煤化工发展现状简介 (2)

瓦素小怪兽 分享 2020-06-30 下载文档

煤制天然气最核心的关键技术,掌握在巴斯夫、戴维、托普索、鲁奇等国外几家大公司手中。

我国一些科研机构上世纪80年代至90年代展开了多项煤气甲烷化增加热值的研究开发工作。2012年4月24日,大唐能源化工公司内蒙古克什克腾旗煤制合成天然气(SNG)项目中,由大唐能源化工研究院自主研发的SNG催化剂1000小时寿命评价实验取得成功,该公司实验室规模催化剂研制技术顺利过关,研发工作进入中试放大生产阶段。河北新奥集团联手美国巨点能源公司开发的煤高效催化加氢甲烷化技术,利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气,其粗煤气中甲烷含量高达50%,每消耗1立方米氢气就可多产1立方米天然气。且气化炉的原料适应范围广,整个装置工艺流程简单、投资省、单位产品煤炭和氧气消耗均较两步法工艺大幅降低,生产成本也较低,经济效益与节能减排效果十分显著。

主要技术介绍——气化炉

气化炉 鲁奇 气化炉 原料煤要求 5~50mm块煤,灰变形温度大于1200℃,破碎指数低于55%,干基灰含量6~40%,收到基水含量不超过50%,干燥基挥发分低于55% 6~50mm之间块煤,含水量低于20%,残焦比例应超过85%,灰熔点在1400~1600℃ 发热量大于25MJ/Kg,灰分含量低于15%最好低于12%,挥发分大于25%(wt),内水≤8%,灰熔点低于1300℃,可磨性好 优点 合成气中甲烷含量较高,运行案例较多 缺点 渣中含碳较多,污水量大且难处理,单台气化炉处理能力低,连续运行性差 专利技术商 鲁奇公司、赛鼎工程公司 运行案例 大唐克旗,大唐阜新,新疆庆华,新疆广汇 BGL 气化炉 熔融排渣,气化用水蒸汽量、污水量较鲁奇少 气化压力最高可达8.5MPa,气化温度高因而粗煤气中不含酚和焦油类物质 粉煤率高,存在偏烧,污水中酚含量较鲁奇高 对煤炭成浆性有要求,耐火砖、喷嘴寿命低,渣阀磨损严重,黑水含固量高易发生堵塞,冷煤气效率低 上海泽马克 云南解化,金新化工,中煤图克 GE 气化炉 美国通用公司 中石化齐鲁分公司;等 対置多喷嘴气化炉 多元料浆气化炉 E-Gas气化炉 同GE,喷嘴対置,同GE 避免喷嘴更换或损坏带来的停车,操作连续性高 同GE,煤浆有单一的煤水混合物扩大为含碳的固液混合物 原料煤含水小于30%,灰分低于20%,煤浆浓度50%~70%,钾钠总含量不超过3.8% 同GE 同GE 华东理工大学 兖矿鲁南化肥厂 同GE 西北化工研究院 山东华鲁恒升化工股份有限公司;浙江丰登 氧耗较GE少15%~20%,粗合成气中含有甲烷,采用干法脱灰,废水量少,连续排渣,灰锁系统磨损小 水冷壁无需更换耐火砖,烧嘴寿命长,运行周期长 反应温度高,碳转化率高,无重烃等长碳链物质,冷煤气效率较高,氧耗和煤耗低,无需更换耐火砖 耐火砖、喷嘴寿命低,需要庞大的分离器分离气渣 美国CBI公司 美国肯塔基康菲石油与博地能源联合开展SNG项目;韩国浦项SNG项目;中海油惠州炼化二期(国内首例) 湖北双环公司 Shell 气化炉 含水量低于8%,固定碳大于50%,灰分15%左右,不超过25% 粒度不能超过0.5mm,灰熔点不大于1500℃,含水分小于2%(褐煤为8~10%) 废锅流程投资和占地较大,国内运行稳定性差 粉煤进料的安全性和连续性较差,气化压力较水煤浆类型低,一般只能达到3~4MPa 壳牌公司 GSP 气化炉 德国西门子负责专利技术,杰斯菲克负责商务谈判 神华宁煤项目

主要技术介绍——甲烷化

甲烷化技术 戴维甲烷化 特点 催化剂在开车前无需还原,开车时间短,设备少因而占地少,反应中不需要补充蒸汽 专利技术商 庄信万丰 业绩 美国大平原,大唐克旗,大唐阜新 托普索甲烷化 热回收率高,能耗低,投资少,丹麦托普索公司 并可提供详细设计 新疆庆华,内蒙汇能 瑞克甲烷化 取消循环机,可以节约投资,缩短订货周期,对碳氢比要求比其他工艺相对宽泛 大连瑞克 1.2 煤制油

煤基油品即通常所说的煤制油,是对以煤为原料生产液体燃料的统称,包括煤间接液化、煤直接液化、中低温煤焦油加氢、煤油混炼、焦炉煤气合成油,以及煤(焦炉煤气)经甲醇制汽油(MTG)等诸多技术路径。

据统计,目前我国已投入运行的煤直接液化项目1个,产能108万吨/年;煤间接液化项目6个,合计产能170万吨/年;中低温煤焦油加氢项目10个,合计产能283万吨/年;煤油混炼项目1个,产能45万吨/年;焦炉煤气制合成油项目1个,产能6万吨/年;煤(焦炉煤气)经甲醇制汽油(MTG)项目14个,合计产能140万吨/年。

神华集团、伊泰集团、潞安集团、晋煤集团、云南先峰、兖矿集团、延长石油等企业是国内煤制油项目的主要投资和参与者,目前建成的工业化示范项目也以这些企业的项目为代表。

此外,正在建设或开展前期工作的项目主要如下:

神华鄂尔多斯从2013年开始,已获核准的鄂尔多斯神华煤直接液化项目一期工程第二、三条生产线(油品总产能约200万吨/年)开始了各项前期工作的招标,目前净水场等配套工程已开工。

神华宁煤神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目号称世界单套装置规模最大煤制油项目,2013年9月奠基开工。项目位于宁夏宁东能源化工基地,总投资约550亿元,计划2017年投入商业化运营。

伊泰集团伊泰集团共有三个煤制油项目处于建设或前期工作阶段,分别位于新疆伊犁、新疆乌鲁木齐、鄂尔多斯准格尔旗和鄂尔多斯杭锦旗。

伊泰伊犁煤制油项目首期100万吨/年煤制油项目投资190亿元,后续产能将逐步扩展至540万吨/年。2014年7月,首期工程气化装置开工,计划于2016年竣工。

2014年7月,伊泰新疆能源有限公司伊泰—华电甘泉堡200万吨/年煤制油项目气化装置开工。该项目总投资约326亿元,规模为200万吨/年,产品主要为柴油、石脑油及LPG。

2013年12月,内蒙古伊泰煤制油有限公司200万吨/年煤炭间接液化项目获路条。该项目位于鄂尔多斯准格尔旗大路工业园区,总投资约300亿元,项目建设周期为3~4年。

晋煤集团晋煤集团华昱公司100万吨/年甲醇制清洁燃料技术改造项目2012年7月份开工建设。目前,综合仓库、综合楼、中控楼、综合罐区等已完工,主装置合成油界区钢结构基本完工,设备陆续开始安装,预计一期50万吨/年MTG装置于2016年12月安装完成。

山西潞安山西潞安高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目位于山西长治市襄垣县,建设规模为180万吨/年煤制油,总投资200多亿元。项目于2012年7月获发改委路条,计划2015年建成投产,却在2015年7月环评被拒。

渝富能源 2014年4月,贵州毕节200万吨/年煤制清洁燃料项目获国家发改委路条。项目主要工程内容为年产200万吨油品和化学品装置以及相关的公用工程和辅助工程,由贵州渝富能源开发股份有限公司牵头开展前期工作。

延长石油延长石油榆林煤化15万吨/年合成气制油示范项目2014年底收尾,2015年转入试车试产阶段。(来源:中国化工报截止到2015年10月) 煤制油技术

煤制油也被称为煤炭液化,是一种以煤为原料生产液体燃料和化工原料的煤化工技术。目前全球只有直接液化和间接液化两种煤制油技术。直接液化就是以煤炭为基础原料,加氢直接液化,典型代表是美国碳氢化合物研究(HTI)公司两段催化液化工艺。间接液化则是通过气化煤炭生成合成气,再用催化剂把合成气合成液态烃类产品,这种技术的典型代表有Sasol工艺、SMDS合成工艺、中科院山西煤化所浆态床合成技术和兖矿煤制油技术开发等。 间接液化法

煤间接液化是将煤首先经过气化制得合成气(CO+H2),合成气再经催化合成(F-T合成等)转化成有机烃类。(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年首先发现并以他们名字的第一个字母即F-T命名的,简称F-T合成或费托合成。)煤间接液化的煤种适应性广,并且间接液化过程的操作条件温和,典型的煤间接液化的合成过程在250℃、15~40

个大气压下操作。此外,有关合成技术还可以用于天然气以及其他含碳有机物的转化,合成产品的质量高,污染小。

(1)Sasol 工艺

间接液化已有 70 多年历史,1943 年 F-T 合成技术实现工业化,1956 年在南非形成了规模化工业生产,是成熟可靠的煤液化技术。 至今,在南非已建成了 3 个大厂,年耗原煤 4600 万吨,生产液体烃类产品 760 多万吨,其中油品近 500 万吨。Sasol 已成为世界煤化工装置的典范。

神华集团、宁夏煤业集团与南非 Sasol 公司合作,计划投资 300 亿元在宁夏建设煤间接液化项目。建成投产后,每年将生产 320 万吨 油品。

(2)荷兰 Shell 公司的 SMDS 工艺

SMDS 工艺包括造气、 合成、 F-T 中间产品转化和产品分离 4 部分, 主要产品是柴油、 航空煤油、 石脑油和蜡。 1993 年在马来西亚 Bintulu 建成 50 万吨/年的工厂。

(3)Exxon-Mobil 的 MTG 工艺

Mobil 甲醇-汽油(MTG)间接液化工艺利用两个截然不同的阶段从煤或天然气中生产汽油。

1984 年 Mobil 公司在德国波恩附近的 Wesseling 建成了一套 100 桶/d 汽油的 MTG 工艺固定床示范装置,之后又建成一套同样规模的 流化床示范装置。

(4)德国伍德公司的 MTG 生产工艺

晋煤集团与中科院山西煤化所共同组建山西省粉煤气化工程研究中心,联合攻关,在粉煤、特别是劣质粉煤气化的关键技术方面寻求突破。项目建设过程中,他们与拥有国际先进技术的美国美孚公司 和德国伍德公司紧密合作,交流学习,掌握了相关先进技术。项目的流程工艺是,采用拥有我国自主知识产权的“灰熔聚流化床粉煤气化 技术”,将劣质粉煤气化造气,生成甲醇,再通过德国伍德公司的 MTG 生产工艺,间接生成油品。

晋煤集团 10 万吨/年甲醇制汽油项目于 2009 年 6 月试车成功,该项目配套的 30 万吨/年煤制甲醇项目所用的“灰熔聚流化床粉煤 气化技术”于 3 季度试车成功。


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