當前位置:招聘信息大全網 - 人才招聘 - 煤液化的間接液化(ICL)

煤液化的間接液化(ICL)

煤的間接液化技術是將所有的煤氣化成合成氣,然後將煤基合成氣(壹氧化碳和氫氣)在壹定的溫度和壓力下催化合成烴類燃料油和化工原料及產品的過程,包括煤氣化制備合成氣、氣體凈化和交換、烴類產品的催化合成、產品分離和重組。1923年,德國化學家首先開發了煤的間接液化技術。20世紀40年代初,為了滿足戰爭的需要,德國建造了9座間接液化廠。二戰後,由於廉價石油和天然氣的發展,這些工廠被關閉並用於其他用途。之後,隨著鐵基復合催化劑的研制成功和新型反應器的開發應用,煤間接液化技術不斷完善。然而,由於煤間接液化工藝復雜,初期投資大,成本高,與煤直接液化相比,除南非以外的其他國家對煤間接液化的興趣逐漸減弱。

煤間接液化技術有三種,分別是南非的沙索費托合成、美國的美孚甲醇制汽油和正在開發的直接合成。煤間接液化技術在國外已經商業化,世界上有三個商業化生產廠,分別是南非的沙索公司和新西蘭、馬來西亞的煤間接液化廠。新西蘭的煤間接液化廠采用美孚液化工藝,但只進行間接液化的第壹步,即利用天然氣或煤氣化合成氣生產甲醇,不進壹步利用甲醇生產燃料油和其他化工產品,生產能力為654.38+0.25萬桶/日。馬來西亞煤間接液化廠采用的液化工藝與南非沙索公司相似,但不同的是,它以天然氣為原料生產高質量的柴油和煤油,生產能力為50萬噸/年。因此,嚴格來說,南非沙索公司是世界上唯壹的煤間接液化商業化生產商。

南非沙索公司成立於20世紀50年代初,第壹座用煤生產燃料油的沙索-1工廠建於1955年。70年代石油危機後,沙索二廠和沙索三廠先後建成於1980和1982。三個煤間接液化廠每年處理約4600萬噸原煤,總產品量為768萬噸。他們主要生產汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇和醛等113產品,其中油品占60%,化工產品占40%。公司生產的汽油和柴油可滿足南非28%的需求,其煤炭間接液化技術處於世界領先地位。

此外,美國SGI公司在20世紀80年代末開發了壹種新的煤液化技術,即LFC(煤制油)技術。該技術是利用低溫幹餾技術,從次煙煤或褐煤等非煉焦煤中提取固體優質潔凈煤和液體燃料油。美國SGI公司在1992年建成了日加工能力為1000t的亞煙煤商業示範廠。費托合成是指在固體催化劑的作用下,CO非均相加氫生成烴類(C1 ~ C25)和不同鏈長的含氧化合物的反應。該反應最早由F.Fischer和H.Tropsch於1923年發現,後經Fischer等人完善,於1936年在魯爾化學公司工業化,因此得名費托合成。

由於不同的催化劑和不同的操作條件,費-托合成反應的化學計量將有很大不同,但它可以由以下兩個基本反應方程式描述。

(1)生烴反應

CO+2H2→(-CH2-)+H2O

(2)水煤氣變換反應

壹氧化碳+ H2O→H2+二氧化碳

合成反應的通式可由上述兩個公式得到:

2CO+H2→(-CH2-)+ CO2

從上述兩個公式,烷烴和烯烴生成的壹般計量公式可以推導如下:

(3)烷烴生成反應

nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O

2nCO+(n+1)H2→CnH2n+2+NCO 2

3 NCO+(n+1)H2O→CnH2n+2+(2n+1)CO2

NCO 2+(3n+1)H2→CnH2n+2+2nH2O

(4)烯烴生成反應

nCO+2nH2→CnH2n+nH2O

2nCO+nH2→CnH2n+nCO2

3nCO+nH2O→CnH2n+2nCO2

nCO2+3nH2→CnH2n+2nH2O

間接液化的主要反應是上述反應。由於反應條件不同,有甲烷生成反應、醇生成反應(生產甲醇需要醇)、醛生成反應等。煤間接液化可分為高溫合成和低溫合成兩種工藝。高溫合成得到的主要產品有石腦油、丙烯、α-烯烴和C14 ~ C18烷烴等。這些產品可作為生產石化替代品的原料,如石腦油餾分生產乙烯,α-烯烴生產高級洗滌劑等。,還可以加工成汽油、柴油等優質發動機燃料。低溫合成的主要產品是柴油、航空煤油、蠟和液化石油氣。煤間接液化生產的柴油十六烷值可高達70,是優質的柴油調和產品。

煤制油間接液化技術主要有沙索技術、殼牌的SMDS技術、Syntroleum技術、埃克森的AGC-21技術和Rentech技術。南非有漿態床、流化床、固定床工藝和沙索固定床工藝。南非的國際沙索和殼牌馬來西亞合成油廠具有長期運行經驗。

典型的煤基費托合成工藝包括:煤氣化和氣體凈化、變換和脫碳;費托合成反應;油加工等三個純粹的“串聯”步驟。氣化裝置產生的粗煤氣經除塵、冷卻後得到潔凈煤氣,經CO寬溫耐硫變換和酸性氣體(包括H2和CO2)脫除後得到合格的合成氣。合成氣進入合成反應器,在壹定的溫度、壓力和催化劑作用下,H2S和壹氧化碳被轉化為直鏈烴、水和少量含氧有機化合物。產物經三相分離,醇、酮、醛等化學物質由水相萃取;油相采用常規石油煉制方法(如常規和減壓蒸餾),根據需要切割出產品餾分,通過進壹步加工(如加氫精制、臨氫降凝、催化重整、加氫裂化等工藝)得到合格的油品或中間產品;通過冷凍分離和烯烴轉化得到液化石油氣、聚合物級丙烯、聚合物級乙烯和中熱值燃料氣。(1)的合成條件溫和,在固定床、流化床或漿態床中,反應溫度低於350℃,反應壓力為2.0-3.0 MPa。

(2)轉化率高。如沙索公司SAS工藝使用鐵水催化劑,合成氣單程轉化率可達60%以上,循環比為2.0時總轉化率可達90%左右。殼牌的SMDS工藝使用鈷基催化劑,轉化率更高;

(3)受合成過程中鏈增長和轉化機理的限制,目標產物的選擇性較低,副產物較多。正鏈烴的範圍可以從C1到c 100;;隨著合成溫度的降低,重烴(如蠟油)產量增加,而輕烴(如CH4,C2H4,C2H6,...)減少。

(4)有效產物CH2 -的理論產率較低,僅為43.75%,而工藝廢水的理論產率高達56.25%;

(5)煤炭消耗量大。正常情況下,約5 ~ 7t原煤產生1t成品油。

(6)反應物均為氣相,設備體積大,投資和運行費用高;

(7)煤基間接液化完全依賴於煤氣化。沒有大規模的氣化,就沒有煤基間接液化。中國於20世紀50年代初開始研究煤間接液化技術。錦州進行了4500噸/年的煤間接液化試驗,但因發現大慶油田而暫停。由於上世紀70年代的兩次石油危機和“富煤少油”的能源結構帶來的壹系列問題,我國於80年代初恢復了由中科院山西煤化工研究所組織實施的煤間接液化合成汽油技術研究。

“七五”期間,山西煤化所開發的煤基合成汽油技術被列為國家重點科技攻關項目。1989完成代縣化肥廠小試。“八五”期間,國家和山西省政府投資2000多萬元,在晉城化肥廠建成年產2000噸汽油的工業試驗裝置,生產90號汽油。在此基礎上,提出了年產65438+萬噸合成汽油裝置的技術方案。2001年,國家863計劃與中科院聯合啟動了“煤改油”重大科技專項。中國科學院山西煤化工研究所承擔了該項目的研究。科技部投入6000萬元,省政府投入10萬元和地方企業的支持。經過壹年多的攻關,千噸漿態床中試平臺於2002年9月實現首次試運行,合成了第壹批原油。低溫漿態合成油可獲得約70%的十六烷值在70以上的柴油,其他產品包括液化石油氣。其費托合成的核心技術催化劑、反應器和工藝工程也取得了重大突破。

萬噸煤基合成汽油的工藝軟件開發和集成研究正在進行,合成柴油的鈷基催化劑技術研究從90年代初就已處於試驗階段。經過20年的開發研究,我國已具備建設萬噸規模生產裝置的技術儲備,在關鍵技術和催化劑研發方面擁有自主知識產權。可以說中國自己的煤炭液化技術已經達到了世界先進水平。中國科學院山西煤炭化學研究所與聯順能源有限公司就建立合成油實驗室達成協議。聯順公司投入15萬元用於關鍵技術及相關工藝的研發,最終用3-5年時間在山西朔州建成年產15萬噸合成液化油的間接液化生產裝置。中國科學院與山西省政府簽署《關於發展山西煤炭間接液化合成油產業的框架協議》。根據該協議,在未來5-10年內,山西省將通過國家投資和社會融資,在朔州和大同之間建成以百萬噸煤基合成油為核心、多產的超大型企業集團。

在技術開發的同時,國內煤炭企業在引進成熟技術、建設煤間接液化裝置方面做了大量工作。平頂山煤業集團、寧夏煤業集團、神華集團開展了間接液化商業示範廠建設的煤炭評價試驗和預可行性研究,在技術引進、投融資、項目立項等方面做了大量前期工作。該項目正處於示範階段。