低阶煤分质转化及煤焦油全馏分加氢进展及工业实践2016第二届低阶煤分质分级利用技术与产业化论坛

1、低阶煤分质转化及煤焦油全馏分加氢进展及工业实践陕煤化集团神木富油能源科技总经理：杨占彪低阶煤分质利用的重大意义1粉煤固体热载体热解技术工业实践2神木富油能源科技有限公司简介3FTH焦油加氢技术的工业实践4目 录1. 低阶煤分质利用的重大意义以煤为主是我国能源安全战略的基础2015年中国一次能源消费构成2014年中国一次能源消费构成未来相当长时期内煤炭的地位不会改变，预计2020年仍60%。 低阶煤（褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤）占我国煤炭总量、探明保有储量及煤炭产量均在55%以上。煤岩组分煤岩组分中凝胶化组分相对较高工业分析组成中挥发分较高工业分析组成有机质化学结构中侧链较多，元素组成中氢氧含

2、量较高有机质特点 低阶煤的化学结构特点决定了可以以最小的能耗和物耗，通过分质转化方式，同步获取所需的化学品和清洁能源，实现煤炭资源的高效转化及多联产利用。煤炭的高效利用需要分质转化 低阶煤分质高效转化多联产是按照科学高效利用的原则，转变煤炭传统利用方式，将低阶煤通过以热解为核心的分质转化和物质、能量的梯级利用，经济环保地实现油、气、化、电、热的高效多联产，从而促进经济和资源、环境和谐发展的煤炭高效清洁转化利用方式。煤炭的高效利用需要分质转化推动煤炭产业转型升级，增加清洁能源供给煤炭固态液态气态洁净煤（兰炭）：热值提高，更加清洁，可广泛用于高炉喷吹、民用、化工等领域。煤焦油：可通过加氢制取柴油、

3、石脑油等清洁液体燃料及特种油品，也可提取芳烃等化工产品。煤气：可作为制氢、天然气及化工生产原料。 采取分级分质利用的新型煤炭利用方式，建设油气化电多联产项目，改变煤炭传统利用方式，形成清洁高效利用战略新型产业链，培育和形成新的增长点。不同煤转化工艺能效对比煤炭转化途径能源转化效率效率(%)排序分质利用 85%1煤制天然气 572直接液化 503IGCC多联产 454煤制甲醇 43.85间接液化制油 42.06煤制合成氨 397煤燃烧发电 388煤制烯烃 359技术参数单位数值焦油产率 10%焦油热值MJ/kg 37.80洁净煤产率 65%洁净煤热值MJ/kg 29.00热解气产率Nm3/kg0

4、.12 0.14热解气热值MJ/Nm317.50 18.50能效 85%水耗t / t兰炭0.16分质利用工艺参数注：1.所列分质利用工艺参数针对其龙头工艺中低温热解，最终产物为焦油、兰炭、热解气。 2.分质利用技术参数参照成熟的立式炉中低温热解技术的相关参数。与其它技术相比，煤炭分质清洁转化技术具有显著的优势！ 国家发改委、国家能源局2016年6月联合下发了能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)（发改能源2016513号）,并同时发布了能源技术革命重点创新行动路线图，该计划将煤炭清洁高效利用技术创新列入我国能源技术领域的十五项重点任务之一。先进低阶煤热解技术中低温煤焦油深加工技术

5、研发清洁高效的低阶煤热解技术，开展百万吨级工业化示范。 研发煤焦油轻质组分制对二甲苯、中质组分制高品质航空煤油和柴油、重质组分制特种油品的分质转化技术，开展百万吨级工业示范。 建设50 万吨/年中低温煤焦油全馏分加氢制芳烃和环烷基油工业化示范工程。能源技术革命创新行动计划(2016-2030年) 神木富油能源科技成立于2006年，主要从事煤化工前沿技术的研究开发，轻质化煤焦油、半焦等产品的生产与销售，是承担陕煤化集团煤低温快速热解、煤焦油全馏分加氢等煤分级分质综合利用的高新科技示范企业、陕西省高新技术企业。2.神木富油能源科技简况煤焦油预处理中试装置实沸点蒸馏中试装置煤焦油加氢中试装置 “开发

6、新型能源、奉献清洁燃料、打造节能环保高效企业”是公司的宗旨，公司坚持走自主研发和合作开发的科技创新之路，拥有“煤焦油电场净化技术”“煤焦油加氢多产柴油技术”“煤固体热载体快速热解技术”等一系列自主（或共有）知识产权。2.神木富油能源科技简况3. 粉煤固体热载体热解技术的工业实践 本技术是对低变质煤分质综合利用热能转化效率最高的转化方式！煤焦油产率大于原煤干基的10%，半焦的固定碳78、且其热值和活性较高，热能转化效率大于83%。利用固体半焦做为热载体与煤共热解技术，使煤在510-550进行低温快速热解，受热速度大于500K/s。原料为榆林地区粒度6mm、发热量大于 5500 Kcal/kg的长

7、焰煤或褐煤。2.粉煤固体热载体热解技术工业实践2.粉煤固体热载体热解技术工业实践固体热载体粉煤热解技术工艺流程图2.粉煤固体热载体热解技术工业实践技术优点以粉煤为原料，来源丰富、 廉价易得煤焦油产率高，质量优良，原煤产油率达10%煤气质量好、热值高，可作为化工原料气单套装置规模大型化，干燥热解热量耦合，能源转化效率达83%高效节能、环保2.粉煤固体热载体热解技术工业实践解决了粉煤带压高温计量输送、粉体料位测量、粉体流控制、贫氧输送床热载体制取等等问题；关键问题一关键问题二关键问题四本技术工程化过程中解决的关键问题实现了粉焦快速环保干法冷却、粉焦稳定输送、原煤的干燥、除尘系统长周期稳定运行；关键

8、问题三解决了高温半焦和干煤的均匀混合问题，使热解过程彻底，煤气质量、煤焦油的收率、半焦的挥发分达到了设计要求；采用多管旋风与固定床组合除尘方案，装置连续投煤生产80小时，取得了装置稳定运行的关键数据。解决了产品煤焦油中喹啉不溶物高、油品中所含粉尘粒度极细，在稀氨水等一些物质的作用下导致煤焦油、稀氨水、超细煤尘形成乳浊液无法分层的难题。2.粉煤固体热载体热解技术工业实践 目前，我公司已经彻底解决了粉煤计量、冷却、输送等运行控制过程的关键问题；通过粉煤固体热载体低温快速热解技术耦合荒煤气油洗急冷除尘工艺，彻底解决了油、尘、水分离的难题，进而使装置具备了长周期连续运行条件。 产品煤焦油密度约为,含水

9、小于1.0%，喹啉不溶物小于%，盐含量10ppm。由此证明该技术是一条工艺运行可靠，行之有效的粉煤热解工艺路线，使粉煤固体热载体低温快速热解工艺走出了自主创新的新路子，为煤炭的有效分质分级利用奠定了坚实的基础。最 新 进 展4. FTH技术的工业实践低油价 2014年中期以来国际原油价格大幅下跌，从6月份的每桶100美元以上跌到当前的50美元左右。消费税 国家对利用煤焦油加氢生产柴油、石脑油的企业征收消费税政策优惠尚未明确。原料难题 因热解装置长周期运行未实现，煤焦油加氢项目相继投产，对资源的争夺亦将益发激烈，原料价格将上升。解决方案 这些因素使煤焦油加氢企业面临利润空间压缩的巨大压力，采用低

10、投资、高油收率和产品附加值高的先进加氢技术，将是应对挑战的唯一措施！煤焦油加氢技术面临的挑战FTH技术的工业实践历程2014年2015年2016年8月22日132014年至今，安全稳定运行18414小时，共计生产合格油品259518吨，平均负荷 106.3%2安全稳定运行6768小时，共计生产合格油品94364吨，平均负荷104.9%安全稳定运行6408小时，共计生产合格油品89231吨，平均负荷105%安全稳定运行5238小时，共计生产合格油品75923吨，平均负荷109.3%1FTH技术的重大创新之一在于中/低温煤焦油的预处理技术。在特定的电场和高效破乳剂、相转移剂的作用下，破除煤焦油乳化

11、体系，实现了焦油中钙、铁等重金属的高效脱除，保证了煤焦油的高收率和加氢主装置的长周期运行。2FTH技术的重大技术创新体现在：首次实现了中/低温煤焦油全馏分加氢装置的长周期工业化生产。在掌握煤焦油沥青质的加氢转化行为、反应规律及催化剂失活特征的基础上，采用先进、合理的催化剂反应体系及级配措施，攻克了煤焦油全馏分加氢转化的世界性难题，用大量的工业数据解答了煤焦油全馏分加氢工业生产的稳定、可靠问题。FTH技术的重大技术创新热过滤电脱盐煤焦油脱除固体杂质煤焦油净化煤焦油预处理单元加氢单元FTH技术的工艺流程煤焦油原料进厂技术指标项 目指 标密度/(Kg/m3)1050喹啉不容物/%(质量分数)1.5水

12、/%(质量分数)5Na/(g/g)50Fe/(g/g)120Ca、Mg/(g/g)60硫/%(质量分数)0.8氮/%(质量分数)1.5沥青质/%(质量分数)25由表可知 本技术对煤焦油原料的各项要求较为宽松，普通中低温热解焦油均可满足要求，这表明本装置对原料有着广泛的适应性！全馏分加氢装置技术指标 胶质转化率 99.13%沥青质转化率 98.24% 残炭脱除率 99.19% 脱硫率 99.68% 脱氮率 99.84% 干气收率 0% 液体产品收率 0% FTH装置的技术指标 长周期、大量的工业运行数据保证了技术的可靠性 自有技术的大量使用保证了油品的高转化率和高投资回报率 预处理过程流程简单、

13、能耗低、煤焦油损失少 FTH装置的技术特点1.煤焦油电场净化专利技术2.全球首套煤焦油全馏分加氢技术 3.独特的预加氢处理工艺 4.合理的催化剂级配技术 5.煤焦油加氢改质反应装置 6.调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法 7.煤焦油催化加氢生成油的三相分离装置 FTH技术的创新性及先进性在FTH的研发及工业实践过程中，已申请专利50余件，授权30余件FTH技术研发的技术成果煤焦油电场净化方法，授权专利号： ZL200610105277.6 全馏分煤焦油加氢产物的脱氮装置及方法，授权专利号： 煤焦油全馏分加氢的方法，授权专利号：ZL2012103083064一种煤焦油制备环烷基冷冻机油的方法，授

14、权专利号： 调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法，授权专利号： 煤焦油加氢改制反应装置，授权专利号：ZL200720031312.4 煤焦油预处理方法 ，授权专利号： 2013年4月27日，中国石油和化学工业联合会在北京组织召开了“中/低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油成套工业化技术FTH”科技成果鉴定会。 鉴定委员会成员认真讨论认为：FTH成套工业化技术为世界首创，居国际领先水平。 FTH成套工业化技术的鉴定 FTH技术是我国自主开发的具有自主知识产权的成套工业化技术，该技术的开发成功，打破了人们对煤焦油中的沥青质难以加氢转化的固有传统意识，弥补了我国煤基重质油加氢理论的缺失，填补了煤焦油全馏

15、分加氢技术的国际空白，为煤焦油加氢的理论和实践开拓了一片全新的领域。FTH工业化技术的影响力76.64%14.03%7.46%柴油 链烷烃 47.68% 环烷烃 19.54% 芳 烃 22.53% 烯 烃 0.89% 石脑油 链烷烃 4.80% 环烷烃 77.55% 芳 烃 14.61% 烯 烃 0.11%尾油 饱和烃 88.7% 芳香烃 9.49% 胶 质 1.49% 沥青质 0.76%气体 轻 烃 0.97% 干 气 0.94%FTH装置的产品分布1#轻质化煤焦油国家燃料油质量监督检验中心检测结果为：密度，硫含量0.0004%，十六烷值。2#轻质化煤焦油国家燃料油质量监督检验中心检测结果为

16、：密度，硫含量0.0029% ，马达辛烷值。FTH装置的产品质量FTH技术的成熟度预处理预加氢反应器催化剂控制煤焦油电脱盐及过滤耦合技术，净化率可达95%以上。采用独特的预加氢处理工艺，有效防止煤焦油加氢中催化剂床层的结焦。多台加氢反应器的配置、多床层组合的理念和独特的内构件设计。采用自主研制的多功能系列催化剂，从3500小时的中试数据及工业应用数据表明，该套催化剂保持了良好的活性和稳定性。开发了瞬间吸纳反应热、智能化自动控制技术，可以实现精确控制反应床层温差。 从装置投产至今，已安全、平稳累计运行近4年。技术开发过程和工程建设期间的参考资料齐全、完整，装置开停工和正常生产运行的数据翔实、可靠

17、。 FTH技术的能源利用率大大高于其他现有装置，基本实现煤焦油吃干榨净。 FTH技术的液体产品收率高，包括LPG在内的装置液收高达98.3%，高于其他装置20%以上。 FTH技术的产品分布较佳，其中 中高馏分油收率达87%以上。FTH技术的经济性能FTH二代技术煤焦油制高附加值环烷基油 “50万吨/年煤焦油全馏分加氢制环烷基油项目”是陕煤化集团2015年批准、由神木富油能源科技投资建设的新建项目。 该项目是以煤焦油为原料，采用神木富油能源科技具有自主知识产权的FTH技术及中高馏分油加氢制环烷基油技术，生产航空煤油、芳烃和环烷基油，具有工艺流程短、产品收率高、附加值高、干气产率低、能耗低等特点。 该项目建设内容主要包括50万吨/年煤焦油全馏分加氢装置1套、30万吨/年环烷基油加氢装置1套以及配套的公用工程。 项目预计占地600亩，总投资230243万元。建成投产后，年均营业收入为380754万元，年均净利润65878万元，总投资收益率39.25%，项目投资财务内部收益率（所得税后）27.04%，投资回收期（所得税后）年。技术指标的先进性是核心！先 进煤化工技 术技术的成熟度及稳定可靠性是关键！产品产业链的延伸长度是保障！环境的可持续性是前提！产品收率产品质量能耗水平投资回报率小试阶段中试阶段工业化示范阶段工业