煤油共炼1.ppt

煤油共炼,一、概述二、优势三、工艺方法四、目前进展五、可行性,一、概述,1.1 定义煤油共炼：就是将浓度为45%-50%、煤粒直径小于100微米的煤浆与渣油按一定比例混合，在15-22MPa、450-470以及CoMo/Fe2O3和NiMo/Fe2O3催化剂条件下，使煤和渣油一次通过反应器，同时加氢裂解成轻、中质油和少量烃类气体的工艺技术。煤直接液化：将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。,1.2 煤油共炼技术是80年代以来煤炭直接液化研究领域所取得的重大进展之一。其主要特点是用石油重油、渣油或煤焦油等重质油类代替经典的溶剂油，一次通过加氢反应装置，煤和渣油同时加氢裂解成轻、中质油和少量烃类气体。煤油共处理与直接液化相比，煤的转化率用褐煤时基本一样，用烟煤时有所降低，但是油品的产率却大幅度的增加，氢气的耗量却大为下降，氢气的利用率大大提高。与煤的直接液化一样，煤的直接液化和煤油共炼技术的研究是洁净煤技术项目研究中的一个主要组成部分。,二、优势,(1)转化率高：煤的转化率和重油的转化率都超过90%，远大于煤单独加氢液化和重油直接加氢裂解时的转化率。(2)存在协同效应：煤和重油之间由于协同效应的存在，使得煤油共处理时生成油的总量高于单独加工煤和重油时生成油的总量，除此之外煤的存在还能防止催化剂积碳，有利于脱除重油中的金属元素。进而可以延长催化剂的使用寿命，降低生产成本，提高企业的经济效益。(3)油品产率高：与煤液化相比，由于只是一次通过，生产装置的油品产量大大提高。,(4)氢耗量低：氢耗降低，氢利用率(消耗每kg氢所得到的产品油kg数)大幅度提高，有利减少能耗，减小设备的投资。(5)油品质量较好：煤油共处理产品油与煤直接液化油相比，油品的质量较大提高，氢含量增加，芳烃含量降低，更容易加工成为合格的汽油、柴油等油品。(6)竞争力强：由于转化率、产率的提高，氢耗量的减少和较好的油品质量等因素，使得煤油共处理的生产成本从多个方面降低，煤油共处理比煤炭直接液化有更强的市场竞争力。,(1)HRI催化两段煤油共处理工艺 美国的碳氢化合物研究公司（HRI）在1974年就开始研究煤油共处理工艺，1985年底在美国能源部以及电力研究院、俄安大战略合成燃料公司、加拿大阿尔伯塔研究院的资助下，合作开发两段煤油共处理工艺。1987年德国煤液化公司和三井造船公司也参与了HRI的技术开发，实验规模达到了t/d级的规模。,HRI煤油共炼工艺是在碳氢化合物研究公司以前开发的石油渣油催化裂化的氢油法，煤直接液化的氢煤法和催化两段液化工艺基础上，又经过小型装置和工艺开发装置多年试验研究发展的煤直接液化新方法。它具有氢利用率高，煤和渣油转化率高。脱金属率高，馏分油产率高，油品质量好等优点，技术比较先进可靠，现在已经具备建设示范工厂的工艺。,HRI的煤油共炼工艺是两段催化加氢裂化技术，其特点是采用独特的沸腾床催化反应器，高活性CoMoAl2O3和NiMoAl2O3载体催化剂，且以连续加入和排放的方式保持反应器内催化剂的活性。煤油浆一次通过反应器，在高煤浓度时，用少量重质油循环，其循环比只是0.5，工艺简化流程示于图1：,煤与石油的常压渣油、减压渣油、流化催化裂化油浆、重质原油、焦油砂沥青制成煤油浆。用煤浆泵将煤油浆升到反应压力，同氢气混台，经过预热器，顺次进入两段沸腾床催化反应器，在温度435445、压力15-20MPa条件下，转变成馏分油和少量气体。气体产物经过处理回收硫和氢，氢气循环使用，液态产物采角常、减压蒸馏，分成馏分油和以未转化煤、油渣和灰组成的残渣。,工艺条件的经济筛选结果表明，两段工艺比一段工艺的转化率和油收率都有明显提高煤油浆中适宜的煤浓度是3355wt%；工艺条件对脱硫、脱氮程度影响不大，催化剂的寿命对脱氮率有较大的影响；两段工艺对各种渣油都有较好的适应性和操作性，渣油的相对反应性随康氏残碳含量的增加而减小；煤的反应性同OC原子比有一定的关系，变质程度低的褐煤同烟煤相比，有更好的经济性。,碳同位素分析证明，HRI煤油共炼过程，煤和渣油之间有明显的协同作用。沸点高于528的冷湖渣油，单独加工与煤油共炼相比较，碳转化率由85.0%提高到92.5%。另外，渣油中金属(主要是镍和钒)能更有效地脱除。研究发现，在煤油共炼中，固体煤表面对渣油中卟啉结构的金属络合物具有亲和力。由于渣油有机金属化合物吸附在固体煤表面上，所以可由难加工的石油渣油得到低金属含量的馏分油。表1列出了HRI煤油共炼工艺的典型性能、产品产率和油品性质。,由表1的数据可见，HRI煤油共炼工艺的氢利用率(单位氢耗生成的池量和重量比值)高达1620，煤和渣油的馏分油产率6580面脱腺煤和渣油中杂原予氮和硫及重金属，生成适于制取各种运输燃料油的馏油。,（2）Pyrosol煤油共处理工艺 德国煤炭液化公司在Pyrosol工艺煤直接液化基础上改造而成的Pyrosol煤油共处理工艺。该工艺首先对重质油进行分馏，回收原料中的重质油。剩余的油渣利用可弃性铁系催化剂在450-475、20.0Mp下加氢处理，加氢后的油先经分馏回收馏油分，分馏油渣作为煤油共处理的溶剂。煤以较高的比例与溶剂配成煤浆，煤的浓度超过30%。在进入第二段反应器，反应温度为450-475，氢压20.0Mp。第二段反应产物再去分馏，蒸出馏分油的残渣再去加氢 焦化，使其转化为油和焦炭，焦油又返回第二段反应器。,（3）CANMET煤油共处理技术 加拿大矿物能源中心（CANMET）开发的煤油共处理工艺是在石油加氢裂化工艺的基础上发展起来的。最初是利用载有FeSO4的煤作为渣油加氢裂化催化剂，煤的加入量只有渣油的5%，在比较苛刻的条件下渣油很少结焦。后来加入了30%的煤，使得渣油和煤同时加氢裂化，收到了很好的效果。,四、目前进展,目前进展 2012年4月18日，延长石油集团煤油共炼试验示范项目在靖边举行开工仪式。煤油共炼试验示范项目，将依托陕北地区油、煤资源优势和榆炼的基础设施条件，建设45万吨/年煤油共炼悬浮床加氢裂化装置及相应配套设施。项目概算投资17.9亿元，计划2013年建成投产。该项目既是一套技术示范装置，也是一套规模生产的装置。项目建成后，每年可产26.24万吨柴油、7.77万吨汽油调和组分等产品，具有良好的经济效益。,据了解，煤油共炼技术是延长石油集团与美国KBR公司合作开发的创新型技术。该项目利用褐煤或年青烟煤与炼厂减压渣油具有的良好协同效应，大幅缓解煤直接液化制油的反应苛刻度，提高油品转化率和产品收率。与传统的煤直接液化制油技术相比，煤油共炼技术具有氢耗低、投资低、转化率高的比较优势，可跨领域解决煤炭和炼油两个行业的技术难题，对我国的煤炭与炼油工业发展将产生重大影响。目前，该技术已在美国完成中试。,该项目概算总投资17.9亿元，将采用全球领先的美国KBR公司悬浮床加氢裂化技术，利用榆林炼油厂炼油过程副产的渣油，与当地丰富的低阶煤加氢混炼，制取柴油、汽油调和组分、液化气以及石脑油等高附加值产品。据延长石油集团油煤新技术开发公司总经理丁琪介绍，煤油共炼项目建设内容主要包括45万吨/年加氢裂化装置、6万立方米/小时制氢装置、22.5万吨/年备煤系统以及储罐、变配电、中央控制室等配套工程。项目主体工程将于今年底建成，2013年8月实现中交。项目投产后，每年可生产柴油26.24万吨、汽油调和组分7.77万吨、液化气等产品4万吨。据介绍，煤油共炼是将浓度为40%45%、煤粒直径小于100微米的煤浆与渣油按11比例混合，在21.3兆帕、470以及磁磺铁矿等催化剂条件下加氢反应，制取柴/汽比为7/2的轻质油。由于充分利用了低阶煤与渣油很好的协同效应，产品收率高、能耗低，具有显著的经济、环保效益。与煤直接液化相比，煤油共炼吨油品投资额减少一半以上，氢气消耗量减少约20%，油品收率可从50%左右提升至75%以上，二氧化碳排放量减少约50%，煤转化率可达90%，吨油品综合能耗下降15%以上。,五、可行性,我国适宜液化的煤炭资源比较丰富，将煤和重油配合利用充分发挥煤油共炼技术的优势。不仅能达到资源的优化合理配置，也使得煤炭液化更具有广阔的前景和市场竞争力。煤油共处理技术符合国家节能减排的政策，加工出来的油品较煤炭直接液化的油品具有更高的质量，为用煤炭液化来缓解我国石油供应的紧张局面提供了更高的保证。煤油共共处理技术可进一步降低煤液化的生产成本,使得煤炭液化具有广阔的发展前景,既涉及到资源利用问题,又可改善环境,取得社会效益。,渣油:原油经减压蒸馏所得的残余油。又称减压渣油。有时将从常压蒸馏塔底所得的重油称为常压渣油。色黑粘稠，常温下呈半固体状。其性质与原油性质有关。在石油炼厂中，渣油常用于加工制取石油焦、残渣润滑油、石油沥青等产品，或作为裂化原料。在石油化工生产中，渣油可通过部分氧化法生产合成气或氢气，或作为蓄热炉裂解制乙烯的原料。渣油另一重要用途是用作燃料油。协同效应原本为一种物理化学现象，又称增效作用，是指两种或两种以上的组分相加或调配在一起，所产生的作用大于各种组分单独应用时作用的总和。而其中对混合物产生这种效果的物质称为增效剂(synergist)。协同效应常用于指导化工产品各组分组合，以求得最终产品性能增强。是说油品在520度高温下燃烧大概半小时剩的残留物，与油品重量的百分比。m残碳/m油*100它的单位是%,根据石油行业规划标准（2005），原油的重轻质以原油的密度大小进行划分，可将其分为轻质油、中质油、重质油、超重质油，原油的密度取决于其化学组成，包括胶质、沥青质的含量，石油组分的分子量以及溶解气的含量。具体划分为：轻质油密度小于0.87（g/cm3）；中质油密度小于大于等于0.87小于0.92（g/cm3）；重质油密度大于等于0.92小于1.0（g/cm3）；超重质油密度大于等于1.0（g/cm3）。分类 原油密度（g/cm3）轻质油 0.87-0.92-1.0 通常所说的烃类气体指的是甲烷(CH4)乙烷(C2H6)丙烷（C3H8）乙烯（C2H4）丙烯（C3H6）乙炔（C2H2）丙炔(C3H4)等,沸腾床催化反应器：进行气固相反应过程或液固相反应过程的一种反应器。反应器内填充细的催化剂颗粒或固体反.在用于气-固系统时，又称沸腾床反应器。多用于气固相反应，也广泛用于化工、石油、冶金等部门。如氧化萘制取苯酐、丙烯腈的合成、石油催化裂化、硫铁矿的焙烧等.,