煤间接液化技术及其发展状况VIP免费

煤间接液化技术及其发展状况Ξ徐国玉(神华集团煤制油公司)摘要:介绍了煤间接液化技术的特点,从其原理、工艺路线、关键技术及发展现状等方面对间接液化技术进行了详细的阐述,指出发展煤间接液化是解决我国油品短缺的根本途径。关键词:煤间接液化;浆态床反应器;催化剂中国自1993年以来,成为原油及产品净进口国,06年中国原油及产品净进口1.45亿吨,对外依存度达47%。国家发改委预期因中国经济和汽车需求的高速增长,到2010年,中国原油净进口量有望达2.5亿吨〔1〕。石油路线的供需矛盾日益突出,已关系到国家的能源战略安全。在石油替代化石资源中,只有煤炭在近中期内可以满足与千万吨数量级的油品缺口相匹配的需要。煤炭是我国最丰富的燃料资源,煤通过液化技术可以制油,其工艺包括直接液化技术和间接液化技术〔2,3〕。是实现我国油品基本自给、保障我国经济的可持续发展最现实可行的途径。1煤间接液化技术的优势所谓煤间接液化,是区别于煤直接液化而言的,煤间接液化,是将煤首先气化成有效成分为H2和CO的合成气,然后合成气在催化剂作用下,经F-T合成反应生产有机烃类〔2〕。而直接液化是将年轻煤褐煤烟煤等在高温高压下直接加氢,转化成有机烃等化合物〔3〕。煤直接液化的操作条件苛刻,对煤种的依赖性强。典型的煤直接液化技术是在450℃、150-300大气压(氢压)左右将合适的年轻煤(褐煤等)催化加氢液化,工艺过程对设备要求高,设备维修费用大,产出的油品芳烃含量高,硫、氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。煤间接液化几乎不依赖于煤种,并且间接液化过程的操作条件温和,典型的间接液化的合成过程在250℃、15-40大气压下操作。间接液化的合成技术可用于天然气以及其它含碳有机物的转化。合成产品不含硫、氮等污染物,合成汽油的辛烷值不低于90号,合成柴油的十六烷值高达75,且不含芳烃,质量高于第四代洁净油品〔4〕。另外,煤间接液化在南非已形成大规模的、盈利的产业〔5〕。国内技术开发已产业化,而且包括反应器在内的所有设备和控制系统均可在国内制造,其催化剂开发已达到了国际先进水平。从技术的发展来看,间接液化合成油技术在我国将具有广阔的市场前景。表1费托合成的机理总结机理机理内容备注碳化物机理CO在催化剂表面上先解离形成活性碳物种,该物种和氢气反应生成亚甲基后再进一步聚合生成烷烃和烯烃。能解释各种烃类的生成,但无法解释含氧化合物和支链烃的生成。羟基聚合机理链增长通过CO氢化后的羟基碳烯聚合,链终止烷基化的羟基碳烯开裂生成醛或脱去羟基碳烯生成烯烃,而后再分别加氢生成烷烃或醇。能解释主要为直链产物和2-甲基支链产物的形成,但忽略了表面碳化物在链增长中的作用。CO插入机理CO和H2先生成甲酰基后,进一步加氢生成桥式亚甲基物种,后者可进一步加氢生成碳烯和甲基,经CO在中间体中反复插入和加氢形成各种碳氢化合物。除解释直链烃形成过程外,还可解释含氧化合物的形成过程,但不能解释支链产物的形成。双中间体缩聚机理同时考虑了碳化物机理和含氧中间体缩聚机理,认为甲烷的形成经碳化物机理而链增长经中间体缩聚机理。能解释甲烷不符合Schulz-Flory分布的原因,但不能解释支链产物的形成。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+nCO→CnH2n+nH2O(1)2nH2+nCO→CnH2n+nH2O(2)CO+H2O→CO2+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;式(4)是F-T合成体系中伴随的水煤气变换反应(WGS反应),它对F-T合成反应具有一定的调节732007年第12期内蒙古石油化工Ξ收稿日期:2007-08-12作用。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。其反应机理如表1所示。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煤间接液化的核心问题煤间接液化技术,除加压煤气化工艺不同外,核心问题就是反应器和催化剂。能否开发出高效可靠的F-T合成工业反应器和廉价高性能的F-T合成工业催化剂,是煤液化燃料油工业化的关...