神华煤直接液化项目可行性研究报告.doc
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1、摘 要神华煤制油项目是世界上首个建设的工业化项目,工程分为先期和一期,总建设规模为年生产油品500万t,自2004年8月先期工程开工建设,到2009年一期工程第一条生产线基本完成,并计划于2009年5月正式投产。本文对神华煤直接液化工艺项目进行了综合评价,主要分为3个部分,包括经济分析、技术分析和环境分析。同时,本文还介绍了煤直接液化的工艺流程,重点介绍了煤制油工艺的特殊的单元,例如:煤液化单元,煤制氢单元,T-star工艺单元。 经济分析部分,采用技术经济学的知识,计算了项目的总投资、总成本、项目销售收入和税金以及现金流量。计算出了项目的内部收益率为13.13%,全投资的回收期为7.73年,
2、大于石油化工项目的平均内部收益率10%。从经济方面,神华煤制油项目是有优势的。 技术分析部分,主要从煤直接液化工艺的技术方案,工程放大和项目的建设进行了研究。重点分析了液化工艺核心技术采用美国的HTI工艺,液化工艺的催化剂制备单元采用新型高效“863”合成催化剂,液化工艺煤制氢单元采用Shell粉煤加压气化工艺等先进的技术。神华煤制油项目在产品分离、加氢改质、空分、水处理方面都采用了先进的技术。同时项目的工程放大和项目的建设都保证了神华煤制油项目的有条不紊的建设。 环境分析部分,重点研究了神华项目污水和液化残渣的利用。对这两部分分别提出了建议意见。 最后,本文对神华项目提出了发展建议,提出了神
3、华项目要加大自主技术研究,完善绿化方案,建立水库储备水源,研究煤、电和化工的结合。关键词:煤制油;直接液化;综合评价 AbstractShenhua coal to oil was the first industrialization project on construction in the world, which was divided into two stages,including the early one and the first one.the gross of project is five million tons/year in petroleum product
4、. The early stage started to be constructed since August, 2004, the first stage will be finshed in 2009, and plan to put into production in may.The comprehensive evaluation of the project in direct liquefaction process on shenhua coal was studied in this paper, which mainly was divided into three pa
5、rts, including the economic analysis, technical analysis and environmental analysis. At the same time, this paper also introduced the process flow in coal liquefaction, major introduced special unit of coal to oil, for example: coal liquefaction unit, hydrogen unit, T-star process unit.Economic anal
6、ysis, using knowledge of technical economics, the project total investment, total cost, project sales income and tax and cash flow were calculated,then the internal rate of return and investment recoupment period of project were 13.13% and 7.73 years respectively.The internal rate of return was more
7、 than the one for petrochemical industry which was 10%. From the economic aspect, the project was profitable.Technical analysis, mainly studied from coal direct liquefaction technical scheme, engineering enlargement and project construction. The core technology liquefaction process - HTI process emp
8、loying the America technology, catalyst preparation process - using new efficient 863 synthesis catalyst, coal liquefaction process for hydrogen production unit by adding pressurized gasification - employing Shell advanced pressurized gasification technology were emphatically analyzed. Shenhua coal
9、to oil project in product separation unit, hydrogenation modification uint,air separation unitand water treatment were adopted advanced technology. Meanwhile the engineering and construction of the project also guaranteed the system of shenhua coal to oil on construction orderly.Environmental analys
10、is, mainly studied sewage and liquefaction residues in the project. The Suggestions were put forward for this project.Finally, this paper gave the advices for shenhua program, consisting of strengthening technology study, establishing reservoir, completing green program and studying electricity, wat
11、er, chemical combination.Key Words: coal to oil; direct liquefaction; comprehensive evaluation 目 录摘 要IAbstractII目 录IV第1章 前 言1第2章 文献综述32.1煤直接液化技术概论32.1.1煤直接液化的基本原理32.1.2煤直接液化工艺介绍32.1.3煤直接液化技术的发展52.1.4煤炭直接液化典型工艺62.2国外煤液化项目发展情况92.2.1美国、澳大利亚、印度、新西兰、和菲律宾的情况92.3神华项目简介122.3.1项目背景介绍122.3.2神华煤直接项目介绍132.3.3项目
12、进展142.3.4 神华集团发展煤直接液化的优势162.4小结17第3章 神华煤直接液化工艺流程183.1总加工流程183.1.1先期总加工流程简介183.1.2一期总加工流程简介203.2煤直接液化工艺特点223.2.1采用悬浮床反应器,处理能力大,效率高223.2.2催化剂制备单元243.2.2采用T-star工艺对液化粗油进行精制243.2.3加氢改质单元253.2.4重整抽提单元263.2.5异构化单元263.2.6煤制氢单元273.2.7空分装置283.2.8自备电站283.2.9水处理装置293.3小结29第4章 煤直接液化工艺经济分析304.1投资估算与资金筹措304.1.1建设
13、投资与流动资金估算304.1.2资金筹措及用使用计划334.1.3总投资344.2总成本费用估算344.2.1炼油总成本的构成344.2.2生产成本354.2.3管理费用384.2.4财务费用384.2.5销售费用费用384.2.6合计394.3销售收入与税金计算394.3.1销售收入394.3.2流转税及附加计算404.4现金流量计算424.4.1计算依据424.4.2相关指标计算及其结果424.5其它指标计算434.6各种经济指标汇总444.6小结45第5章 煤直接液化技术研究465.1神华采用的技术方案465.1.1最核心工艺的选择475.1.2煤直接用煤的洗选495.1.3煤直接液化反
14、应器的制造505.1.4煤直接液化催化剂515.1.5煤直接液化制氢单元525.1.6煤直接液化空分装置525.1.7煤直接液化自备电站525.1.7煤直接液化控制系统535.1.8煤直接液化固液分离系统535.1.9煤直接液化固液供氢溶剂535.1.10煤直接液化T-star工艺535.2神华项目工程放大研究545.3神华项目建设研究545.4小结55第6章 煤直接液化环境分析566.1神华煤直接液化污水回用566.1.1神东矿区污水回用分析566.1.2神华项目供水、污水回用方案576.1.3分析结论586.2煤直接液化残渣利用586.2.1干馏焦化596.2.2燃烧发电596.2.3气化
15、606.2.4分析结果60第7章 神华煤直接液化项目发展建议617.1项目的发展前景617.1.1国家政策617.1.2我国的能源结构617.1.3神华集团的实力627.2项目的发展建议627.2.1优化技术方案,掌握核心技术627.2.2建立完善的绿化方案637.2.3建立水库储备水量637.2.4 研究项目煤、电和化工的结合63第8章 结论与建议65参考文献67附图72附表73第1章 前 言能源和环境是当今我国面临的两大严峻问题,如何在保护环境的条件下,合理高效的使用能源是大家共同关心的话题。我国总的能源特征是“富煤、贫油、少气”,煤炭在我国石化能源总储量中居于首位,高达90%,而石油和天
16、然气储量总共不到10%。目前,在我国总的能源消费结构中1,煤炭的消耗约占72.9%、油占22.5%、其他能源总共只占4.6%。而且,在未来相当长的时间内2,在一次能源消费结构中煤炭仍将居于主导地位。开发、高效和环保的利用煤炭资源就显得格外重要。我国传统的煤炭资源主要用于火电厂发电和水煤气制氨,少量的用于民用。造成的问题一是环境污染大,发电产生的NOx和SOx是我国大气主要的污染物,另外还有大量的烟尘。据2000年的数据统计表明3,我国烟尘排放量为1719万吨,SOx排放量为2360万吨,NOx排放量为800万吨。其中由燃煤产生的固体粉尘、SOx和NOx排放量分别占我国总排放量的77%、90%和
17、70%,二是能源的使用效率不高,经研究,我国只有无烟煤很适合用来发电,其他的长焰煤、烟煤等较年轻的煤用来燃烧发电的效果并不好。目前,我国煤炭的平均利用效率为30%,比世界平均水平低10%,比发达国家低2528%;与国际先进水平相比,工业锅炉低1520%,火电厂平均煤耗高约25%,城市居民生活燃煤热效率仅2545%。所以未来如何减少使用煤炭的污染和高效的使用煤炭资源就尤为重要了。煤炭液化技术就是针对使用煤炭对环境造成污染所提出的技术对策,是最大限度利用煤的能源,同时将造成的污染降到最小限度的技术方案。从概念上说,煤直接液化是煤在适当的温度和压力条件下,直接催化加氢裂化,使其降解和加氢转化为液体油
18、品的工艺过程,煤直接液化也称加氢液化。它将经济效益、社会效益与环保效益结合为一体,开创了煤炭开发利用的新局面,使煤炭成为高效、洁净、可靠的能源,可以满足国民经济的发展和环境保护的需要。我国的神华集团就是世界上首个工业化煤炭直接液化项目的企业,项目总建设规模为年产油品500万t,分二期建设,其中,一期工程用煤970万t,建设规模为年产油品320万t(汽油50万t,柴油215万t,液化气31万t,苯、混合二甲苯等24万t),由三条生产线组成,包括煤液化、煤制氢、溶剂加氢、加氢改质、催化剂制备等14套主要生产装置。工程采取分步实施的方案,先建设一条生产线,装置运转平稳后,再建设其他生产线。2004年
19、8月一期工程开工建设,2007年7月建成第一条生产线,2010年左右建成后两条生产线。项目做了详细的的研究,有关经济,技术和环境上的问题都做了充分的考虑,同时项目也得到了国家的大力支持,国家发改委在2004年印发了关于20042005年度国家工程研究中心重点建设领域的通知,将包括煤化工在内的一批产业列入国家工程研究中心重点建设领域。本文对神华煤直接液化项目上做了详细的研究,包括工艺流程,经济收益和技术、环境可行性。提出了对于神华项目的发展的前景和建议。第2章 文献综述2.1煤直接液化技术概论2.1.1煤直接液化的基本原理煤炭直接液化4是指把固体状态的煤炭在高压和一定温度下直接与氢气发生加氢反应
20、,使煤炭转化为液体油品的工艺技术。在直接液化工艺中,煤炭大分子结构的分解是通过加热来实现的,桥键的断裂产生了以结构单元为基础的自由基,自由基非常不稳定,在高压氢气环境和有溶剂分子分隔的条件下,它被加氢生成稳定的低分子产物,在没有高压氢气环境和没有溶剂分子分隔的条件下,自由基又会相互结合而生成较大的分子。煤炭经过加氢液化后剩余的无机矿物质和少量未反应煤还是固体状态,可采用各种不同的固液分离方法把固体从液化油中分离出去,常用的方法有减压蒸馏、加压过滤、离心沉降和溶剂萃取等固液分离方法。煤炭经过加氢液化产生的液化油含有较多的芳香烃,并含有较多的氧、氮和硫等杂原子。必须再经过提质加工才能生产合格的汽油
21、和柴油产品。不同的工艺路线,得到的直接液化产品也相差甚远,同时液化产品也与煤种和反应条件(例如压力、温度和催化剂)有关。2.1.2煤直接液化工艺介绍直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制,以及液化残渣气化制取氢气等部分。氢气制备是加氢液化的重要环节,大规模制氢通常采用煤气化及天然气转化。液化过程中5,将煤、催化剂和循环油制成的煤浆,与制得的氢气混合送入反应器。在液化反应器内,煤首先发生热解反应,生成自由基“碎片”,不稳定的自由基“碎片”再与氢在催化剂存在条件下结合,形成分子量比煤低得多的初级加氢产物。出反应器的产物构成十分复杂,
22、包括气、液、固三相。气相的主要成分是氢气,分离后循环返回反应器重新参加反应;固相为未反应的煤、矿物质及催化剂;液相则为轻油(粗汽油)、中油等馏份油及重油。液相馏份油经提质加工(如加氢精制、加氢裂化和重整)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等产品。重质的液固淤浆经进一步分离得到重油和残渣,重油作为循环溶剂配煤浆用。煤直接液化粗油中石脑油6馏分约占1530%,且芳烃含量较高,加氢后的石脑油馏分经过较缓和的重整即可得到高辛烷值汽油和丰富的芳烃原料,汽油产品的辛烷值、芳烃含量等主要指标均符合相关标准(GB17930-1999),且硫含量大大低于标准值(0.08%),是合格的优质洁净燃料。中间油约占全部直接
23、液化油的5060%,芳烃含量高达70%以上,经深度加氢后可获得合格柴油。重油馏分一般占液化粗油的1020%,有的工艺该馏分很少,由于杂原子、沥青烯含量较高,加工较困难,可以作为燃料油使用。煤液化中油和重油混合经加氢裂化可以制取汽油,并在加氢裂化前进行深度加氢以除去其中的杂原子及金属盐。煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为下面三大步骤7,8:(1)当温度升至300以上时,煤受热分解,即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂,打碎了煤的分子结构,从而产生大量的以结构单元为基体的自由基碎片,自由基的相对分子质量在数百范围。(2)在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下、自由基被加氢得到稳定,
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