年產(chǎn)300萬噸煤制油工程工藝設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 工程設(shè)計的背景</p><p>　　早在20世紀(jì)30年代，第一代煤炭直接液化技術(shù)—直接加氫煤液化工藝在德國實現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度470℃，反應(yīng)壓力70MPa。相繼開發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝，如供氫溶劑法（EDS）、溶劑精煉煤法（SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ）、美國的

2、氫-煤法（H-Coal）等，這些工藝已完成大型中試，技術(shù)上具備建廠條件，只是由于經(jīng)濟上建設(shè)投資大，煤液化油生產(chǎn)成本高，而尚未工業(yè)化。1973年的世界石油危機，使煤直接液化工藝的研究開發(fā)重新得到重視?，F(xiàn)在幾大工業(yè)國正在繼續(xù)研究開發(fā)第三代煤直接液化工藝，具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價相對較低的特點。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有：德國IGOR公司和美國碳?xì)浠衔镅芯浚℉TI）公司的兩段催化液化工藝。我國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所自1

3、980年重新開展了煤直接液化技術(shù)研究，現(xiàn)已建成油品改質(zhì)加工、煤直接液化實驗室。通過對我國上百個煤種進行的煤直接液化試驗，篩選出15種適合于液化的煤，液化油收率達50%以上，并對4個煤種進行了煤直接液化的工藝條件研究，開發(fā)了煤直接液化催化劑。煤炭科學(xué)院與德國RUR和DMT公司也簽訂云南先鋒煤液化廠可行性</p><p>　　南非在這方面走在了世界前列。當(dāng)時南非政府開始研究煤液化的可能性，主要目的在于擺脫對石油的高度

4、依賴性，保護南非國際收支平衡，提高能源供給安全。幾十年過去，通過妥善利用大量煤炭資源，南非還獲得了諸多方面的利益，包括增加就業(yè)機會，使原本過度依賴農(nóng)業(yè)與采礦業(yè)的國民經(jīng)濟實現(xiàn)了工業(yè)化。</p><p>　　中國現(xiàn)在所處的環(huán)境條件與沙索在南非初創(chuàng)之際極為相似，特點就是 “富煤少油”，特別是經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得對能源的需求急劇增加。據(jù)介紹，15家商業(yè)規(guī)模的煤液化工廠的總產(chǎn)量將可以替代中國2020年石油進口量的15%。&l

5、t;/p><p>　　當(dāng)今，人類石油需求量逐年增多，而世界的石油開采儲量逐年下降，兩個曲線之間會形成一個越來越大的空位。煤制油便可以填補這個空位。煤制油技術(shù)有助于中國擺脫對進口原油和石油產(chǎn)品的過度依賴，從而提高能源安全。從中國的能源結(jié)構(gòu)來看，中國具備開發(fā)煤制油產(chǎn)業(yè)的各種戰(zhàn)略驅(qū)動因素。煤液化技術(shù)最早起源于德國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，在世界上部分國家經(jīng)歷了從實驗室、工藝開發(fā)、中間試驗、示范工程、工業(yè)化階段的不同歷史

6、時期。我國雖然在解放前就有了關(guān)于煤制油技術(shù)的研究，甚至還建有一些小規(guī)模的液化廠，但隨著部分油田的發(fā)現(xiàn)，研究工作隨之都停止了。 </p><p>　　在經(jīng)濟迅猛發(fā)展的時代，人民生活水平在不斷提高，我國對石油的需求量也在不</p><p>　　斷增加，從石油出口國到石油凈進口國，再到對它高度依賴的轉(zhuǎn)變，同時加上國際油價的上漲，甚至是頻繁發(fā)生的波動，使得原本“富煤、少油”的能源形勢變得更加嚴(yán)峻。

7、從國家能源安全戰(zhàn)略方面考慮，綜合國內(nèi)的能源形式和能源結(jié)構(gòu)，以煤代油便成為新的煤化工發(fā)展方向，也成為人們再次關(guān)注的焦點。 </p><p>　　自 2004 年 8 月國務(wù)院主管部委審批的國內(nèi)第一個由神華集團負(fù)責(zé)的煤制油項目在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗正式開工建設(shè)以來，到目前為止，國內(nèi)已經(jīng)有多家企業(yè)陸續(xù)開始投入建設(shè)，甚至一些還沒有得到審批的企業(yè)早已躍躍欲試，等待時機開發(fā)項目。如今，在內(nèi)蒙古的煤制油項目當(dāng)中，既

8、有神華集團負(fù)責(zé)的煤直接液化技術(shù)，又有內(nèi)蒙古最大的民營企業(yè)——伊泰集團負(fù)責(zé)的煤間接液化技術(shù)。神華集團的煤制油項目于2004 年正式開工建設(shè)，到2007年7月，項目建成了第一條生產(chǎn)線，已于2008 年 12 月底成功出油；伊泰集團的項目于 2006 年 5 月正式開工建設(shè)，并于 2009年3月份成功出油。 </p><p>　　煤制油項目是國家的新型科研項目之一，尚處于試驗和示范階段。對于這種資金、</p>

9、;<p>　　技術(shù)、人才高度密集型的項目，現(xiàn)在國內(nèi)出現(xiàn)了兩種不同的呼吁聲音，一種表達了支持的態(tài)度，另一種則持反對意見。然而，最終會發(fā)展到什么程度，現(xiàn)在誰都無法給出一個準(zhǔn)確的答案。</p><p>　　1.2 工程設(shè)計的必要性</p><p>　　2013年我國石油需求低速增長,帶動石油供應(yīng)低速增長.全年石油表觀消費量為5.14億噸,較上年增長2.8％;原油產(chǎn)量為2.08億噸,

10、同比增長1.7％;原油加工量為4.79億噸,同比增長3.3％.各石油產(chǎn)品需求增速延續(xù)上年明顯分化的態(tài)勢,汽油和煤油分別增長7.8％和11.3％,分別達到9364.6萬噸和2260.9萬噸;柴油則罕見地下降0.6％,達到17021.3萬噸.石油凈進口量突破3億噸,對外依存度達到59.5％,比上年上升0.7％.汽、煤、柴油繼續(xù)全面凈出口,且凈出口量大幅增加.預(yù)計2014年我國石油供需將繼續(xù)增長,石油和原油表觀消費量將分別達到5.34億噸和5

11、.08億噸,同比分別增長3.8％和4％;原油產(chǎn)量和加工量將分別達到2.1億噸和4.98億噸,同比分別增長1％和4％;成品油表觀消費量為2.98億噸,同比增長4.2％.預(yù)計2015年石油和原油凈進口量分別為3.24億噸和2.98億噸,同比分別增長5.8％和6.3％,石油和原油對外依存度將分別達到60.7％和58.7％。供求缺口非常大，所以煤制油工程勢在必行。</p><p>　　本項目建成投產(chǎn)后，在市場競爭中具有如

12、下優(yōu)勢：</p><p>　?。?）本工程投產(chǎn)后，其產(chǎn)品憑借自身的優(yōu)良品質(zhì)和綜合價格優(yōu)勢，在國內(nèi)完全可以占據(jù)主導(dǎo)地位。解決石油總是依賴進口的問題。</p><p>　?。?）本工程投產(chǎn)后，利用相對廉價的原料煤和國內(nèi)廉價的人工費用，生產(chǎn)出油制品有很大的市場潛力，大部分產(chǎn)品立足國內(nèi)市場，運輸距離短，損耗少；所需化工原料大部分自給或由國內(nèi)供應(yīng)，因此本工程在生產(chǎn)成本上將占有很大的優(yōu)勢。同時，項目在

13、生產(chǎn)、營銷以及人事等各方面的運作，均與世界先進模式接軌，實行高效管理，將明顯降低企業(yè)運作和管理費用，所以本工程在生產(chǎn)成本和銷售價格上均具有很強的競爭力。</p><p>　?。?）本工程的生產(chǎn)設(shè)備擬引進世界上先進的工藝技術(shù)和裝備，對生產(chǎn)其右產(chǎn)品有可靠的質(zhì)量擔(dān)保。</p><p>　?。?）本工程的建成投產(chǎn)，有政府的優(yōu)惠政策和主管部門的大力支持，各項優(yōu)惠政策的實施無疑會大大提高本項目的市場競

14、爭力。</p><p>　?。?）目前在國內(nèi)石油主要依靠進口，價格較高，所以在中國推廣煤制油勢在必行。</p><p>　　產(chǎn)品污染小于同等開采石油產(chǎn)品。</p><p>　?。?） 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平及生活品味的不斷提高，市場對石油產(chǎn)品的需求必將越來越旺盛。因此，本設(shè)計題目具有很強的現(xiàn)實意義，亦有很大的發(fā)展前景。</p><p

15、>　　2 煤直接液化技術(shù)概論</p><p>　　2.1 煤直接液化的基本原理</p><p>　　煤炭直接液化是指把固體狀態(tài)的煤炭在高壓和一定溫度下直接與氫氣發(fā)生加氫反應(yīng)，使煤炭轉(zhuǎn)化為液體油品的工藝技術(shù)。在直接液化工藝中，煤炭大分子結(jié)構(gòu)的分解是通過加熱來實現(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

16、子產(chǎn)物，在沒有高壓氫氣環(huán)境和沒有溶劑分子分隔的條件下，自由基又會相互結(jié)合而生成較大的分子。煤炭經(jīng)過加氫液化后剩余的無機礦物質(zhì)和少量未反應(yīng)煤還是固體狀態(tài)，可采用各種不同的固液分離方法把固體從液化油中分離出去，常用的方法有減壓蒸餾、加壓過濾、離心沉降和溶劑萃取等固液分離方法。煤炭經(jīng)過加氫液化產(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。必須再經(jīng)過提質(zhì)加工才能生產(chǎn)合格的汽油和柴油產(chǎn)品。不同的工藝路線，得到的直接液化產(chǎn)品也相差甚

17、遠(yuǎn)，同時液化產(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)。</p><p>　　2.2 煤直接液化工藝介紹</p><p>　　直接液化典型的工藝過程主要包括煤的破碎與干燥、煤漿制備、加氫液化、固液分離、氣體凈化、液體產(chǎn)品分餾和精制，以及液化殘渣氣化制取氫氣等部分。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。液化過程中，將煤、催化劑和循環(huán)油制成的煤漿，與制得

18、的氫氣混合送入反應(yīng)器。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加氫產(chǎn)物。出反應(yīng)器的產(chǎn)物構(gòu)成十分復(fù)雜，包括氣、液、固三相。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。液相餾份油經(jīng)提質(zhì)加工（如加氫精制、加氫裂化和重整）得到合格的汽油、柴油和航空煤油等產(chǎn)品。重質(zhì)

19、的液固淤漿經(jīng)進一步分離得到重油和殘渣，重油作為循環(huán)溶劑配煤漿用。</p><p>　　煤直接液化粗油中石腦油[6]餾分約占15~30%，且芳烴含量較高，加氫后的石腦油餾分經(jīng)過較緩和的重整即可得到高辛烷值汽油和豐富的芳烴原料，汽油產(chǎn)品的辛烷值、芳烴含量等主要指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB17930-1999），且硫含量大大低于標(biāo)準(zhǔn)值（≤0.08%），是合格的優(yōu)質(zhì)潔凈燃料。中間油約占全部直接液化油的50~60%，芳烴含量高

20、達70%以上，經(jīng)深度加氫后可獲得合格柴油。重油餾分一般占液化粗油的10~20%，有的工藝該餾分很少，由于雜原子、瀝青烯含量較高，加工較困難，可以作為燃料油使用。煤液化中油和重油混合經(jīng)加氫裂化可以制取汽油，并在加氫裂化前進行深度加氫以除去其中的雜原子及金屬鹽。</p><p>　　煤在一定溫度、壓力下的加氫液化過程基本分為下面三大步驟：</p><p>　?。?）當(dāng)溫度升至300℃以上時，煤

21、受熱分解，即煤的大分子結(jié)構(gòu)中較弱的橋鍵開始斷裂，打碎了煤的分子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生大量的以結(jié)構(gòu)單元為基體的自由基碎片，自由基的相對分子質(zhì)量在數(shù)百范圍。</p><p>　?。?）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。能與自由基結(jié)合的氫并非是分子氫（H2），而應(yīng)是氫自由基，即氫原子，或者是活化氫分子，氫原子或活化氫分子的來源有：</p><p&g

22、t;　?。╝）煤分子中碳?xì)滏I斷裂產(chǎn)生的氫自由基；</p><p>　?。╞）供氫溶劑碳?xì)滏I斷裂產(chǎn)生的氫自由基；</p><p>　?。╟）氫氣中的氫分子被催化劑活化；</p><p>　?。╠）化學(xué)反應(yīng)放出的氫。當(dāng)外界提供的活性氫不足時，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炭。</p><p>　　（3）瀝青烯及液

23、化油分子被繼續(xù)加氫裂化生成更小的分子。</p><p>　　2.3 煤直接液化技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　煤炭直接液化技術(shù)已經(jīng)走過了近一個世紀(jì)的發(fā)展歷程。每一步進展都與世界的政治、經(jīng)濟科技及能源格局有著密切的關(guān)系。歸結(jié)起來可以看作三個階段，每一個階段都開發(fā)了當(dāng)時最先進的工藝技術(shù)。</p><p>　　第一代液化技術(shù)：1993年到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束。在這段時間里，

24、德國首先開啟了煤炭液化的進程。德國的柏吉烏斯首先研究了煤的高壓加氫，從而為煤的直接液化奠定了基礎(chǔ)，并獲得世界上第一個煤直接液化專利。1927年，德國在萊那(Leuna)建立了世界上第一個煤直接液化廠，規(guī)模10萬t/a。在1936~1943年，德國又有11套直接液化裝置建成投產(chǎn)，到1944年，生產(chǎn)能力達到423萬t/a，為發(fā)動第二次世界大戰(zhàn)的德國提供了大約70%的汽車和50%裝甲車用油。當(dāng)時的液化反應(yīng)條件較為苛刻，反應(yīng)溫度470℃，反應(yīng)壓

25、力70MPa。</p><p>　　第二代液化技術(shù)：二次世界大戰(zhàn)后，由于中東地區(qū)大量廉價石油的開發(fā)，使煤直接液化失去了競爭力和繼續(xù)存在的必要。1973年后，西方世界發(fā)生了一場能源危機，煤轉(zhuǎn)化技術(shù)研究又開始活躍起來。德國、美國、日本等主要工業(yè)發(fā)達國家，做了大量的研究工作。大部分的研究工作重點放在如何降低反應(yīng)條件，即降低反應(yīng)壓力從而達到降低煤液化油的生產(chǎn)成本的目的。主要的成果有：美國的氫-煤法、溶劑精煉煤法、供氫溶劑

26、法、日本的NEDOL法及西德開發(fā)的德國新工藝。這些技術(shù)存在的普遍缺點是：</p><p>　　a）因反應(yīng)選擇性欠佳，氣態(tài)烴多，耗氫高，故成本高；</p><p>　　b）固液分離技術(shù)雖有所改進，但尚未根本解決；</p><p>　　c）催化劑不理想，鐵催化劑活性不夠好，鉆-鎳催化劑成本高。</p><p>　　第三代液化技術(shù)：為進一步改進和完

27、善煤直接液化技術(shù)，世界幾大工業(yè)國美國、德國和日本正在繼續(xù)研究開發(fā)第三代煤直接液化新工藝。具有代表性的目前世界上最先進的幾種煤直接液化工藝是：</p><p>　　a）美國碳?xì)浠衔镅芯抗緝啥未呋夯に嚕?lt;/p><p>　　b）美國的煤油共煉工藝COP。這些新的液化工藝具有反應(yīng)條件緩和，油收率高和油價相對低廉的特點。</p><p>　　2.4 煤炭直接液化典型

28、工藝</p><p>　　自從德國發(fā)明了煤炭直接液化技術(shù)之后，美國、日本、英國、俄國也都獨自研發(fā)出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的液化技術(shù)。以下簡單介紹幾種[11]型的煤炭直接液化工藝。</p><p>　?。?）德國IGOR工藝[12]</p><p>　　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%，不進行催化劑回收。該工藝的主要特點是：反應(yīng)條件較苛刻，反應(yīng)溫度

29、470℃，反應(yīng)壓力30MPa；催化劑使用煉鋁工業(yè)的廢渣(赤泥)；液化反應(yīng)和液化油加氫精制在一個高壓系統(tǒng)內(nèi)進行，可一次得到雜原子含量極低的液化精制油。該液化油經(jīng)過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。其工藝流程框圖見圖2-1。</p><p>　　圖2-1 德國IGOR流程</p><p>　　與老工藝相比，

30、新工藝主要有以下改進：</p><p>　　固液分離不用離心過濾，而用閃蒸塔，生產(chǎn)能力大、效率高。</p><p>　　循環(huán)油不但不含固體，還基本上排除了瀝青烯。</p><p>　　閃蒸塔底流出的淤漿有流動性，可以用泵輸送到氣化爐，制氫或燃燒。</p><p>　　煤加氫和油精制一體化，油收率高，質(zhì)量提高。</p><p

31、>　　（2）日本NEDOL工藝</p><p>　　該煤炭直接液化工藝是日本解決能源問題的陽光計劃的核心項目之一。它以天然黃鐵礦為催化劑，催化劑加入量為4%，也不進行催化劑回收。反應(yīng)壓力為19MPa，反應(yīng)溫度為460℃。其主要特點是循環(huán)溶劑全部在一個單獨的固定床反應(yīng)器中，用高活性催化劑預(yù)先加氫，使之變?yōu)楣淙軇?。液化粗油?jīng)過冷卻后再進行提質(zhì)加工。液化殘渣連同其中所含的重質(zhì)油即可進一步進行油品回收，也可直接用

32、作氣化制氫的原料?，F(xiàn)己完成原料煤用量分別為0.01萬t/a、0.1萬t/a、1萬t/a以及150萬t/d規(guī)模的試驗研究。它集聚了“直接加氫法”、“溶劑萃取法”和“溶劑分解法”這三種煙煤液化法的優(yōu)點，適用于從次煙煤至煤化度低的煙煤等廣泛煤種。目前日本此項煤液化技術(shù)已達到世界先進水平。其工藝流程框圖見圖2-2。</p><p>　　圖2-2 日本NEDOL工藝流程</p><p>　　NEDO

33、L工藝特點：</p><p>　?。╝）反應(yīng)壓力較低，為17~19MPa，反應(yīng)溫度455~465℃；</p><p>　　（b）催化劑采用合成硫化鐵或天然硫鐵礦；</p><p>　?。╟）固液分離采用減壓蒸餾的方法；</p><p>　?。╠）配煤漿用的循環(huán)溶劑單獨加氫，以提高溶劑的供氫能力；</p><p>　?。?/p>

34、e）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。</p><p><b>　　3）美國HTI工藝</b></p><p>　　該煤炭直接液化工藝使用人工合成的高分散催化劑，加入量為0.5wt%，不進行催化劑回收。反應(yīng)壓力為17 MPa，反應(yīng)溫度為450℃。HTI工藝是在H-Coal工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要特點：</p><p>　　

35、（a）采用近10年來開發(fā)的懸浮床反應(yīng)器和HTI擁有專利的鐵基催化劑；</p><p>　?。╞）反應(yīng)條件比較溫和，反應(yīng)溫度440~450℃，反應(yīng)壓力17 MPa；</p><p>　?。╟）固液分離采用臨界溶劑萃取的方法，從液化殘渣中最大限度回收重質(zhì)油，從而大幅度提高了液化油收率；</p><p>　　（d）在高溫分離器后面串聯(lián)有在線加氫固定床反應(yīng)器，對液化油進行加

36、氫精制。其工藝流程框圖見圖2-3.</p><p>　　圖2-3 美國HTI工藝流程</p><p>　　HTI工藝的主要特點是：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，達到全返混反應(yīng)模式；催化劑采用HTI專利技術(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)在線加氫固定床反應(yīng)器，起到對液化油加氫精制的作用；固液分離器采用臨界溶劑萃取

37、法，從液化殘渣中最大限度地回收重質(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。</p><p>　　2.5 國外煤液化項目發(fā)展情況</p><p>　　美國、澳大利亞、印度、新西蘭、和菲律賓的情況：</p><p>　　目前國外僅南非建設(shè)有間接液化法煤制油裝置。Sasol公司Secunda煤制油裝置將煤轉(zhuǎn)化為汽油

38、、柴油、液化石油氣和石化原料，石化原料用于45萬t/a乙烯裝置。還有一些裝置正在規(guī)劃或建設(shè)中。美國2005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1萬桶/d的煤制油裝置，主要開發(fā)商為Headwaters公司[14]。經(jīng)過10多年籌備，美國WMPIPty公司于2006年初宣布，將在Gilberton附近建設(shè)廢煤(灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的屑狀無煙煤)處理能力為140萬t/

39、a的煤制油裝置，超清潔液體燃料產(chǎn)能為5000 桶/d，發(fā)電41MW·h。一期工程投運后，WMPIPty公司還將建設(shè)產(chǎn)能為一期工程10~12倍的工業(yè)化煤制油裝置。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-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]。美國Rentech公司2006年1月首次將費-托法煤制油專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓給DKRW高級燃料公司，接受

40、轉(zhuǎn)讓的是DKRW 公司的子公司Med</p><p>　　目前，盡管已有一些裝置在規(guī)劃建設(shè)之中，但離投入生產(chǎn)運行至少還需要幾年時間，可借鑒的實際經(jīng)驗并不多。</p><p>　　澳大利亞是另一個有關(guān)“煤制油”項目的活動中心。最近，其注意力集中在將合成石油公司的F-T技術(shù)和總部設(shè)在布里斯班的Linc能源公司的井下煤炭氣化技術(shù)結(jié)合在一起的項目的建議上。這將是首個綜合這兩種技術(shù)、用煤炭生產(chǎn)合成柴

41、油的項目。該“煤制油”工作將是Linc能源公司進行的秦齊拉項目(位于昆士蘭州布里斯班市以西350公里)的一部分，同樣包括建設(shè)綜合電站。這種在地而進行除硫和其他調(diào)整的井下煤炭氣化生產(chǎn)的合成氣，與普通地而煤炭氣化系統(tǒng)中獲得的合成氣相類似但是其成本低。Linc公司今年計劃的該秦齊拉項目的第一個商業(yè)階段包括裝備一座裝機容量30~40M W的電站，該電站將向當(dāng)?shù)厥袌鎏峁╇娏?。第一階段設(shè)想建設(shè)日生產(chǎn)17000桶合成氣的“煤制油”廠及進行電站擴建。英

42、國石油公司同時表示對在秦齊拉項目中成為資產(chǎn)合伙人感興趣。其他評估井下煤炭氣化方案的公司，同樣對此項目表示出很大的興趣。</p><p>　　隨著2005年11月澳大利亞Altona資源公司獲得阿卡林加煤炭項目，Altona己指定以美國為基地的Jacobs咨詢公司，幫助其確定適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。Jacobs公司著手對與阿卡林加的煤炭資源有關(guān)的4項領(lǐng)先的氣化技術(shù)進行可行性研究。這項工作將與Altona公司計劃的鉆進計劃結(jié)合在

43、一起，于2006年第一季度結(jié)束。阿卡林加擁有70億t的次煙煤儲量，勘探總面積2500km2。</p><p>　　在印度，2004年10月，總部設(shè)在美國的Headwaters公司宣布，其子公司碳?xì)浼夹g(shù)公司(HTI)己獲得印度石油有限公司(OIT)的一個合同，研究將HTI公司的煤炭直接液化技術(shù)用于印度在技術(shù)和經(jīng)濟上的可行性。如果印度石油公司決定進行商業(yè)性的煤炭直接液化項目，HTI公司將在協(xié)商的商業(yè)條款下，提供技術(shù)許

44、可證。</p><p>　　2005年，印度石油公司和印度煤炭公司(CIL)設(shè)立了一個特別工作小組，按照印度中央煤礦規(guī)劃和設(shè)計院有限公司(CMPDIT)提供的報告，研究在印度用煤炭生產(chǎn)石油的可能性。據(jù)中央煤礦規(guī)劃和設(shè)計院有限公司稱，在每桶35美元的價格下，用煤炭生產(chǎn)石油是可行的。該小組將為此新項目制定一份藍圖，可能由兩個合資公司實施此項目，一個公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)煤炭，另一個公司建設(shè)煤炭液化廠及進行相關(guān)的上游活動。<

45、;/p><p>　　過去兩年，固體能源新西蘭有限公司對提出的將豐富的褐煤轉(zhuǎn)化為運輸燃料、總金額6.9億美元的項目，進行了可行性研究。</p><p>　　該國有采礦公司己經(jīng)對位于該國南島的大量的“海濱”褐煤資源是否適合煤炭液化項目做出了評估。將褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)動機燃料、汽油和柴油，要比將其直接供給該地區(qū)的小電站(且該地區(qū)對電力需求有限)更有價值。該液化廠每年需要50萬t褐煤，價值6.5億美元。新西

46、蘭每年需要1500萬t褐煤，生產(chǎn)足夠的柴油和汽油，使該國在運輸燃料方而達到自足。目前，新西蘭大約80%的原油需要進口。</p><p>　　總部設(shè)在克賴斯特徹奇的固體能源公司不愿意對液化廠的可能位置進行公開評論。該地區(qū)9座褐煤煤田中的4座可提供合適的煤炭，并達到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。是否進行此項目將于2006年末做出決定。在未來5~6年內(nèi)開始生產(chǎn)液態(tài)燃料。</p><p>　　2004年，菲律賓政府委

47、托Headwaters公司的子公司Headwaters技術(shù)創(chuàng)新集團(HTIG)就開發(fā)一個“煤制油”項目進行可行性研究。該研究集中在包括一個煤炭直接液化裝置、一個煤炭非直接液化裝置(煤炭氣化和合成氣滌氣裝置加上一個F-T合成裝置和一臺發(fā)電機組在內(nèi)的混合廠。該建議的項目每人可生產(chǎn)60000桶合成燃料，基建投資估計為28億美元。該廠可滿足菲律賓大約15%的運輸燃料需求，估計每年可節(jié)約32 億美元的燃料費用。煤炭直接液化和F-T裝置中，每個裝置

48、每人可生產(chǎn)大約30000桶液態(tài)燃料。這些產(chǎn)品將與最少量的下游精煉燃料混合，用以達到所需的燃料規(guī)格。</p><p>　　目前國內(nèi)外煤制油的開發(fā)項目有美國太平原煤制天然氣項目，神華108萬噸/年沒直接液化項目，伊泰16萬噸/年煤間接液化項目，晉煤甲醇制10萬噸/年汽油項目。</p><p><b>　　3 工藝設(shè)計計算</b></p><p>　

49、　3.1 工藝設(shè)計計算條件及參數(shù)</p><p>　　(1) 年設(shè)計總產(chǎn)量為：300萬噸煤制油（輕質(zhì)油、汽油、柴油）即3000000T/a</p><p>　　(2) 年總運行時間36024=8640，停車即維修時間等，此文計算取值為8000h/a</p><p>　　(3) 原料采用內(nèi)蒙古褐煤，元素質(zhì)量組成如表3-1</p><p>　　表

50、3-1 褐煤元素成分表</p><p>　?。?） 生成產(chǎn)品介紹及成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表3-2</p><p>　　表3-2 生成產(chǎn)品成分表及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)</p><p><b>　　產(chǎn)品介紹：</b></p><p>　　（a）石腦油：又稱粗汽油：一般含烷烴55.4%、單環(huán)烷烴30.3%、雙環(huán)烷烴2.4%、烷基苯11.7%、苯

51、0.1%。平均分子量為114，密度為0.76g/cm3，爆炸極限1.2%~6.0%。主要成分為烷烴的C5～C7成份。常溫、常壓下為無色透明或微黃色液體，有特殊氣味，不溶于水。主要用途：可分離出多種有機原料，如汽油、苯、煤油、瀝青等。</p><p>　?。╞）航空煤油：燃料密度適宜，熱值高，燃燒性能好，能迅速、穩(wěn)定、連續(xù)、完全燃燒，且燃燒區(qū)域小，積碳量少，不易結(jié)焦；低溫流動性好，能滿足寒冷低溫地區(qū)和高空飛行對油品

52、流動性的要求；熱安定性和抗氧化安定性好，可以滿足超音速高空飛行的需要；潔凈度高，無機械雜質(zhì)及水分等有害物質(zhì)，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，對機件腐蝕小。</p><p>　?。╟）柴油：復(fù)雜烴類(碳原子數(shù)約10～22)混合物。主要用作柴油機。</p><p>　?。╠）汽油：主要成分為C5～C12脂肪烴和環(huán)烷烴類，以及一定量芳香烴，汽油具有較高的辛烷值（抗爆震燃燒性能），并按辛烷值的高低分為

53、90號、93號、95號、97號等牌號。汽油由石油煉制得到的直餾汽油組分、催化裂化汽油組分、催化重整汽油組分等不同汽油組分經(jīng)精制后與高辛烷值組分經(jīng)調(diào)和制得，主要用作汽車點燃式內(nèi)燃機的燃料。</p><p>　?。?）基準(zhǔn)：年工作8000h，以1小時為基準(zhǔn)，30000008000=375t/h，以100t/h位基準(zhǔn)進行計算。</p><p>　?。?）原料與催化劑比為100: 4，全

54、過程的氫耗量為100:5.8，其中，加氫反應(yīng)器Ⅰ中的氫耗量占總量的68.00%， 加氫反應(yīng)器Ⅱ中的氫耗量占總量的32.00% 。另外殘渣內(nèi)含油8.00%。</p><p><b>　　3.2 設(shè)計計算</b></p><p><b>　?。?）產(chǎn)品的計算 </b></p><p>　　生產(chǎn)出液

55、體的量戰(zhàn)總產(chǎn)品的比例：32.80%+43.90%=71.70% ，</p><p>　　總產(chǎn)品的質(zhì)量：37576.70%=488.92t/h ，</p><p>　　混合氣體A的質(zhì)量：488.9215.70%=76.76t/h，</p><p>　　混合氣體B的質(zhì)量：488.92t/h7.60%=37.16t/h ，</p>

56、<p>　　混合液體A的質(zhì)量：488.92t/h32.80%=160.37t/h ，</p><p>　　混合液體B的質(zhì)量：488.92t/h43.90%=214.64t/h ，</p><p>　　甲烷的質(zhì)量：76.7625.46%=19.54t/h ，</p><p>　　乙烷的質(zhì)量：76.7647.88%=36.75

57、t/h ，</p><p>　　乙烯的質(zhì)量：76.7626.66%=20.46t/h ，</p><p>　　丙烯的質(zhì)量：37.1618.52%=6.88t/h ，</p><p>　　丙烷的質(zhì)量：37.1635.70%=13.27t/h ，</p><p>　　丁烯的質(zhì)量：37.1645.78%=17

58、.01t/h ，</p><p>　　輕質(zhì)油的質(zhì)量：160.3721.46%=34.42t/h ，</p><p>　　汽油的質(zhì)量：160.3778.54%=125.95t/h ，</p><p>　　柴油的質(zhì)量：488.9243.90%=214.64t/h。</p><p><b>　?。?）原料的計

59、算</b></p><p>　　設(shè)制取100t/h的產(chǎn)品油所需的原料為At/h。 </p><p>　　則所用催化劑為：4%At/h，</p><p>　　全過程的氫耗量為：5.80%At/h ，</p><p>　　其中，加氫反應(yīng)器Ⅰ中的氫耗量占總量的68.00%， 加氫反應(yīng)器Ⅱ中的氫耗量占總量的3

60、2.00%。</p><p>　　進入反應(yīng)器的量：A+4%A=104.00%At/h ，</p><p>　　高溫分離器分離出的氣體及輕油量：82.00%At/h，</p><p>　　高溫分離器分離出的重質(zhì)物料量：18.00%At/h ，</p><p>　　減壓塔分離出的油量：18.00%A76.00%t/h ，</p>&

61、lt;p>　　圖3-1 煤制油設(shè)計計算工藝流程圖</p><p>　　減壓塔分離出的殘渣量：18.00%A24.00%t/h，</p><p>　　殘渣內(nèi)含油量：18.00%A24.00%8.00%t/h，</p><p>　　實際的殘渣量：18.00%A24.00%（1-8.00）t/h， </p><p>　　進入氫反應(yīng)器Ⅰ的氣體及

62、輕油量：82.00%A+18.00%A76.00%t/h，</p><p>　　加氫反應(yīng)器Ⅰ的氫耗量：5.80%A68.00%t/h ，</p><p>　　進入中溫分離器分離的總量：82.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%t/h，</p><p>　　中溫分離器分離出的氣體及輕質(zhì)油量： </p><p>　?。?

63、2.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%）94.00%t/h， </p><p>　　中溫分離器分離出的重質(zhì)油量：</p><p>　　（82.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%）6.00%t/h，</p><p><b>　　循環(huán)溶劑的量： </b></p><p>

64、;　　18.00%A24.00%+（82.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%）6.00%t/h，</p><p>　　加氫反應(yīng)器Ⅱ的氫耗量：5.80%A32.00%t/h，</p><p>　　進入低溫分離器的產(chǎn)品總量： </p><p>　?。?2.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%）94.00%t+5.80

65、%A32.00%t/h， </p><p>　　由（1）過程知道總產(chǎn)品的質(zhì)量：488.92t/h100375=130.38t/h，</p><p>　　則進入低溫分離器的產(chǎn)品總量： </p><p>　?。?2.00%A+18.00%A76.00%+5.80%A68.00%）94.00%t+5.80%A32.00%t/h=130.38則A=136.52t/h，<

66、;/p><p><b>　　故得出：</b></p><p>　　催化劑的加入量：4%136.52t/h=5.46t/h，</p><p>　　全過程氫的消耗量：5.80%136.52t/h=7.91t/h，</p><p>　　進入反應(yīng)器的量：A+4%A=104.00136.52t/h=141.98t/h，</p&g

67、t;<p>　　高溫分離器分離出的氣體及輕油量：82.00%136.52t/h=111.95t/h，</p><p>　　高溫分離器分離出的重質(zhì)油量：18.00%136.52t/h=24.57t/h ，</p><p>　　減壓塔分離出的油量：18.00%136.52t/h76.00%t/h=18.68t/h，</p><p>　　減壓塔分離

68、出的殘渣量：18.00%136.52t/h24.00%t/h=5.90t/h， </p><p>　　殘渣內(nèi)含油量：18.00%36.52t/h24.00%8.00%=0.47t/h，</p><p>　　實際的殘渣量：18.00%A24.00%（1-8.00%）=5.43t/h，</p><p>　　進入氫反應(yīng)器Ⅰ的氣體及清油量： </p

69、><p>　　82%136.52t/h+136.52t/h76%=130.62t/h 。</p><p>　　進入反應(yīng)器Ⅰ的氫耗量：5.80%136.52t/h68.00%=5.38t/h，</p><p>　　進入中溫分離器分離出的氣體及輕質(zhì)油量： </p><p>　　(82%136.52+136.5276%+5.80%1

70、36.52t/h68.00%)94.00%=130.57t/h 。</p><p>　　中溫分離器分離的重質(zhì)油量： </p><p>　　(82%136.52+136.521676%+5.80%136.5268.00%)6.00%=8.16t/h 。</p><p><b>　　循環(huán)溶劑的量： </b>&

71、lt;/p><p>　　18.00%136.52t/h24.00%+(82.00%136.52+18.00%136.52t/h76.00%+5.80135.5268.00%)6.00%=14.06t/h 。</p><p>　　加氫反應(yīng)器Ⅱ的氫耗量：5.80%135.5232.00%=2.53t/h 。</p><p>　　計算出原料質(zhì)量如表3-2&

72、lt;/p><p>　　表3-2 原料質(zhì)量表</p><p>　?。?）計算出年產(chǎn)300萬噸煤所消耗的煤粉為：</p><p>　　639.978000=511.98萬噸/年，</p><p>　　則煤制油的產(chǎn)率為w=300511.9858.6%。</p><p><b>　　4 生產(chǎn)工藝設(shè)計</b>

73、</p><p>　　4.1 生產(chǎn)工藝設(shè)計方案</p><p>　　本設(shè)計項目采用高品質(zhì)原煤為原料，經(jīng)過煤液化處理后，再進行深度加工，生產(chǎn)出柴油、汽油等產(chǎn)品。煤制油直接液化工藝流程圖3-1所示。</p><p>　　洗選后的原煤經(jīng)皮帶機輸送到備煤裝置，加工成煤液化裝置及其他裝置所需的煤粉。催化劑原料在催化劑制備裝置加工，并與供氫溶劑混合調(diào)配成液態(tài)催化劑，送至煤液化裝

74、置，在高溫、高壓、臨氫和催化劑的作用下，發(fā)生裂化反應(yīng)生成煤液化油送至加氫穩(wěn)定裝置(T-Star)，反應(yīng)剩余的煤粉和部分油質(zhì)組成的油渣送至自備電站作為燃料。</p><p>　　加氫穩(wěn)定裝置主要是生產(chǎn)滿足煤液化要求的供氫溶劑，同時將煤液化粗油脫除硫、氮、氧等雜質(zhì)進行預(yù)精制。其中，柴油餾分送至加氫改質(zhì)裝置進一步提高油品質(zhì)量，輕質(zhì)溶劑返回煤液化裝置和備煤裝置作為供氫溶劑使用。生產(chǎn)初期所用的供氫溶劑需外購。</p&

75、gt;<p>　　各加氫裝置產(chǎn)生的含硫氣體經(jīng)輕烴回收及脫硫裝置處理后作為燃料氣。加氫穩(wěn)定產(chǎn)物分餾切割出的石腦油至輕烴回收及脫硫裝置處理，重石腦油進一步到加氫改質(zhì)裝置處理。</p><p>　　各裝置產(chǎn)生的酸性水在含硫污水汽提裝置處理后循環(huán)使用。煤液化、煤制氫、輕烴回收及脫硫和含硫污水汽提等裝置脫出的含硫化氫酸性氣體，經(jīng)硫回收裝置制取硫磺。</p><p>　　各加氫裝置所需的

76、氫氣，由煤制氫裝置生產(chǎn)供給?？辗盅b置制取氧氣和氮氣，供煤制氫、煤液化等裝置使用。</p><p>　　本項目工藝流程主要包括煤炭洗選單元，制氫工藝單元，催化劑制備單元，煤液化反應(yīng)單元，加氫改質(zhì)單元等。</p><p>　　4.2 主要工藝裝置及介紹</p><p>　　主要工藝裝置：煤漿制備罐、原料緩沖罐、加熱爐低壓煤漿泵、反應(yīng)器、循環(huán)氫壓縮機、冷高壓分離器、減壓塔

77、、換熱器、分餾加熱爐等</p><p>　　煤漿預(yù)熱爐：爐膛沿長度方向分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。進料端爐溫較低為預(yù)熱段，其作用在于利用爐氣熱量，以提高爐子的熱效率。加熱段為主要供熱段，爐氣溫度較高，以利于實現(xiàn)快速加熱。均熱段位于出料端，爐氣溫度與金屬料溫度差別很小，保證出爐料坯的斷面溫度均勻。燃料為煤粉。</p><p>　　換熱器：將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體，使流體溫度達到工藝流程

78、規(guī)定的指標(biāo)的熱量交換設(shè)備。煤直接液化裝置流程圖見附圖1。</p><p>　　4.3 最核心工藝的選擇</p><p>　　現(xiàn)在世界上典型的煤直接液化工藝主要有3種，即德國的IGOR工藝、日本的NEDOL工藝和美國的HTI工藝，如何在這3種工藝中作出合理正確的選擇，是項目規(guī)避技術(shù)風(fēng)險的重要環(huán)節(jié)。選擇煤液化工藝首先要考慮煤質(zhì)的適應(yīng)性，試驗表明本項目煤非常適合采用直接液化工藝。同時采用煤直接液

79、化工藝投資省、運行成本低，因而投資回報率高。</p><p>　　HTI工藝特點如下：</p><p>　　(a)在反應(yīng)器設(shè)置外動力循環(huán)方式來實現(xiàn)液化反應(yīng)器的全返混運轉(zhuǎn)模式，油收率較高。</p><p>　　(b)使用新一代的高效催化劑，添加量少，成本低。</p><p>　　(c)全餾分離線加氫，供氫溶劑配制煤漿，實現(xiàn)長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。<

80、/p><p>　　(d)反應(yīng)條件相對比較溫和。</p><p>　　HTI工藝是在H-COAL工藝和CTSL工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。</p><p>　　H-COAL是由美國碳?xì)浠衔镅芯抗狙兄频?，其前身是沸騰床重油加氫裂化H-OIL工藝。H-COAL以褐煤、次煙煤或煙煤為原料，生產(chǎn)合成原油或低硫燃料油。原料煤經(jīng)破碎、干燥后與循環(huán)油一起制成煤漿，加壓到21MPa并與氫

81、氣混合，進入沸騰床催化劑反應(yīng)器進行加氫液化反應(yīng)，經(jīng)分離、蒸餾加工后制得輕質(zhì)油和重油。該工藝特點是：高活性載體催化劑，采用固、液、氣三相沸騰床催化反應(yīng)器；殘渣作氣化原料制氫氣。CTSL工藝是在H-COAL工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的催化兩段液化工藝。特點是反應(yīng)條件緩和，采用兩個與H-COAL工藝相同的反應(yīng)器，達到全返混反應(yīng)模式；催化劑為采用專利技術(shù)制備的鐵基膠狀催化劑，催化劑活性高、用量少；在高溫分離器后面串聯(lián)有加氫固定床反應(yīng)器，起到液化油加氫精

82、制的作用；固液分離采用臨界溶劑萃取的方法，從液化殘渣中最大程度回收重質(zhì)油。</p><p>　　在上述兩種工藝的基礎(chǔ)上，利用懸浮床反應(yīng)器和鐵基催化劑進行工藝改進，形成了HTI煤液化新工藝。HTI工藝的主要特點是：反應(yīng)條件比較緩和，反應(yīng)溫度440~450℃，壓力17-19MPa[10]；采用懸浮床反應(yīng)器，到達全返混反應(yīng)模式；煤液化的第一段和第二段都是裝有高活性加氫和加氫裂解催化劑（Ni、Mo或Co、Mo）的沸騰床反

83、應(yīng)器，兩個反應(yīng)器既分開又緊密相連，可以使加氫裂解和催化加氫反應(yīng)在各自的最佳條件下進行。液化產(chǎn)物先用氫淬冷，重質(zhì)油回收作溶劑，排出的產(chǎn)物主要組成是未反應(yīng)煤和灰渣。同氫-煤工藝相比較，C4以上在402℃餾分油增加53%[23]，液化1噸無水無灰煤生成的餾分油從3.3桶提高到點5.0桶；C1~C3氣體烴產(chǎn)率從11.3降到8.6%，氫利用率從8.4%提高到10.7%；油品質(zhì)量提高，氮、硫雜原子減少50%，從而使煤液化經(jīng)濟性明顯改善，液化油成本降

84、低了17%。其工藝流程圖[23]如圖4-1。</p><p>　　圖4-1 HTI工藝流程簡圖</p><p>　　4.4 直接用煤的洗選</p><p>　　煤直接液化的操作條件要求較高，對煤種有嚴(yán)格要求[24,25]：</p><p>　　(a)煤中的灰分要低，一般小于5%，因此原煤要進行洗選，以得到精煤進行液化。煤的灰分組成對液化過程也

85、有影響，灰中的Fe、Co、Mo等元素對液化有催化作用，而Si、Ca、Mg等元素則不利于液化，且容易引起設(shè)備結(jié)垢。</p><p>　　(b)煤的可磨性好。直接液化過程要求先把煤磨成200目左右的煤粉，并干燥到水分小于2%。如果可磨性不好，生產(chǎn)過程能耗會很高，設(shè)備磨損嚴(yán)重，配件、材料消耗大，增加生產(chǎn)成本。水分高將不利于磨礦和制煤漿。</p><p>　　(c)煤中氫、氧含量差別越小越好，可以

86、減少加氫量，同時減少生成的廢水。</p><p>　　(d)煤中的硫分和氮等雜質(zhì)含量越少越好，以降低油品加工提質(zhì)的費用。</p><p>　　(e)煤巖的組成也是液化的一項主要指標(biāo)。絲質(zhì)組成越高，煤的液化性能越好；鏡質(zhì)組成量高，則液化活性差。</p><p>　　煤炭直接液化項目要求原料煤灰分≤5%，總水分≤17%。為了達到這一標(biāo)準(zhǔn)，選煤廠在工藝選擇上，要以最大限度

87、降低煤炭灰分作為主要目的。為此，采取以重介旋流器為主的選煤工藝，生產(chǎn)出滿足液化用原料煤質(zhì)量的精煤，而且中煤能滿足制氫和鍋爐用煤的要求。</p><p>　　4.5 煤直接液化反應(yīng)器的制造</p><p>　　煤液化反應(yīng)器的制造是煤液化項目中的核心制造技術(shù)。煤液化反應(yīng)器在高溫高壓臨氫環(huán)境下操作，條件苛刻，對設(shè)備材質(zhì)的雜質(zhì)含量、常溫力學(xué)性能、高溫強度、低溫韌性、回火脆化傾向等都有特殊要求。反應(yīng)

88、器材質(zhì)為2.25Cr-1Mo-1/4V，是中國一重集團新開發(fā)的鋼種。反應(yīng)器外徑5.5m，壁厚335mm，設(shè)備單體質(zhì)量達2050t，是目前世界上最大的反應(yīng)器。反應(yīng)器由中國石化工程建設(shè)公司和中國第一重型機械集團公司設(shè)計院聯(lián)合設(shè)計，由一重制造的神華集團兩臺煤直接液化反應(yīng)器已于2006年下半年制造完畢，并成功地吊起，矗立在神華集團煤制油公司工地上,本設(shè)計也采用該型號反應(yīng)器，其反應(yīng)器圖形如下：</p><p>　　圖4-2

89、 煤液化反應(yīng)器示意[5]</p><p>　　采用懸浮床反應(yīng)器，具有兩個優(yōu)點：</p><p>　　(a)通過強制內(nèi)循環(huán)，改善反應(yīng)器內(nèi)流體的流動狀態(tài)，使反應(yīng)器設(shè)計尺寸可以不受流體流動狀態(tài)的限制，因此，單臺設(shè)備和單系列裝置處理能力大；</p><p>　　(b)由于懸浮床反應(yīng)器處于全返混狀態(tài)，徑向和軸向反應(yīng)溫度均勻，可以充分利用反應(yīng)熱加熱原料，降低進料溫度；同時氣、液

90、、固三相混合充分，反應(yīng)速度快，效率高。</p><p>　　4.6 煤直接液化催化劑</p><p>　　新型高效“863”合成催化劑是國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)的一項課題成果，性能優(yōu)異，具有活性高、添加量少、油收率高等特點。該催化劑為人工合成超細(xì)鐵基催化劑，主要原料為無機化學(xué)工業(yè)的副產(chǎn)品，國內(nèi)供給充足，價格便宜，制備工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低廉，操作穩(wěn)定。由于催化劑用量少，在催

91、化劑制備裝置將催化劑原料加工，并與供氫溶劑調(diào)配成液態(tài)催化劑，有效解決了催化劑加入煤漿難的問題。</p><p>　　根據(jù)表3-2中每小時消耗催化劑的質(zhì)量，則年消耗催化劑：</p><p>　　25.608000=204800噸/年,</p><p>　　工程選用一套1×33 噸/年催化劑生產(chǎn)裝置，產(chǎn)量為催化劑煤粉33萬噸/年。</p><

92、;p>　　4.7 煤直接液化制氫單元</p><p>　　采用Shell粉煤加壓氣化工藝，該工藝是目前世界上較先進的典型的煤氣化工藝之一。</p><p>　　圖4-3 Shell煤氣化裝置流程簡圖</p><p>　　根據(jù)表3-2計算出年消耗氫氣的質(zhì)量為37.12t，</p><p>　　則體積v=100037.12222.4=415

93、744 m3/h。</p><p>　　所以選擇氣化爐有效氣體(CO+H2)生產(chǎn)能力為420 000m3/h。Shell煤氣化屬加壓氣流床粉煤氣化，以干煤粉進料，純氧做氣化劑，液態(tài)排渣。煤氣中的有效成分高達90%以上，甲烷含量很低，煤中約83%以上的熱能轉(zhuǎn)化為有效氣，約15%的熱能以中壓蒸汽的形式回收。其工藝流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　4.8 煤直接液化空分裝置</p

94、><p>　　采用德國林德公司空分技術(shù)，由兩條生產(chǎn)線組成，單條生產(chǎn)線制氧能力為50 000m3/h?？辗盅b置主要為煤制氫裝置提供高壓高純度氧氣，為煤液化、煤制氫、加氫改質(zhì)、輕烴回收等裝置提供高、中、低壓高純度氮氣，為各裝置提供儀表空氣。</p><p>　　4.9 煤直接液化自備電站</p><p>　　煤直接液化項目，需工業(yè)蒸汽400t/h，年排出油渣60萬t、洗中煤

95、33萬t，可燃性化工尾氣14000~30000m3/h。自備電站的燃料主要來源于煤直接液化所產(chǎn)生的油渣、洗中煤和可燃性化工尾氣，不足部分補充洗中煤，電站總裝機容量為600MW。</p><p>　　4.10 煤直接液化控制系統(tǒng)</p><p>　　美國霍尼韋爾公司(Honeywell)為項目提供9套集散控制系統(tǒng)(DCS)、2套緊急停車系統(tǒng)(ESD)、3套安全柵、9套可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測報

96、警系統(tǒng)，以及相關(guān)的機柜、系統(tǒng)接口、系統(tǒng)集成和備品備件，以保證項目的整體運行安全、可靠和高效。</p><p>　　4.11 煤直接液化固液分離系統(tǒng)</p><p>　　采用成熟的減壓蒸餾技術(shù)進行固液分離，減壓蒸餾技術(shù)在石油化工領(lǐng)域廣泛使用，并且十分成熟。一個減壓蒸餾塔可代替上百臺離心過濾機，因此處理量大，且不需煩瑣的過濾操作，使設(shè)備和操作大為簡化，且采用該技術(shù)所獲得的油收率并不低。根據(jù)試驗

97、結(jié)果，按照控制減壓塔底固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%來操作，非固體成分大部分是瀝青類液體，實際殘渣帶走的油只有塔底物的3%左右，對整個油收率的影響在1%以下。</p><p>　　4.12 煤直接液化固液供氫溶劑</p><p>　　煤直接液化過程中，溶劑的作用機理表明，合適的供氫溶劑是含有較多稠環(huán)芳烴并經(jīng)部分加氫的物料。在煤直接液化工藝中，將常壓蒸餾塔和減壓蒸餾塔的全部餾出物送入加氫穩(wěn)定裝置，按要求

98、的深度加氫后作為供氫溶劑。煤漿制備全部采用供氫溶劑配制。</p><p>　　T-Star工藝是沸騰床緩和加氫裂化工藝，借助液體流速使具有一定粒度的催化劑處于全返混狀態(tài)，并保持一定的界面，使氫氣、催化劑和原料充分接觸而完成加氫反應(yīng)的過程。該工藝具有原料適應(yīng)性廣、操作靈活、產(chǎn)品選擇性高、質(zhì)量穩(wěn)定、運轉(zhuǎn)連續(xù)、更換催化劑無需停工等特點。</p><p><b>　　5 總平面布置設(shè)計&

99、lt;/b></p><p>　　5.1 總平面布置的基本原則</p><p>　?。?）工廠的總平面布置應(yīng)根據(jù)車間的生產(chǎn)性質(zhì)、建筑類別、防火、衛(wèi)生、安全及施工要求，結(jié)合場地的地形、地質(zhì)、氣象等自然條件，進行合理的布置和安排，為生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件，以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果。</p><p>　　（2）工廠的總平面布置應(yīng)達到生產(chǎn)流程順暢，原材料的搬運線路短捷方便

100、，避免頻繁的貨流交叉?；S原料進廠不得穿越主要生產(chǎn)區(qū)。</p><p>　?。?）工廠的生產(chǎn)車間輔助建筑物，應(yīng)盡量組合成聯(lián)合廠房或多層建筑物，以節(jié)約廠區(qū)用地。</p><p>　　（4）工廠內(nèi)應(yīng)布置綠化和美化設(shè)施，使工廠具有整潔優(yōu)美的生產(chǎn)環(huán)境，為生產(chǎn)創(chuàng)造必要的良好條件。</p><p>　?。?）工廠的主要生產(chǎn)車間的朝向，應(yīng)具有良好的自然通風(fēng)和采光條件，避免因建筑

101、朝向問題影響操作條件。</p><p>　?。?）散發(fā)粉塵的備料車間，以及具有火災(zāi)危險性的原料堆場等，應(yīng)布置在主要生產(chǎn)區(qū)和廠前區(qū)全年最多風(fēng)頻的下風(fēng)向，并使其影響范圍最小。</p><p>　?。?）改建、擴建化工廠的總平面布置，應(yīng)盡量減少對已有生產(chǎn)格局的影響，并合理的利用舊的建筑物及設(shè)施，力求改善原有不合理的布局和不良的生產(chǎn)條件。</p><p>　?。?）化工廠預(yù)

102、留地的原則：</p><p>　　a) 當(dāng)設(shè)計任務(wù)書中已明確分期建設(shè)時，應(yīng)將初期建設(shè)項目合理的集中布置，并給以后的工程建設(shè)和生產(chǎn)聯(lián)系創(chuàng)造良好的條件。在為后期工程預(yù)留的場地上，不得修建永久性建（構(gòu)）筑物、工程管線、交通線路和種植高大喬木。</p><p>　　b) 當(dāng)設(shè)計任務(wù)書中沒有明確分期建設(shè)時，應(yīng)根據(jù)國家對產(chǎn)品的規(guī)劃和市場對產(chǎn)品的需求發(fā)展預(yù)測情況，考慮工廠有發(fā)展的可能性，在近期不多占土地

103、的前提下，可采用一次規(guī)劃、分期征用的辦法，盡可能的留出主要車間的一側(cè)，以便于今后發(fā)展。規(guī)劃的預(yù)留用地，應(yīng)取得當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的同意。</p><p>　　(9)化工廠的總平面布置，除執(zhí)行以上原則外，還應(yīng)和國家有關(guān)部門頒發(fā)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范相適應(yīng)。在設(shè)防地震區(qū)、膨脹土區(qū)、濕陷性黃土區(qū)等特殊自然條件地區(qū)，化工廠的總平面布置應(yīng)按相應(yīng)的專門規(guī)定執(zhí)行。</p><p>　　5.2 總平面布置概述</

104、p><p>　　本工程根據(jù)以上原則，較合理的設(shè)計了總平面布置圖。根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，將全廠分為前場區(qū)、動力供應(yīng)區(qū)、給水處理區(qū)、廢水處理區(qū)、備煤區(qū)、液化區(qū)、氣化區(qū)、空分區(qū)、環(huán)保區(qū)等：</p><p>　　自備電廠區(qū)：位于廠區(qū)南邊，其中全廠總變電所位于廠區(qū)最南邊，方便高壓線進入廠區(qū)。車庫位于靠近大門處，方便車輛出入?？傮w布局錯落有致、整齊、美觀、大方。</p><p>　

105、　原料場（煤場）：因主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，為減少生產(chǎn)粉塵、煙霧等的污染，以及降低火災(zāi)的損失，所以設(shè)在廠區(qū)西北面，設(shè)有鐵軌，便于運輸煤。</p><p>　　備煤區(qū)域：分為煤液化備煤區(qū)域和催化劑制備區(qū)域。</p><p>　　動力區(qū)：由于鍋爐房生產(chǎn)時會產(chǎn)生粉塵及有害氣體等污染物質(zhì)，所以將其布置在下風(fēng)向的東北角，并遠(yuǎn)離辦公和生活區(qū)。根據(jù)動力區(qū)實際情況，重點布置了綠化帶以改善操作環(huán)境。</p&

106、gt;<p>　　給水區(qū)：布置在廠內(nèi)，位于動力區(qū)的上風(fēng)向、原料場的東側(cè)。周圍重點設(shè)置了綠化帶以保持給水區(qū)的清潔。</p><p>　　廢水處理區(qū)：廢水處理采用活性污泥法，處理過程中會產(chǎn)生臭氣，所以將其布置在廠區(qū)下風(fēng)向。根據(jù)其自身工作特點，周圍布置綠化帶以改善操作環(huán)境。</p><p>　　倉庫區(qū):布置在生產(chǎn)過程中材料、化學(xué)藥品、備品備件的入口，既便于與生產(chǎn)直接發(fā)生聯(lián)系，又接近

107、主要運輸干線。</p><p>　　生活區(qū)：主要包括綜合辦公樓、醫(yī)務(wù)所、食堂、車庫、消防車庫、自行車棚以及總變電所等。</p><p>　　輔助生產(chǎn)區(qū)：靠近其為之服務(wù)的車間，便于發(fā)生故障或需要零件時，及時進行修理或供給。</p><p>　　場區(qū)大門設(shè)計：廠區(qū)設(shè)置三個主要出入口，南大門作為人流，北大門作為油制品的出口；小北門主要用于原料、燃料的出入口。</p&

108、gt;<p>　　工廠綠化：根據(jù)工廠的不同區(qū)域，采用重點規(guī)劃、分區(qū)布置的方法。廠前區(qū)及出入口設(shè)有花壇、綠籬草坪和可觀賞的樹木。廠內(nèi)主干道兩旁種植高大喬木，其余區(qū)域根據(jù)情況和需要進行綠化</p><p>　　根據(jù)地質(zhì)勘察報告，廠區(qū)場地地質(zhì)分層特征如下：</p><p>　　表層：人工填土層，平均厚度2.14m，結(jié)構(gòu)松散，壓密程度差。</p><p>　　

109、第二層：第四系沖積細(xì)沙，淤泥，承載力均低，一般不宜利用；中粗砂，有一定承載力，但埋藏較深，淺基不能利用。</p><p>　　第三層：第四系殘積粉土，分布較廣，承載力較高，層厚0.4～6.5m, 層頂埋深為9.10～16.20m, 適宜作樁基持力層。</p><p>　　第四層：強風(fēng)化砂巖，承載力高，是場地內(nèi)理想的樁基持力層，已揭層厚2.60～5.5m, 層頂埋深11.2～16.7m。&l