煤间接液化发展趋势.doc

煤间接液化技术及其工业前景摘要：介绍了国内外煤间接液化技术的发展历程，从其原理、工艺路线、产品构成、技术经济等方面对间接液化技术进行了详细的阐述，分析了煤间接液化技术的经济性，展望了我国煤间接液化产业化前景。关键词：煤间接液化；催化剂；工业应用；前景1. 国内外开发情况与工业化状态煤间接液化从1923年Fischer和Tropsch发现合成器经催化反应生成液态烃算起，已经经历了90多年的工业化开发历程。1.1国外发展历史及商业化情况20世纪40年代初，德国曾建成了9个间接液化厂，后由于廉价的石油和天然气的开发，这些工厂相继关闭和改作它用。1955年南非Sasol公司建成第一座由煤生产燃料油的Sasol 1厂，1980年、1982年建成Sasol 2厂和Sasol 3厂，1993年一套397m3/d先进的浆态床合成油装置成功投产。目前，国外已经商业化的煤间接液化技术有南非Sasol公司和F-T合成技术、美国Mobil公司的MTG合成技术和荷兰Shell公司开发的SMDS合成技术等；此外，国外还有一些先进的合成技术，如丹麦Topsoe公司的TIGAS法和美国Mobil公司的STG法等，但都未商业化。1.2国内发展历史 中国最早在1937年与日本合资引进德国固定床常压钴催化剂技术，在锦州石油六厂建设煤制油厂，1943年投产并生产油约100t/a，1945年停产。新中国成立后，开始恢复并扩建锦州煤制油厂，1951年出油，1959年产量最高时达47kt/a，并在当时情况下实现了客观的利润。1973年和1979年先后发生了两次世界石油危机，基于中国石化能源资源结构状况和油品供应的战略安全考虑，从1981年起，中国在中国科学院山西煤炭化学研究所和北京煤炭科学总院煤炭化学研究所重新部署了煤间接液化技术攻关课题。1999年2001年加大了对浆态床合成油技术攻关的投入力度，2000年中科院山西煤炭化学研究所开始筹划建设千吨级浆态床合成油中试装置，2001年6月完成中试装置设计，2002年4月建成千吨级浆态床工业中试装置，同时生产出数吨ICC-IA型铁催化剂，2002年9月浆态床合成油中试装置已完成首次顺利试车，并打通了整个工艺流程。2. 煤间接液化技术的原理及工艺 煤间接液化包括造气单元、F-T合成单元、分离单元、后加工提质单元等，其核心是合成反应单元。 F-T合成反应可表示为如下形式： （2n+1）H2+nCOCnH2n+nH2O (1) 2nH2+nCOCNH2N+nH2O (2) CO+H2OCO2+H2 (3)式（1）、（2）为生成直链烷烃和1-烯烃的主反应；式（3）为生成醇、醛等含氧有机化合物的副反应。以上反应均为强放热反应。根据催化剂的不同，可以生成烷烃、烯烃、醇、醛、酸等多种有机化合物。间接液化的典型工艺流程如下：煤预处理气化合成气净化F-T合成粗油品加工成品油。3. 煤间接液化技术 3.1原料煤的选择间接液化对煤质的要求比较宽松。基本要求如下：1.煤的灰分要低于15%，当然越低越有利于气化，也有利于液化；2.煤的可磨性要好，水分要低。不论采用那种气化工艺，制粉是一个重要环节；3.对于用水煤浆制气的工艺，要求煤的成浆性能要好。水煤浆的固体浓度应在60%以上；4.固定床气化要求煤的灰熔点温度越高越好，一般ST不小于1250，流化床气化要求煤的灰熔点温度ST小于1300。虽然间接液化对煤的适应性广一些，但要考虑最佳经济效益，所以依据不同的煤选择不同的气化方法，对原煤进行洗选加工、降低灰分和硫分是必要的。3.2典型F-T合成反应器 F-T合成反应工艺能用于工业规模的主要有三类，即固定床、流化床以及浆态床。其中，浆态床反应器是间接液化的主流工艺。浆态床反应器：浆态床反应器以其良好的操作性能和技术经济潜在的优势，已被公认为是最有前景的F-T合成工艺。浆态床F-T合成反应，主要用来生产柴油和蜡产品，其中柴油为无硫、高十六烷值产品，是未来燃料的必然要求。蜡产品均为直链烷烃，无对人体有害的芳环烃，且具有很高的熔点。这些优点，促成了浆态床反应器成为煤间接液化的主流工艺。由浆态床反应器产出的不同链长的烃经加工改质后即可得到汽油、柴油、煤油等，并可副产硬蜡。尾气经深冷分离或其他方法处理可得到高附加值的低碳烯烃。低碳烯烃经齐聚反应可增加油品收率，也可重整为合成气返回用于合成烃，弛放气可用于燃料气或合成氨、合成甲醇等。油品加工在中国石油化工领域，技术相对较为成熟，不同之处是由F-T合成生产出的烃中不含硫、氮和杂环芳烃等杂质，加氢深度较轻，加工成本相对较低，但需根据F-T合成烃的特性开发相匹配的新型催化剂。3.3间接液化的催化剂 催化剂影响间接液化合成油工艺经济效益是降低成本的关键之一。催化剂应尽量满足廉价高效，具有一定磨损强度，易于和产物相分离，以及环保的要求等。同时可以大规模生产，以及回收再利用。目前研究开发F-T合成油工艺的单位很多，造成了许多不同的合成催化剂体系。就目前的资料，间接液化的催化剂大致分为两类：钴系和铁系催化剂。依据不同的床型反应器，采用相应的催化剂。4.煤间接液化的产品构成 煤间接液化目标产品为：固定床液化工艺主要产品是汽油和重柴油；循环流化床合成产品中C1C4占产品总量的43%，其中烯烃（乙烯、丙烯、丁烯）占25%，乙烯、丙烯是高价值的基本有机化工原料；Sasol公司的浆态床低温合成工艺LTFT和SMDS工艺都适合于生产柴油，C14C18正构烷烃可作高级脂肪醇的原料，重质油和蜡经过加氢裂化可以得到高十六烷值柴油。由此可见，煤间接液化可以根据市场需要，以经济效益为中心，或生产汽油、柴油、煤油等烃类油品，或生产高附加值的有机化工产品。5煤间接液化的核心问题以及对煤间接液化合成油技术产生影响的经济因素5.1煤间接液化的核心问题 煤间接液化技术的核心问题就是气化炉、反应器和催化剂。除加压煤气化工艺不同外，能否开发出高效可靠的费托合成工业反应器和廉价高性能的费托合成工业催化剂，是煤间接液化工业化的关键。5.2对煤间接液化合成油技术产生影响的经济因素 （1）原油、成品油价格；（2）整个装置的投资规模；（3）F-T合成反应器生产效率；（4）廉价高效工业铁催化剂生产；（5）建厂条件（水文、气象、地质、区域位置等）；（6）原料煤的品质和价格，当地水、电等供应情况；（7）整个煤制油工艺流程的集成优化程度；（8）与市场需要一致的产品构成等。6. 结语 石油短缺是我国能源发展面临的重要问题，将发展煤液化技术和建设煤液化产业作为补充石油不足的重要途径之一，应引起充分的重视和科学对待。煤液化是煤化工领域的高新技术，引进或吸收国外先进技术和经验，研究