神华煤直接液化项目以神府东胜煤田的高品质原煤为原料.doc

神华煤直接液化项目以神府东胜煤田的高品质原煤为原料，总建设规模为年产油品500万吨，分二期建设。一期总投资245亿元，年用煤970万吨，生产各种油品320万吨，其中汽油50万吨、柴油215万吨、液化气31万吨，苯、混合二甲苯等24万吨。首条生产线将于2007年7月建成，2010年左右建成第二条生产线。2011年上半年，该装置运行稳定，已生产油品46.7万吨，实现利税8亿元。鉴定委员会评价该项目成功开发并应用百万吨级煤直接液化关键技术，使我国成为世界唯一实现百万吨级煤直接液化技术工业化的国家，总体技术水平世界领先。标志着我国在煤直接液化技术的创新能力上达到了一个新的高度。神华煤直接液化工艺简介 根据煤直接液化过程中溶剂的作用机理，即溶解煤并分散热解产生的自由基，和及时提供活性氢使自由基稳定，防止发生聚合反应，就要求循环溶剂具有对重质芳香物的溶解性好，同时又有能够释放出氢的化合物。显然，合适的循环溶剂只能是含有较多稠环芳香烃并经部分加氢的物料。一般认为，供氢溶剂中提供的氢的反应活性比气态氢要高许多，在高压催化加氢体系中，气相氢是通过与溶剂反应后再转移至煤的。所以，对循环溶剂的加氢深度要适宜，才能保证溶剂中氢的反应活性高，数量多。在神华煤直接液化工艺中，将常压蒸馏塔全部馏出物和减压蒸馏塔的全部馏出物进入TStar装置，按供氢溶剂要求的深度加氢后提供供氢溶剂。煤浆制备采用全部供氢溶剂配制。神华煤直接液化工艺采用全部加氢溶剂后，煤浆浓度为45%时，粘度为90厘泊（60），煤浆浓度为48%时，粘度为240厘泊（60）。采用减压蒸馏，并通过对其馏份油进行适宜深度的加氢后，作为循环溶剂是保证循环溶剂质量的可靠方法。因为减压蒸馏分离出的重油含有大量的稠环芳烃，只含极少量的沥青和固体物，通过控制加氢深度来部分饱和稠环芳烃，是其即有溶解分散能力，又有供氢性能。并且以此溶剂可以配制高浓度的油煤浆，而油煤浆的粘度却适中。同时，由于溶剂性能的提高，液化条件可以大大缓和，煤在反应器的停留时间可以大大减少，反应器利用率可以提高。煤液化反应中，除了含有液化生成油外，还含有大量的固体残渣（包括灰和未转化的煤与催化剂）以及沥青类。因此，对煤液化反应生成物的固液分离，是构成煤液化工艺的一个重要部分。众所周知，已有的煤液化固液分离方案包括：减压蒸馏、过滤分离和溶剂萃取等。考虑到技术可靠性、设备的适用性和对分离出的固、液要求指标，以及这些技术在现有工业上的使用效果和成熟程度。神华煤液化项目选择减压蒸馏技术来分离固液，原因是：1）该技术在炼油化工领域大量使用并且十分成熟；2）采用该技术所获得的油收率并不低。根据试验结果，按照控制减压塔底固体含量50 wt%来操作，非固体成份大部分是沥青类液体，实际残渣带走的油只有塔底物的3%以下，对整个油收率的影响在1%以下；3)如果采用其他技术（如过滤分离或溶剂萃取等），虽能更高地回收液体沥青类物质，但因沥青加氢转化极为困难，将导致溶剂质量大幅度下降，反应效率降低，即使在油收率提高的情况下，综合效率低下，仍然是不经济的。催化剂是一个工艺的核心因素。神华煤直接液化工艺所采用的液化催化剂，是煤炭科学研究总院和神华集团共同承担的国家高新技术研究发展计划（863计划）的一项课题成果新型“863”合成催化剂的主要原料为无机化学工业的副产品，中国境内供给充足，价格便宜；“863”催化剂的制备工艺流程简单，操作稳定，生产成本低廉。但最关键的还是“863”催化剂性能优异，同时具有活性高、添加量少，油收率高等特点。神华煤液化过程中的氢传递及催化剂的作用；建立在铁基催化剂作用下煤液化动力学模型。 研究结果表明：铁基催化剂的活性低于镍基催化剂的活性。在给定的实验条件下，当催化剂的添加量为0.50 wt时，铁基催化剂只能得到43 wt的油产率，而镍基催化剂可以获得49.5 wt油产率。对于神华煤来说，催化剂的添加量存在上限，如果超过这个量，随着催化剂量的增加，油产率增加不明显。延长反应时间和提高反应温度都有助于催化剂提高油产率，但同时也造成气体产率的增加。因此在利用此操作来提高油产率时要考虑气体产物增加带来的氢耗增加、成本提高的负面影响。 在神华煤液化过程中，氢主要通过供氢溶剂传递给煤和煤热解产生的自由基。失去活性氢的供氢溶剂和气相中的氢气进行反应，重新转变成供氢溶剂。催化剂不仅帮助煤热解产生自由基，还帮助氢和溶剂进行反应，使氢进入溶剂并和溶剂结合变得容易。煤炭直接液化工艺所生产的液体产物，保留了液化原料煤的一些性质特点，芳烃含量高，氮、氧杂原子含量高，色相与储藏稳定性差等，如要得到与石油制品一样的品质，必须要进行稳定加氢和提质加工。稳定加氢的目的首先是生产出合格的供氢溶剂，同时对其它液化油馏分进行加氢稳定。煤液体产物的杂原子含量非常高。氮含量范围为0.2-2.0wt%，典型的氮含量在0.9-1.1wt%的范围内，是石油氮含量的数倍至数十倍，杂原子氮可能以咔唑、喹啉、氮杂菲、氮蒽、氮杂芘和氮杂萤蒽的形式存在。硫含量范围从0.05-2.5wt%，不过一般为0.3-0.7wt%，低于石油的平均硫含量，大部分以苯并噻吩和二苯并噻吩衍生物的形态存在。煤液化粗油中的氧含量范围可以从1.5wt%一直到7wt%以上，具体取决于煤种和液化工艺，一般在4-5wt%。液体产物中的金属元素种类与含量与煤种和液化催化剂有很大关系，一般含有铁、钛、硅和铝。采用减压蒸馏分离的塔顶油由于过汽化油的存在，也含有沥青类物质。煤液体产物的稳定加氢的原料是液化反应器的流出物经分离出气体和残渣后的煤液化油全馏分，稳定加氢的任务是：为煤液化提供合格的供氢溶剂脱除杂质，改善煤液化油的稳定性对于劣质原料的加工，T-Star工艺具有显著的特点：原料适应性强，操作灵活，产品选择性高，质量稳定，连续运转，更换催化剂无需停工。另一个好处是降低了原料预热的热负荷。为促使该技术更加完善，IFP已开发了专门用于T-Star的催化剂。与固定床相比，它的颗粒较小，大大增加了用于反应的表面积。神华煤直接液化工艺采用TStar加氢工艺，更进一步提高了液化油加氢的可靠性。TSTAR工艺同固定床工艺相比有以下几个优点：因为单个反应器的处理能力大可减少反应器和反应系列的数目；操作压力低；更换催化剂无需停工；反应器内不会出现压力损失及堵塞；因运转条件一定不会出现运转初期和运转末期的状态产品性能可保持不变；能逐渐适应原料油的性能神华煤液化工艺采用悬浮床反应器，具有两个突出的优点：1)悬浮床反应器通过强制内循环，改善反应器内流体的流动状态，使反应器设计尺寸可以不受流体流动状态的限制，因此单台设备和单系列装置处理能力大；2) 由于悬浮床反应器处于全返混状态，径向和轴向反应温度均匀，就可以充分利用反