、液化串联在一套高压系统中,避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失,并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化,使碳的损失量降到最小。投资可节约20%左右,并提高了能量效率。美国HTI工艺该工艺是在两段催化液化法和H-COAL工艺基础上发展起来的,采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂。工艺特点:反应条件比较缓和,反应温度420450摄氏度,反应压力17兆帕;采用特殊的液体循环沸腾床反应器,达到全返混反应器模式;催化剂是采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂,用量少;在高温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器,对液化油进行加氢精制;固液分离采用临界溶剂萃取

11、的方法,从液化残渣中最大限度回收重质油,从而大幅度提高了液化油回收率。日本的NEDOL工艺19781983年,在日本政府的倡导下,日本钢管公司、住友金属工业公司和三菱重工业公司分别开发了三种直接液化工艺。所有的项目是由新能源产业技术机构(NEDO负责实施的。1983年,所有的液化工艺以日产0.12.4t不同的规模进行了试验。新能源产业技术机构不再对每个工艺单独支持,相反将这三种工艺合并成NEDOL液化工艺,主要对次烟煤和低阶烟煤进行液化。有20家公司合并组成了日本煤油有限公司， 负责设计、建造和经营一座250吨/天规模的小型试验厂。但是，该项目 于1987年由于资金问题*搁置。一座1t/d的工

12、艺支持单元（PSU）按计 划于1988年安装投产，项目总投资3000万美元，由于各种原因该项目进 展的断断续续。1988年，该项目被重新规划，中试规模液化厂的生产能 力被重新设计为150t/d。新厂于1991年10月在鹿岛开工，于1996年初完 工。 从1997年3月1998年12月，日本又建成了5座液化厂。这5座液化厂对三 种不同品种的煤（印度尼西亚的Tanito Harum煤和Adaro煤以及日本的 Ikeshima煤）进行了液化，没有太大问题。液化过程获得了许多数据和 结果，如80天连续加煤成功运转，液化油的收率达到58wt%（干基无灰 煤），煤浆的浓度达50%，累计生产时间为6200小

13、时。 俄罗斯FFI工艺 俄罗斯煤加氢液化工艺的特点为：一是采用了自行开发的瞬间涡流仓煤 粉干燥技术，使煤发生热粉碎和气孔破裂，水分在很短的时间内降 到1.52，并使煤的比表面积增加了数倍，有利于改善反应活性。该 技术主要适用于对含内在水分较高的褐煤进行干燥。二是采用了先进高 效的钼催化剂，即钼酸铵和三氧化二钼。催化剂添加量为0.02 0.05，而且这种催化剂中的钼可以回收8595。三是针对高活性 褐煤，液化压力低，可降低建厂投资和运行费用，设备制造难度小。由 于采用了钼催化剂，俄罗斯高活性褐煤的液化反应压力可降低到610 兆帕，减少投资和动力消耗，降低成本，提高可靠性和安全性。但是对 烟煤液化，必须把压力提高。 煤炭直接液化工艺流程