神华煤制油技术基础知识0902
煤制油工艺
煤制油工艺煤制油也称煤液化，是以煤炭为原料生产液体燃料和化工原料的煤化工技术的简称。
一、煤炭液化的研究背景：⑴中国是一个富煤贫油少气的国家，而煤炭液化技术也将成为新型煤化工产业的重要方向之一；⑵在应对当今石油供需矛盾和贯彻节能减排政策中，煤炭液化不仅具有重大的环保意义，而且具有保障能源安全的战略意义。
二、煤液化技术通常有两种技术路线，即直接液化和间接液化。
1、煤炭的直接液化技术：⑴反应机理：⑵煤质要求：①煤化程度：煤化程度越深，加氢液化越难；高等挥发烟煤（长焰煤、气煤）和年轻褐煤是最适宜的液化原料，中等变质程度以上的很难液化；②煤岩组成：镜质组和壳质组是活性组分，易加氢液化，而惰质组难液化或根本不能液化；③矿物质组成及含量：矿物质的含量越低越好，5%左右最好，最大不超过10%；⑶催化剂的选择：①钴(Co)、钼（Mo）、镍（Ni）：这类催化剂的催化活性较高。
但是这类金属催化剂的价格比较昂贵而且丢弃对污染比较严重，因此用后要回收；②金属卤化物：如ZnCl2、SnCl2等，属酸性催化剂，裂解能力强，但是对煤液化装置设备有较强的腐蚀作用；③铁系催化剂：包括含铁的天然矿石、含铁的工业残渣和各种纯态铁的化合物（如铁的氧化物、硫化物和氢氧化物）。
⑷供氢溶剂的作用：①提供和传递转移活性氢作用；②溶胀分散作用；③对煤粒热裂解生成的自由基起稳定保护作用；④溶解作用；⑤稀释液化产物作用。
⑸直接液化工艺：①德国IGOR工艺：该工艺以炼铝赤泥为催化剂，催化剂加入量为4％，不进行催化剂回收。
反应压力为30MPa，反应温度为465C。
现已完成0．2t／d和200t／d规模的试验研究。
采用减压蒸馏(即闪蒸)方法进行固一液分离，液化粗油不经降温而直接进行提质加工，将难以加氢的沥青质留在残渣中用作气化制氢的原料。
②日本NEDOL工艺：该工艺以黄铁矿为催化剂，催化剂加人量为4％，也不进行催化剂回收。
反应压力为19 MPa，反应温度为460℃。
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现场仪表技术
绝对误差是指仪表的测量值与被测 变量真实值之差,即△C＝Cm-Cr。
相对误差是指测量的绝对误差与被 测变量的真实值之比，即 Ca=△C/Cr,通常以百分数表示。
工业仪表通常用引用误差来表示仪 表的准确程度，即绝对误差与测量 范围的比值，以百分数表示， Ca=△C/(Cmax-Cmin)x100%。
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DCS 技术
• 煤液化项目联合控制室UCR1-UCR5采用 HONEYWELL 公司最新推出的Experion PKS 控制系统，它最大的特点是采用容错 以太网技术 。
• 第一循环水场；第二循环水场；给水消防 加压及泡沫泵站；污水处理场；火炬放空 气回收设施；罐区等装置采用 SCADA PACK 32P 控制器，实现数据采集。
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V锥流量计
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V锥流量计
特点：显著改善了传统差、压流量计的使 用局限、较高的精确度和重复性、 无苛刻 的直管段要求、自清洗功能，适用于容易 结垢的脏污介质。
适用范围：可测的流体非常广泛，各种气 体、液体、蒸汽等都可有效测量，适用的 管径DN15～DN3000。从适用的介质范 围和工艺管径、工艺条件来讲，目前还没 有一种流量计能与塔形流量计相比。
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联合控制室
•煤制油全厂共设10个联合控制室
101 煤液化备煤装置 (含23单元部分)
五环股份有限 公司
102 催化剂制备装置 东华工程科技
UCR 103 煤液化装置 *
SEI
1 104 加氢稳定装置
神华集团公司煤制油化工生产企业安全管理规定.讲述
神华集团公司煤制油化工生产企业安全管理规定第一条煤制油化工生产企业是指神华集团所属煤制油煤化工、煤焦化企业（以下简称：生产企业）。
第二条生产过程中的安全管理（一）生产企业应设置专门的安全管理机构，配置与管理内容相适应的人力和装备，逐级建立安全管理网络，完善各级安全生产责任制。
（二）生产企业应按照神华集团公司要求，建立并实施本质安全管理体系。
（三）生产企业应定期组织安全大检查，确保生产过程的各个环节如安全管理、工艺、设备、电气仪表以及设计变更管理、生产指挥、原材料采购使用、生产计划制定与执行等均能满足安全生产的需要。
具体要求如下：1.制定生产计划时，应保证生产装置在安全的负荷下运行，并保证加工的原料性质符合工艺指标要求，当需要加工的原料性质超出工艺卡片范围时，应进行充分的论证或试验，并制订专门的加工方案后方可执行。
2.采购部门应保证所采购的原材料（包括化工辅助材料、整体设备、设备配件及其它材料等）质量合格，并经过进厂检验后方可发放。
要严格出入库及现场验收管理制度，杜绝因材料误用导致生产安全事故或隐患。
3.技术（含规划、设计、生产技术）和生产管理部门应在技术选择上保证所采用的技术是成熟可靠的，过程控制方案是安全的。
要会同设计单位编写适合于装置的工艺技术规程和操作法，并组织职工学习、演练和考核，确保取得上岗资格的操作人员的能力真正适合于本岗位的要求。
要制定严格的工艺、生产管理制度，规范各种生产管理和操作行为，包括特殊介质如氮气、瓦斯、氢气、氧气、一氧化碳等的使用规范，确保装置运行过程中的工艺安全。
4.设备管理部门应在设备选择上把好质量关，确保用于生产装置的所有动、静设备能够满足设计标准和现场需要。
在设备检修、设备维护管理、配件管理、润滑油管理及承包商管理方面，应制定严格的制度和控制程序，保证在用动、静设备的完好率，保证相关业务承包商具有专业资质，能够满足实际需要。
应组织编制设备操作手册，并组织职工学习，对岗位职工的设备操作业务能力是否满足岗位需求负责。
煤制油煤化工知识
煤制油煤化工知识煤制油煤化工知识现代新型煤制油化工技术是以煤炭为基本原料，经过气化、合成、液化、热解等煤炭利用的技术途径，生产洁净能源和大宗化工产品，如合成气、天然气、柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、聚乙烯、聚丙烯、甲醇、二甲醚等。
改变传统的煤炭燃烧、电石、炼焦等以高污染、低效率为特点的传统利用方式。
1、煤炭液化技术之——煤炭直接液化（煤加氢液化, Direct Coal Liquefaction）煤直接液化，将煤在氢气和催化剂作用下通过液化生成粗油，再经加氢精制转变为汽油、柴油等石油燃料制品的过程，因液化过程主要采用加氢手段，故又称煤加氢液化法。
煤直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、催化剂制备、氢制取、加氢液化、固液分离、液体产品分馏和精制，液化大规模制备氢气通常采用煤气化或者天然气转化。
煤加氢液化的过程基本分为三大步骤。
（1）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，产生大量以结构单元为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围；（2）在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下、自由基加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油分子。
能与自由基结合的氢并非是分子氢（H2），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。
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，最后生成固体半焦或焦炭；（3）沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
一般来讲，煤炭直接液化的用煤要求如下：(1)煤中的灰分要低，一般小于5%，因此原煤要进行洗选,生产出精煤进行液化；(2)煤的可磨性要好；(3)煤中的氢含量越高越好，氧的含量越低越好；(4)煤中的硫分和氮等杂原子含量越低越好，以降低油品加工提质的费用；煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。
神华宁煤煤制油简介
神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目简介项目位于宁东能源化工基地煤化工园区A区，项目总占地面积815.67公顷，其中厂区占地面积334.4公顷；总投资550亿元人民币，项目以煤为原料，其中原料煤1937.6万吨/年、燃料煤521.9万吨/年，共计2459.5万吨/年；项目年用水量2478万方水；项目年产合成油品405.3万吨，其中：调和柴油为273.7万吨，石脑油为98.3万吨，液化气33.3万吨；副产硫磺33万吨，混醇7.5万吨、硫酸铵10.7吨；
项目由工艺生产装置、公用工程、辅助工程、储运工程、服务性工程和厂外工程等6部分71个主项组成。
工艺生产装置划分为9个主项，两条生产线，空分装置（12套10万Nm3/h）、气化装置（28台）、一氧化碳变换（6套）、净化装置（4套）、硫回收（3套）、费托合成装置（2个系列）、油品加工装置（1套）、尾气制氢装置（1套）和甲醇装置（1套）；
公用工程划分11主项，主要包括：动力站（6台640吨/h+4台600吨/h 锅炉）、除盐水站、循环水站（3套24万方/h）、污水处理厂、消防水站等;
辅助工程划分为18个主项，主要包括：中央化验室、机电仪机修厂房、消防站、环境监测站等；储运工程分为7个主项，主要有化学原料罐区、液体产品罐区、中间产品罐区、液体铁公路装车等；服务性工程有8个主项，包括：行政办公楼、生产管理楼、食堂、浴室、倒班宿舍、HSE楼、活动中心等；
厂外工程有供煤、供水、供电、渣场、蒸发塘、大件组装厂等设施；
项目土石方总量为1500万方，厂区建构物总面积约为45万平米；共有设备约8600台（套），其中静设备4200台，动设备4400台（套）；工艺管道
约900公里，全部钢材总需求量约150万吨。
神华煤制油技术基础知识0902
煤直接液化原理
石油和煤炭主要元素组成对比
石油 87-88 13-14 煤炭 75-80 5.0-6.0 10.0-20.0 1 0.5-2.0 0.8
碳% 氢% 氧% 氮% 硫% 氢 /碳原子比 碳原子比
1.8
煤直接液化原理
• • • • 打断煤大分子的桥键 加氢，改变分子结构，提高H/C H/C原子比 加氢，改变分子结构，提高H/C原子比 脱除煤炭中氧、 脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子 脱除煤炭中无机矿物质
概要
石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题
• • • • • 中国石油资源相对短缺； 中国石油资源相对短缺； 中国石油产量难以大幅度提高； 中国石油产量难以大幅度提高； 中国石油需求量快速增长； 中国石油需求量快速增长； 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； 中国的能源安全主要是石油供需问题。 中国的能源安全主要是石油供需问题。
概要
煤炭、 煤炭、石油储采比
可采储量 亿吨） （亿吨） 能源 世界 中国 煤炭 9842 1145 石油 1434 33 近年产量 储采比 亿吨） （亿吨） 世界 中国 世界 中国 45.5 12.5 216 92 35.2 1.61 41 20.5
概要
原油进口量，年均递增25% 原油进口量，年均递增25%
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 70%
进口石油依存度变化
9.18倍 9.18倍
60% 50% 40% 30% 20% 10%
万吨
1993
2003
0%
1995
2003
2020(估) 2020(
中国的石油安全不容乐观： 中国的石油安全不容乐观： 对国际石油的依赖程度逐渐增强，中国石油供应安全充满变数。 对国际石油的依赖程度逐渐增强，中国石油供应安全充满变数。 国际石油供应存在暂时短缺、石油价格上涨等不稳定因素。 国际石油供应存在暂时短缺、石油价格上涨等不稳定因素。 未来中国油气勘探开发难度增大，国内油气供应存在一定的不确定性。 未来中国油气勘探开发难度增大，国内油气供应存在一定的不确定性。
煤制油技术
谢谢指导
风险挑战
技术风险 资源问题 投资风险
煤制油有直接液化和 间接液化两种技术路 线，在全球范围内， 大规模工业化生产的 只有南非萨索尔公司 的间接液化技术，美 国、德国、日本均号 称拥有成熟的直接液 化技术，但均未有大 批量工业化生产的例 子。
资源要素主要包括煤 炭资源和水资源。煤 直接液化法生产一吨 油品需要煤炭3～4吨， 煤间接液化法生产一 吨油品需要煤炭5～7 吨。煤制油工艺需要 消耗大量的水，煤直 接液化法生产一吨油 品需要消耗8吨至9吨 水，Sasol公司所采 用的间接液化方式， 耗水量更是直接液化 法的1.5倍。
资源储备
中国2003-2012能源消费结构
中国各种一次能源消费的百分率 （%）
中国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，与之对应的是煤炭在能源消费结 构中占主导，然而煤炭的燃烧引起了严重的环境污染，对煤炭的进一步加工处理使 用已迫在眉睫。
中国能源 元化消费的最佳选择。2
神华鄂尔多斯百万吨煤制油项目工艺流程
技术发展
国内发展
中国中科院山西煤化所从20世纪80年代开始进行铁基、 钴基两大类催化剂费-托合成油煤炭间接液化技术研究及 工程开发，完成了2000吨/年规模的煤基合成油工业实验， 5吨煤炭可合成1吨成品油。目前世界上可以通过”煤制 油”技术合成高品质柴油的只有南非等少数国家。山西 煤化所优质清洁柴油的问世，标志着我国已具备了开发 和提供先进成套产业化自主技术的能力，并成为世界上 少数几个拥有可将煤变为高清洁柴油全套技术的国家之 一。
无论是Sasol公司或 者Shell公司技术， 最大优点是成熟可靠， 而缺点是引进费用高， 使项目总体造价可能 大幅度上升(估计 ﹥15%)；相反，采用 国内自主研发技术最 大缺点是，工程放大 存在一定风险，放大 倍数越大，风险也越 大，好处是项目总体 造价可以大幅降低。
煤制油技术总结
煤制油技术总结引言煤制油技术是一种将煤炭转化为液体燃料和化工产品的方法。
随着石油资源的减少和能源需求的增加，煤制油技术在能源领域受到了广泛关注和研究。
本文将对煤制油技术的原理、工艺和发展进行总结和分析。
一、煤制油技术的原理煤制油技术的原理是利用煤炭中的有机物质，在高温、高压和催化剂的作用下，通过热解、裂解和氢化等反应，将煤转化为液体燃料和化工产品。
煤制油技术可以分为间接煤液化和直接煤液化两种方法。
1.间接煤液化：间接煤液化是将煤转化为合成气（由CO和H2组成的气体），然后再通过合成气的催化反应，将其转化为石油产品。
间接煤液化的主要步骤包括煤气化、合成气的净化、合成气的催化反应和产品分离等。
2.直接煤液化：直接煤液化是将煤直接转化为液体燃料和化工产品，不经过合成气的步骤。
直接煤液化的主要反应种类有热解、裂解、氢化和重聚等。
二、煤制油技术的工艺流程煤制油技术的工艺流程主要包括原料预处理、煤气化、合成气的净化、合成反应、产品分离和废水处理等环节。
1.原料预处理：将煤炭进行粉碎和筛分，去除杂质和含硫等有害物质。
2.煤气化：将预处理后的煤炭在高温下与氧气或蒸汽进行反应，产生合成气。
煤气化可以采用固定床、流化床或床浆等反应器。
3.合成气的净化：对合成气中的灰尘、硫化物、苯等有害物质进行净化和除尘处理。
4.合成反应：将净化后的合成气经过催化剂的作用，进行一系列的热解、裂解、氢化和重聚等反应，将其转化为液体燃料和化工产品。
5.产品分离：将合成反应产生的产品进行分离和提纯，得到液体燃料和化工产品。
6.废水处理：处理工艺中产生的废水，通过物理、化学等方法进行处理，达到环保要求后排放或回用。
三、煤制油技术的发展现状煤制油技术作为一种可替代石油资源的方法，已经在世界范围内得到广泛应用和研发。
以下是煤制油技术的一些发展现状：1.国际发展现状：美国、南非、中国等国家在煤制油技术研究和应用方面处于领先地位。
美国的CTL（Coal-to-Liquid）技术已经商业化应用，并取得了良好的经济和环境效益。
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ITCC 技术
ITCC即透平-压缩机综合控制系统， 它是集蒸汽透平速度控制及抽气控制、 压缩机防喘振控制、性能控制、解耦控 制、分离器液位控制等以及自保护联锁 逻辑控制为一体的集成综合装置。该系 统是三重化容错设计，具有很长的平均 无故障运行时间，可靠性高。
二、现场仪表技术
仪表安全联锁系统
石油化工生产过程的特点多是高 温、高压、易燃、易爆、腐蚀、有毒， 在生产时随时都存在由人为操作失误 或设备、仪表、电气故障等原因造成 的生产爆炸、火灾等极大的危险，如 果不能及时有效处理，将造成人员和 财产上的巨大损失。而联锁保护系统 便正是防止这种危险发生的最佳工具。
仪表安全联锁系统
仪表安全联锁系统
Safety Instrumented System (SIS)安全联锁仪表系统
Emergency Shutdown Device (ESD)紧急停车系统的缩写
煤制油厂ESD系统采用TRICONEX 的TMR三重化冗余控制系统，满足 TUV6要求，达到SIL3安全等级。
仪表安全联锁系统
• 联锁系统监视装置或独立单元的操作，在 生产过程超出安全操作范围，生产装置出 现紧急情况时，直接由联锁系统发出保护 联锁信号，使装置进入安全状态，确保人 员和设备的安全，避免危险扩散造成巨大 损失，它在工厂中有着举足轻重的作用。
• 目前，联锁保护系统有很多的产品，总体 来 说 主 要 有 三 类 ， 即 ESD、SIS 以 及 FSC。
联合控制室－续
105 煤气体煤气体制氢装置B
限公司
112 含硫污水汽提装置*
SEI
113 UCR 117
3 118
硫磺回收装置
脱硫装置 酚回收装置
煤制油
目前，包括山西煤化所在内的七家单位已组成联盟体，在进行”煤制油”实验对比中实行数据共享；不久将有1.2吨高清洁柴油运往德国进行场地跑车试验；2005年由奔驰、大众等厂商提供车辆，以高清洁柴油作燃料，进行从上海到北京长距离的行车试验，将全面考察车与油料的匹配关系、燃动性及环保性等。目前”煤制油”工业化示范厂的基础设计工作正在进行之中，预计可在2010年之前投入规模生产。
液体燃料的广泛用途吸引了各国对煤制油（CTO）的研究。美国、日本、英国和德国等主要国家历史上都曾进行过大型煤炭液化的研发项目，出现了多种煤炭液化的工艺技术，但目前南非仍是唯一商业化运转煤炭液化的国家。2004年以来国际油价的迅速上涨又吸引了包括中国在内的很多国家对煤化油工业化的兴趣。
煤制油
我国与南非于2004年9月28日签署合作谅解备忘录。根据这项备忘录，我国两家大型煤炭企业神华集团有限责任公司和宁夏煤业集团有限责任公司将分别在陕西和宁夏与南非索沃公司合作建设两座煤炭间接液化工厂。两个间接液化工厂的首期建设规模均为年产油品300万吨，总投资分别为300亿元左右。通过引进技术并与国外合资合作，煤炭间接液化项目能够填补国内空白，并对可靠地建设“煤制油”示范项目有重要意义。萨索尔公司是目前世界上唯一拥有煤炭液化工厂的企业。从1955年建成第一个煤炭间接液化工厂至今已有50年的历史，共建设了3个煤炭间接液化厂，年处理煤炭4600万吨，年产各种油品和化工产品760多万吨，解决了南非国内40%的油品需求。
中国神华能源公司煤制油煤化工产品成本核算标准与规范(正式版本)
中国神华能源公司煤制油煤化工产品成本核算标准与规范第一章总则第一条为规范中国神华能源公司（以下简称“中国神华”）煤制油煤化工行业产品成本会计核算，提高产品成本信息的真实性、完整性、准确性，加强成本管理，根据《企业会计准则》、《中国神华财务管理制度》（神华厅[2004]103号），结合中国神华实际，制定本办法。
第二条煤制油是以煤炭为主要原料，通过化学加工过程主要生产油品（包括石脑油、柴油、液化气等）的过程。
煤化工是以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工产品的过程。
包括传统煤化工（焦炭、电石、合成氨等）和新型煤化工（煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等）。
第三条本办法适用于中国神华及所属分公司、全资子公司、控股子公司（以下统称“分子公司”），参股子公司参照执行。
各分子公司可参照本办法制定本企业相关煤制油煤化工管理办法的实施细则。
第二章组织与职责第四条中国神华财务部对煤制油煤化工产品成本核算实行统一指导、监督与考核的管理模式。
第五条中国神华财务部负责制定煤制油煤化工产品成本核算办法；明确账务处理相关规定；考核评价分子公司煤制油煤化工产品成本核算管理情况。
第六条各分子公司负责按照中国神华财务部要求核算煤制油煤化工产品成本；根据考核评价结果改进煤制油煤化工产品成本核算工作。
第三章产品成本核算原则和要求第七条各分子公司应严格执行产品成本核算原则和要求。
产品成本是指可计入存货价值的成本，包括按特定目的分配给某项产品的成本总和。
第八条产品成本核算除应符合《企业会计准则－基本准则》有关会计分期、权责发生制原则及会计信息质量要求外，还应符合以下核算要求：（一）正确划分应计入产品成本和不应计入产品成本的费用界限。
非正常经营活动的成本、非生产经营活动的费用、筹资活动和投资活动的费用不得计入产品成本。
（二）合理划分产品成本和期间费用。
期间费用是指不能合理归属于特定产品，只能在发生当期转为费用的“不可储存的成本”。
煤制油化工知识
煤制油煤化工知识煤制油煤化工知识现代新型煤制油化工技术是以煤炭为基本原料，经过气化、合成、液化、热解等煤炭利用的技术途径，生产洁净能源和大宗化工产品，如合成气、天然气、柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、聚乙烯、聚丙烯、甲醇、二甲醚等。
改变传统的煤炭燃烧、电石、炼焦等以高污染、低效率为特点的传统利用方式。
1、煤炭液化技术之——煤炭直接液化（煤加氢液化, Direct Coal Liquefaction）煤直接液化，将煤在氢气和催化剂作用下通过液化生成粗油，再经加氢精制转变为汽油、柴油等石油燃料制品的过程，因液化过程主要采用加氢手段，故又称煤加氢液化法。
煤直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、催化剂制备、氢制取、加氢液化、固液分离、液体产品分馏和精制，液化大规模制备氢气通常采用煤气化或者天然气转化。
煤加氢液化的过程基本分为三大步骤。
（1）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，产生大量以结构单元为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围；（2）在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下、自由基加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油分子。
能与自由基结合的氢并非是分子氢（H2），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。
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，最后生成固体半焦或焦炭；（3）沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
一般来讲，煤炭直接液化的用煤要求如下：(1)煤中的灰分要低，一般小于5%，因此原煤要进行洗选,生产出精煤进行液化；(2)煤的可磨性要好；(3)煤中的氢含量越高越好，氧的含量越低越好；(4)煤中的硫分和氮等杂原子含量越低越好，以降低油品加工提质的费用；煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。
煤制油工艺技术
煤制油工艺技术煤制油工艺技术是一种通过煤炭资源转化成石油产品的过程。
煤制油工艺技术是一项发展中的新能源技术，其主要流程包括煤气化、合成气制油、产品分离和精制等环节，能够将煤转化为石油和化学产品。
首先是煤气化过程。
煤气化是将煤炭在高温和压力下进行催化反应，生成一种称为合成气的气体混合物。
煤炭中的碳和水分被分解并与气体中的氧气反应生成一氧化碳和氢气。
同时，还会产生一些其他气体和小分子物质，如氮气、二氧化碳等。
这一步骤是煤制油工艺技术的关键环节。
合成气制油是将合成气进行化学反应，生成石油产品的过程。
合成气中的一氧化碳和氢气通过催化剂催化反应，生成液体烃类化合物。
这些化合物可以进一步转化为石油产品，如汽油、柴油、机油等。
合成气制油环节中的催化剂选择和反应条件的控制对于产品的质量和产率有着重要影响。
产品分离是将合成油中混合的各种组分进行分离的过程。
合成油中常常含有多种不同的烃类化合物，这些组分的沸点和性质不同，因此需要通过分馏等方式进行分离和提纯。
分离过程通常包括蒸汽压差蒸馏、精馏、萃取、吸附等方法。
最后是产品精制过程。
煤制油产品在分离过程中可能会含有一些杂质和不纯物质，需要通过精炼来进一步提纯。
常见的精炼方法包括脱硫、脱磷、脱氮、脱色、脱臭等。
精炼过程可以进一步提高产品的质量和纯度，使其适用于更广泛的应用领域。
煤制油工艺技术具有一定的优势和潜力。
首先，煤炭作为我国主要能源资源，储量丰富。
通过煤制油工艺技术能够有效利用这一资源，减少石油和天然气等化石能源的需求，从而实现能源结构的多元化和可持续发展。
其次，煤制油工艺技术的发展还能够促进煤炭产业的升级和转型，提高煤炭资源的综合利用效率。
此外，煤制油产品的质量和性能也能够满足现代社会对能源和化工产品的需求。
然而，煤制油工艺技术还存在一些挑战和问题。
首先是技术难题。
煤制油工艺技术需要具备高温高压的条件和一系列复杂的催化反应，这对设备和催化剂的选择与设计提出了较高的要求。
煤制油技术
煤制油技术我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。
在人类面临能源短缺、国际石油价格剧烈波动的情况下，煤制油逐渐进入了公众的视野。
煤制油属于新型煤化工的一部分，是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。
煤制油包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
一、煤制油的技术发展。
当前，我国己投入工业化示范的煤制油项目有5个，产能达160万吨。
根据煤制油项目进展情况和几个煤制油企业规划，到2015年煤制油产能可达1200万吨，2020年可达3300万吨的规模。
根据《中国煤制油行业深度调研与投资战略规划分析报告前瞻》分析，现阶段，我国煤制油行业处在大型国有煤炭企业中试点阶段。
随着煤制油行业竞争的不断加剧，大型煤制油企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的煤制油生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。
正因为如此，一大批国内优秀的煤制油品牌迅速崛起，逐渐成为煤制油行业中的翘楚！当前，煤制油技术已取得了一系列重要进展。
与我们常见的柴油判若两物的源自煤炭的高品质柴油，清澈透明，几乎无味，柴油中硫、氮等污染物含量极低，十六烷值高达75以上，具有高动力、无污染特点。
这种高品质柴油与汽油相比，百公里耗油减少30%，油品中硫含量小于0．5×10－6，比欧Ⅴ标准高10倍，比欧Ⅳ标准高20倍，属优异的环保型清洁燃料。
二、煤制油概念。
煤制油是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
煤的直接液化将煤在高温高压条件下，通过催化加氢直接液化合成液态烃类燃料，并脱除硫、氮、氧等原子。
具有对煤的种类适应性差，反应及操作条件苛刻，产出燃油的芳烃、硫和氮等杂质含量高，十六烷值低的特点，在发动机上直接燃用较为困难。
三、煤制油背景介绍。
煤制油工艺
煤制油的化学原理及其应用前景煤制油属于新型煤化工的一部分。
在人类面临能源短缺、国际石油价格剧烈波动的情况下,煤制油逐渐进入了公众的视野。
介绍煤制油的化学原理及其应用过程中面临的挑战。
新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它与能源、化工技术结合,可形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。
煤炭能源化工产业将在我国能源的可持续利用中扮演重要的角色,对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。
1 煤制油与煤化工该工艺是把先煤磨成粉，再和自身产生的液化重油（循环溶剂）配成煤浆，在高温（450℃）和高压（20～30MPa）下直接加氢，将煤转化成汽油、柴油等石油产品，1t无水无灰煤可产500～600kg油，加上制氢用煤，约3～4t原煤产1t成品油。
煤间接液化工艺先把煤全部气化成合成气（氢气和一氧化碳），然后再在催化剂存在下合成为汽油。
约5～7t煤产1t油。
煤炭间接液化一直未得到普遍发展的主要原因是原料气成本太高，其煤气化装置投资约占总投资的40%，且运营费用高，而原料气合成油装置的投资仅占投资的20%～30%。
现在可以采用地下气化煤气作为原料气，中国矿大煤炭地下气化工程研究中心的试验结果表明，地下气化与地面气化相比，基建投资减少53%～66%；生产成本也大大降低。
从化学上说,煤制油是煤炭化学工业的一部分,简称煤化工。
它与石油化工是不同的化学过程。
煤化工是碳一化学工业的一部分,是以煤为原料,且以含一个碳的煤气为原料合成相应的多碳化合物,甚至是高分子化合物的工艺过程。
石油化工则是直接将多碳化合物经过重整、裂化或者合成等工艺手段获得新的多碳组分的化合物的过程。
理论意义上讲,以石油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来。
从化学工业发展的历史来看,化学工业经历了农产品化工时代——煤化工时代——石油化工时代几个阶段。
煤制油
产液体燃料和化工原料的煤化 工技术的简称。 通常有两种技术 路线：直接液化和间接液化。煤 炭和石油都是碳氢化合物， 典型 烟煤的氢碳比为 %) . ， 汽油、 柴油 （ ） 的氢碳比为 # 摩尔比 ，因此， 无论采用何种技术路线， 煤制油 的关键都是增加氢碳比。 $) / 直接液化 直接液化是在粉煤浆中加 入气态氢， 通过催化剂作用， 提 高氢碳比，生产液体燃料和化 工原料。加氢的作用一是合成 液化粗油（可简单表示为 ，二是减少原料煤中的 01 /) " ） 氧、硫和氮，把它们变成 1 # 2 、 1 # 3 和 *1 $ 的 形 式 除 去 。 除 去 氧可以生成烃油，去除氮和硫 化物以免下游精炼用的裂化催 化剂中毒。 对于神华煤，大致可以表示 为 01%) ./ 2%) / 3%) %/ * %) %# ，其直接液 化的反应式为： 401 %) ./ 5 %) $6741 # ’ 401 /) "8 /, 9 8 /: 9 42 # 5 #41 # ’ #41# 2 43 5 41 # ’ 41# 3 8 /; 9 8 /< 9 4*# 5 $41 # ’ #4*1 $ 氢可以用天然气重整或煤 气化制得。 因为中国的天然气比 较匮乏，价格较高，因此煤制氢 更加经济。 /6/$ 年 ， 德 国 =->?<->;@ A?-B>CD 发 明 了 煤 炭 直 接 液 化 技 术，并因此获得了诺贝尔化学
甲 醇 通 过 +2AFL 工 艺 ， 可 以进一步加工成汽油， 这也是一 项成熟的技术， 或可以直接用作 燃料。 $) #) $ 二甲醚 二甲醚是无毒、无致癌作 用、 环保的气体喷雾剂。制造方 法是甲醇脱水： #01 $ 21 ’ 01 $ 201 $ 5 1# 2 $) $ 直接液化和间接液化 比较 直接液化和间接液化比较， 形象地说， 就好比苹果与橘子的 比较， 仁者见仁， 智者见智。 大多 数文献都从能源转化效率或者 油品收率的角度， 对直接液化和 间接液化进行比较。但是， 与石 油和天然气相比， 由于煤炭是一 种低成本、大储量的化石能源， 因此， 比较直接液化和间接液化 的能源转化效率或者油品收率 容易产生误导。 直接液化的合成燃料转化 效率较高， 间接液化的产品使用 效率较高； 间接液化产品比直接 液化产品的环保性能更好； 间接 液化比直接液化的副产品多； 直 接液化和间接液化彼此间没有 排他性， 其产品具有很强的互补 性。 ! 神华煤直接液化项目先
神华煤制油技术基础知识68页PPT
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
神华煤制油技术基础知 识
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
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概要
煤炭、石油储采比
可采储量 近年产量 （亿吨） （亿吨）
储采比
能源 世界 中国 世界 中国 世界 中国
煤炭 9842 1145 45.5 12.5 216 92
石油 1434 33 35.2 1.61 41 20.5
煤直接液化基本历程
煤的热解
▪煤的大分子结构中，联接基本结构单元的桥键 强度较弱，当施加外作用力超过桥键的强度时， 联接基本结构单元的桥键会发生断裂，分解为 自由基碎片，由于这一过程一般是通过提高温 度来实现，通常称作煤的热解 ▪煤热解产生的自由基，易发生缩合反应。溶剂 的作用相当重要，加氢程度合适的溶剂中的氢 的反应活性很高，可以向反应性高的自由基碎 片转移和提供氢。因此始终保证溶剂中含有活 性氢非常重要。
▪国内煤炭科学研究总院从七十年代末开始开展煤炭直接 液化技术研究。
▪神华集团开发了中国神华煤直接液化工艺
煤直接液化工艺发展概况
完成PP装置验证的煤直接液化工艺及运行情况
直接液化对煤质的要求
• 惰性组分低、活性组分高 • H/C比>0.7 • 挥发分>35% • 灰含量<10% • 硫含量高对液化有利
▪国际石油供应存在暂时短缺、石油价格上涨等不稳定因素。
▪未来中国油气勘探开发难度增大，国内油气供应存在一定的不确定性。
概要
石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题
• 中国石油资源相对短缺； • 中国石油产量难以大幅度提高； • 中国石油需求量快速增长； • 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； • 中国的能源安全主要是石油供需问题。
一起的大分子固体物，石油是不同大小分子 组成的液体混合物
煤直接液化原理
石油和煤炭主要元素组成对比
碳% 氢% 氧% 氮% 硫% 氢 /碳 原 子 比
石油 87-88 13-14
1.8
煤炭 75-80 5.0-6.0 10.0-20.0
1 0.5-2.0
0.8
煤直接液化原理
• 打断煤大分子的桥键 • 加氢，改变分子结构，提高H/C原子比 • 脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子 • 脱除煤炭中无机矿物质
• 溶剂组成：采用了全部供氢溶剂。 • 反应系统：采用两个机构结构相同的强制内循
环反应器的串连。 • 固液分离：采用减压蒸馏的方法。 • 溶剂加氢：采用T－Star工艺。
中国神华煤直接液化工艺
神华PDU中试装置的基本情况
▪ 1000单元包括煤的前处理（煤接受罐、粗破、 干燥细破）、催化剂制备（人工合成铁系催 化剂、天然黄铁矿湿式粉碎）；
间接液化基本步骤
步骤
条件
功能
1 气化 高温、常压或高压、氧气和蒸汽 将煤转化为合成气CO+H2
2 合成 催化剂、250-350C、2-4MPa 将合成气转化为油品和化学品
3 精炼 蒸馏、加氢、重整
生产合格油品
煤间接液化工艺流程
燃料气
原料煤 气 化
汽油
粗煤气 净 化
H2+CO
合
精 制
成
柴油
残渣
化工产品
▪世界上第一套大型现代煤直接液化工艺 示范装置。项目选址内蒙古鄂尔多斯市 马家塔。
▪规划年产液化油 500万吨先期建设一条 每天处理6000吨干煤的煤直接液化生产 线，年产液化油100万吨。
▪先期工程2004年8月现场开始开工建设， 2007年建成试车。
煤炭间接液化原理
• 煤炭气化 • 变换、脱硫、脱碳、调整H2 /CO比值 • CO+ H2 合成 • 产品分离及加工
煤直接液化基本历程
加氢裂化
▪在热解反应过程中产生的物质仍含有大分子。如 果把可蒸馏液体作为最终产品，这些分子必须要通 过加氢裂化来降低分子尺寸。加氢裂化还有另外一 个作用，即脱除不同比例的硫和氮。 ▪加氢裂化可以与煤的热解反应在同一反应器中进 行，或者作为完全独立的操作步骤。 ▪加氢裂化的产物远未达到均质，因而在溶剂循环 时重的、难以处理的物质会积累。所以，所有的工 艺都含有脱除高沸点沥青类物质的步骤。一般与固 液分离合在一起。
间接液化合成主要反应
主反应
• 生成烷烃：nCO + (2n+1)H2
CnH2n+2 + nH2O
• 生成烯烃：nCO + 2nH2
CnH2n + nH2O
副反应
• 生成醇：nCO + 2nH2 CnH2n+1OH + (n-1) H2O • 结炭： 2nCO nC + nCO2 • 生成有机醛、酮、酸
提高H/C原子比、 脱除杂原子
煤直接液化工工艺流程
催化剂
氢气
煤
煤浆制
备单元
反应 单元
分离 单元
循环溶剂
煤：0.15mm 催化剂: Fe-S系
450-470 oC 17-30 MPa
提质加 工单元
气体
汽油 柴油 航空燃料
残渣
380-390 oC 15-18 MPa
煤直接液化工艺发展概况
▪1913年，柏吉乌斯（Bergius）创立了煤的直接液化技术 并获得了专利。
概要
原油进口量，年均递增25%
进口石油依存度变化
万吨
10000
9000 9.18倍
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
1993
2003
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
1995
2003
2020(估)
中国的石油安全不容乐观：
▪对国际石油的依赖程度逐渐增强，中国石油供应安全充满变数。
• 不断更新和优化合成技术 • 在Qatar和Nigeria建立两个合资企业
FT合成反应器
HTFT （350℃） 汽油和烯烃
LTFT （180~250℃）
蜡和柴油
循环流 化床
固定床 传统技术
固定流化床 （SAS）
浆态床
先进技术
FT合成反应器
Arge 反应器
• 1955年：SASOL I - ID=2”，2000根，5台 - 500bbl/d
根据上述要求，直接液化适宜煤种范围： 褐煤—气煤 包括：褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘 煤、气煤
循环溶剂的作用
• 流动介质，配成煤浆便于输送和加压； • 溶解煤、分隔煤裂解自由基； • 溶解氢气，温度越高或压力越高，溶解氢气越多； • 向自由基供氢，部分氢化的多环芳烃具有供氢作用。
例如:
＋H2
＋H2
间接液化技术发展概况
1922-1923 Fischer 和Tropsch由CO+ H2合成含氧有机化合物 产品成功（F-T合成）
1925
Fischer 和Tropsch室温下合成烃类成功
1933
德国鲁尔公司开始建设中试厂
1935-1945 间接液化在德国实现商业化生产，使用固定床反
应器
1945
二战结束，德国的间接液化厂停工
• 技术概况 – 鲁奇气化 – 1990年以来开发浆态床反应器和Co催化剂 – 和Chevron合作，采用Chevron油品加工技术 – 合成反应器：列管固定床反应器（Arge）、循环流 化床反应器（Synthol)、固定流化床反应器（SAS) 和浆态床反应器（SSPD）
南非SASOL的F-T 合成技术
• 低温合成：柴油和蜡 Arge固定床 浆态床
• 高温合成：汽、柴油、LPG、烯烃和化学品 循环流化床 固定流化床
Sasol的F-T合成技术
• Sasol - 低温合成：1台浆态床、6台固定床反应器 - 高温合成：1998～1999年，8台SAS反应器 替换掉16台循环流化床反应器
• 输出技术给Mossgas - 全套的工艺技术，包括F-T合成和后续加工 技术 - 规模30000BPD
• 酸性催化剂：
ZnCl2
助催化剂：S、H2S
煤直接液化催化剂作用机理
• 裂解：促进煤的大分子裂解成自由基 • 自由基稳定：防止自由基缩聚 • 加氢：前沥青烯 沥青烯 油
• 催化剂活性物质：MoS2、Ni3S2、Fe（1-X）S
中国神华煤直接液化工艺
• 液化催化剂：采用了具有自主知识产权的863 催化剂。
▪ 2000单元主要由主要由煤浆制备、燃气煤浆 预热炉、两个强制循环悬浮床反应器、高、 中压分离、常、减压蒸馏塔、两个固定床加 氢反应器、产品分馏塔等组成；
▪ 3000单元公用工程主要有：循环水，空气压 缩 气机 接， 受消 系防 统水等，。储罐，H2、N2、蒸汽、天然
神华PDU中试装置
神华煤直接液化示范工程
1950
美国HRI和Kelloge公司开发流化床反应器成功
南非开始建设SASOL-I厂
1954
大量的石油发现和极低的油价使间接液化研究停
止或中断
间接液化技术发展概况
1955 1975 1979 1976
1980 1981
1984 1985 1993
南非SASOL-I厂开始运转 南非决定建设SASOL-II厂，预计1979年建成 南非决定建设SASOL-III厂，预计1982年建成 美国Mobil公司开发成功甲醇转化汽油(MTG) 技术 南非建成SASOL-II厂 新西兰开始建设天然气基MTG技术间接液化厂 荷兰Shell公司开发成功SMDS合成工艺 南非建成SASOL-III厂 新西兰间接液化厂建成，年产57万吨汽油 马来西亚建成天然气基SMDS技术技术间接液 化厂，年产50万吨合成油
煤炭液化工艺
• 煤炭直接液化
煤