一、煤制油技術分類
從下表1可見,煤與石油的成分特點:
①煤的氫碳比約0.7,石油約1.5~1.7;
②煤結構以縮合芳香烴為主,石油以脂肪烴為主;
③煤中含較多雜原子,水分、礦物質較多;
④煤是固體,石油是粘稠液體。
表1 煤與石油成分對比表
煤制油技術分類如圖1所示。
圖1 煤制油技術分類圖
二、直接液化
煤炭直接液化流程如圖2所示。始于上一世紀20年代,工業化于30~40年代。1943年,德國總規模達到423萬t/a,戰后停止。二戰后新技術持續開發,70年代新工藝開發高潮,2000年前后停止。
圖2 煤炭直接液化流程圖
國內從70年代末開始研究,國際合作-國內研發,催化劑開發,建成2套0.1t/d工藝研發裝置,一套加氫裝置。
1979年~1996年,國家支持下,進行了50多種中國煤種評價,篩選了十幾種適宜直接液化的礦點。掌握了中國煤炭應用于直接液化的基本特性和規律。也有進一步擴展的潛力。
1996~2000年,完成中美、中德、中日合作3個百萬噸級工廠預可行性研究;2000年后,神華示范工程工藝優化研究(863計劃),高催化劑開發、應用(863計劃),CDCL工藝開發基礎研究(973基礎研究);特點:由跟蹤研究和技術儲備轉入目標研究和技術發展研究;針對中國建設示范工程進行前期工作。
國家科技部“863”支持項目:神華煤直接液化新工藝采用6t/d工藝開發裝置和高效催化劑。
神華1Mt/a示范工程:2002年8月批準可研;2004年8月25日開工儀式。
神華煤直接液化工藝:高效催化劑,神華神東礦區,一期工程1Mt/a×3。
相關技術優勢:
①已經有近80年研發歷史,直接液化工藝技術是成熟的,具備大規模工程開發,工業示范運行,工程技術能力;
②研制高壓煤漿泵、減壓閥等關鍵設備,工藝優化,適合中國煤特點;
③國內外最具實力的研發隊伍。
表2 煤炭直接液化轉化效率
三、間接液化
煤炭間接液化流程示意如圖3所示。
按技術條件劃分為高溫合成(350℃)和低溫合成(250℃);按合成反應器,劃分為漿態床、固定流化床、循環流化床、固定床等;按原料,有天然氣、煤等。
圖3 煤炭間接液化流程圖
南非沙索公司:20世紀50年代開始,70年代末擴大,形成世界最大的煤制油工廠,處理煤炭4590萬/a,油品產量760萬t/a,60%為發動機燃料,供應南非國內32%市場,化工品向90多個國家出口。三個工廠,96臺氣化爐。
山西煤化所低溫漿態床合成技術,鐵系催化劑,700t/a級試驗平臺,完成4000多小時考核運行,柴油餾分70%,十六烷值達到70。成立中科煤制油公司;3個十六萬噸示范工廠建設,神華、山西潞安、內蒙伊泰。
兗礦集團:2003年-2004年建成5000噸/年低溫漿態床FT合成中試裝置與鐵系催化劑制備裝置,2004年11月26日完成4706小時連續平穩考核運行,合成產品以柴油為主(70%以上,十六烷值70);2005年1月29日通過鑒定,同年年底啟動百萬噸級工業化示范工程。
技術優勢:
①國外有50多年的工業化歷史,國內正在開發中;具備大規模工程開發,工業示范運行,工程技術能力。
②工藝優化,適合中國市場需求。
③國內外最具實力的研發隊伍。
表3 煤炭間接液化轉化效率
四、甲醇-MTG
圖4 煤炭制甲醇-MTG流程圖
美國Mobil的MTG合成技術,1986年在新西蘭建成57萬噸天然氣合成油工廠;山西晉城煤業集團10萬噸MTG工業示范;Luigi公司開發了新的甲醇轉化汽油工藝,采用一個MTG反應器。
表4 甲醇-MTG生產效率
五、煤基多聯產及氫能
煤基多聯產及氫能生產流程如圖5所示。
圖5 煤基多聯產及氫能生產流程圖
美國Vision 21的虛擬能源工廠生產流程示意如圖6所示。
圖6 美國Vision 21的虛擬能源工廠生產流程示意圖
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