【正文】 200MW二期工程將采用殼牌公司煤氣化技術(shù)，采用南非 Sasol 公司費(fèi) 托法工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)品，富石蠟粗烴采用雪佛龍德士古產(chǎn)品公司技術(shù)轉(zhuǎn)化為柴油、噴氣燃料和石腦油 [15,16]。h。美國(guó) 2021年 8月宣布，將采用間接液化工藝，在 Arizona和 North Dakota地區(qū)建設(shè)超清潔柴油及其他燃料產(chǎn)能約為 1 萬(wàn) 桶 /d 的煤制油裝置 ， 主要開(kāi)發(fā)商為 Headwaters 公司 [14]。 Sasol 公司Secunda煤制油裝置將煤轉(zhuǎn)化為汽油、柴油、液化石油氣和石化原料，石化原料用于 45 萬(wàn) t/a 乙烯裝置。其工藝流程框圖見(jiàn)圖 23. 圖 23 美國(guó) HTI 工藝流程 HTI工藝的主要特點(diǎn)是 ： 反應(yīng)條件比較緩和 ， 反應(yīng)溫度 440~450℃ ，壓力 17 MPa， 采用懸浮床反應(yīng)器 ， 達(dá)到全返混反應(yīng)模式 ； 催化劑采用HTI 專(zhuān)利技術(shù)制備的鐵系膠狀催化劑 ， 催化活性高 ， 用量少 ； 在高溫分離器后面串聯(lián)在線(xiàn)加氫固定床反應(yīng)器 ， 起到對(duì)液化油加氫精制的作第 2 章 文獻(xiàn)綜述 9 用 ； 固液分離器采用臨界溶劑萃取法 ， 從液化殘?jiān)凶畲笙薅鹊鼗厥罩刭|(zhì)油 ， 大幅度提高了液化油收率 ； 液化油含 350~450℃ 餾分 ， 可用作加氫裂化原料 ， 其中少量用作燃料油。反應(yīng)壓力為 17 MPa，反應(yīng)溫度為 450℃ 。 圖 22 日本 NEDOL 工藝流程 NEDOL 工藝特點(diǎn) ： ① 反應(yīng)壓力較低，為 17~19MPa，反應(yīng)溫度455~465℃ ； ② 催化劑采用合成硫化鐵或天然硫鐵礦 ； ③ 固液分離采用第 2 章 文獻(xiàn)綜述 8 減壓蒸餾的方法 ； ④ 配煤漿用的循環(huán)溶劑單獨(dú)加氫，以提高溶劑的供氫能力 ； ⑤ 液化油含有較多的雜原子 ， 必須加氫提質(zhì)才能獲得合格產(chǎn)品。目前日本此項(xiàng)煤液化技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)己完成原料煤用量分別為 萬(wàn) t/a、 萬(wàn) t/a、 1 萬(wàn)t/a 以及 150 萬(wàn) t/d 規(guī)模的試驗(yàn)研究 [13]。液化粗油經(jīng)過(guò)冷卻后再進(jìn)行提質(zhì)加工。反應(yīng)壓力為 19MPa，反應(yīng)溫度為 460℃ 。 2） 日本 NEDOL工藝 該煤炭 直接液化工藝是日本解決能源問(wèn)題的陽(yáng)光計(jì)劃的核心項(xiàng)目之一。 ③ 閃蒸塔底流出的淤漿有流動(dòng)性，可以用泵輸送到德士古氣化爐，制氫或燃燒。 圖 21 德國(guó) IGOR 流程 與老工藝相比，新工藝主要有以下改進(jìn) ： ① 固液分離不用離心過(guò)濾，而用閃蒸塔，生產(chǎn)能力大、效率高。該液化油經(jīng)過(guò)蒸餾就可以得到低辛 烷值 汽油，汽油餾分再經(jīng)重整即可得到高辛烷值汽油 ； 配煤漿用的循環(huán)溶劑是加氫油 ， 供氫性能好 ， 煤液化轉(zhuǎn)化率高。 1） 德國(guó) IGOR工藝 [12] 該煤炭直接液化工藝以煉鋁赤泥為催化劑，催化劑加入量為 4%，不進(jìn)行催化劑回收。 煤炭直接液化典型工藝 自從德國(guó)發(fā)明了煤炭直接液化技術(shù)之后，美國(guó)、日本、英國(guó)、俄國(guó)也都獨(dú)自研發(fā)出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液化技術(shù)。具有代表性的目前世界上最先進(jìn)的幾種煤直接液化工藝是： 1）美國(guó)碳?xì)浠衔镅芯抗緝啥未呋夯に嚕?2） 美國(guó)的煤油共煉工藝第 2 章 文獻(xiàn)綜述 6 COP。這些技術(shù)存在的普遍缺點(diǎn)是： 1） 因反應(yīng)選擇性欠佳，氣態(tài)烴多，耗氫高，故成本高； 2） 固液分離技術(shù)雖有所改進(jìn)，但尚未根本解決； 3）催化劑不理想，鐵催化劑活性不夠好，鉆 鎳催化劑成本高。大部分的研究工作重點(diǎn)放在如何降低反應(yīng)條件，即降低反應(yīng)壓力從而達(dá)到降低煤液化油的生產(chǎn)成本的目的。 1973年后，西方世界發(fā)生了一場(chǎng)能源危機(jī)，煤轉(zhuǎn)化技術(shù)研究又開(kāi)始活躍起來(lái)。當(dāng)時(shí)的液化反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度 470℃ ，反應(yīng)壓力 70MPa。 1927年，德國(guó)在萊那 (Leuna)建立了世界上第一個(gè)煤直接液化廠(chǎng)，規(guī)模 10萬(wàn) t/a。在這段時(shí)間里，德國(guó)首先開(kāi)啟了煤炭液化的進(jìn)程。歸結(jié)起來(lái)可以看作三個(gè)階段，每一個(gè)階段都開(kāi)發(fā)了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的工藝技術(shù) [9]。 煤直接液化技術(shù)的發(fā)展 煤炭直接液化技術(shù)已經(jīng)走過(guò)了近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程。當(dāng)外界提供的活性氫不足時(shí)，自由基碎片可發(fā)生縮聚反應(yīng)和高溫下的脫氫反應(yīng)，最后生成固體半焦或焦第 2 章 文獻(xiàn)綜述 5 炭。 （ 2）在具有供氫能力的溶劑環(huán)境和較高氫氣壓力的條件下、自由基被 加氫 得到穩(wěn)定，成為瀝青烯及液化油分子。煤液化中油和重油混合經(jīng)加氫裂化可以制取汽油，并在加氫裂化前進(jìn)行深度加氫以除去其中的雜原子及金屬鹽。中 間 油約占全部直接液化油的 50~60%，芳烴含量高達(dá)70%以上，經(jīng)深度加氫后可獲得合格柴油。重質(zhì)的液固淤漿經(jīng)進(jìn)一步分離得到重油和殘?jiān)赜妥鳛檠h(huán)溶劑配煤漿用。氣相的主要成分是氫氣，分離后循環(huán)返回反應(yīng)器重新參加反應(yīng)；固相為未反應(yīng)的煤、礦物質(zhì)及催化劑；液相則為輕油（粗汽油）、中油等餾份油及重油。在液化反應(yīng)器內(nèi)，煤首先發(fā)生熱解反應(yīng)，生成自由基 “ 碎片 ” ，不穩(wěn)定的自由基 “ 碎片 ” 再第 2 章 文獻(xiàn)綜述 4 與氫在催化劑存在條件下結(jié)合，形成分子量比煤低得多的初級(jí)加氫產(chǎn)物。氫氣制備是加氫液化的重要環(huán)節(jié)，大規(guī)模制氫通常采用煤氣化及天然氣轉(zhuǎn)化。不同的工藝路線(xiàn)，得到的直接液化產(chǎn)品也相差甚遠(yuǎn)，同時(shí)液化產(chǎn)品也與煤種和反應(yīng)條件 (例如壓力、溫度和催化劑 )有關(guān)。煤炭經(jīng)過(guò)加氫液化產(chǎn)生的液化油含有較多的芳香烴，并含有較多的氧、氮和硫等雜原子。在直接液化工藝中，煤炭大分子結(jié)構(gòu)的分解是通過(guò)加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，橋鍵的斷裂產(chǎn)生了以結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)的自由基，自由基非常不穩(wěn)定，在高壓氫氣環(huán)境和有溶劑分子分隔的條件下，它被加氫生成穩(wěn)定的低分子產(chǎn)物 ，在沒(méi)有高壓氫氣環(huán)境和沒(méi)有溶劑分子分隔的條件下，自由基又會(huì)相互結(jié)合而生成較大的分子。提出了對(duì)于神華項(xiàng)目的發(fā)展的前景和建議 。 項(xiàng)目做了詳細(xì)的的研究，有關(guān)經(jīng)濟(jì)，技術(shù)和環(huán)境上的問(wèn)題都做了充分的考慮，同時(shí)項(xiàng)目也得到了國(guó)家的大力支持，國(guó)家發(fā)改委在 2021年印發(fā)了《關(guān)于 2021~2021 年度國(guó)家工程研究中心重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域的通知》，將包括煤化工在內(nèi)的一批產(chǎn)業(yè)列入國(guó)家工程研究中心重點(diǎn)建設(shè)領(lǐng)域。工程采取分步實(shí)施的方案，先建設(shè)一條生產(chǎn)線(xiàn)，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，再建設(shè)其他生產(chǎn)線(xiàn)。它將經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與環(huán)保效益結(jié)合為第 1 章 前 言 2 一體，開(kāi)創(chuàng)了煤炭開(kāi)發(fā)利用的新局面 ，使煤炭成為高效、潔凈、可靠的能源，可以滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要。 煤炭液化技術(shù)就是針對(duì)使用煤炭對(duì)環(huán)境造成污染所提出的技術(shù)對(duì)策，是最大限度利用煤的能源，同時(shí)將造成的污染降到最小限度的技術(shù)方案。目前，我國(guó)煤炭的平均利用效率為 30%，比世界平均水平低 10%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低 25~28%； 與國(guó)際先進(jìn)水平相比，工業(yè)鍋爐低 15~20%，火電廠(chǎng)平均煤耗高約 25%，城市居民生活燃煤熱效率僅 25~45%。據(jù) 2021年 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明 [3]，我國(guó)煙塵排放量為 1719 萬(wàn)噸， SOx 排放量為 2360 萬(wàn)噸， NOx排放量為 800萬(wàn)噸。 我國(guó)傳統(tǒng)的煤炭資源主要用于火電廠(chǎng)發(fā)電和水煤氣制氨，少 量的用于民用。而且，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi) [2]，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭仍將居于主導(dǎo)地位。我國(guó)總的能源特征是 “ 富煤、 貧 油、 少 氣 ” ，煤炭在我國(guó)石化能源總儲(chǔ)量中居于首位，高達(dá) 90%，而石油和天然氣儲(chǔ)量總共不到 10%。 direct liquefaction。 最后，本文對(duì)神華項(xiàng)目提出了發(fā)展建議，提出了神華項(xiàng)目要加大自主技術(shù)研究，完善綠化方案，建立水庫(kù)儲(chǔ)備水源，研究煤、電和化工的結(jié)合。 環(huán)境分析部分，重點(diǎn)研究了神華項(xiàng)目污水和液化殘?jiān)睦?。神華煤制油項(xiàng)目在產(chǎn)品分離、加氫改質(zhì)、空分、水處理方面都采用了先進(jìn)的技術(shù) 。 技術(shù)分析部分，主要從煤直接 液化 工藝的技術(shù)方案，工程放大和項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)行了研究。計(jì)算出了項(xiàng)目的內(nèi)部收益率為 %，全投資的回收期為 ，大于石油化工項(xiàng)目的平均內(nèi)部收益率 10%。同時(shí)，本文還介紹了煤直接液化的工藝流程，重點(diǎn)介紹了煤制油工藝的特殊的單元，例如：煤 液化 單元，煤制氫單元， Tstar 工藝單元。 I 摘 要 神華 煤制油項(xiàng)目是世界上 首個(gè) 建設(shè)的工業(yè)化項(xiàng)目，工程分為先期和一期，總建設(shè)規(guī)模為年生產(chǎn)油品 500 萬(wàn) t，自 2021 年 8 月先期工程開(kāi)工建設(shè)，到 2021年一期工程第一條生產(chǎn)線(xiàn)基本完成， 并 計(jì)劃于 2021年 5月正式投產(chǎn)。 本文對(duì)神華煤直接液化工藝 項(xiàng)目 進(jìn)行了 綜合評(píng)價(jià) ，主要分為 3 個(gè)部分，包括經(jīng)濟(jì)分析、技術(shù)分析和環(huán)境分析。 經(jīng)濟(jì)分析部分，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識(shí)，計(jì)算了項(xiàng)目的總投資、總成 本、項(xiàng)目銷(xiāo)售收入和稅金以及現(xiàn)金流量。從經(jīng)濟(jì)方面，神華煤制油項(xiàng)目是 有優(yōu)勢(shì)的 。重點(diǎn)分析了液化工藝核心技術(shù) —采用美國(guó)的HTI工藝，液化工藝的催化劑制備單元 —采用新型高效 “863”合成催化劑，液化工藝煤制氫單元 —采用 Shell 粉煤加壓氣化工藝等先進(jìn)的技術(shù) 。同時(shí)項(xiàng)目的工程放大和項(xiàng)目的建設(shè)都保證了 神華 煤制油項(xiàng)目的有條不紊的建設(shè)。對(duì)這兩部分分別提出了建議意見(jiàn)。 關(guān)鍵詞： 煤制油 ； 直接液化 ； 綜合評(píng)價(jià) II Abstract Shenhua coal to oil was the first industrialization project on construction in the world, which was divided into two stages,including the early one and the first gross of project is five million tons/year in petroleum product. The early stage started to be constructed since August, 2021, the first stage will be finshed in 2021, and plan to put into production in may. The prehensive evaluation of the project in direct liquefaction process on shenhua coal was studied in this paper, which mainly was divided into three parts, including the economic analysis, technical analysis and environmental analysis. At the same time, this paper also introduced the process flow in coal liquefaction, major introduced special unit of coal to oil, for example: coal liquefaction unit, hydrogen unit, Tstar process unit. Economic analysis, using knowledge of technical economics, the project total investment, total cost, project sales ine and tax and cash flow were calculated,then the internal rate of return and investment recoupment period of project were % and years internal rate of return was more than the one for petrochemical industry which was 10%. From the economic aspect, the project was profitable. Technical analysis, mainly studied from coal direct liquefaction technical scheme, engineering enlargement and project construction. The core technology liquefaction process HTI process employing the America technology, catalyst preparation process using new efficient 863 synthesis catalyst, coal liquefaction process for hydrogen production unit by adding pressurized gasification employing Shell advanced pressurized gasification technology were emphatically analyzed. Shenhua coal to oil project in product separa