煤的间接液化
煤直接液化和煤间接液化综述
煤直接液化和煤间接液化综述摘要：煤的直接液化和间接液化技术经过长期发展，已形成了各自的工艺特征和典型工艺。
我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，以煤制油已成为我国能源战略的一个重要趋势。
经过长期不断努力，我国初步形成了“煤制油”产业化的雏形，在未来将迎来更多机遇和挑战。
关键字：煤直接液化煤间接液化发展历程现状前景1.煤直接液化煤直接液化又称煤加氢液化, 是将固体煤制成煤浆, 在高温高压下, 通过催化加氢裂化, 同时包括热解、溶剂萃取、非催化液化, 将煤降解和加氢从而转化为液体烃类, 进而通过稳定加氢及加氢提质等过程, 脱除煤中氮、氧、硫等杂原子并提高油品质量的技术。
煤直接液化过程包括煤浆制备、反应、分离和加氢提质等单元。
煤的杂质含量越低, 氢含量越高, 越适合于直接液化。
1.1发展历程煤直接液化技术始于二十世纪初, 1913年德国科学家Bergius首先研究了煤高压加氢, 并获得了世界上第一个煤液化专利, 在此基础上开发了著名的I G Farben工艺。
该工艺反应条件较为苛刻, 反应温度为470℃, 反应压力为70MPa。
1927年德国在Leuna建立了世界上第一个规模为0.1Mt/a的煤直接液化厂, 到第二次世界大战结束时,德国的18个煤直接液化工厂总油品生产能力已达约4.23Mt/a , 其汽油产量占当时德国汽油消耗量的50%。
第二次世界大战前后, 英国、美国、日本、法国、意大利、苏联等国也相继进行了煤直接液化技术的研究。
以后由于廉价石油的大量发现, 从煤生产燃料油变得无利可图, 煤直接液化工厂停工, 煤直接液化技术的研究处于停顿状态。
20世纪70年代,石油危机发生后, 各发达国家投人大量人力物力进行煤直接液化技术的研发, 相继开发出多种煤直接液化工艺, 但由于从20世纪80年代后期起原油价格在高位维持的时间不长,从煤生产燃料油获利的可能性较低, 这些工艺都没有实现工业化。
1.2煤直接液化技术的工艺特征典型的煤直接加氢液化工艺包括: ①氢气制备;②煤糊相(油煤浆)制备; ③加氢液化反应;④油品加工等“先并后串”四个步骤。
《煤间接液化》课件
04
煤间接液化的环境保护与经济效益
环境保护措施
减少污染物排放
采用先进的煤液化技术，降低生产过程中的污染物排放，减轻对 环境的压力。
总结词
合成气净化是确保费托合成高效稳定运行的关键环节，对于提高 产品纯度和延长催化剂寿命具有重要作用。
详细描述
合成气净化技术主要包括湿法脱硫、干法脱硫、脱硝和除尘等工 艺，根据不同需求进行选择和组合。
费托合成技术
费托合成技术
将净化后的合成气转化为烃类燃料和化学品。
总结词
费托合成是煤间接液化的核心环节，其技术水平和操作条件直接影 响产品的产量和质量。
政策支持和市场引
导
积极争取政府政策支持和市场引 导，推动煤间接液化产业的可持 续发展。
应对政策和环境变化
关注政策动态
及时了解和掌握国内外政策动态，调整产业发展战略 。
环保合规性
确保生产过程符合国家和国际环保法规要求，降低环 境影响。
资源循环利用
加强废弃物资源化利用，降低碳排放，实现绿色可持 续发展。
煤干燥
使用干燥机将煤干燥至一 定水分含量，提高煤气化 效率。
煤粉制备
将破碎后的煤粉制备成适 合煤气化的煤浆。
煤气化
气化剂
使用氧气、水蒸气等作为气化剂，与煤反应生成 气体。
气化反应
在高温、高压条件下，煤与气化剂发生化学反应 ，生成气体。
灰渣排出
气化过程中产生的灰反应
详细描述
费托合成技术主要采用铁基或钴基催化剂，在高温高压条件下将合成 气转化为烃类燃料和化学品，产物通过分馏和精制得到不同的产品。
煤的间接液化方案
BACK
间接液化工艺
折叠SHELL公司的SMDS合成工艺
SMDS合成工艺由一氧化碳加氢合成高分子石蜡烃HPS(Heavy Paraffin Synthesis)过程和石蜡烃加氢裂化或加 氢异构化-HPC(Heavy Paraffin Conversion) 制取发动机燃 料两段构成。
中科院山西煤化所浆态床合成技术的开发
BACK
( )
中国煤化工产业发展现状
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BACK
F-T合成的主要化学反应
副 反 应
除了以上6个氧化合物 的副反应。
BACK
F-T合成催化剂
合成催化剂主要由Co、Fe、Ni、Ru等周期表 第VIII族金属制成，为了提高催化剂的活性、稳 定性和选择性，除主成分外还要加入一些辅助成 分，如金属氧化物或盐类。
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谢谢大家
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煤间接液化与直接液化区别
甲醇为转化烯烃的反应（1）酸性催化特征甲醇转化为烯烃的反应包含甲醇转化为二甲醚和甲醇或二甲醚转化为烯烃两个反应。
前一个反应在较低的温度（150-350o C）即可发生，生成烃类的反应在较高的反应温度（>300o C）下发生。
两个转化反应均需要酸性催化剂。
通常的无定形固体酸可以即作为甲醇转化的催化剂，容易使甲醇转化为二甲醚，但生成低碳烯烃的选择性较低。
（2）高转化率以分子筛为催化剂时，在高于400o C的温度条件下，甲醇或二甲醚很容易完全转化（转化率100%）。
（3）低压反应原理上，甲醇转化为低碳烯烃反应是分子数量增加的反应，因此低压有利于提高低碳烯烃尤其是乙烯的选择性。
（4）强放热在200-300o C，甲醇转化为二甲醚和甲醇转化为低碳烯烃均为强放热反应，反应的热效应显著。
（5）快速反应甲醇转化为烃类的反应速度非常快。
根据大连化物所的实验研究，在反应接触时间短至0.04s便可以达到100%的甲醇转化率。
从反应机理推测，短的反应接触时间，可以有效地避免烯烃进行二次反应，提高低碳烯烃的选择性。
（6）分子筛催化的形状选择性效应原理上，低碳烯烃的高选择性是通过分子筛的酸性催化作用结合分子筛骨架结构中孔口的限制作用共同实现的。
结焦的产生将造成催化剂活性的降低，同时又反过来对产物的选择性产生影响。
DMTO工艺的开发过程中已经充分考虑了上述MTO反应的特征。
DMTO工艺的设计中，也应时刻牢记这些特征，将这些反应的原理性的特征融入其中煤间接液化与直接液化的区别一、煤炭液化发展状况:1、间接液化技术发展状况煤的间接液化技术是先将煤气化，然后合成燃料油和化工产品。
目前南非萨索尔公司、荷兰壳牌公司、美国美孚公司、丹麦托普索公司都拥有成熟技术，但达到和正在商业化生产的只有南非萨索尔公司。
该公司已先后建成了三个间接液化工厂，年产汽油、柴油、蜡、乙烯、丙烯、聚合物、氨、醇、醛、酮等113种化工产品，共计760万吨，其中油品占60%左右。
煤炭间接液化技术讲
应用先进的自动化和智能化控制技术，对生产过程进行实时监控 和优化调整，降低能耗和排放。
05
经济性分析与发展前景展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
投资成本估算方法介绍
静态投资成本估算
基于历史数据和市场价格，对煤炭间接液化 项目的设备、建设、人力等成本进行初步估 算。
ERA
定义与原理
定义
煤炭间接液化技术是指将煤炭首 先转化为合成气（主要由一氧化 碳和氢气组成），再进一步合成 液体燃料的过程。
原理
该技术基于费托合成反应，即一 氧化碳和氢气在催化剂作用下反 应生成烃类化合物，进而生产汽 油、柴油等液体燃料。
发展历程及现状
早期探索
工业应用
20世纪初，德国科学家开始研究从合成气 生产液体燃料的方法。
反应器类型及操作条件
反应器类型
固定床反应器、流化床反 应器、浆态床反应器等。
反应温度与压力
根据所选工艺和反应器类 型，确定合适的反应温度 和压力。
催化剂选择与装填
选用高效、稳定的催化剂， 并按要求进行装填。
产品分离与精制方法
产物分离
废气、废水处理
通过蒸馏、萃取等方法将产物从反应 混合物中分离出来。
THANKS
感谢观看
二战期间，德国为应对石油短缺，大力发 展煤炭间接液化技术并实现工业化。
现代发展
现状
随着环保要求的提高和技术的进步，煤炭 间接液化技术不断得到优化和改进。
目前，该技术已在全球多个国家得到应用 ，尤其在煤炭资源丰富而石油资源相对匮 乏的地区，如中国、南非等。
技术优势与局限性
原料来源广泛
可利用丰富的煤炭资源作为原料。
煤的间接液化工艺就是先对原料煤进行气化
煤的间接液化工艺就是先对原料煤进行气化，再做净化处理后，得到一氧化碳和氢气的原料气．然后在270C ~350C左右，2.5MPa以及催化剂的作用下合成出有关油品或化工产品。
即先将煤气化为合成气(CO+H2)，合成气经脱除硫、氮和氧净化后，经水煤气反应使H2/CO比调整到合适值，再Fischer-Tropsch催化反应合成液体燃料。
典型的(Fischer-Tropsch)催化反应合成柴油工艺包括：煤的气化及煤气净化、变换和脱碳；F-T合成反应；油品加工等3个步骤。
气化装置产出的粗煤气经除尘、冷却得到净煤气，净煤气经CO宽温耐硫变换和酸性气体脱除，得到成分合格的合成气．合成气进入合成反应器，在一定温度、压力及催化剂作用下，H2和CO转化为直链烃类、水及少量的含氧有机化合物．其中油相采用常规石油炼制手段，经进一步加工得到合格的柴油。
F-T合成柴油的特点是：合成条件较温和，无论是固定床、流化床还是浆态床，反应温度均低于350℃，反应压力为2.0~3.0MPa，且转化率高。
间接液化几乎不依赖于煤种(适用于天然气及其它含碳资源)，而且反应及操作条件温和。
间接法虽然流程复杂、投资较高，但对煤种要求不高，产物主要由链状烃构成，因此所获得的十六烷值很高，几乎不含硫和芳香烃。
由煤炭气化生产合成气、再经费-托合成生产合成油称之为煤炭间接液化技术。
“煤炭间接液化”法早在南非实现工业化生产。
南非也是个多煤缺油的国家，其煤炭储藏量高达553.33亿吨，储采比为247年。
煤炭占其一次能源比例为75.6%。
南非1955年起就采用煤炭气化技术和费-托法合成技术，生产汽油、煤油、柴油、合成蜡、氨、乙烯、丙烯、α-烯烃等石油和化工产品。
南非费-托合成技术现发展了现代化的Synthol浆液床反应器。
萨索尔（Sasol）公司现有二套“煤炭间接液化”装置，年生产液体烃类产品700多万吨（萨索尔堡32万吨/年、塞库达675万吨/年），其中合成油品500万吨，每年耗煤4950万吨。
《煤化工工艺学》——煤的间接液化
为了提高活性和选择性，还加入了各种助剂和载体，载体 的加入，导致了催化剂中的金属组分高度分散，并提高了催 化剂的抗烧结性。
① 钴、镍催化剂 条件温和，合成产品主要是脂肪烃，但稍提高反应温度 则甲烷含量大增。 ② ThO2和ZnO催化剂 条件苛刻，只能生成烃醇混合物，但氧化性催化剂对硫 不敏感。
用在固定床反应器的中压合成时，反应温度为220～240 ℃ 铁催化剂加钾活化，具有比表面积高和热稳定性好的结构，可用的载体为 Al2O3、CaO、MgO、SiO2、ZSM-5分子筛．其操作温度为220～340 ℃,操 作压力为1～3 MPa。
第6章 煤间接液化
§6.1 费托合成
费托合成
具体到中国的发展来说，关键在于技术，中国人 不掌握这个技术，南非转让要价非常高。国内的 技术尚不成熟。因此发改委是限制发展，除了兖 矿榆林100万吨、山西潞安、内蒙伊泰的16万吨 中试，神华和神华宁煤的3个300万吨/年项目外， 短期内不会核准类似项目。而国内的项目同样遇 到了技术来源、可靠性的问题。
煤液化是提高煤炭资源利用率，减轻燃煤污染的有效途径之一，是 洁净能源技术之一。
煤液化的实质
煤液化的目的之一是寻找石油的替代能源。煤炭资源10 倍于石油，故认为液化煤是石油最理想的替代能源。
煤与石油的异同点
名称 状态 分子 量 煤 固体 5000~10000 吡啶萃取物的分子量约2000 石油 液体 平均值200 高沸点渣油的分子量600
F-T合成催化剂
单一催化剂
铁、钴、镍和钌（沉淀铁催化剂、熔铁型催化剂 ）
F-T合成 催化剂
复合催化剂
Fe、Co、Fe-Mn等与ZSM-5分子筛混合组成的 复合催化剂 首先：复合催化剂可以将F-T合成的宽馏分烃类 由C1~C40缩小到 C1~C11，抑制了C11以上的高分 子量烃类的生成。 其次，复合催化剂还大幅度提高了汽油馏分 C5~C11 的比例，并且合成产物中基本上不含有 含氧化合物。 故：复合催化剂将得到广泛的应用。
煤炭液化的工艺
煤炭液化的工艺煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤掖化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类。
煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。
因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
煤的间接液化是以煤基合成气(CO+ 2H )为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其净化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。
通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG(液化石油气)、喷气燃料，还可以提取BTX(苯、甲苯、二甲苯)，也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化合物。
煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化成硫化氢再经分解可以得到元素硫产品。
2.1直接液化的基本原理2.1.1 反应机理大量研究证明，煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤，首先，当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围。
第二步，在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油的分子。
能与自由基结合的氢并非是分子氢，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子，氢原子或活化氢分子的来源有:①煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由基;②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基;③氢气中的氢分子被催化剂活化;④化学反应放出的氢，如系统中供给(2CO+H O )，可发生变换反应(222CO+H O CO +H )放出氢。
当外界提供的活性氢不足时，自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应，最后生成固半焦或焦炭。
第三步，沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
煤的液化和气化
煤的液化和气化煤的液化是先进的煤炭转化技术之一, 是以煤为原料制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类.一.煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，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400摄氏度、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，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。
一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。
煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。
但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。
煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。
因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
二.煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。
特点在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。
编辑本段煤间接液化技术的发展70 年代以后, 德国、美国、日本等主要工业发达国家, 为提高效率、降低生成成本, 相继开发了许多我国煤炭直接液化技术的开发研究为了解决我国石油短缺的问题, 寻求廉价生产人造石油的有效途径, 我国自1980 年重新开展煤炭直接液化技术研究。
在煤炭科学研究总院北京煤化学研究所建成具有先进水平的煤炭直接液化、油品提质加工、催化剂开发和分析检验实验室, 开展了基础和技术研究, 取得了一批科研成果, 培养了一支技术队伍, 为深入进行工艺开发和筹建大型煤炭直接液化生产厂奠定了基础。
煤间接液化
煤间接液化煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
目录11简介2▪目标产物3▪特点42煤间接液化技术的发展5▪产生6▪发展7▪现状83F-T合成的主要化学反应9▪主反应10▪副反应114F-T合成催化剂12▪组成13▪温度、压强145F-T合成反应器15▪简介16▪固定床反应器（Arge反应器）17▪浆态床反应器18▪循环流化床反应器19▪固定流化床反应器206间接液化工艺21▪SASOL工艺22▪SHELL公司的SMDS合成工艺23▪中科院山西煤化所浆态床合成技术的开发24▪兖矿煤制油技术开发257中国煤化工产业发展现状1煤间接液化简介煤间接液化目标产物煤间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。
煤间接液化特点在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。
2 煤间接液化技术的发展煤间接液化产生煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch 于1923首先发现并以他们名字的第一字母即F-T命名的，简称F-T合成或费托合成。
依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。
煤间接液化发展自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可从CO和H2生成烃类化合物以来，费托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因素而盛衰不定。
费托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共57万吨/年的生产能力。
煤间接液化与直接液化技术的比较及缺点
煤间接液化与直接液化技术的比较及缺点一．煤间接液化介绍煤的间接液化技术是先将煤全部气化成合成气，然后以合成气为原料，在一定温度、压力和催化剂存在下，通过F-T合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺。
包括煤气化制取合成气、催化合成烃类产品以及产品分离和改制加工等过程。
煤炭间接液化技术主要有南非的萨索尔（Sasol）费托合成法、美国的Mobil（甲醇制汽油法）和荷兰SHELL的中质馏分合成（SMDS）间接液化工艺。
F-T合成的特点是：合成条件较温和，无论是固定床、流化床还是浆态床，反应温度均低于350℃，反应压力2.0-3.0MPa；转化率高，如SASOL 公司SAS工艺采用熔铁催化剂，合成气的一次通过转化率达到60％以上，循环比为2.0时，总转化率即达90％左右。
二．煤直接液化介绍煤的直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化生成液体烃类及少量气体烃，脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的转化过程。
煤化工监理目前国内外的主要工艺有：1.美国HTI工艺该工艺是在两段催化液化法和H－COAL工艺基础上发展起来的，采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂（GelCatTM）。
反应温度420～450℃，反应压力17MPa；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混反应器模式；催化剂是采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂。
在高温分离器后面串联一台加氢固定床反应器，对液化油进行在线加氢精制。
2.日本NEDOL工艺该工艺由煤前处理单元、液化反应单元、液化油蒸馏单元及溶剂加氢单元等4个主要单元组成。
反应压力17M～19MPa，反应温度为430～465℃；催化剂采用合成硫化铁或天然硫铁矿。
离线加氢方式3.德国煤液化新工艺（IGOR工艺）1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70MPa降至30MPa，反应温度450～480℃，固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。
煤的间接液化
煤的间接液化煤间接液化主要有两个工艺路线，一个是合成气费托合成（Fischer-Tropsch），另一个是合成气-甲醇-汽油（MTG）的Mobil工艺。
这两个工艺都已实现工业化生产。
费托合成在南非已建立三个合成油工厂。
甲醇转化制汽油工艺已在新西兰建成工业化装置。
煤直接液化，所产轻油及中油主要含芳烃。
费托合成所产液体产品，主要是脂肪族化合物，适合用作发动机燃料。
这样煤直接液化和间接液化互相补充，各自以芳香族和脂肪族产品为主，以满足不同产品要求。
煤的间接液化还包括合成气制甲醇与醋酐等内容，由于篇幅限制，这里仅对制取液体燃料作简要介绍。
1．费托（F-T）合成⑴概述费托合成是用合成气为原料生产各种烃类以及含氧化合物的方法。
它合成的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、乙醇、丙酮和基本有机化工原料，如乙烯、丙烯、丁烯和高级烯烃等。
与直接液化不同，间接液化可以利用高灰煤。
F-T法最初是在1923年由费雪（F·Fischer）和托普斯（H·Tropsch）发现的。
后来在1936年由鲁尔化学公司实现工业化。
以后到1945年期间先后在德国、日本、中国和法国建成了十四套装置，总产量在136万吨/年。
50年代在廉价石油和天然气的大量供应的影响下，世界F-T合成发展受挫。
只有南非由于政治原因和资源特点，在1956年建成了F-T合成厂（Sasol-Ⅰ厂），后来在1980年以及1984年又先后建成Sasol-Ⅱ厂和Ⅲ厂。
年处理煤量达4000万吨。
⑵ F-T合成的原理①F-T合成过程中发生的反应包括一系列平行和连串反应，其中有两个最基本的反应，它们是：CO+2H2→(-CH2-)+H2O (1)2CO+H2→(-CH2-)+CO2 (2)在使用铁催化剂时，反应（1）产物水汽很容易再发生水煤气变换反应（3）：CO＋H2O→H2＋CO2 （3）这样，反应（2）实际上是由反应（1）和（3）组合而成的。
根据方程（1）和（2）生成烯烃，每标米立方（CO＋H2）合成气，完全转化时可得到的最大产率为208.5g。
煤炭的间接液化
4
F-T合成工艺过程
F-T合成工艺过程
F-T合成典型工艺流程简图， 如需要的的和侧合成气可由煤经 汽化炉气化和天然气部分氧化等 造气工艺生产粗合成气，粗合成 气经变换、净化等H2/CO2调节 后进入合成反应器，合成不同链 长的烃，再经改质得到汽油、柴 油、煤油等。
F-T合成工艺过程
Shell公司的SMDS工艺 :
SMDS（shell middle distillate synthesis）由造 气、FT合成、中间产品转换和产品分离等部分组成。 采用茂金属钴基催化剂和列管固定床反应器，高选择性 生产蜡。该工艺的主要产品是石脑油、航空煤油、柴油 和蜡，可实施柴油方案，煤油方案。
※ 气流床反应器可在较高温度下操作，采用活
性较低但强度高的熔铁催化剂，生成气态和较低沸 点的产品，能阻止蜡的生成。液体产品中约78%为石 脑油，7%为重油，其余为醇和酸等。
※ 气流床中反应热的外传效率高，控制温度好，
催化剂可连续再生，单元设备生产能力大，结构比 较简单。
浆态床 反 应 器
浆态床反应器是一个气液固
F-T合成工艺上的问题及改进措施
F-T合成反应为强放热反应，要解决排除大量反应热的问题，为了达到产 品的最佳选择性和催化剂使用寿命长的要求，反应需在等温条件下进行。
㈠ 尽快去掉反应热，以保持合适的反应温度，防止催化剂，烧结失去 活性和大量的甲烷生成。
㈡ 降低反应器中的温度梯度，防止催化剂上积炭，使催化剂活性下降。 工业上用导热油在列管反应器壳程强制对流换热，及时移走反应热，保持 适宜的反应温度。
煤化工工艺学课件 第八章 煤的间接液化
(2n+1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1CHO +2nCO2
➢ 生成碳的反应
T 反应有利于短 链烃生成
2CO→C +CO2 CO+H2→C +H2O
P 反应移向长 链烃，压力过 高，有利于含
氧化合物
不同的反应条件及不同的催化剂条件下，合成反应能得到不同组成的 反应产物。产物中不同碳数的正构烷烃的生成几率随链的长度增加而 减小，正构烯烃则相反，产物中异构烃类很少。
双活性中间体机理
铁基催化剂表面存在两种活性物种，活化的碳原子与可氢化的氧原子（实际 还有活化氢原子）。在表面碳上进行烃化反应，而链增长同样是通过CO插入实现。 该机理同时考虑了碳化物机理和含氧中间体机理，比CO插入机理解释更多的实验 现象。
综合机理
F-T合成产物的分布较宽，生成许多不同链长和含有不同官能团的产物。不 同官能团的生成意昧着反应过程中存在着不同的反应途径和中间体；另外由于 催化剂和操作条件的改变引起产物分布的变化，表明存在着不同的反应途径。
8.3.1 合成过程及反应
煤气化 煤气净化、水煤气变换
合成 反应 产品分离 产品精制
焦油 、酚、氨
硫磺、 CO2
反应热
CH4、 H2 C2、C3、C4烷烃、烯 烃 汽油、正烯烃 柴油 石蜡基重油 固体蜡 含氧化合物
8.3.1 合成过程及反应
烃类生成反应 水气变换反应 烷烃生成反应
烯烃生成反应
• 中科合成油负责油品合成和油品加工装置两大核心装置的工艺包编制、总体 设计、基础设计和详细设计工作，采用中科合成油技术有限公司自主研发的 高温浆态床费托合成和油品加工技术。
宁煤400万吨/年间接液化 厂
煤转化技术：煤间接液化
§ 4.1 费托合成 § 4.2 合成甲醇 § 4.3 甲醇转化制汽油－MTG（Methanol to Gasoline） § 4.4 甲醇利用进展 § 4.5 煤制乙酐 § 4.6 合成气两段直接合成汽油
§ 4．1 费托合成 费托合成：
具体到中国的发展来说，关键在于技术，中国人不掌握这个技 术，南非转让要价非常高。国内的技术尚不成熟。因此发改委是限 制发展，除了兖矿榆林100万吨、山西潞安、内蒙伊泰的16万吨中 试，神华和神华宁煤的3个300万吨/年项目外，短期内不会核准类 似项目。而国内的项目同样遇到了技术来源、可靠性的问题。
④浆态床反应器 SASOL的三相浆态床反应器（Slurry Phase Reactor）：
a:特点： 浆态床反应器属于三相流化床。床内液体是高沸点烃类油，催
化剂微粒悬浮其中，合成气以鼓泡形式通过，构成气液固三相流化 床； b:两项专利技术：
SASOL浆态床技术的核心和创新是其拥有专利的蜡产物和催 化剂实现分离的工艺；此技术避免了传统反应器中昂贵的停车更换 催化剂步骤。反应器设计简单。
d:循环流化床也有一些缺点： 操作复杂；从尾气中分离细小的催化剂颗粒比较困难。防止碳化铁颗粒所引 起的磨损要求使用陶瓷衬里来保护反应器壁。 f:流程 新原料气与循环气以1：2.4比例混合，加热到160℃以后进入反应器的水平 进气管，与循环热催化剂混合，进入提升管和反应器内反应。 为了防止催化剂被蜡粘结在一起，采用较高的温度（320～340℃）和富氢操 作，合成气H2/CO=6，反应压力2.26～2.35MPa。 反应气体先在热油洗涤塔除去重质油和夹带的催化剂，塔顶温度150℃，使塔 顶产物不含重油，塔顶产物进入分离器分出轻油和水，大部分尾气经循环压 缩机返回反应器，余气再送入油吸收塔脱除C3和C4。
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煤间接液化技术的发展
产 生
发 展 现 状
• 煤间接液化中的合成技术是由德国科学家 Frans Fischer 和 Hans Tropsch 于1923首先发现并以他们 名字的第一字母即F-T命名的，简称F-T合成或费 托合成。 • 自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂 上可从CO和H2生成烃类化合物以来，费托合 成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治 因素而盛衰不定。 • 二十世纪五十年代初，南非不仅打破了石油禁 运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费托 合成技术工业化的国家。 • 除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森美孚、英国石油等也正在开发自己的费托合成工 艺，转让许可证技术，并且计划在拥有天然气的 边远地域来建造费托合成天然气液化工厂。
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F-T合成的主要化学反应
主 反 应
1. 生成烷烃:nCO+(2n+1)H2 = CnH2n+2+nH2O
2. 生成烯烃:nCO+(2n)H2 = CnH2n+nH2O 3. 另外还有一些副反应，如:
4. 生成甲烷:CO+3H2 = CH4+H2O
5. 生成甲醇:CO+2H2 = CH3OH 6. 生成乙醇:2CO+4H2 = C2H5OH+ H2O
煤的间接液化
The indirect liquefaction of coal
目录
简介 煤间接液化技术的发展 F-T合成的主要化学反应 F-T合成催化剂 F-T合成反应器 间接液化工艺 中国煤化工产业发展现状
简介
目标产物：煤间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应 将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁 净的合成气(CO+H2)，合成气在催化剂作用下发生合成反应 生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等 产品。 特点：在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害 元素以及无机矿物质(燃烧后转化成灰分)均可脱除，硫还可 以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品 更优质。
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中国煤化工产业发展现状
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循环流化床反应器(CFB)
固定流化床反应器
F-T合成反应器
固定床反应器 (Arge反应器)
易于操作;由于液体产品顺 催化剂床层流下，催化剂和 液体产品分离容易，适于费 托蜡生产。反应器制造昂 贵。，装填了催化剂的管子 不能承受太大的操作温度变 化。
浆态床反应器
浆态床反应器和固定床相比 要简单许多，它消除了后者 的大部分缺点。浆态床的床 层压降比固定床大大降低， 从而气体压缩成本也比固定 床低很多。可简易地实现催 化剂的在线添加和移走。
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谢谢大家
温度、压强
钴和镍催化剂的合适使用温度为170~190℃，铁 催化剂的适宜使用温度为200~350℃。镍剂在常下 操作效率最高，钴剂在0.1~0.2MPa时活性最好。 铁剂在1~3MPa时活性最佳，而钼剂则在10MPa时 活性最高。
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F-T合成反应器
固定床反应器(Arge反应 器) 浆态床反应器
间接液化工艺
折叠SHELL公司的SMDS合成工艺
SMDS合成工艺由一氧化碳加氢合成高分子石蜡烃HPS(Heavy Paraffin Synthesis)过程和石蜡烃加氢裂化或加 氢异构化-HPC(Heavy Paraffin Conversion) 制取发动机燃 料两段构成。
中科院山西煤化所浆态床合成技术的开发
7. 结炭反应:2CO = C+CO2
副 反 应
除了以上6个反
应以外，还有生
成更高碳数的醇 以及醛、酮、酸、 酯等含氧化合物 的副反应。
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F-T合成催化剂
合成催化剂主要由Co、Fe、Ni、Ru等周期表 第VIII族金属制成，为了提高催化剂的活性、稳 定性和选择性，除主成分外还要加入一些辅助成 分，如金属氧化物或盐类。
循环流化床反应器 (CFB
固定流化床反应器
固定流化床操作比较简单。 和商业循环流化床相比，它 们具有类似的选择性和更高 的转化率。在同等的生产规 模下，固定流化床比循环流 化床制造成本更低 BACK
循环流化床的一个重要 的特点是可以加入新催 化剂，也可以移走旧催 化剂。 循环流化床也有一些缺 点:操作复杂;
自上世纪70年代末开始，中科院山西煤化所一直从事间 接液化技术的开发，并取得了令人瞩目的成绩。除了系 列催化剂的开发外，还对固定床和浆态床合成技术进行 了较系统的研究
兖矿煤制油技术开发
兖矿集团下属公司上海兖矿能源科技研发有限公司自 2002年下半年起开始费托合成煤间接液化的研究开发工 作，目前已成功开发出具有自主知识产权的低温费托合 成煤间接液化制油技术