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国内煤制油项目进展及关键技术分析

山西省煤化工协会2020-02-13 15:28:10


煤制天然气项目进展


      截止2017年6月,我国已投产的煤制油项目共6个,包括神华鄂尔多斯108万t/a直接液化先期工程、内蒙古伊泰间接液化鄂尔多斯16万t/a间接液化示范工程、山西潞安长治16万t/a间接液化示范工程、神华鄂尔多斯18万t/a间接液化示范工程、兖矿榆林100万t/a间接液化示范工程和神华宁煤400万t/a间接液化示范工程。煤制油运行项目情况见表1所示。

 

表1 煤制油运行项目情况(截止2017年6月)

 

序号

项目名称

建设地点

生产

规模

主产品

投产

时间

生产负荷

1

神华直接液化项目

内蒙古,鄂尔多斯

108

直接液化柴油、石脑油、LPG

2009年12月

>80%

2

内蒙古伊泰间接液化项目

内蒙古,鄂尔多斯(大路)

16

费托合成柴油、石脑油、LPG

2009年3月

100%-110%

3

山西潞安间接液化项目

山西,长治

16

费托合成柴油、联产尿素

2009年8月

较高负荷

4

神华间接液化项目

内蒙古,鄂尔多斯

18

费托合成柴油、石脑油、LPG

2009年12月

暂停

5

兖矿间接液化项目

陕西,榆林

100

费托合成柴油、石脑油、LPG

2015年11月

较高负荷

6

神华宁煤间接液化项目

宁夏,宁东

400

费托合成柴油、石脑油、LPG、甲醇

2016年12月

A线负荷60%

 

      从已投产项目运行情况看,神华鄂尔多斯108万t/a直接液化示范项目已实现连续稳定运行,负荷约80%左右,18万t/a间接液化项目与直接液化项目共用煤气化装置,由于煤气化装置能力不够,暂时没有投入使用,预计在直接液化二、三线工程中进一步优化;伊泰16万t/a示范装置、潞安16万t/a示范装置均已具备满负荷运行能力,伊泰16万t/a示范装置实现了较好的效益;兖矿榆林100万t/a项目已实现连续稳定高负荷商业运行。神华宁煤400万t/a项目是全球最大煤炭间接液化单体工程,A线已试运行半年,生产负荷50%-60%左右;B线计划于2017年下半年试车。


     《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》的煤制油新建类项目共4个。截止2017年6月,潞安长治高硫煤清洁利用油化电热一体化项目一期100万t/a工程建设已近尾声,伊泰伊犁100万t/a间接液化项目正在深入开展设计优化,伊泰鄂尔多斯200万t/a煤炭间接液化项目已启动开工仪式,正在进行设计优化;贵州渝富毕节(纳雍)200万t/a煤炭间接液化项目已完成部分设计招标等工作。

《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》的煤制油储备类项目共3个,包括陕西未来榆林煤间接液化一期后续项目、伊泰甘泉堡煤间接液化项目和神华宁煤间接液化二期项目,预计将视前期项目进展情况再定。此外,伊泰鄂尔多斯120万t/a间接液化制精细化学品项目已于2017年上半年试车。煤制油项目拟在建项目情况见表2所示。

 

表2 煤制油项目拟在建项目情况(截止2017年6月)


序号

项目名称

建设地点

生产

规模

主产品

投产时间


“十三五”升级示范项目新建类


1

潞安长治高硫煤清洁利用油化电热一体化项目

山西,长治

180一期100

费托合成柴油、石脑油、LPG

2017年


2

伊泰伊犁煤炭间接液化项目

新疆,伊犁

100

费托合成柴油、石脑油、LPG

2020年


3

伊泰鄂尔多斯煤炭间接液化项目

内蒙古,鄂尔多斯(大路)

200

费托合成柴油、石脑油、LPG

2020年


4

贵州渝富毕节(纳雍)煤炭间接液化项目

贵州,毕节

200

费托合成汽油、石脑油、LPG

2020年


“十三五”升级示范项目储备类


5

陕西未来榆林煤间接液化一期后续项目

陕西,榆林





6

伊泰甘泉堡煤间接液化项目

新疆,准东





7

神华宁煤间接液化二期项目

宁夏,宁东





其他


8

伊泰间接液化制精细化学品项目

内蒙古,鄂尔多斯(杭锦旗)

120

费托合成蜡、a-烯烃等

2017年




















 

煤制油项目关键技术选择


煤炭直接液化项目关键技术选择


     煤炭直接液化的原理是煤通过溶剂抽提和在高温、高压、催化剂的作用下,煤浆加氢使煤中复杂的有机物分子结构发生变化,提高H/C比,直接转化为液体油品的过程。


      煤炭直接液化具有较长的发展历史。国外典型工艺有:德国IGOR工艺、美国HTI工艺、日本NEDOL工艺。神华集团在煤炭直接液化领域也开展了多年研究,在对神华煤的性质、液化工艺和催化剂深入研究的基础上,开发出了具有独自特点的神华煤直接液化工艺,并经过了BSU(神华与科研院所开展的共10次试验、累计运行249天)、PDU(神华与企业开展的共5次工程放大试验)和工业示范装置的验证。直接液化的工艺流程示意见图1所示。

 

 


                                 图1 煤直接液化工艺流程示意

 

      神华煤直接液化项目是世界第一个煤炭直接液化工业化项目。2002年9月,项目获得了国家发改委的批复。其中一期工程为320万t/a,三条生产线。为规避项目风险,一期工程分步实施,第一条生产线规模为108万t/a。神华直接液化项目的核心装置包括煤液化装置、加氢稳定装置、加氢改质装置、轻烃回收装置和制氢装置,另外还有配套的公用工程和辅助设施等。总工艺流程见图2所示。

 

 


                  图2 神华煤直接液化项目一期工程总工艺流程

 

      第一条生产线的煤液化装置原拟采用美国HTI公司工艺技术。但该技术存在不能长期稳定运转,还存在液化反应器利用率低等问题。2003年8月,神华集团果断将其替换为国内自主开发的煤炭直接液化工艺技术,催化剂使用神华集团和煤炭科学研究总院共同开发的863煤直接液化高效催化剂,并将原HTI工艺中的固定床加氢改为T-star加氢。第一条生产线实施最终采用的关键工艺技术和装置规模见表3所示。

 

表3 神华煤直接液化项目第一条生产线的关键工艺技术

和装置规模

 

序号

装置或单元名称

单位

生产规模

工艺技术选择

1

备煤装置

万t/a

165


2

催化剂制备装置

万t/a

33


3

煤液化装置

万t/a

200

神华自主直接液化技术

4

煤制氢装置

万Nm3/h

2×13.5

壳牌粉煤加压气流床气化

5

气体制氢装置

万Nm3/h

8


6

加氢稳定装置

万t/a

325


7

加氢裂化改质装置

万t/a

100


8

轻烃回收装置

万t/a

33


9

脱硫装置

万t/a

41


10

含硫污水气提装置

万t/a

70


11

空分装置

万Nm3/h

2×5


12

硫磺回收

万t/a

2.5


13

油渣成型

万t/a

61


14

酚回收

万t/a

70


15

费托合成

万t/a

18

中科/神华费托合成技术

16

油品加工

万t/a

15.53


 

神华集团煤炭直接液化项目先期工程设计的原料消耗和产品方案见表4所示。

 

表4神华煤直接液化项目第一条生产线设计的原料消耗

和产品方案

 

序号

名称

单位

数值

产品方案



(1)

柴油

万t/a

71.46

(2)

石脑油

万t/a

24.99

(3)

液化石油气(LPG)

万t/a

10.21

(4)

苯酚

万t/a

0.36

原料



(1)

原煤

万t/a

345

 

      神华煤直接液化项目先期工程投产以来,2009—2010年为试生产阶段,主要进行技术攻关和改造;2011年以后实现了平稳生产,生产负荷80%左右。2014年全年运行302天,煤液化装置平均负荷82.8%,加工原料煤284.5万t;生产油品90.14万t,其中柴油52.62万t,石脑油27.21万t,液化气10.01万t,汽油0.30万t。经过5年多的示范运营,煤直接液化项目第一条生产线已经实现长周期运行,项目经济社会效益显著。典型年份 (2014年)运行指标情况见表5所示。

 

表5 2014年神华煤直接液化项目第一条生产线设计的

运行指标

 

指标

2014年

备注

全年运行时间(天)

302


平均生产负荷(%)

82.8


加工原料煤(万t)

284.36

不含动力煤

生产用水量(万t)

526.84


t产品水耗(t/t)

5.84

不含生活用水

生产油品量(万t)

90.17


柴油(万t)

52.65


石脑油(万t)

27.51


液化气(万t)

10.02


 

典型间接液化项目关键技术选择


      煤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,通过费托合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺,或先合成甲醇,再由甲醇重整与变换合成燃料油。

      费托(FT)合成是间接液化工艺的核心,国内外典型的间接液化工艺包括南非的萨索尔(Sasol)费托合成法、荷兰Shell的中质馏分合成(SMDS)工艺、中科院山西煤化所浆态床合成技术、兖矿煤制油技术,这些技术均是在费托合成法的基础上,经过工艺和催化剂改进和优化已经或正在应用于工业化生产的间接液化煤变油技术。费托合成煤制油步骤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。工艺流程示意见图3所示。

 

 


图3 费托合成法煤间接液化工艺流程示意

 

典型项目总工艺流程见图4所示。

 

 


图4 潞安高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目全厂工艺流程

 

     目前我国已投产的煤炭间接液化项目采用的费托合成技术,兖矿榆林项目采用兖矿自主开发的低温费托合成技术,神华宁煤宁东400万t/a项目采用中科合成油公司的中温浆态床费托合成技术,其它项目均采用中科合成油公司的低温费托合成技术。对于气化技术,各家根据煤质情况,选择了GSP粉煤加压、SHELL粉煤加压、GE水煤浆加压、西北院多元料浆等先进的气流床加压气化技术。对于净化技术,德国LURGI、国内自主的变化和低温甲醇洗技术都得到了应用。典型煤炭间接液化项目的关键技术选择情况见表6所示。

 

表6典型煤炭间接液化项目的关键技术选择 

 

项目简称

生产规模,万t/a

空分

气化

净化

费托合成

尾气处理

变换

低温甲醇洗

硫回收

神华宁煤宁东

400

法液空+杭氧

100000Nm3/h

GSP和宁煤炉粉煤加压气化24台2000t/d

前置废锅+两段低水汽比耐硫变换

德国鲁奇

低温甲醇洗

克劳斯硫回收+氨法脱硫

中科合成油中温浆态床费托合成技术、加氢精制及裂化技术

膜分离、烃类转化及PSA技术

潞安长治

100(一期工程)

美国AP

4*77500Nm3/h

SHELL粉煤加压气化

4台,单炉3000t/d

低水汽比耐硫变换

2系列

德国鲁奇

低温甲醇洗

2系列

美景环保

克劳斯硫回收2系列

SOP制硫酸1系列

中科合成油低温费托合成技术、加氢精制及裂化技术

2系列

PSA尾气制氢

2系列

兖矿榆林

100


GE水煤浆加压气化

耐硫耐油变换

2系列

低温甲醇洗

2系列

克劳斯硫回收

兖矿低温费托合成技术

2系列


伊泰鄂尔多斯

16


西北院多元料浆加压气化

耐硫变换

国内低温甲醇洗

克劳斯硫回收

中科合成油低温费托合成技术


 

(作者:中国化学工程股份有限公司总工程师  汪寿建)



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