第10讲：煤间接液化(2)
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。
煤间接液化——精选推荐
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。
简介简介目标产物目标产物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。
煤间接液化技术的发展2煤间接液化技术的发展产生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首先发现的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。
发展发展自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可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。
在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。
二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。
南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。
考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。
SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。
《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。
煤炭间接-直接液化技术
• 我国煤炭资源丰富，为保障国家能源安全，满 足国家能源战略对间接液化技术的迫切需要， 2001年国家科技部”863”计划和中国科学院联 合启动了”煤制油”重大科技项目。两年后，承 担这一项目的中科院山西煤化所已取得了一系列 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。
• 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
• 我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。 据项目规划，一个万吨级的“煤变油”装置可望 在未来3年内崛起于我国煤炭大省山西。
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
的煤 均 降 减 重 要能 煤 源 术甲 烯 液 主 和 新 市化 有 低 轻 要 的源 炭 化 结醚 原 化 ， 可 型 场工 着 中 燃 发 角的 能 工 合等 料 石 如 替 煤 需行 重 国 煤 展 色可 源 一 ，，、 油 柴 代 化 求业 大 对 造 方 ，持 化 体 可它 替 气 油 石 工 和在 意 进 成 向 是 续 工 化 形 与 代、、 油 以 发中 义 口 的 ， 今利 产 的 成能 燃 乙 汽 化 生 展国。 石 环 这 后用 业 新 煤源 料 烯 油 工 产 机 面 可 油 境 对 2 中 将 兴 炭、 甲 原 、 的 洁 遇临 以 的 污 于 0 扮 在 产 - 化 醇 料 航 产 净 。着 说 依 染 中 年 演 中 业 - 工、、 空 品 能
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。
新 ， 赖、国 的重 国。 能技 二 聚 煤 为 源 丙油
、
谢谢大家
人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。
煤的间接液化
煤间接液化技术的发展
BACK
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 7. 结炭反应:2CO = C+CO2
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。
BACK
F-T合成反应器
F-T合成反应器
固定床反应器 (Arge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。
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
中国煤化工产业发展现状
和业重中轻重扮将新可等原化如可新
发在大国燃要演在兴形，料石柴替型
展中意对煤发重中产成它、油油代煤
机国义进造展要国业煤与替气、石化
遇面。口成方的能。炭能代、汽油工
( --
。
临 着 新 的 市 场 需 求
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。
《煤间接液化》PPT课件
名 称
煤
石油
状态
固体
液体
分子
5000~10000
量 吡啶萃取物的分子量约2000
平均值200 高沸点渣油的分子量600
以烟煤的有机结构为例：2-4个环或更多的
结 构
芳香环构成的芳核，环上含有氧、氮、硫 等官能团及侧链，成为煤的结构单元。由 非芳香结构—CH2—，—CH2—CH2—或醚键 —O—，—S—连接几个结构单元（5-10个
F-T合成可能得到的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、水溶性含 氧化合物(如：醇、酮类等)、基本的有机化工原料(如乙烯，丙烯， 丁烯和高级烯烃等)。
-13- 06.12.2020
图
-14- 06.12.2020
7-1 F-T合成原理
一、F-T合成的化学反应 二、影响F-T合成反应的因素 三、F-T合成催化剂
2n C n2 H O C n H 2 nnC 2 O n C 2 2 H O C n H 2 n 1 O ( n H 1 ) H 2 O
( 2 n 1 ) C ( n O 1 ) H 2 C n H 2 n 1 O ( n H 1 ) C 2 O ( n 1) (C 2 1 H O n 2 ) C n H 2 n C H n2 O H O (2 n 1 )C (n O 1 )H 2 C n H 2 n C H n2 O H O
-15- 06.12.2020
一、F-T合成的化学反应
1.烷烃的生 成反应
2.烯烃的生 成反应
3炭反应
n C (2 O 1n 2 ) C H n H 2 2 n n2 O H
2n (n C 1 )O 2 H C n H 2 2 n n2 CO
n C (2 1 O n 2 ) C H n H 2 n n2 O H
煤的间接液化
第八章 煤的间接液化 8.1 F-T合成技术简介
8.2 间接液化对煤质的要求 8.3 费托合成的基本原理 8.4 费托合成工艺及反应器 8.5 煤间接液化的发展趋势及方向
8.1 F-T合成技术简介 三、什么是能源管理体系（1）
煤间接 液化
相对于煤直接液化而言的，指将煤全部气 化产生合成气(CO+H2)，再以合成气为原 料在一定温度、压力和催化剂下合成液体 燃料或其他化学产品的过程。
1923年
1936年
鲁尔化学公司建 成第一个间接液 化厂
到1944年德国共 有9套生产装置
1955 ～
1986年
Mobil公司20世 纪80年代开发 MTG技术
新西兰建成57万 吨/年工业装置
1996年
8.1.2 我国煤间接液化的发展
2016年 单套规模最大的年产400万吨神华宁煤试车成功 2008年 高温浆态床铁基催化剂工业化生产
nCO+2nH2→CnH2n+1OH+ (n-1)H2O (2n-1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1OH + (n-1)CO2 3nCO+(n+1)H2O→CnH2n+1OH + 2nCO2
8.3.1 合成过程及反应 H2 有利于烷 烃； CO 烯
烃和含氧化
➢ 醛类生成反应
合物的增加
(n+1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1CHO+nH2O
8.3.1 合成三过、程能及效反对应标活动的分类（2）
F-T合 成产品
低温费托 合成产品
• 主要产品柴油，75% •石脑油、液化气 •高品质石蜡
煤间接液化技术-49页精选文档
煤间接液化（F-T合成）的历史
• 2019
山西潞安 内蒙古伊泰集团 神华集团
启动建设三个年产 16万吨/年F-T示范厂
淮化集团
建设1500吨/年的催化剂厂
• 2019 兖矿集团 建成1万吨级试验装置，2019年成功运行
CO ＋ 3 H2 → CH4 ＋ H2O
可 △H ＝ －214 kJ/mol
（227 oC）
逆 反 应
2 CO ＋ H2 → -CH2- ＋ CO2
△H ＝ －204 kJ/mol
表明了什么？ （227 oC） • 条件（P, T）
3 CO ＋ H2O → -CH2- ＋ 2 CO2
△H ＝ －224 kJ/mol
2000
Source: Gibson, Coal to Liquids at Sasol, Kentucky Energy Security Summit, Oct. 11, 2019
F-T合成－CO2和H2O
关于产生CO2和H2O的认识
CO
-CH2-
脱氧
O
H2O
CO2
哪一个过程好？
每生成一个 -CH2产生一个H2O
－初期：16台SASOL Synthol反应器(3.6 x 75 m)
－1989：8台SASOL Advanced Synthol (SAS) (5 x 22 m)
－2019：SAS(8 x 38 m)，1500 t/d －2019：SAS(10.7 x 38 m)，2500 t/d
目前各4台
铁催化剂
钴催化剂
H2/CO
<1-2
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。
煤间接液化的原理
煤间接液化的原理煤间接液化的原理煤是我国能源消耗的主要来源之一，但是其燃烧所产生的环境污染和能源效率低下已经成为制约我国经济发展的重要瓶颈。
煤的间接液化是一种将煤转化为高品质油品和化工产品的技术。
本文将从煤液化的原理、分类以及工艺流程等方面详细介绍煤间接液化的原理。
一、煤液化的原理煤液化是将煤转化为液体燃料和化学品的过程，其核心原理为热解和加氢反应。
煤液化最早的液化方式为直接煤液化，然而由于高温堆积、氧化和水解等不可避免的问题，使得直接液化技术面临严重的技术难题。
直接煤液化技术采用的是高温固定床流化床反应器，且存在着反应后凝固单元操作困难性大等缺点。
相反，煤间接液化技术采用了固定床或流化床反应器，并通过间接液化的方式使得煤被加氢和去氧，从而达到转化为液体燃料和化学品的目的。
二、煤液化的分类煤液化一般分为通过干法和湿法两种方式。
干法煤液化通过高温下将煤转化为煤气、焦油和废渣，其中废渣可以继续加工为石油、化学品等；湿法煤液化则是将煤和催化剂置于高温高压下进行反应。
湿法煤液化在国际上应用较为广泛，主要的液化方式有催化加氢煤液化、催化裂解煤液化、溶剂萃取煤液化和电化学煤液化等。
三、煤间接液化的工艺流程煤间接液化的工艺流程主要包括煤的预处理、瓦斯化反应、催化裂化反应、重油加氢热解及产品精制等步骤。
首先是煤的预处理。
煤必须先被破碎并进一步筛分，以防止物料在反应器内的堵塞。
预处理完成后，煤可以与载氢剂混合后进入下一个步骤。
其次是瓦斯化反应。
在瓦斯化反应器中，将载氢剂与处理过的煤混合，然后通过气化使其在高温下产生煤气，通过蒸汽干馏技术产生焦油和废渣。
然后，将煤气冷却并经脱硫后送入下一个反应器。
接着是催化裂化反应。
在此步骤中，煤气加入流化床，进一步加氢和去氧。
通过筛分将反应物与催化剂混合，并使其在高温下反应，生成一系列液体和气体产品。
其中液体产品包括石油醚、苯、甲苯等。
重油加氢热解是最后一个步骤。
在这个步骤中，石油醚等液体产品被送入加氢反应器中，再次加氢反应，产生合成油品。
煤的间接液化
① F-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）：
② 气流床Synthol合成
Sasol使用的气流床反应器如图6-3-10所示。催化剂随原料气一起进入反应器，又随反应产物排出反应器，催化剂在反应器内不停地运动，循环于反应器和催化剂沉降室之间。反应器直径为2.25m，总高度36m，反应器上下两段设油冷却装置，用以携出反应热。催化剂和反应气体在反应器中不停地运动，强化了传热和传质过程。一台Synthol反应器相当于4～5台Arge反应器，生产能力为7万t/年·台，改进后可达18万吨/年·台。
② 熔铁催化剂
把钢厂的轧屑磨细到<16目，加入少量的助催化剂，在电炉中共熔。熔融物经冷却粉碎到<200目后，用氢使95％的铁还原即成。助催化剂包括结构型助催化剂MgO和CaO以及助催化剂碱金属氧化物等。若还原铁再用氨在350℃下氮化使生成氮化铁，则其活性高和选择性好。例如氮化熔铁催化剂可使转化率高达85～95％。熔铁催化剂机械强度高，可以在较高空速下使用，因而生产率大为提高。
⑸ F-T合成的新发展目前F-T合成的主要问题是产物选择性差、投资高、成本高，难以和石油化工竞争，为此需积极进行新技术的开发，它们包括：a、开发高效高选择性的催化剂，例如研制控制合成链增长的催化剂，和适合于生产烯烃的催化剂；b、开发新型的F-T合成技术，如进行F-T合成一步法技术的开发；c、F-T合成生产化工原料烯烃。
2 甲醇转化制汽油－MTG（Methanol to Gasoline） 煤气化制合成气，由合成气合成甲醇是工业相当成熟的工艺。甲醇可以直接作为燃料但有缺点，美国Mobil公司开发了ZSM-5沸石催化剂，使甲醇转化成高辛烷值汽油。1985年，在新西兰建成了第一套年产57万吨汽油（辛烷值为93.7）的MTG工厂。
煤间接液化2汇总
第三章CO 加H2 合成低碳醇第一节概述一、引言―由合成气出发合成低碳醇的重要意义C1化学目前已形成丰富的体系，以煤和天然气为基础由合成气制取低碳混合醇（Highe r ﹒Al - cohols , Mixe d﹒Alcohols）是C1化学的重要内容之一，其工艺流程大体与高压合成甲醇类似。
首先将煤气化，经净化脱硫获得组成合适的合成气，然后在中压下催化合成为以C 1~C5为主的低碳混合醇及部分水。
优良的催化过程可以将反应中的水量控制在较低的水平，从而避免后续的脱水过程。
此外，可以通过床层组合的手段获得合适的转化率和选择性，以提高生产效益和优化产物分布，尤其是提高产物中C2以上的醇（C2+ OH 醇）的选择性，为进一步分离获取高附加值的化学品提供保证。
由煤基合成气出发合成的低碳混合醇（C l~C6 的醇类混合物）主要用途是作为洁净汽油的添加剂或直接作为燃料，以代替含铅添加剂，其作用主要是增加含氧量，促进燃料的清洁燃烧，提高燃料的辛烷值。
此外，近年来低碳醇的化工应用前景逐渐看好。
将低碳混合醇分离后，可得到甲、乙、丙、丁、戊醇，除用作溶剂和醋化试剂外，还可作为化工产品的原料。
再者，低碳混合醇本身是一种良好的洁净燃料，国外已开发了以甲醇为主的“甲基燃料”和以乙醇为主的“乙基燃料”。
同时，以不同醇与烃的混合物为主的“烃一醇混合燃料”，也颇有发展前途。
因此，许多国家投人大量人力、物力，甚至跨国联合攻关，开展此项研究和开发工作。
1995 年中国作为化工原料对低碳醇的需求量约15 万吨，而生产能力仅为2 . 7 万吨，缺口很大。
由CO 加H2合成混合低碳醇的开发研究将具有广阔的市场前景。
1 ．作为清洁汽油添加剂MTBE 作为大规模商业应用的汽油添加剂，全世界2000年的需求量为2 000万吨，已成为近年来发展最快的产业之一。
但也有人提出MTBE 导致水污染，危害人类健康的问题。
中国推广使用的清洁汽油，正是采用MTBE 作为添加剂，目前已形成80 万吨的市场需求和60 万吨的生产能力，建成生产装置20 余套，成为一个大规模的新兴产业，对于中国的经济发展有非常重要的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4 煤制乙酐 金斯堡煤制取醋酐 煤气化 粗煤气净化与分离 硫的回收 合成甲醇、醋酸甲酯和醋酐 以煤为原料生产蒸汽 4.1 化学反应
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
35
4.2 工艺流程
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
36
5 合成气两段直接合成汽油 5.1 MFT工艺 中科院山西煤化所完成F-T合成与形选催 化剂ZSM-5相结合的两段固定床工艺 MFT法是在F-T合成之后得到烃类产品， 紧接着在分子筛催化剂ZSM-5上进行转化成 汽油的反应。
低压操作 产品汽油可以连续使用和再生 催化剂活性可保持稳定 反应热多用于产生高压蒸汽 调整催化剂活性，可获得最佳芳烃选择性 操作费用低
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
30
2012-12-26
煤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工工艺
煤间接液化
31
3 甲醇利用进展 3.1 甲醇燃料 3.1.1 甲醇汽油混合燃料 无烟燃料 汽油中掺烧甲醇 3.1.2 合成醇燃料
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 6
1.2 合成化学反应
1.2.2 平衡常数
甲醇合成特别 适合在高压和 低温条件下进 行。
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
7
1.2 合成化学反应 1.2.2 平衡常数
化学计算得出的平衡 转化率如右图。 甲醇合成强烈的热力 学限定条件。 工业生产选用合适的 催化剂，在较低的温 度和较低的压力下进 行合成甲醇和可行的。
3.1.3 甲基叔丁基醚（MTBE）
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
32
副反应
催化剂 强酸性大孔离子交换树脂 0.5~5.0MPa 60~80℃ 选择性大于98％
转化率大于90％
煤化工工艺 煤间接液化
2012-12-26
33
3.2 甲醇裂解制烯烃
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
34
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
37
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
38
5.2 TIGAS工艺
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
39
组合催化剂
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
40
5.3 浆态床F-T与Mobil法组合工艺
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
41
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 4
1.2 合成化学反应
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
5
1.2 合成化学反应
1.2.1 反应热效应
25℃
△H=-90.84kJ/mol
常压下不同温度下反应热的计算公式： △HT=-75.0-6.6×10-2T+4.8×10-5T2-1.13×10-8T3 反应热与压力有关系，高压下温度低时反应 热大，而且反应温度低于200 ℃时，反应热 随压力变化幅度大于反应温度高时的幅度。
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
22
2.2 化学反应 nCH3OH→—CH2） —n+nH2O （ 反应机理
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
23
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
24
2.2 化学反应 催化剂：合成沸石分子筛ZSM-5 立体晶型 通道 规则的孔隙结构 0.5~0.6nm
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
19
1.6 低温液相合成甲醇
现有甲醇合成方法的缺点： 单程转化率低，在合成塔出口产物中甲醇含量极 少能超过7%，不得不使用多次循环 ICI等方法要求原料气中必须含有5%的CO2，从 而产生了有害的杂质水，甲醇和水的分离 合成气净化成本很高
作业6:为何ICI等方法要求原料气中必须含有 5%的CO2？
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
17
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
18
1.5.2 技术经济指标
项目 生产能力 t/a 反应温度 ℃ 反应压力MPa 催 化 剂 ICI工艺 100000 200-300 5-10 铜系 Lurgi工艺 100000 240-270 5-10 铜系
甲醇合成反应的自由焓值最大：说明副反应在热力学上均比主反应有利。 必须采用能抑制副反应的选择性好的催化剂，才能用于合成甲醇的反应。 各反应都是分子数减少，主反应分子数减少最多，其它副反应虽然也都 是分子数减少的，但小于主反应的，所以加大压力对合成甲醇有利。
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 10
计算用的合成气的组成： H2 64%、CO 29%、CO2 2%、惰性物质5%
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
8
1.2 合成化学反应 1.2.3 副反应
此外，还发生生产少量高级醇和微量醛、酮和 酯等副产物，也可能生成少量的Fe(CO)5。 2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化
9
1.2 合成化学反应
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 20
1.6 低温液相合成甲醇
指标 操作温度 操作压力 单程转化率 合成气 粗产品构成 粗产品用途 低温液相法 90-150 1-5 〉90 可用含大量N2、 CH4的廉价合成气 甲醇+甲酸甲酯 优质燃料 1.0-1.7 ICI工艺 230-270 5-10 16
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 3
1 合成甲醇
1.1 概述 甲醇的生产： 利用煤和天然气资源发展合成甲醇工业； 单系列甲醇装置规模大型化，使单位生产能 力的投资和成本大幅降低，有利于提高下游 产品的经济竞争力。 高压法 锌铬催化剂 25~35MPa，320~400℃
低压法 高活性铜催化剂 5~10MPa，230~280℃
第10讲：煤间接液化(2)
张永锋
内蒙古工业大学化工学院
2012-12-26
煤化工工艺 煤间接液化 煤间接液化
1
目录
1. 2. 合成甲醇 甲醇转化成汽油
3.
4.
甲醇利用进展
煤制乙酐
5.
合成气两段直接合成汽油
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
2
1 合成甲醇 1.1 概述
甲醇的用途： 甲醇是生产塑料、合成橡胶、合成纤维、农药和 医药的原料。 甲醇主要用于生产甲醛和对苯二甲酸； 甲醇可作为代用燃料或进一步合成汽油； 从甲醇出发合成乙醇，然后进行乙醇脱水生产乙 烯； 以甲醇为原料合成乙酐已实现工业化； 用甲醇为原料还可以合成人造蛋白，是很好的禽 畜饲料。
使用的H2/CO比 总结果
2012-12-26
需用N2、甲烷含量 极低的高价合成气 甲醇+水 难以使用 2.5-3 投资65%-75%，成 100% 本70%-80%
煤化工工艺 煤间接液化 21
2 甲醇转化成汽油 2.1 概述
甲醇转化成汽油的优点
高产率的优质汽油 过程较简单 热效率较高 工业化放大技术风险小
1.3 催化剂及反应条件 1.3.1 催化剂 Zn2O3-Cr2O3 380~400℃ 230~280℃ 铜系催化剂
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
11
1.3 催化剂及反应条件 1.3.2 反应条件 空速 H2/CO比 循环比 5000~10000 l/h-1 2.0~3.0 3.5~6 230~280℃
煤化工工艺
煤间接液化
27
2.5 新西兰工业化生产 天然气→合成气→ 甲醇经毛比尔法转化成汽油 同时副产液化石油气 两段固定床反应器 毛比尔的ZSM-5催化剂
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
28
2.6 流化床工艺流程
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
29
流化床反应器比固定床有明显的优点：
煤间接液化
14
1.4.2 管壳式等温反应器
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
15
1.4.3 浆态床反应器
气相合成： 效率低、能耗高。 液相合成： 等温 速度快 温度和压力下降 三相反应器：滴流床 搅拌釜 浆态床 流化床 携带床
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 16
1.5 合成甲醇工艺流程 1.5.1 ICI和Lurgi工艺流程
Cu-Zn-Al催化剂
5.0~10.0Mpa
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
12
1.4 反应器 强放热过程 反应热移出方式 绝热式反应器 等温式反应器 冷激式反应器 冷却方式 管壳式反应器
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
13
1.4.1 冷激式绝热反应器
2012-12-26
煤化工工艺
直的和拐弯的
C10分子直径
2012-12-26
煤化工工艺
煤间接液化
25
2.3 反应器 反应生成热的移出 两段式固定床反应器 甲醇脱水生成二甲醚 放出20%的反应热 甲醇、二甲醚和水平衡混合物转化成烃 流化床反应器
2012-12-26 煤化工工艺 煤间接液化 26
2.4 固定床工艺流程
2012-12-26