【導(dǎo)讀】云南省富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司焦?fàn)t煤氣、蒽油綜合利用節(jié)能減排項(xiàng)目可行性研究報(bào)告。二零一零年十二月。成都恒綠能源技術(shù)有限公司。參加編制各專業(yè)主要人員：。王俊昌丁心悅李軍楊毅張文艷劉俊峰劉文勝王用根聶榮。阮金華金霓謝小軍

　　

【正文】 粘度 (500C):mm2/S 粘度 (800C):mm2/S 粘度 (1000C): mm2/S 水含量 :%(m/m) 痕跡 殘?zhí)浚?% 色度 ＞ 灰分， % 酸值 ,mgKOH/g 雜質(zhì) 金屬 含量 ug/g Fe V ＜ Ni ＜ Na ＜ 餾程 ℃ 蒸餾類型 D1160 D86 初餾點(diǎn) 252 10% 310 90% 438 ～ 298 95% 490 干點(diǎn) ～ 332 產(chǎn)品方案 1)天然氣： 7078Nm3/h(氣態(tài) ) 2)石腦油 11500t/a 3）柴油 36727t/a 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) ? 天然氣 本裝置的產(chǎn)品是天然氣，滿足（ GB178201999） 的技術(shù)規(guī)格 （一類） —— 見下表 。 其質(zhì)量 滿足 中國國家標(biāo)準(zhǔn) 《液化天然氣一般特性（ GB/T 1920420xx）》的技術(shù)規(guī)格。 表 341 液化天然氣一般特性 (GB/T 1920420xx) 云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 24 常壓下泡點(diǎn)時(shí)的性質(zhì) LNG 例 1 LNG 例 2 LNG 例 3 摩爾分?jǐn)?shù) /% N2 CH4 C2H6 C3H8 iC4H10 nC4H10 C5H12 相對(duì)分子質(zhì)量 /(kg/kmol) 泡點(diǎn)溫度 /℃ 0℃ 和 101 325Pa 條件下單位體積液體生成的氣體體積 /( m3/m3) 590 590 568 0℃ 和 101 325Pa 條件下單位質(zhì)量液體生成的氣體體積 /( m3/103kg) 1 367 1 314 1 211 ? 合成 油 表 342 石腦油餾分性質(zhì) (C5～ 180℃) 分析項(xiàng)目 汽油餾分 收率， %（對(duì)原料重量） 密度 (20℃) ： g/m1 ~ 硫含量， ug178。g 1 ＜ 28 氮含量， ug178。g 1 ＜ 10 研究法辛烷值（ RON） ～ 70 云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 25 表 343 柴油餾分性質(zhì) (180℃ ～ 375℃) 分析項(xiàng)目 柴油餾分 收率， %（對(duì)原料重量） ＞ 80 密度 (20℃) ： g/m1 ~ 總氮， ug178。g 1 ＜ 100 堿氮， ug178。g 1 ＜ 10 硫含量， ug178。g 1 ＜ 50 十六烷值 35～ 42 云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 26 4 工藝技術(shù)方案 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 ? 合成天然氣 1) 國外合成天然氣發(fā)展概況 自上世紀(jì) 70 年代石油危機(jī)以來，煤制替代油、氣技術(shù)的研究取得了一定成果，煤制合成天然氣技術(shù)也得到較大發(fā)展。 德國魯奇公司結(jié)合 BASF 公司的甲烷化催化劑完成 了整套工藝技術(shù)的開發(fā)，并成功應(yīng)用于美國大平原工廠 389 萬方 /天的煤制 SNG 工廠，從而實(shí)現(xiàn)了煤制合成天然氣的工業(yè)化。到目前為止，美國大平原氣化工廠已經(jīng)成功運(yùn)行了 23 年。此外英國煤氣公司和魯奇公司合作，針對(duì)BGL氣化爐的合成氣特點(diǎn)開發(fā)了 HICOM工藝及相應(yīng)催化劑，并建立了 2832m3/d的煤制天然氣中試裝置。丹麥 Topsoe公司也成功研制了最高能耐 700℃高溫的寬溫型催化劑，并開發(fā)了 TREMP完全甲烷化工藝技術(shù)，其中試裝置最長連續(xù)運(yùn)行 10000 小時(shí)。 隨著全球能源問題日益突出，近年來國外的一些公司又開始關(guān)注煤制 SNG 技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。美國正在規(guī)劃建設(shè)位于伊利諾斯州 PowerHolding和 Cardinal的兩個(gè)煤制合成天然氣項(xiàng)目。此外，加拿大、日本、瑞典、挪威等國也在規(guī)劃建設(shè)煤制合成天然氣項(xiàng)目。 2) 國內(nèi)合成天然氣技術(shù)發(fā)展概況 目前國內(nèi)尚沒有已經(jīng)工業(yè)化的合成天然氣裝置，但大唐國際、大唐阜新、內(nèi)蒙古匯能、中海油、新奧集團(tuán)等大型能源企業(yè)已開始籌建或計(jì)劃籌建煤制合成天然氣項(xiàng)目。其中 40 億m3/a，總投資 247 億元的大唐國際和 16 億 m3/a，總投資 91 億元的內(nèi)蒙古匯能等主要依靠國外技術(shù)的煤制天然氣項(xiàng)目已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性實(shí)施階 段。 在合成天然氣的甲烷化技術(shù)方面，國內(nèi)也做了大量工作，尤其在城市煤氣甲烷化方面取得了較大發(fā)展。 （ 1） 我國 成都五環(huán)新銳化工有限公司與 中科院大連化物所 、山東焦化集團(tuán)已完成200Nm3/h 全流程焦?fàn)t煤氣甲烷化生產(chǎn) SNG 工業(yè)試驗(yàn)，并于 20xx731 通過山東省科技廳鑒定，鑒定結(jié)論：整體水平居世界水平； （ 2）成都華智石化控股股東正實(shí)施 5000Nm3/h 焦?fàn)t煤氣甲烷化生產(chǎn)天然氣裝置建設(shè)，并于 20xx1125 開始試車； （ 3）攀枝花華益能源有限責(zé)任公司焦?fàn)t煤氣合成液化天然氣及蒽油加氫裝置已完成初步設(shè)計(jì)，正開始 施工設(shè)計(jì)，主體設(shè)備已開始訂貨。 云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 27 （ 4）研究開發(fā)成功鎳系甲烷化催化劑，完成了分別適用 H2/CO＜ 3 及 H2/CO≥ 3兩種催化劑劑型，并經(jīng)過示范工程煤氣甲烷化裝置的考驗(yàn)，在原料氣總硫≤ 1ppm 條件下， 預(yù)計(jì) 壽命達(dá)到兩 年以上。 （ 5）催化劑具有甲烷化、變換雙功能。 CO 單程轉(zhuǎn)化率可達(dá) 95%以上。在該催化劑上， CO2可以完成甲烷化。 （ 6） 對(duì)不同甲烷化及分離工況下流程模擬及優(yōu)化，完成了 甲烷化生產(chǎn) SNG 及 LNG 的全套工藝的開發(fā)。 總之，本方案中，焦?fàn)t煤氣合成天然氣工藝將采用一系列先進(jìn)成熟技術(shù)。 隨著山東焦化集團(tuán) 200Nm3/h 全流程焦?fàn)t煤氣甲烷化生產(chǎn) SNG 工業(yè)試驗(yàn) 針 的鑒定、 5000Nm3/h 焦?fàn)t煤氣甲烷化生產(chǎn)天然氣裝置的成功投運(yùn)， 其可靠性和先進(jìn)性得到 充分的 驗(yàn) 證 。 ? 蒽油加氫 關(guān)于 蒽油加氫 精制或加氫改質(zhì)技術(shù)主要有以下四種，其改善產(chǎn)品的程度不同，工藝流程、使用的催化劑、產(chǎn)品收率及操作條件也不相同： ①常規(guī)的加氫精制工藝 用于解決催化柴油安定性問題，通常在較低的氫分壓下完成，催化劑空速較高（一般大于 ），發(fā)生的主要加氫反應(yīng)為烯烴飽和、脫硫、脫氮、部分芳烴的飽和。由于催化柴油中芳烴特別是多環(huán)芳烴含量高，故催化柴油加氫精制的芳 烴飽和過程可提高柴油的十六烷值4～ 8個(gè)單位。 ②深度加氫處理（深度飽和） 采用常規(guī)的加氫精制催化劑，在高壓（ ～ 12MPa）、低空速 (～ )條件下也可大幅度提高芳烴飽和程度。如 AKZO 公司推出的 KF852 催化劑，在氫分壓 10～ 13MPa，液時(shí)空速 的條件下，可使含 65%左右芳烴的催化柴油，加氫脫芳至 10～ 25%。 深度加氫處理工藝，如果按催化劑功能劃分為加氫精制和加氫飽和，則該工藝有以下兩種流程： a、一段串聯(lián)流程：加氫精制反應(yīng)器和加氫飽和反應(yīng)器串聯(lián)操作，操作平穩(wěn)可靠。 b、兩段流 程：加氫精制反應(yīng)器和加氫飽和反應(yīng)器之間設(shè)置高壓汽提塔，使用氫氣吹出反應(yīng)產(chǎn)物中的 H2S 和 NH3，脫 H2S和 NH3的精制油進(jìn)入加氫飽和反應(yīng)器在較低的溫度下反應(yīng)，利于充分發(fā)揮催化劑芳烴飽和性能。與一段串聯(lián)流程相比，芳烴飽和可增加～ 10 個(gè)單位。與一段串聯(lián)流程相比，兩段流程投資增加較大；如石科院的 DDAII 或撫順院的 FH98/FH100 工藝，云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 28 均處于開發(fā)階段。 ③中壓加氫改質(zhì) 主要用于催化柴油和輕蠟油混合料的加工，用于生產(chǎn)高芳潛重整原料和優(yōu)質(zhì)乙烯裂解原料，可在 ～ 氫分壓下完成，使用加氫精制－加氫改質(zhì) 串聯(lián)流程。精制段主要目標(biāo)為脫氮催化劑空速為 ～ ，發(fā)生的主要加氫反應(yīng)為烯烴飽和、脫硫、脫氮、部分芳烴的飽和；改質(zhì)段主要目標(biāo)為對(duì)低氮油選擇性開環(huán)（特別是多環(huán)芳烴開環(huán)），但伴生一些裂解反應(yīng)；隨著選擇性開環(huán)反應(yīng)程度的加深，裂解反應(yīng)程度也隨之加深，即產(chǎn)品柴油十六烷值提高幅度越大，柴油收率越低。如 A 院的 RICH 或 B 院的 MCI 工藝，柴油裂解率約為 2～ 5%，可提高十六烷值～ 12 個(gè)單位；如欲生產(chǎn) II 類柴油，柴油裂解率約為 7～ 10%；這也是通常不采用中壓加氫改質(zhì)技術(shù)單獨(dú)處理催化柴油的原因，這一點(diǎn)大大降低了催化 柴油中壓加氫改質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性。 ④兩段法脫硫脫芳工藝（ HDS/HDA） 兩段法脫硫脫芳工藝用于生產(chǎn)低硫、低芳烴柴油，通常在 ～ 氫分壓下完成。第一段催化劑空速通常為 ～ ，發(fā)生的主要加氫反應(yīng)為烯烴飽和、脫氮、部分芳烴的飽和、深度脫硫；第二段為脫芳段，在比脫硫段溫度較低溫度下，使用高加氫活性的貴金屬催化劑實(shí)現(xiàn)深度芳烴飽和，催化劑空速為 ～ ，柴油裂解率很低，柴油收率高。如 A院的 DDA 或 B 院的 FDA 工藝，生產(chǎn) II 類或 III 類柴油時(shí)，柴油裂解率約為 1～ 4%。兩段貴金屬催化 劑工藝，由于其催化劑昂貴，流程復(fù)雜，其工程費(fèi)用很高，其主要適用對(duì)象是可生產(chǎn)芳烴含量很低的 II 類或更高檔次柴油。 Topsoe 的兩段工藝包括：加氫精制、中間氣提、加氫脫芳及產(chǎn)品氣提。第二段采用 TK908貴金屬催化劑，據(jù)稱該催化劑在進(jìn)料硫含量數(shù)百 ppm 和較低的壓力下，可達(dá)到較高的芳烴脫除率。 TK908 貴金屬催化的第一套工業(yè)裝置，于 1992 年 8月在丹麥 Stigsnes 的 Kuwait 煉油廠建成，用于生產(chǎn)城市 I 類柴油（芳烴 5%）。 Shell 公司的中間餾分油加氫技術(shù)，于 1996 年 8月在 Gothenurg(瑞 典 ) Shell 公司的煉廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，第二段采用的是貴金屬 /分子篩催化劑 (S704)，聲稱該催化劑在較緩和的操作條件下，當(dāng)硫含量為 1000ppm 、氮含為 50ppm 時(shí)，仍具有較高的脫芳活性和穩(wěn)定性，并具有較強(qiáng)的開環(huán)能力，可以大幅度提高柴油的十六烷值。 IFP 采用的是 LD402 耐硫貴金屬 /分子篩催化劑，在 HTLCO（ S:18ppm、 N:5ppm）脫芳試驗(yàn)中，人為地添加二苯并噻吩，考察相同條件下硫含量變化對(duì) NiMo 催化劑和 LD402 催化劑脫芳烴活性的影響。其試驗(yàn)結(jié)果表明，在硫含量低于 200ppm 時(shí)， LD402 催化劑的脫芳率近乎云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 29 100%，而 NiMo 催化劑的的脫芳率低于 20%；隨硫含量增加， LD402 催化劑的脫芳率下降，而NiMo催化劑的脫芳率有所增加，當(dāng)硫含量增加到 1000ppm 時(shí)， LD402 催化劑的脫芳率下降到 30%, 與 NiMo 催化劑的的脫芳率相同。 Lummus Crest 的 Synsat 工藝的反應(yīng)系統(tǒng)比較特別，其新鮮原料和處理后的循環(huán)氫從反應(yīng)器頂部催化劑床層順流通過 (與傳統(tǒng)加氫反應(yīng)器相同 )，反應(yīng)混合物離開頂部床層后，在反應(yīng)器中部 (頂部和底部床層之間 )進(jìn)行氣 /液分離，將氣相 (含烴 氣體 )導(dǎo)出進(jìn)行處理；液相進(jìn)入裝有芳烴飽和催化劑的底部床層，與從反應(yīng)器底部引入的新氫逆流接觸，進(jìn)行芳烴加氫飽和。 目前國內(nèi)運(yùn)行的相近加氫裝置有 20xx 年 10月投產(chǎn)的哈爾濱氣化廠 PKM 爐焦油加氫裝置，其原料為 59～ 350℃ ，采用中壓（ 10MPa）加氫改質(zhì)技術(shù)，主催化劑為中油精制型，加氫原料總體耗氫約 %m。該裝置已安全運(yùn)行 5年，效果良好。 目前國內(nèi)運(yùn)行的相近加氫裝置為 20xx 年 5月投產(chǎn)的 25萬噸 /年中溫焦油加氫裝置，采用高壓（ 16MPa）加氫改質(zhì) 裂化技術(shù)，主催化劑為蠟油 /重油精制型 蠟油裂化型，加氫原 料總體耗氫約 %m。 目前國內(nèi)于 20xx 年 6 月投產(chǎn)的另一相近加氫裝置為低溫焦油 /頁巖油加氫裝置，采用中壓（ 10MPa）加氫處理 — 改質(zhì)技術(shù)，主催化劑為餾分油型，加氫原料總體耗氫約 %m。 因此，國內(nèi)已 積累了 蒽油加氫豐富的 工程 技術(shù)經(jīng)驗(yàn) 。 工藝技術(shù)方案的選擇 焦?fàn)t煤氣合成天然氣 A)焦?fàn)t煤氣 壓縮 （ 1）焦?fàn)t煤氣加壓終壓選擇 焦?fàn)t煤氣甲烷化后最終產(chǎn)品為 LNG，甲烷化后氣體需液化分離，經(jīng)分析論證，最終確定壓縮壓力為～ . （ 2）選型 單就壓縮機(jī)而言，可選用往復(fù)壓縮機(jī)、離心壓縮機(jī)、 螺桿壓縮機(jī)。以下為三種壓縮機(jī)比較： 表 421 壓縮機(jī)比較表 項(xiàng)目 往復(fù)壓縮機(jī) 離心壓縮機(jī) 螺桿壓縮機(jī) 對(duì)原料氣凈化度要求 高 非常高 低 運(yùn)行可靠性 低 高 高 云南省 富源縣華鑫能源開發(fā)有限責(zé)任公司 焦?fàn)t煤氣 、蒽油 綜合利用節(jié)能減排 項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 30 價(jià)格 低 高 較高 國內(nèi)產(chǎn)品成熟度 成熟 成熟 成熟 焦?fàn)t煤氣組成十分復(fù)