煤炭直接液化工藝與工程=Technology and Engineering of Direct Coal Liquefaction Process》主要論述了當(dāng)今世界上一套煤炭直接液化工業(yè)示范項(xiàng)目的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)及工業(yè)實(shí)踐成果，包括煤炭直接液化各工藝過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)、催化劑、原料和產(chǎn)品、工藝過(guò)程和工藝流程、主要操作參數(shù)和操作技術(shù)、主要設(shè)備及環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容。《煤炭直接液化工藝與工程=Technology and Engineering of Direct Coal Liquefaction Process》內(nèi)容完整、實(shí)用性較強(qiáng)，反映了當(dāng)代煤炭直接液化技術(shù)及工程化的成果。
煤炭直接液化工藝與工程=Technology and Engineering of Direct Coal Liquefaction Process》可供從事煤炭轉(zhuǎn)化、煉油領(lǐng)域的工程技術(shù)人員及高校有關(guān)專業(yè)師生閱讀和參考。
序
前
第1章緒論1
1。1我國(guó)原油與成品油的需求與生產(chǎn)1
1。2我國(guó)成品油的生產(chǎn)與消費(fèi)2
1。3煤炭直接液化的可行性簡(jiǎn)要分析3
1。3。1可行性研究報(bào)告結(jié)論簡(jiǎn)介3
1。3。2項(xiàng)目總體優(yōu)化5
1。4煤炭直接液化工程工藝過(guò)程綜述6
1。4。1制氫系統(tǒng)8
1。4。2煤炭直接液化系統(tǒng)12
1。4。3煤炭液化產(chǎn)品精制系統(tǒng)17
1。4。4環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)18
參考文獻(xiàn)25
第2章煤炭直接液化原料煤及前處理26
2。1原料煤及前處理與液化特性的關(guān)系26
2。1。1煤化程度與液化特性的關(guān)系26
2。1。2煤的巖相組成與液化特性的關(guān)系31
2。1。3煤中礦物質(zhì)與液化特性的關(guān)系35
2。1。4原料前處理與液化特性的關(guān)系38
2。2原料和產(chǎn)品40
2。2。1原煤40
2。2。2原煤篩分浮沉試驗(yàn)結(jié)果49
2。2。3洗精煤原料52
2。2。4煤粉產(chǎn)品52
2。3工藝過(guò)程54
2。3。1洗精煤的粉碎54
2。3。2煤粉的干燥55
2。4工藝流程58
2。4。1煤粉加工工藝流程58
2。4。2煤粉加工基本原理58
2。4。3煤粉加工流程概述60
2。5主要操作參數(shù)和操作技術(shù)62
2。5。1操作參數(shù)62
2。5。2主要操作技術(shù)63
2。6主要設(shè)備64
2。6。1磨煤機(jī)64
2。6。2熱風(fēng)爐66
參考文獻(xiàn)67
第3章煤炭直接液化催化劑68
3。1煤炭直接液化催化劑分類(lèi)、機(jī)理與應(yīng)用69
3。1。1煤炭直接液化催化劑種類(lèi)69
3。1。2煤炭直接液化催化劑的作用機(jī)理69
3。1。3煤炭直接液化催化劑在各工藝中的應(yīng)用7；
3。2"863"催化劑制備化學(xué)72
3。2。1a-FeOOH72
3。2。2r-FeOOH73
3。2。3S-FeOOH75
3。3"863"催化劑制備的原料和產(chǎn)品76
3。3。1主要原料的影響76
3。3。2產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)的影響因素及工藝調(diào)整原理77
3。4"863"催化劑的制備工藝過(guò)程和工藝流程78
3。4。1催化劑制備的工藝過(guò)程78
3。4。2催化劑制備工藝流程8；
3。5主要操作錄和控制85
3。5。1工藝控制參數(shù)85
3。5。2工藝控制過(guò)程86
3。6主要設(shè)備87
3。6。1溢流球磨機(jī)87
3。6。2隔膜板框壓濾機(jī)89
3。6。3刮板輸送機(jī)9；
3。6。4濾餅倉(cāng)把料器91
3。6。5回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)92
3。6。6風(fēng)掃磨92
3。6。7選粉機(jī)95
3。6。8氧化反應(yīng)器96
參考文獻(xiàn)97
第4章煤炭直接液化98
4。1煤炭直接液化機(jī)理98
4。1。1煤炭的結(jié)構(gòu)98
4。1。2煤炭直接液化機(jī)理103
4。1。3煤炭直接液化化學(xué)反應(yīng)126
4。2煤炭直接液化工藝過(guò)程和工藝條件130
4。2。1煤炭直接液化工藝過(guò)程130
4。2。2煤炭直接液化工藝條件161
4。3原料和產(chǎn)品180
4。3。1原料180
4。3。2產(chǎn)品182
4。4工藝流程188
4。4。1神華煤炭直接液化工藝188
4。4。2神華煤炭直接液化項(xiàng)目工藝流程196
4。4。3神華煤炭直接液化項(xiàng)目工藝流程概述207
4。4。4物料平衡和元素平衡214
4。5操作麵和主要操作技術(shù)219
4。5。1操作參數(shù)219
4。5。2主要操作技術(shù)221
4。6主要設(shè)備224
4。6。1煤炭液化反應(yīng)器224
4。6。2煤炭直接液化高溫高壓分離器226
4。6。3煤炭直接液化常壓蒸餾塔226
4。6。4煤炭直接液化減壓蒸餾塔228
4。6。5煤漿加熱爐229
4。6。6減壓壓餾塔進(jìn)料加熱爐230
4。6。7煤漿混合罐底菜230
4。6。8高壓油煤漿進(jìn)料菜232
4。6。9反應(yīng)器循環(huán)菜233
4。6。10減壓壓餾塔塔底菜235
4。6。11煤漿混捏機(jī)236
4。6。12煤粉在線質(zhì)量流量計(jì)237
4。6。13煤液化高壓差調(diào)壓閥237
參考文獻(xiàn)238
第A章煤炭直接液化油加氫穩(wěn)定240
5。1煤液化油加氫穩(wěn)定的化學(xué)反應(yīng)240
5。1。1烯烴的加氫飽和反應(yīng)241
5。1。2加氫脫雜原子反應(yīng)241
5。1。3芳烴部分加氫飽和245
5。2加氫穩(wěn)定催化劑246
5。2。1Ni-Mo類(lèi)加氫催化劑249
5。2。2預(yù)硫化Ni-Mo類(lèi)催化劑258
5。2。3Ni-W類(lèi)加氫催化劑273
5。2。4加氫穩(wěn)定催化劑的失活與再生277
5。2。5催化劑的器外預(yù)硫化279
5。3加氫穩(wěn)定原料和產(chǎn)品280
5。3。1加氫穩(wěn)定裝置的原料280
5。3。2加氫穩(wěn)定全餾分產(chǎn)物性質(zhì)287
5。3。3加氫穩(wěn)定裝置的產(chǎn)品288
5。3。4溶劑的作用及溶劑的供氫性292
5。3。5加氫穩(wěn)定單元的物料平衡及產(chǎn)品分布310
5。3。6加氫穩(wěn)定單元的元素平衡分析311
5。4加氫穩(wěn)定工藝過(guò)程和工藝流程313
5。4。1加氫穩(wěn)定工藝過(guò)程313
5。4。2加氫穩(wěn)定工藝流程317
5。5主要操作錄和操作技術(shù)322
5。5。1加氫穩(wěn)定過(guò)程的主要影響因素322
5。5。2加氫穩(wěn)定裝置的開(kāi)工、停工操作335
5。5。3沸騰床反應(yīng)器的操作與控制339
5。6主要設(shè)備340
5。6。1高壓進(jìn)料菜340
5。6。2反應(yīng)進(jìn)料加熱爐342
5。6。3反應(yīng)器344
5。6。4反應(yīng)器底部循環(huán)菜346
5。6。5高壓分離器350
5。6。6壓縮機(jī)352
5。6。7重要的冷換設(shè)備358
5。6。8分餾塔加熱爐360
5。6。9分餾塔361
參考文獻(xiàn)363
第6章煤液化輕油的加氫改質(zhì)365
6。1煤液化輕油加氫改質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)367
6。1。1加氫脫雜原子反應(yīng)367
6。1。2芳烴加氫飽和加氫裂化369
6。2加氫改質(zhì)催化劑371
6。2。1加氫精制催化劑的作用376
6。2。2加氫改質(zhì)催化劑的作用381
6。2。3催化劑的裝填與預(yù)處理387
6。2。4催化劑的失活與再生389
6。3原料和產(chǎn)品392
6。3。1加氫改質(zhì)裝置的原料392
6。3。2加氫改質(zhì)裝置的產(chǎn)品393
6。3。3加氫改質(zhì)裝置的物料平衡及產(chǎn)品分布407
6。3。4加氫改質(zhì)裝置的元素平衡分析408
6。4加氫改質(zhì)工藝過(guò)程和工藝流程410
6。4。1加氫改質(zhì)工藝過(guò)程411
6。4。2加氫改質(zhì)工藝流程413
6。5主要操作參數(shù)和操作技術(shù)415
6。5。1加氫改質(zhì)過(guò)程的主要影響因素415
6。5。2加氫改質(zhì)裝置的開(kāi)工、停工操作431
6。5。3加氫改質(zhì)裝置的重要操作與控制434
6。6主要設(shè)備438
6。6。1進(jìn)料過(guò)濾器438
6。6。2高壓進(jìn)料菜440
6。6。3反應(yīng)進(jìn)料加熱爐441
6。6。4反應(yīng)器443
6。6。5高壓分離器445
6。6。6高壓換熱器447
6。6。7高壓空冷器449
6。6。8壓縮機(jī)450
6。6。9分餾加熱爐451
6。6。10分餾塔453
參考文獻(xiàn)456
第7章煤炭直接液化的輕烴回收458
7。1輕烴回收的原理458
7。1。1吸收過(guò)程458
7。1。2解吸過(guò)程460
7。2原料和產(chǎn)品461
7。2。1輕烴回收裝置的原料462
7。2。2輕烴回收裝置的產(chǎn)品463
7。2。3輕烴回收裝置物料平衡464
7。3工藝過(guò)程和工藝流程466
7。3。1吸收穩(wěn)定的工藝過(guò)程466
7。3。2吸收穩(wěn)定的工藝流程470
7。4主要操作參數(shù)和操作技術(shù)472
7。4。1主要操作參數(shù)472
7。4。2主要操作技術(shù)482
7。5主要設(shè)備489
7。5。1氣體壓縮機(jī)489
7。5。2吸收塔490
7。5。3解吸塔492
7。5。4穩(wěn)定塔493
7。5。5液氨氣化冷卻器494
7。5。6重沸器496
參考文獻(xiàn)498
第8章氣體脫硫與液化氣脫硫醇499
8。1醇胺法氣體兌硫499
8。1。1典型的化學(xué)反應(yīng)500
8。1。2臟溶劑500
8。1。3煤液化氣體臟的原料和產(chǎn)品502
8。1。4煤液化氣體臟工藝流程505
8。1。5氣體臟的主要操作參數(shù)及操作技術(shù)508
8。1。6氣體臟的重要設(shè)備516
8。2液化氣脫硫醇516
8。2。1臟醇反應(yīng)原理516
8。2。2催化劑和助劑517
8。2。3脫醇工藝517
8。2。4煤液化的液化氣臟醇工藝流程521
8。2。5煤液化的液化氣臟醇單元物料平衡523
8。2。6液化氣脫硫醇的重要操作控制因素523
8。2。7液化氣脫硫醇的主要設(shè)備525
參考文獻(xiàn)526
第9章煤制氫與氫氣系統(tǒng)優(yōu)化528
9。1煤氣化制氫528
9。1。1煤氣化制氫工藝過(guò)程528
9。1。2神華煤炭液化示范工程煤制氫工藝流程544
9。1。3煤制氫原料、產(chǎn)品及物料平衡561
9。1。4煤制氫裝置的重要操作及控制技術(shù)564
9。1。5煤制氫裝置的主要設(shè)備571
9。2氫氣回收587
9。2。1回收中壓氣中的氫氣587
9。2。2回收干氣中的氫氣588
9。3煤炭直接液化示范項(xiàng)目用氫分析605
9。3。1氫氣的生產(chǎn)607
9。3。2產(chǎn)品含氫及氫氣消耗607
9。3。3煤液化示范工程氫氣平衡及分析611
參考文獻(xiàn)612
第10章煤液化產(chǎn)品的使用及應(yīng)用前景614
10。1液化氣的應(yīng)用614
10。1。1丙烷脫氫工藝簡(jiǎn)介616
10。1。2煤液化液化氣丙烷組分脫氫制丙烯分析624
10。2石腦油的應(yīng)用625
10。2。1煤液化石腦油催化重整生產(chǎn)車(chē)用汽油626
10。2。2煤液化石腦油生產(chǎn)汽油和芳烴的方案研究631
10。3柴油的應(yīng)用631
10。3。1柴油餾分的十六烷值與族組成的關(guān)系632
10。3。2柴油調(diào)和及添加劑調(diào)配研究635
10。3。3煤直接液化加氫改質(zhì)柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)性能及排放試驗(yàn)655
10。4大比重噴氣燃料的試生產(chǎn)及評(píng)價(jià)681
10。4。1煤基噴氣燃料餾程分布681
10。4。2煤直接液化燃料試樣的金屬含量683
10。4。3煤基噴氣燃料組成特性684
10。4。4煤基噴氣燃料添加劑相容性685
10。4。5燃料組成與理化性能之間的相關(guān)性685
10。4。6煤直接液化噴氣燃料的部分使用性能687
10。4。7煤直接液化噴氣燃料的試生產(chǎn)688
10。5液化殘?jiān)膽?yīng)用689
10。5。1煤液化殘?jiān)慕M成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)690
10。5。2煤液化殘?jiān)闹苯永?98
10。5。3煤液化殘?jiān)娜軇┹腿〖拜腿∥飸?yīng)用710
參考文獻(xiàn)723
第11章煤炭直接液化環(huán)境保護(hù)724
11。1工藝裝置的環(huán)境保護(hù)724
11。1。1備煤裝置724
11。1。2催化劑制備裝置728
11。1。3煤液化裝置730
11。1。4加氫穩(wěn)定裝置731
11。1。5加氫改質(zhì)裝置732
11。1。6煤制氫裝置734
11。1。7空分裝置735
11。1。8輕烴回收裝置735
11。1。9含硫污水汽提裝置736
11。1。10硫黃回收裝置736
11。1。11氣體脫硫裝置737
11。1。12酚回收裝置738
11。1。13油灰渣成型裝置738
11。2燃煤鍋爐及自備電站的環(huán)境保護(hù)739
11。2。1工藝流程簡(jiǎn)述739
11。2。2主要污染物及處理措施739
11。2。3環(huán)保監(jiān)測(cè)結(jié)果741
11。2。4自備電站脫硫脫硝技術(shù)改造751
11。3酸性氣處理與硫平衡758
11。3。1酸性氣處理758
11。3。2煤炭直接液化項(xiàng)目硫平衡764
11。4污水處理767
11。4。1含硫污水的工藝處理767
11。4。2污水處理場(chǎng)處理779
11。4。3工業(yè)廢水"零排放"實(shí)踐794
11。5C02的排放、捕集與地質(zhì)封存795
11。5。1煤炭直接液化示范工程C02排放分析795
11。5。2C02的捕集與地質(zhì)封存799
參考文獻(xiàn)805
第1章緒論
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)的能源消費(fèi)逐年增加，2011年我國(guó)的一次能源消費(fèi)已經(jīng)達(dá)到34。8億t標(biāo)準(zhǔn)煤。我國(guó)的能源資源稟賦的特點(diǎn)是富煤、缺油、少氣，2011年我國(guó)一次能源消費(fèi)中煤炭約占68。8%、石油和天然氣約占23。2%。近10年來(lái)我國(guó)的石油消費(fèi)以年均7。4%的速度增長(zhǎng)，而石油產(chǎn)量年均增長(zhǎng)速度為2。2%，2013年我國(guó)石油對(duì)外依存度已經(jīng)接近60%，而且還有逐年遞增的趨勢(shì)。近年來(lái)，國(guó)際原油價(jià)格一直維持在80~110美元/桶的高價(jià)位，也使我國(guó)為原油進(jìn)口付出了高昂的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。
以我國(guó)相對(duì)豐富的煤炭資源適度發(fā)展石油替代能源，生產(chǎn)關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的液體油品，符合我國(guó)能源安全和經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略。
在國(guó)家相關(guān)部委的倡導(dǎo)和支持下，神華集團(tuán)從1997年就開(kāi)始了煤炭直接液化生產(chǎn)液體運(yùn)輸燃料的研究工作，并從2004年開(kāi)始在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市開(kāi)工建設(shè)世界上首條采用先進(jìn)工藝技術(shù)的百萬(wàn)噸神華煤炭直接液化工業(yè)示范項(xiàng)目，并于2008年建成投產(chǎn)。目前該項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行安全、穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益良好［1］。
1。1我國(guó)原油與成品油的需求與生產(chǎn)
石油是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，為我國(guó)提供了幾乎全部的汽油、柴油等運(yùn)輸燃料，以及生產(chǎn)乙烯、丙烯等石油化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)原料，是我國(guó)最重要的能源資源。石油是世界各國(guó)的戰(zhàn)略性資源，從某種意義上說(shuō)，能源問(wèn)題也就是石油問(wèn)題，能源安全實(shí)質(zhì)上就是石油安全。
我國(guó)的石油生產(chǎn)取得了很大進(jìn)展，但遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)的需求，我國(guó)已經(jīng)成為僅次于美國(guó)的全球第二大石油消費(fèi)國(guó)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自1993年以來(lái)，石油的進(jìn)口量逐年提高，歷年的石油消費(fèi)量、生產(chǎn)量和進(jìn)口量見(jiàn)表1-1［2］，2009年以后我國(guó)的石油對(duì)外依存度就超過(guò)了50%；2011年，我國(guó)原油加工量為4。48億t，原油生產(chǎn)量為2。04億t，原油凈進(jìn)口2。54億t，進(jìn)口原油支付費(fèi)用1951。3億美元，進(jìn)口原油均價(jià)為103美元/桶［3］；預(yù)計(jì)2020年石油對(duì)外依存度將遠(yuǎn)在60%以上。
我國(guó)2011年的石油儲(chǔ)采比僅為9。9，遠(yuǎn)低于全球平均儲(chǔ)采比的46。2［2］；另外我國(guó)的石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)對(duì)其成員國(guó)要求的不低于90天的要求。
我國(guó)石油進(jìn)口的地區(qū)集中度高，2011年我國(guó)從中東和非洲進(jìn)口的石油分別占進(jìn)口總量的51。5%和23。7%［3］，使得我國(guó)能源安全始終存在一定的隱患。
研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)我國(guó)2020年石油的對(duì)外依存度見(jiàn)表1-2［4］。
表1-11993~2011年中國(guó)石油的供需情況(單位：億t)
表1-2國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)對(duì)中國(guó)2020年石油對(duì)外依存度預(yù)測(cè)(單位：%)
預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)中國(guó)能源研究所國(guó)際能源機(jī)構(gòu)美國(guó)能源信息署(EIA)預(yù)測(cè)值55~627665。5根據(jù)我國(guó)目前的石油資源狀況、勘探開(kāi)發(fā)條件和水平，保障國(guó)內(nèi)原油供應(yīng)的措施有：一是東部主力油田采取三次采油、CO2驅(qū)油(EOR)等新技術(shù)盡可能地穩(wěn)產(chǎn)；二是加大西部地區(qū)的勘察開(kāi)發(fā)力度；三是加強(qiáng)海上(特別是南海地區(qū))的勘探開(kāi)發(fā)力度，力爭(zhēng)使我國(guó)的原油產(chǎn)量能夠維持在2億t左右。
我國(guó)對(duì)石油的高需求、高對(duì)外依存度、進(jìn)口高度依賴某些國(guó)家和地區(qū)、低儲(chǔ)備、低產(chǎn)量的特點(diǎn)，使我國(guó)的石油安臨重大威脅。
1。2我國(guó)成品油的生產(chǎn)與消費(fèi)
隨著我國(guó)運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，成品油(主要指汽油、煤油和柴油)消費(fèi)量急速增加。成品油消費(fèi)量從1990年的5032萬(wàn)t，增加到2000年的11085萬(wàn)t，又增加到2010年的24654萬(wàn)t；2010年的成品油消費(fèi)量占當(dāng)年原油消費(fèi)量的54。2%；在2010年，汽油消費(fèi)中汽車(chē)占84。3%，柴油消費(fèi)中汽車(chē)和農(nóng)用車(chē)占71。8%，在煤油消費(fèi)中民航占78。8%［5］。2011年我國(guó)的成品油表觀消費(fèi)量達(dá)到2。62億t，同比增加6。4%，其中汽油消費(fèi)7719萬(wàn)t，柴油消費(fèi)16620萬(wàn)t，煤油消費(fèi)1824萬(wàn)t，消費(fèi)柴汽比為2。15［6］。
據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)的汽車(chē)保有量將從2010年的8500萬(wàn)輛增加到2015年的1。11億~1。30億輛和2020年的約2億輛［5］，因此成品油消費(fèi)還將繼續(xù)高速增長(zhǎng)，在未來(lái)我國(guó)的原油供應(yīng)將會(huì)越來(lái)越緊張，石油對(duì)外依存度會(huì)逐年提高。
1。3煤炭直接液化的可行性簡(jiǎn)要分析
2002年1月，神華集團(tuán)完成并上報(bào)了《神華煤直接液化項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》；2002年5月，中國(guó)國(guó)際工程咨詢公司組織專家對(duì)項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告進(jìn)行了評(píng)估，國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)(簡(jiǎn)稱國(guó)家計(jì)委；后改組為國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，簡(jiǎn)稱國(guó)家發(fā)改委)于2002年9月9日下發(fā)了《印發(fā)國(guó)家計(jì)委關(guān)于審批神華煤直接液化項(xiàng)目一期工程可行性研究報(bào)告的請(qǐng)示的通知》(計(jì)基礎(chǔ)［2002］1587號(hào))，文件批復(fù)了神華煤直接液化項(xiàng)目一期工程可行性研究報(bào)告，可行性研究報(bào)告提出一期工程分步實(shí)施，先建設(shè)一條生產(chǎn)線(先期工程)，待取得經(jīng)驗(yàn)后再建設(shè)其他兩條生產(chǎn)線。2002~2004年，神華集團(tuán)對(duì)及時(shí)條煤炭直接液化生產(chǎn)線的工藝技術(shù)進(jìn)行了大量研究和優(yōu)化工作；2004年8月20日，國(guó)家發(fā)改委以《國(guó)家發(fā)展和改革委關(guān)于神華煤直接液化項(xiàng)目一期工程工藝優(yōu)化方案有關(guān)問(wèn)題的批復(fù)》(發(fā)改能源［2004］1743號(hào))文件批準(zhǔn)本項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。
1。3。1可行性研究報(bào)告結(jié)論簡(jiǎn)介
國(guó)家計(jì)委在計(jì)基礎(chǔ)［2001］345號(hào)文件《印發(fā)國(guó)家計(jì)委關(guān)于審批神華煤直接液化項(xiàng)目建議書(shū)的請(qǐng)示的通知》中指出："九十年代以來(lái)，我國(guó)石油消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，大大超過(guò)同期原油生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度，致使石油供需缺口逐年擴(kuò)大，不得不依靠進(jìn)口補(bǔ)充國(guó)內(nèi)資源的不足。自1993年起我國(guó)成為石油凈進(jìn)口國(guó)，1999年石油進(jìn)口量達(dá)到4000萬(wàn)t，2000年進(jìn)口量將達(dá)到8000萬(wàn)t，預(yù)計(jì)2005年實(shí)際進(jìn)口量將接近1億t。如此大規(guī)模的石油進(jìn)口，增加了我國(guó)對(duì)國(guó)外資源的依賴程度，國(guó)際市場(chǎng)的波動(dòng)和變化將直接影響到國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)乃至政治的安全和穩(wěn)定。我國(guó)有豐富的煤炭資源，是世界上較大的產(chǎn)煤國(guó)和消費(fèi)國(guó)。到1998年末，我國(guó)煤炭保有儲(chǔ)量高達(dá)10070億t。充分利用我國(guó)豐富的煤炭資源，大力開(kāi)發(fā)以煤帶油、以煤造油技術(shù)，多樣化降低石油風(fēng)險(xiǎn)，是當(dāng)前一項(xiàng)緊迫而帶戰(zhàn)略性的任務(wù)，同時(shí)也可緩解煤炭銷(xiāo)售市場(chǎng)的不暢，煤炭工人就業(yè)壓力加大的矛盾。"神華集團(tuán)建設(shè)煤炭直接液化工程的必要性和意義主要有：①本項(xiàng)目建設(shè)在神華集團(tuán)神東礦區(qū)，地處石油資源貧乏的山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏和甘肅等省區(qū)中間地帶，這幾個(gè)省區(qū)是我國(guó)西部開(kāi)發(fā)的重要地區(qū)，本項(xiàng)目的建設(shè)對(duì)落實(shí)黨中央西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略、加快西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。②建設(shè)煤炭直接液化項(xiàng)目必然對(duì)緩解石油產(chǎn)品的供需矛盾開(kāi)辟一條新的途徑。③與石油相比，我國(guó)具有豐富的煤炭資源；到1999年年底我國(guó)累計(jì)探明的煤炭?jī)?chǔ)量為10018億t。充分利用我國(guó)儲(chǔ)量豐富的資源，大力開(kāi)發(fā)替代石油的技術(shù)，多元化降低我國(guó)的能源風(fēng)險(xiǎn)，及早考慮能源的多樣化是普遍的共識(shí)。④石油是保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和政治安全的重要戰(zhàn)略物資，為了保障本國(guó)經(jīng)濟(jì)安全，世界各國(guó)均十分重視國(guó)家石油安全。我國(guó)政府對(duì)此更加重視，國(guó)家采取了一系列加大國(guó)內(nèi)石油勘探開(kāi)發(fā)力度、國(guó)際合作開(kāi)發(fā)利用周邊國(guó)家的石油資源等措施。從能源戰(zhàn)略和國(guó)家石油安全的角度出發(fā)，我國(guó)政府十分重視我國(guó)煤炭資源的利用以降低我國(guó)的石油風(fēng)險(xiǎn)，以煤炭液化代替石油的技術(shù)是一個(gè)重要方面。
20世紀(jì)80年代初，我國(guó)在煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)展了煤炭直接液化的研究工作，通過(guò)科技攻關(guān)和國(guó)際合作，已經(jīng)建成了0。02t/d、0。1t/d、0。12t/d的煤炭直接液化試驗(yàn)裝置3套，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常并生產(chǎn)出了合格的煤炭直接液化油品，在催化劑篩選和研制方面也取得了很好的進(jìn)展。在國(guó)家部委的組織下通過(guò)政府間合作，開(kāi)始與美國(guó)、日本和德國(guó)進(jìn)行合作，分別開(kāi)展了神華煤、黑龍江依蘭煤、云南先鋒煤的液化試驗(yàn)，并相應(yīng)進(jìn)行了項(xiàng)目的前期研究工作。通過(guò)初步研究，各國(guó)的煤液化工藝技術(shù)各有特點(diǎn)，神華集團(tuán)選擇國(guó)外中試驗(yàn)證的煤液化技術(shù)作為可行性研究的依據(jù)。
可行性報(bào)告研究階段，神華集團(tuán)煤炭直接液化項(xiàng)目油品一期生產(chǎn)能力為250萬(wàn)t/a，包括煤液化廠內(nèi)的全部工藝生產(chǎn)裝置、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施、公用工程配套、輔助設(shè)施，以及廠外供排水、廠外鐵路等。主要工藝生產(chǎn)裝置包括備煤裝置、催化劑制備裝置、煤液化裝置、加氫穩(wěn)定裝置、溶劑脫灰裝置、重整-抽提裝置、加氫裂化裝置、煤制氫裝置、空分裝置、氣體制氫裝置、輕烴回收及脫硫裝置、含硫污水汽提裝置、硫黃回收裝置等。
神華集團(tuán)煤炭直接液化項(xiàng)目廠址位于內(nèi)蒙古自治區(qū)伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)。液化原料煤和氣化原料煤分別采用上灣礦的3#煤和2#煤。主要產(chǎn)品包括汽油、柴油、液化氣、石腦油、苯、甲苯、混合二甲苯、溶劑油等。項(xiàng)目主要技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1-3。
表1-3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1。3。2項(xiàng)目總體優(yōu)化
確保煤炭直接液化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行是保障煤炭直接液化項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。影響煤炭直接液化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行、煤炭轉(zhuǎn)化率、液化油品收率的主要因素包括：循環(huán)溶劑中瀝青烯和前瀝青烯的逐漸積累而導(dǎo)致的溶劑性質(zhì)變差，對(duì)煤液化殘?jiān)軇┹腿∵\(yùn)行的性，催化劑的活性和選擇性，以及催化劑制備原料的可獲得性、液化反應(yīng)器的利用率等。
針對(duì)上述問(wèn)題，神華集團(tuán)組織了技術(shù)攻關(guān)和大量的試驗(yàn)研究，開(kāi)發(fā)出來(lái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤炭直接液化技術(shù)［7］。神華集團(tuán)煤炭直接液化工藝的主要特點(diǎn)包括：①液化催化劑采用人工合成的高效催化劑［催化劑為超細(xì)水合氧化鐵(FeOOH)］，催化劑的活性高、使用量少，煤炭液化轉(zhuǎn)化率高，殘?jiān)杏捎诖呋瘎С龅囊夯蜕伲黾恿苏麴s油收率。②煤炭液化裝置的溶劑全部采用經(jīng)過(guò)預(yù)加氫的供氫性溶劑，其結(jié)果表現(xiàn)為溶劑性質(zhì)穩(wěn)定、成漿性好，可以制備出含固體濃度為45wtwt%為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為遵從行業(yè)習(xí)慣，本書(shū)仍沿用。%~55wt%的高濃度煤漿，且煤漿的流動(dòng)性好；溶劑的供氫性能好，可以降低煤液化反應(yīng)的苛刻度，反應(yīng)壓力為17~19MPa，反應(yīng)溫度為440~465℃；另外采用預(yù)加氫溶劑還可以防止加熱爐、反應(yīng)器和高溫分離器內(nèi)的結(jié)焦，延長(zhǎng)操作周期。③采用了兩個(gè)串聯(lián)的強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)懸浮床反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)徑向、軸向的溫度分布均勻，反應(yīng)溫度容易控制，通過(guò)調(diào)整進(jìn)料預(yù)熱溫度就可以控制反應(yīng)溫度，不需要采用反應(yīng)器側(cè)線急冷氫來(lái)控制反應(yīng)溫度，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定；由于強(qiáng)制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器的氣體滯留系數(shù)低，反應(yīng)器液相利用率高；同時(shí)由于反應(yīng)器內(nèi)液相速度大，可以有效避免反應(yīng)器內(nèi)的礦物質(zhì)沉積；采用強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)懸浮床反應(yīng)器，可以將第二反應(yīng)器出口的高壓高溫氣液分離器的溫度控制在420℃以下操作，避免了該分離器內(nèi)的結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)。④采用常減壓蒸餾的方法脫除反應(yīng)產(chǎn)物中的瀝青和固體物，減壓蒸餾的殘?jiān)械墓腆w含量達(dá)50wt%~55wt%，殘?jiān)械暮土康汀＂萑軇┘託洳捎脙?nèi)循環(huán)懸浮床反應(yīng)器，催化劑可以在線更新，催化劑活性保持穩(wěn)定，溶劑的性質(zhì)穩(wěn)定；同時(shí)可以有效適應(yīng)煤液化粗油含有固體的特性，裝置運(yùn)行周期長(zhǎng)。⑥單系列處理能力大，神華煤直接液化工藝單系列可以處理干煤6000t/d。
與原擬采用的國(guó)外技術(shù)相比較，采用神華煤炭直接液化工藝對(duì)煤炭液化示范工程進(jìn)行優(yōu)化具有如下優(yōu)點(diǎn)：①煤液化單系列處理干煤的能力從185。183t/h提高到250t/h，提高了35%；②人工合成的催化劑活性組分直徑在100nm左右，催化劑比表面積大，活性高，同時(shí)也避免了原來(lái)擬采用的水基凝膠催化劑與煤、熱油直接接觸脫水引起的不安全問(wèn)題；③液化產(chǎn)品固液分離方法由擬采用的臨界溶劑脫灰工藝優(yōu)化為減壓塔底脫除固體的方法，在保障了液化油收率的同時(shí)也簡(jiǎn)化了工藝流程；④從擬采用的部分加氫溶劑改為全部經(jīng)預(yù)加氫的溶劑，提高了裝置的性和煤炭轉(zhuǎn)化率；⑤采用神華集團(tuán)開(kāi)發(fā)的煤直接液化工藝和催化劑后，氫耗從擬采用工藝時(shí)的8。8wt%(干煤基)下降到7。7wt%，液體產(chǎn)品收率從56。3wt%(干煤基)提高到58。0wt%。
煤炭直接液化工藝優(yōu)化后，神華煤炭直接液化示范工程的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-4。與表1-3對(duì)比，工藝優(yōu)化后的加工能力、液化油品產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性都有了較大幅度的提高。
表1-4工藝優(yōu)化后的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1。4煤炭直接液化工程工藝過(guò)程綜述
神華煤炭直接液化示范工程建設(shè)在神華集團(tuán)下屬的煤炭生產(chǎn)基地的坑口煤炭轉(zhuǎn)化工廠，煤炭從生產(chǎn)工作面通過(guò)皮帶輸送到洗煤廠進(jìn)行洗選，洗精煤通過(guò)皮帶輸送到煤液化裝置作為煤炭直接液化的原料生產(chǎn)液體運(yùn)輸燃料，
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