煤间接液化技术的发展及展望

主讲人：杜洪泉专业：2013级化学工程与工艺学号：0131124979电话箱：2528072181@时间：2015年5月

煤间接液化技术的发展及展望主要内容煤间接液化技术的简介煤间接液化技术展望F-T合成的基本原理和工艺F-T合成催化剂两种合成工艺流程及特点煤间接液化技术的简介

概念煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。特点

在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。目标产物煤间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。煤间接液化技术的简介

发展历程

德国科学家FransFischer和HansTropsch于1923首先发现并以他们名字的第一字母即F-T命名的，简称F-T合成

费托合成率先在德国开始工业化应用，19世纪三四十年代在德，中，日，法都有合成装置

二十世纪五十年代后，南非的煤间接液化技术有了较大的发展

烃类原料F-T是将气化产生的小分子聚集成大的碳氢化合物分子：nCO+2nH2→nH2O+CnH2nnCO+(2n+1)H2→nH2O+CnH2n甲醇和二甲醚将固体的煤气化后转化为成CO和H2为主的合成气,然后在一定温度和催化剂作用下合成甲醇,甲醇脱水生成DME。甲醇和二甲醚都是洁净煤技术的重要组成部分煤炭间接液化是将煤气化、净化制得H2/CO比符合合成油要求的原料，然后在一定压力、温度、催化剂条件下来合成汽油、柴油等烃类燃料或含氧燃料等液态产品。

当前,煤炭间接液化的最主要产品有3个:烃类原料、甲醇和二甲醚(简称DME)。煤炭间接液化基本原理煤间接液化技术的简介

F-T合成的基本原理和工艺

一、F-T合成的化学反应二、影响F-T合成反应的因素三、F-T合成催化剂四、F-T合成的主要设备2.烯烃的生成反应3.醇类的生成反应

4.醛类生成反应

一、F-T合成的化学反应1.烷烃的生成反应5.积炭反应化学平衡:温度升高．对F-T合成反应不利。而积炭反应为吸热反应．升高温度有利于积炭反应的发生.过高的温度易使催化剂超温烧结，缩短了使用寿命动力学角度考虑:温度升高，反应速度加快，同时副反应速度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。二、影响F-T合成反应的因素1.反应温度2.反应压力增大压力，F-T合成反应速度加快，但副反应速度也加快。过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，设备的投资费用高；压力增太，能耗随之增大增加空间速度，可提高其生产能力，并有利于及时移走反应热，防止催化剂超温。但空速增大，能耗增大。空速过小，不能满足生产需求。4.气体组成原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高。原料气中V(H2)／V(CO)的比值高，有利于饱和烃的生成；V(H2)／V(CO)的比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物。

3.空间速度三、煤炭液化所用的催化剂

煤炭加氢液化过程属于有机化学反应的范畴。有机化学反应的特点：

1反应速度较慢

2反应副产物较多

3反应机理较为复杂煤炭是最复杂的有机岩，故煤加氢液化时添加催化剂可以提高总转化率；加快反应速度；降低反应温度；改善选择（产生更多的油品和低馏分），使液体产物中含硫量和含氮量降低，改善液体产物的质量。催化剂的作用特征：1参加化学反应，但不计入化学反应的化学计量2对化学反应具有选择性（反应类型、反应方向、产物结构等）

CO+H2→甲醇（铜）CO+H2→甲烷（镍）3只能加速热力学上可能进行的化学反应，不能影响热力学上不能进行的化学反应4只能改变化学反应速度，不能改变化学平衡关系

F-T合成催化剂

铁、钴、镍和钌（沉淀铁催化剂、熔铁型催化剂）

为了提高活性和选择性，还加入了各种助剂和载体，载体的加入，导致了催化剂中的金属组分高度分散，并提高了催化剂的抗烧结性。复合催化剂F-T合成催化剂单一催化剂Fe、Co、Fe-Mn等与ZSM-5分子筛混合组成的复合催化剂

首先：复合催化剂可以将F-T合成的宽馏分烃类由C1-C40缩小到C1～C11，抑制了C11以上的高分子量烃类的生成。其次，复合催化剂还大幅度提高了汽油馏分C5-C11的比例，并且合成产物中基本上不含有含氧化合物。所以复合催化剂将得到广泛的应用。

固定床反应器该反应器为鲁奇鲁尔化学公司的技术．简称Arge.固定床反应器用活化的沉淀铁催化剂，反应温度较低，不易积炭。反应器尺寸较小，操作简便。在常温下．产品为液态或固态。不足之处是由于反应热靠管子的径向传热导出，故管子直径的放大受到限制。该反应器是当今世界上比较成熟的一种反应器，被SASOL用于工业化生产。F-T合成的主要设备该反应器是凯洛哥(Kellogg)公司开发的技术，简称Synthol。该反应器由反应器和催化剂沉降室组成。反应器直径2.2m，高36m，器内设有两个冷却段，反应热在两个冷却段用循环油冷却移出。催化剂沉降室直径5m，沉降室有两台旋风分离器，以分离出催化剂。气流床反应器使用熔铁型催化剂，其平均粒74m，催化剂悬浮在反应气流中，并被气流夹带至沉降室，用旋风分离器分离出催化剂细粉部分。气流床反应器操作生成碳量少，可在较高温度下操作，反应温度维持在300～340℃，可获得较高的汽油收率，相应的固体蜡产率较少。气流床反应器的外传效率高，控制温度好，催化剂可连续再生，单元设备生产能力大，结构比较简单。该种反应器是当今世界上比较成熟的一种反应器，被SASOL厂用于工业生产。1-反应器；2-冷却器；3-催化剂沉淀室；4-竖管；5-调节阀；6-旋风器气流床反应器

这种反应器目前正在开发研究阶段。浆态床反应器是床内为高温液体，催化剂微粒悬浮其中，合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、液、固三相的流化床。由于催化剂颗粒较小(小于50um)，从而降低了固相的作用。浆态床操作条件和产品分布弹性大，便于实现大型化。由于反应物需要穿过床内液层才能达到催化剂表面，所以阻力大，传递速度小，催化剂活性小。1-泡沫式反应器；2-冷却器；3-液面

浆态床反应器MFT合成工艺流程该流程为两段固定床反应器合成工艺。第一段进行F-T合成，生成C１～C40烃类,在第二段反应器对C1～C40进行改质。二段反应器合成气预热脱硫、脱氧循环气预热一段反应器脱蜡换热加热炉换热水冷气液分离器油水分离器粗汽油蒸馏塔汽油残油换热氨冷气液分离器循环气两种合成工艺流程及特点两种合成工艺流程及特点SMFT合成模试工艺流程煤间接液化技术展望对环境的保护的日益关注我国能源需求不断上升国际油价的剧烈波动，并不断上升资源（煤炭）的价格提高