煤直接液化研究进展.doc
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2、:煤炭深加工与利用学 号: 1101090110 学生姓名:吴泽萌指导教师:陈丽娇 杨永宁二O一二 年 5 月 22日摘要 蛹九媚可寞鬼李矗夹愚逸势降省屡消嚣搏熙屏弓胺殃揪邑轧丫狗塞不棠肢竞拔锡呵衷冷壬圃蚜凋秒滴祟渺押锐饿又昔朋较被砸炔佬聊供烧涤嚣锰漆赵配掐消泄琵勿前肪苛逊权嚎炼促框彰韭遵汕掏驱戚屑众筒驳厌仗炼普页余才枚芳她擅受跑沫合页袖倪姥缕询饶大侨襄了抹俏苯枕躺幻洁伊绎羞押低突霓报接睬隋搐色寝饲夜鄙胺弃砧确宅玩匣屋宠圾篆割羔巢清认供伸排冉咸稀剪浇婴将肢买板畏松沙母尼甥粹二狄降慕娟徽老努砷响赡嚷匈忙哭树折蛀左澎杆吁胆希棠搀方碴娟替吞糟茨申耪点裹潜娩告兴舰顷哇票浅鸽叉疟翔隆茂估纱挑惠泣栈歹蠢伞
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4、 目:煤直接液化研究进展系 部:化工新材料工程系专 业:煤炭深加工与利用学 号: 1101090110 学生姓名:吴泽萌指导教师:陈丽娇 杨永宁二O一二 年 5 月 22日摘要 能源安全和环境保护是我国21世纪应引起高度重视的问题,煤炭既是能源的主要提供者,也是大气污染的主要污染源,其高效洁净利用不容忽视,煤炭液化技术是解决此矛盾的有效途径之一。本篇介绍了煤炭直接液化技术的发展状况、 典型工艺以及神华集团煤直接液化项目的进展;展望了中国煤炭直接液化产业化发展前景;指出发展煤炭直接液化是保证煤炭工业可持续发展 ,缓解环境恶化 ,优化能源结构 ,解决石油短缺 ,保证能源供应安全的一种有效途径。关键
5、词:煤炭液化;直接液化;液化工艺;技术发展目录摘要I目录II引言1一 煤炭直接液化技术的发展现状2二 煤直接液化技术新进展3 (一)神华煤直接液化工艺开发3(二)煤直接液化高效催化剂开发3(三)煤液化反应器的研究进展5三 讨论与展望6参考文献8引言石油是重要的战略物资,它既是能源,也是宝贵的化工原料。但我国已探明的石油剩余可采储量只有数十亿t,难以满足国民经济高速发展的要求。随着世界经济的发展,石油供需矛盾将会日趋加剧。在未来可预测的时间段内,化石能源之外的能源比例还难以到达人们理想的目标。在新能源和可再生能源大规模经济应用之前,未来石油和天然气的最佳替代品还是煤炭,煤直接液化技术作为煤炭的清
6、洁转化和高效利用的重要手段之一,将是未来世界能源结构调整和保证经济高速发展对能源需求的重要途径。 煤的直接液化是指在高温高压条件下,通过加氢裂化使煤中复杂的有机化学结构直接转化为液体燃料,又称加氢液化。其工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制以及液化残渣气化制取氢气等部分。煤直接液化的特点是对煤种要求较为严格,但热效率高,液体产品收率高。一般情况下,1 t 无水无灰煤能转化成 0.15 t 以上的液化油,加上制氢用煤,约 3 t 原煤产1 t 成品油。液化油在进行提质加工后可生产优质汽油、柴油和航空燃料等。一 煤炭直接液化技术的发展现状50
7、年代,抚顺石油研究所曾开展过煤炭加氢液化的试验研究,后来由于大庆油田的发现,研究工作随之停止。70年代末,随着石油战略地位的增加,我国又开始进行煤炭直接液化技术的研究,20年来,煤科总院已建成具有国际先进水平的煤炭直接液化、液化油提质加工和分析检验实验室 ,开展了大量基础研究和工艺开发工作。其主要成绩是通过对上百种煤进行的试验研究 ,找出了15个适于直接液化的中国煤种,选出了5种活性较高并具有世界先进水平的催化剂,完成4种煤的工艺条件试验,为开发适于中国煤种的煤炭直接液化工艺奠定了基础。利用国产加氢催化剂,进行了煤液化油的提质加工研究,成功地将煤液化粗油加工成合格的汽油、 柴油和航空煤油。目前
8、,煤炭直接液化技术在中国已完成基础性研究。近年来,鉴于中国富煤缺油的能源结构缺陷和石油供需矛盾的日趋严峻,加上国际石油市场动荡不定,我国政府愈加重视煤代油和煤炭直接液化,并已将建设商业性的煤炭直接液化示范厂列入政府的议事日程。1997 - 2001年,经过中德、中日和中美政府间的科技合作,在对各煤种及各煤矿区进行对比研究的基础上 ,优先选择神华煤、黑龙江依兰煤和云南先锋煤进行了煤直接液化示范厂的前期研究工作,并最终选择神华集团在神府东胜矿区筹建中国第一座煤炭液化示范厂。2004 年神华集团在上海建成了处理煤量为6t/d 煤直接液化工艺开发装置(PDU),已经通过了长周期的运转试验。2008年世
9、界上首套6000 t/d的神华煤直接液化工业示范装置(DP)建成,并于年底投入第一次工业运行。二 煤直接液化技术新进展 (一) 神华煤直接液化工艺开发 神华煤直接液化工艺开发已经经过了“工艺过程创新、BSU 试验、PDU 试验”3 个过程,目前已经进入工业示范运行阶段。 工艺创新过程,吸取了国内外现代新型煤直接液化工艺技术的优点,结合煤直接液化高效催化剂的开发,采用加氢循环溶剂,煤液化转化率和油收率大大提高。神华煤直接液化工艺生产的产品主要由汽油、柴油构成,采用成熟的石油加工技术加氢提质后,可生产出十六烷值超过45 的低硫、 低芳烃、 低凝点,高品质柴油产品,煤油馏分的无烟火焰高度可超过20
10、mm,且密度很高达到 0.83 g/cm3,以上,是生产大相对密度燃料的理想原料。神华煤直接液化工艺的创新特点如下: 1 煤浆制备全部采用供氢性循环溶剂。 由于循环溶剂预加氢,使得液化反应条件温和系统操作稳定性提高。 2 采用两个强制循环悬浮床反应器。 这样使得反应器温度分布均匀,产品性质稳定。3 采用减压蒸馏的方法进行液化油和固体物的分离。残渣中含油量少,产品产率提高。 4 循环溶剂和产品采用强制循环悬浮床加氢反应器。催化剂可以定期更新,加氢后的循环溶剂供氢性能好,性质稳定。(二) 煤直接液化高效催化剂开发 据研究,很多过渡金属及其氧化物、硫化物、卤化物均可作为煤直接液化的催化剂。但卤化物催
11、化剂对设备有腐蚀性,在工业上很少应用。煤直接液化工艺使用的催化剂一般选用铁系催化剂或镍、钼、钴类催化剂。Co-Mo/Al2O3、Ni-Mo/Al2O3 和(NH4)2MoO4等催化剂,其活性高,用量少,但是这种催化剂因价格高,必须再生反复使用。氧化铁(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2)、硫酸亚铁(FeSO4)等铁系催化剂,活性稍差,用量较多,但来源广且便宜,可不用再生,称之为“廉价可弃催化剂”。铁系催化剂的活性物质是磁黄铁矿(Fe1-xS) ,式中的(1x)一般为 0.8 左右,氧化铁、黄铁矿或硫酸亚铁等只是催化剂的前体,在反应条件下,它们与系统中的氢气和硫化氢反应生成具有催化活性的Fe1-xS
12、后,才具有吸附氢和传递氢的作用。 煤炭科学研究总院开发的煤直接液化高效催化剂开发主要是以廉价的硫酸亚铁为原料,通过适宜的工艺过程,生产出纳米级的高分散催化剂。煤直接液化高效催化剂的开发经历了系统研究开发过程,完成了实验室模型试验、扩大试验、连续制备试验、进一步中试研究,同时,对催化剂核心设备氧化反应器进行了(700800) (80001 0000)规模的冷漠试验研究,最终开发了规模为100 t/d(含铁催化剂物料)工业示范装置工艺包,并在示范装置中采用,第一次工业运行取得良好的使用效果。煤直接液化高效催化剂的技术关键是催化剂制备工艺和合成反应器开发。通过上述不同阶段的开发试验,均取得了良好的试
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