煤的直接加氢液化工艺
张 伟，金俊杰，俞 虹，田莉雅
（兖矿集团煤化工办公室，山东 邹城介绍了煤液化的方法，重点对目前世界上较先进成 熟的煤直接液化技术的工艺特点进行了总结和比较，提出了综合利用煤直接加氢液化技术炼 油的可行性方案。
关键词：洁净煤技术；煤液化工艺；方案
南非因不产石油和天然气，而煤炭储量丰富且 价格低廉，在 1955 年建立了 SaSOI - !合成油厂， 生产柴油、石蜡等产品，以后又建立了 SaSOI - "、 SaSOI - #厂，分别于 1980、1982 年投产，主要生 产汽油，SaSOI 3 个厂每年可生产 450 万 t 车用燃料 和有价值的化工产品。
中图分类号：T @529
文献标识码：A 文章编号：1006-6772（2001）03-0031-03
石油是人类赖以生存和发展的最方便最重要的 能源。据 统 计， 目 前 石 油 占 世 界 能 源 消 费 结 构 的 39 % 。中国的石油资源有限，资源品位不高，难开 采资源比重较大。而中国又是一个石油消费大国， 90 年代以来一直靠进口石油弥补国内石油产量的 不足。随着中国经济的进一步发展，石油的供需矛 盾将日益突出。中国能源资源的特点，决定了中国 是以 煤 炭 为 主 的 能 源 结 构。 据 有 关 方 面 预 测， 到 2010 年，中国能源结构中煤炭的比例仍高居 70%， 能源结 构 中 以 煤 炭 为 主 的 局 面 长 期 不 会 改 变。 但 是，目前由于中国以煤为主的能源工业和化学工业 技术落后，给环境带来较严重的污染，面临着人类 环境保护要求的严重挑战。
洁净煤技术 2001 年第 7 卷第 3 期
兖矿集团的北宿及杨村高硫煤。
表 ! 几种煤直接液化工艺技术的比较
操作条件
液化
生产工艺
温度 / C 压力 / Mpa 催化剂
主产品
H - CoaI 454
21 Co / Mo / AI2O3 合成原油、燃料油
SRC 400 ~ 450 10 ~ 15 煤中硫铁矿 固、液态溶剂精炼煤
洁净煤技术是将节约煤炭资源、技术进步、减 少污染作为一个整体，把煤炭洁净高效贯串于开发 与利用的全过程，实施社会与经济效益并重、经济 与环境协调发展。国务院批准的《中国洁净煤技术 “九五”计划和 2010 年发展纲要》中明确了中国洁 净煤技术涉及 4 个领域 14 项技术，煤炭液化技术 即是其 中 之 一。 煤 液 化 技 术 生 产 的 油 品 为 洁 净 燃 料，符合国家清洁燃料和环保要求，是洁净煤技术 中值得优先考虑的技术。煤炭液化工业化生产对中 国洁净煤技术的发展和环境保护无疑具有很大的推 动作用。
表 1 为几种煤直接液化工艺技术的比较。
! 可行性方案
原料煤的选择。根据煤直接液化的大量试验结 果，原料煤一般应符合以下条件：越年轻的煤，挥 发分越高，越易液化，故选择高挥发分年轻烟煤或 硬质褐煤；灰分小于 10%；因为硫在煤加氢反应 中起助 催 化 剂 的 作 用， 最 后 又 以 单 质 硫 的 形 式 回 收，因此硫含量高有好处，尽量用高硫煤。如可选
（6）NEDOL 工艺 NEDOL 工艺是日本独创的煤液化法。它集聚
了“直接加氢 法 ”、“ 溶 剂 萃 取 法 ” 和 “ 溶 剂 分 解 法”这 3 种烟煤液化法的优点。该工艺由煤炭预处 理、液化反应、液化油蒸馏设备及溶剂加氢 4 部分 组成。该工艺的特点是：温和的反应条件，液化催 化剂采用天然黄铁矿，溶剂是液化重质馏分加氢后 的供氢溶剂；适用于从次烟煤至煤化度低的烟煤等 广泛煤种。利用该技术在日本鹿岛建有一套日处理 煤量 150t 的工业性试验装置。
" 存在问题与发展前景
目前尚无一套采用先进工艺的工业化煤直接液 化的装置建成运行，作为第一套装置存在有一定风 险。煤炭液化工业化生产厂是技术密集、资金密集 型的大型企业，技术的配套和工程化问题尚有大的 工作量，另外，国外技术的引进和优化组合的合理
性也要进一步探讨。从发展前景上看，中国的资源 特点是富煤少油，石油供应紧张是长期影响中国经 济发展的制约因素，利用中国丰富的煤炭资源，采 用煤炭液化技术，把煤转化成汽油、柴油将是中国 经济发展的必然趋势，就煤炭行业本身而言，煤炭 液化也是煤炭深度加工的有效途径之一。煤炭液化 在中国有着十分广阔的发展前景。
Coal Direct Hydrogenation liGuefaction process
ZHANG Wei，JIN Jun - ie，Y U Hong， T IAN Li - ya
（ Coal Chemical Engineering 0 f fice，Yanzhou Mining Group . ，Zoucheng 272500， China）
（7）FFI 低压加氢液化工艺 是俄罗斯在开发研制的煤直接加氢液化成液体
燃料的新工艺。以褐煤和烟煤为原料生产液体燃料 产品和化工产品。利用此工艺于 1987 年建立了日 处理煤 5 ~ 10 t 的 工 艺 开 发 装 置，连 续 运 转 了 7 年。还进行了年生产 300 万 t 液体产品的工业企业 的工厂设计。该工艺的特点是：原料准备阶段采用 了先进的高效振动碾磨机；采用了瞬间煤涡流舱干 燥技术，使煤发生爆炸式湿度分离、热粉碎和气孔 爆裂，干燥时间大大减少；采用了高效可再生催化 剂钼酸铵和三氧化二钼，85% ~ 90%的催化剂可以 经再生回收；煤液化压力降至 6 ~ 10 Mpa，降低了 设备制运费用、减少了气体压缩及液体泵送的电能 消耗。
装置。 （5）IGOR 工艺 德国开发的 IGOR 工艺是在 IG 工艺的基础上
改进而成的。原料煤经磨碎、干燥后与催化剂、循 环油一起制成煤浆，加压至 30Mpa 并与氢气混合， 进入反应器进行加氢液化反应。液体产物经 2 个在 线固定床反应器加氢后，分离成汽油、柴油等。该 工艺特点是将液化油二次加氢反应器与高压液化装 置联合为一个整体，省去了由于物料进出装置而造 成的能量消耗及工艺设备。1981 年在 Bottrop 建成 日处理煤 200t 的工业性试验装置。
CTSL 400 ~ 450 17 Fe 系胶状
合成原油
EDS
450
15
轻质油、燃料油
IGOR 400 ~ 475 30
赤泥等
轻油、中油
NEDOL 462 17 ~ 19 黄铁矿
石脑油、轻油
FFI 425 ~ 435 6 ~ 10 钼酸铵 / Mo2O3
合成原油
反应温度。反应温度高可提高煤的转化速度， 特别是能促进沥青烯向油的转化，但温度过高会增
加结焦的危险性和产生过多的气体。 反应压力。由于氢在煤浆中的溶解度随压力增
加而 增 加， 一 般 压 力 越 高 越 好， 但 将 压 力 控 制 在 20 Mpa 以下是完全可行的，从设备投资和操作费 用降低考虑，在保证液化反应正常进行的前提下， 以低压为好。
综合各种煤直接液化技术的特点，提出以下可 行性方案：关键技术推荐采用俄罗斯涡流仓干燥煤 制备、高效可再生催化剂低压（6 ~ 10 Mpa）加氢 液化工艺；造气制氢选用中国自行开发的新型对置 多喷嘴水煤浆气化技术；油渣分离及成品油提质加 工采用日本 NEDOL 技术；硫磺回收采用硫回收率 达 99%以上的克劳斯回收工艺。设想的工艺流程 简图如下：
Abstract：To deveIop the coaI direct Iiguefaction is guite necessary in China. The summary and compari-
son of advanced and mature coaI direct Iiguefaction process characteristic on the worId were anaIyzed . A
（1）H - CoaI 工艺 是美国碳氢化合物研究公司研制。以褐煤、次 烟煤或烟煤为原料，生产合成原油或低硫燃料油。 原料煤经破碎、干燥后与循环油一起制成煤浆，加 压至 21Mpa 并与氢气混合，进入沸腾床催化剂反 应器进行加氢液化反应，经分离、蒸馏加工后制得 轻质油和重油。该工艺的特点是：高活性载体催化 剂，采用固、液、气三相沸腾床催化反应器；残渣 作气化原料制氢气。建有 600 t / d 工 业 性 试 验 装 置。 （2）SRC 溶剂精炼煤工艺 以高硫煤为原料，将煤用供氢溶剂萃取加氢， 生产清洁的低硫低灰的固体燃料和液体燃料。可分 为 SRC - !及 SRC - "法，SRC - !以生产固态溶 剂精煤为主，SRC - "以生产液体燃料为主。主要 有以下特点：反应条件缓和，固液分离分别采用过 滤和减压蒸馏技术；煤中黄铁矿就是催化剂，不外 加催化剂，反应剂活化氢主要来源于供氢溶剂。建 有 50 t / d 的中试装置。 （3）CTSL 工艺 是美国碳氢化合物公司在 H - CoaI 工艺基础上 发展起来的催化两段液化工艺。特点是反应条件缓 和，采用 2 个与 H - CoaI 工艺相同的反应器，达到 全返混反应器模式；催化剂采用专利技术制备的铁 系胶状催化剂，催化剂活性高、用量少；在高温分 离器后面串联有加氢固定床反应器，起到对液化油 加氢精制的作用；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油。 （4）EDS 供氢溶剂工艺 是美国埃克森公司于 1977 年开发成功。原料 煤经破碎、干燥与供氢溶剂混合制成煤浆，与氢气 混合预热后进入反应器，进行萃取加氢液化反应， 煤液化产物进入分离后得到气体、石脑油、重油和 残渣。该工艺的主要特点：采用供氢溶剂对煤进行 萃取加氢液化；采用了循环溶剂，非催化反应，循 环溶剂在进入煤的加氢反应前先在固定床反应器中 用高活性催化剂加氢使其成为供氢溶剂；溶剂加氢 和煤萃取加氢是分别进行；采用减压蒸馏进行固液 分离。1985 年完成了日处理煤 250t 的工业性试验 32
feasibiIity scheme of comprehensive utiIization coaI direct Iiguefaction technoIogy is put forward .