大型煤化工主要技术工艺路线图

资）。
以上是指大、中型项目的概略投资。
相 关 转 化：2吨煤生产1吨甲醇，附加值可提高8倍；3吨甲醇生产1吨聚烯烃，附加值可提高1倍。4-5吨煤液化1 吨油。
液化反应器
工 氢气制备
工 煤浆制备
工
煤制甲醇典型工艺路线图
备煤（制浆或磨粉） 煤气化 CO变换 热回收 空分 循环机 甲醇合成 合成气压缩 低温甲醇洗脱硫脱碳 硫回收 粗甲醇 精馏 甲醇产品 空分
中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。 工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一 套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损 失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量
降到最小。投资可节约20％左右，并提高了能量效率。
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
烟煤液化，必须把压力提高。
煤炭直接液化工艺流程简图
煤浆制备单 元
氢气 循环氢气 尾气 水 液化油 残渣 循环溶剂 煤 催化剂
液化单元 分离单元
日本NEDOL直接液化工艺流程
液化反应器 分离器 常压蒸馏塔 减压蒸馏塔 溶剂加氢反应器 分离罐 氢气 燃料气 煤浆罐 煤 催化剂 轻质油 中质油 加氢石脑油 预热器 残渣 氢气 加氢循环溶剂 循环氢气
操作温度：430~465℃ 操作压力：17~19MPa
冷却减压
操作温度：320~400℃ 压力：10MPa
C O2 + H 2 = C O + H 2 O - 4 2 . 9 K J / m o l 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10，由于煤炭 气化所得到的水煤气CO含量较高，H2含量较低，因此水煤气须经脱 硫、变换、脱碳调整气体组成，以达到甲醇合成气的要求。
进行顶处理以降低煤的灰分和惰性组分，进一步降低生产成本。
德国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70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480摄氏度； 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
效的钼催化剂，即钼酸铵和三氧化二钼。催化剂添加量为0.02 ～0.05％，而且这种催化剂中的钼可以回收85～95％。三是针对高活性 褐煤，液化压力低，可降低建厂投资和运行费用，设备制造难度小。由 于采用了钼催化剂，俄罗斯高活性褐煤的液化反应压力可降低到6～10 兆帕，减少投资和动力消耗，降低成本，提高可靠性和安全性。但是对
以天然气（或煤气）为原料的MTO技术流程
天然气 7亿立方 MTO
甲醇 50万吨/年 乙烯、丙烯 16.7万吨
丁烯 2.2万吨
C5
1.0万吨
液化气 1.2万吨
水 28.9万吨 Methanol-to-Olefin (甲醇制低碳烯烃)
以天然气（或煤炭）为原料的MTP技术流程
丙烯24万吨 汽油 4万吨 液化气 2万吨
流化床（碎煤）
气流床（粉煤）
碳转化率低、能耗高、污染严重
碳转化率低、能耗高、操作困难
碳转化率高、气化强度大、环保好，但投资较高，适合于大型的煤化工基地应用
烯烃、醋酸、甲醛
产品投资参考：①焦炭（含甲醇配套项目）：约1200万元/万吨；②煤制甲醇：约4000万元/万
吨；
③煤制乙烯：约2亿元/万吨；
④煤炭液化：约1亿元/万吨（指设备投
温
干
馏 石灰石 电石炉 电石 乙炔化学品 煤气 燃料气 低温煤焦油 加工 液 体 燃 料、酚 半焦 无烟燃料、还原剂、气化原料 其它加工 褐煤蜡、 活性炭分子筛
煤
煤
气
化
固定床（块煤）
常压固定床（U.G.I炉、恩德炉）
加压固定床（鲁奇炉）
温克勒炉、U-Gas炉、灰熔聚炉
干粉煤：谢尔炉、GSP炉
水煤浆：德士古炉
烟煤和低阶烟煤进行液化。有20家公司合并组成了日本煤油有限公司， 负责设计、建造和经营一座250吨/天规模的小型试验厂。但是，该项目 于1987年由于资金问题**搁置。一座1t/d的工艺支持单元（PSU）按计 划于1988年安装投产，项目总投资3000万美元，由于各种原因该项目进 展的断断续续。1988年，该项目被重新规划，中试规模液化厂的生产能 力被重新设计为150t/d。新厂于1991年10月在鹿岛开工，于1996年初完
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。 工艺特点：反应条件比较缓和，反应温度420～450摄氏度，反应压力17 兆帕；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，用量少；在高 温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器，对液化油进行加氢精制； 固液分离采用临界溶剂萃取的方法，从液化残渣中最大限度回收重质
而达到降低液化油生产成本的目的。目前不少国家已经完成了中间放大 试验，为建立商业化示范厂奠定了基础。
世界上有代表性的煤直接液化工艺是德国的新液化（IGOR）工艺，美 国的HTI工艺和日本的NEDOL工艺。这些新液化工艺的共同特点是煤炭 液化的反应条件比老液化工艺大为缓和，生产成本有所降低，中间放大 试验已经完成。目前还未出现工业化生产厂，主要原因是生产成本仍竞 争不过廉价石油。今后的发展趋势是通过开发活性更高的催化剂和对煤
工。 从1997年3月~1998年12月，日本又建成了5座液化厂。这5座液化厂对三 种不同品种的煤（印度尼西亚的Tanito Harum煤和Adaro煤以及日本的 Ikeshima煤）进行了液化，没有太大问题。液化过程获得了许多数据和 结果，如80天连续加煤成功运转，液化油的收率达到58wt%（干基无灰
CH4+H2O(g)=CO+H2 （强吸热反应）
1、合成甲醇的化学反应方程式： CH4+H2O=CH3OH+H2
2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10，由于天然 气甲烷含量较高，因此要对天然气进行蒸汽转化，生成以H2、CO和 CO2位主要成分的转化气。由于蒸汽转化反应是强吸热反应，因此还要 对天然气进行纯氧部分氧化以获取热量，使得蒸汽转化反应正常连续进
3、CO变换反应 C O + H2 O ( g ) = C O 2 + H 2 （ 放 热 反 应 ）
4、水煤气组分与甲醇合成气组分对比
气体种类 CO
气体组分（%）
H2
CO2
CH4
水煤气
37.3
50.0
6.5
0.3
甲醇合成气
29.90
67.64
29.90
0.1
天然气制甲醇工艺流程图
天然气 压缩 精脱硫 蒸汽转化 压缩 粗甲醇 精馏 甲醇产品 部分氧化 空分 空气 甲醇合成
氧气 煤
CO2 H2S
循环气
CO+H2O(g)=CO2+H2 （放热反应）
渣 驰放气
1、合成甲醇的化学反应方程式： （1）、主反应：
CO+2H 2=CH3OH+102.5KJ/mol
（2）、副反应 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol C O + 3 H 2 = C H 4 + H 2 O + 1 1 5 . 6 K J / m ol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol
源自文库
气体种类 CO
气体组分（%）
H2
CO2
CH4
天然气
-----
------
3.2
96.2
甲醇合成气
29.90
67.64
29.90
0.1
石油化工、煤炭化工产品方案对比（生产烯烃）
1000万吨 原油
300万吨石脑油 100万吨乙烯 50万吨丙烯 石油裂解 蒸馏分离
1000万吨 煤炭
600万吨甲醇 100万吨乙烯 100万吨丙烯 MTP、MTO 气化合成 聚烯烃 聚烯烃
煤化工技术工艺路线图
气
化 煤
气 净
气
合成气 氨合成 合成氨 甲醇合成 甲醇 甲醇（产品） 毛比尔法（间接液化） 汽油 费托合成（间接液化） 醋酐合成 液体燃料、化学品 醋酐、醋酸甲酯 直接液化 油品加工
工 液体燃料、化学品 炼
焦 焦炉煤气 煤焦油 焦炭 分离 粗苯 煤气 城市煤气 苯、甲苯、二甲苯 加工 萘、蒽、吡啶、酚 冶金焦 沥青、炭素制品 低
煤），煤浆的浓度达50%，累计生产时间为6200小时。
俄罗斯FFI工艺 俄罗斯煤加氢液化工艺的特点为：一是采用了自行开发的瞬间涡流仓煤
粉干燥技术，使煤发生热粉碎和气孔破裂，水分在很短的时间内降 到1.5～2％，并使煤的比表面积增加了数倍，有利于改善反应活性。该 技术主要适用于对含内在水分较高的褐煤进行干燥。二是采用了先进高
水 28万吨
煤 100万吨 MTP
甲醇 50万吨 聚丙烯16万吨
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。 煤直接液化技术研究始于上世纪初的德国，1927年在Leuna建成世界上 第一个10万吨／年直接液化厂。1936～1943年间，德国先后建成11套直 接液化装置，1944年总生产能力达到400万吨／年，为德国在第二次世 界大战中提供了近三分之二的航空燃料和50％的汽车及装甲车用油。第 二次世界大战结束，美国、日本、法国、意大利及前苏联等国相继开展 了煤直接液化技术研究。50年代后期，中东地区廉价石油的大量开发， 使煤直接液化技术的发展处于停滞状态。1973年，爆发石油危机，煤炭 液化技术重新活跃起来。德国、美国及日本在原有技术基础上开发出一 些煤直接液化新工艺，其中研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从
油，从而大幅度提高了液化油回收率。
日本的NEDOL工艺 1978~1983年，在日本政府的倡导下，日本钢管公司、住友金属工业公 司和三菱重工业公司分别开发了三种直接液化工艺。所有的项目是由新 能源产业技术机构（NEDO）负责实施的。1983年，所有的液化工艺以 日产0.1~2.4t不同的规模进行了试验。新能源产业技术机构不再对每个 工艺单独支持，相反将这三种工艺合并成NEDOL液化工艺，主要对次
行，最终达到甲醇合成气的要求。
3、蒸汽转化反应 C H 4 + H 2 O ( g ) = C O + H 2（强吸热反应）
4、纯氧部分氧化反应 2CH4+O2=2CO+4H2+35.6kJ/mol
C H 4 + O 2 = C O 2 + 2 H 2 + 1 0 9 . 4 5 k J / m ol C H 4 + O 2 = C O 2 + H 2 O + 8 0 2 . 3 k J / m ol 5、天然气组分与甲醇合成气组分对比