单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤直接液化技术,主讲：。,煤直接液化技术主讲：。,煤基产品,煤,燃烧,转化,固体,焦炭、炭材料,气体,工业用燃气、民用燃气、合成气,化学品,焦油化学品（芳烃）、氨、甲醇,液体,车用燃料,间接液化（,ICL,）,直接液化（,DCL,）,汽油,柴油,含氧燃料,煤基产品煤燃烧固体 焦炭、炭材料间接液化（ICL）直接液,煤液化技术的机遇,所谓,煤液化技术,也称煤基液体燃料合成技术，即以固体状态的煤炭为原料通过化学加工过程，使其转化成为汽油、柴油、液化石油气等液态烃类燃料和高附加值化工产品的技术，主要分为直接液化和间接液化两种方式。,发展煤液化技术，可以解决我国,煤多油少,的能源格局，缓解石油进口压力，提高我国能源安全系数，对我国能源发展具有重要的现实和,战略意义,。,煤液化技术的机遇 所谓煤液化技术也称煤基液体燃料合成技术，即,煤液化技术的机遇,2009,年中国进口石油约,2.04,亿吨，比上年增长约,14%,，中国石油消费的进口依存度已达,52%,。,2020,年中国石油的需求量将为,4.5,亿吨,6.1,亿吨，届时国内石油产量估计为,1.8,亿吨，进口量将为,2.7,亿吨,4.3,亿吨，,进口依存度,将处于,60%,70%,。,国际油价,持续走高和国际油价持续高位振荡，对我国经济，能源安全等产生较大的影响。因此，煤液化技术来解决石油需求问题成为确保我国石油安全的重要战略抉择。,煤液化技术的机遇 2009年中国进口石油约2.04亿吨，比上,煤液化技术的机遇,虽然我国对核能、太阳能、风能等,新能源,增大了开发力度，但是来占主导的核聚变能和太阳能技术远未成熟。即使到,2020,年全部实现核能计划，核能的发电能力也不足我国发电能力的,5%,，太阳能、风能因技术和难以普及使用且投资昂贵等问题，短期内的大规模利用也不现实。因此，煤液化技术将是我国现阶段和未来能源开发的重点内容之一。,煤液化技术的机遇 虽然我国对核能、太阳能、风能等新能源增大了,煤液化面临的挑战,-,化学工程挑战,煤分子量一般认为,5000-10000,或更大，含有,C,、,H,、,O,、,N,、,S,等元素，,H/C,比较小；汽油分子量一般,110,左右，只有,C,、,H,元素，,H/C,较大。因此，实现煤液化就是减小煤分子量，提高,H/C,比，脱除,O,、,N,、,S,等元素。,目前，我国所有煤液化项目均处于中试和示范过程，直接液化技术在国际上尚没有大规模生产的经验。,虽然南非,SASOL,公司已经成功进行间接液化技术，但工艺路线并不一定适合中国的煤质和设备条件。,煤液化面临的挑战-化学工程挑战煤分子量一般认为5000-10,煤液化面临的挑战,-,化学工程挑战,从化学工程层面上讲，煤液化过程主要包括,煤裂解产生自由基碎片和自由基碎片的加氢过程,。但目前人们对煤热解产生自由基碎片机理和自由基碎片加氢机理的认识还很肤浅，甚至可以说在科学层面上还没有认识。,大量研究表明，液化条件下煤自由基碎片的生成机理和加氢机理非常复杂，涉及多相复杂体系中不同尺度下化学、物理、工程等方面的诸多基本现象，极具挑战性。,煤液化面临的挑战-化学工程挑战从化学工程层面上讲，煤液化过程,煤液化面临的挑战,-,能源资源挑战,煤炭和石油都属于不可再生资源，煤液化过程实际上是以,一种稀缺资源代替另一种稀缺资源,。中国的煤炭按目前速度可以使用,100,年，但其中可以煤液化的据估计只能用,30,年。煤直接液化法生产,1 t,油品需要煤炭,4,4.5 t,，煤间接液化法生产,1 t,油品需要煤炭,5,5.5 t,。,煤液化工艺同样需要消耗大量的,水资源,，煤直接液化法生产,1 t,油品需要消耗,8,9 t,水，,SASOL,公司所采用的间接液化方式，耗水量更是直接液化法的,1.5,倍。而我国水资源严重紧张，,661,座城市中有,420,座城市水资源短缺，有,108,个城市严重缺水。,煤液化面临的挑战-能源资源挑战煤炭和石油都属于不可再生资源，,煤液化面临的挑战,-,能源资源挑战,煤化工是高耗水产业，发展煤化工对水资源压力很大，水资源超标消耗可能导致,生态失平衡,。,2006,年，国家发改委发出了,关于加强煤化工项目建设管理，促进产业健康发展的通知,，对煤化工的产业发展方向、发展规模、存在问题、具体要求以及批准设限都有明确界定。,2007,年，国家发改委,煤炭产业政策,中规定，“在水资源充足、煤炭资源富集地区适度发展煤化工，限制在,煤炭调入区和水资源匮乏地区,发展煤化工，禁止在环境容量不足地区发展煤化工”。,煤液化面临的挑战-能源资源挑战煤化工是高耗水产业，发展煤化工,煤液化面临的挑战,-,环境保护挑战,煤炭属低效、高污染能源。传统的煤化工是以低技术含量和低附加值产品为主导的,高能耗、高排放、高污染、低效益,（“三高一低”）行业。,煤液化技术虽然属于现代煤化工，但煤炭开采过程中的矿井水其中,1/6,超标外排，开采过程中每年排放煤层气也会对环境造成污染。,煤炭开采造成的地面塌陷问题也日趋严重，并以每年,2,至,3,万亩的速度递增。,煤炭开采和洗选过程产生的煤矸石和粉煤灰同样严重污染环境。,煤液化面临的挑战-环境保护挑战煤炭属低效、高污染能源。传统的,煤液化面临的挑战,-,环境保护挑战,二氧化碳排放,问题也严重制约着煤液化工艺，美国环保署研究表明，无论是否经过二氧化碳处理，煤液化工艺都明显比石油制燃料多排放二氧化碳。,按照目前的直接液化工艺，每生产,1 t,成品油，同时排放的,CO2,是石油化工行业的,7,10,倍，这就无疑加剧了我国减排的严峻形势。,因此，即使采用洁净煤技术，煤液化工艺排出的,废渣、废水和废气,，对生态环境的影响也是一个巨大挑战。,煤液化面临的挑战-环境保护挑战二氧化碳排放问题也严重制约着煤,煤液化面临的挑战,-,投资风险挑战,煤液化项目投资面临着巨大的投资风险，受,国际油价和成本价格,波动的影响较大。石油价格下跌、煤炭价格和环境成本上升都将降低煤液化的经济性。,2008,年,11,月，国际原油期货价格已经跌破,50,美元,/,桶，煤制油的经济性已经遭受严重打击。,煤液化投资项目的,投资回收期限长,，煤液化工业化从立项到生产大约需要,5,年时间，从建厂到收回投资,8,年，,10,年间的油价谁能预测。,煤液化面临的挑战-投资风险挑战煤液化项目投资面临着巨大的投资,煤液化面临的挑战,-,投资风险挑战,另外，煤液化投资项目属于,资本密集型投资,，神华集团在内蒙古鄂尔多斯的煤直接液化和宁东梅间接液化示范工程投资均在,300,亿左右，兖矿集团在陕西榆林的间接液化示范工程投资也在,600,亿元以上。,我国各地煤液化项目总投资预计超过,2000,亿,元，对于如此大规模的风险投资项目，相关企业和国家有关部门要对投资建设过程中可能遇到的风险及其合理的应对措施进行充分的评估。,煤液化面临的挑战-投资风险挑战另外，煤液化投资项目属于资本密,煤炭直接液化,煤炭直接液化是,把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。,典型的煤直接液化技术是在,400,摄氏度、,150,个大气压左右,将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。,一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。,但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于,煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。,煤炭直接液化煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化,煤直接液化的历史,1913,德国,Bergius,发明了煤高温高压加氢液化的方法,（,Nobel Prize 1931,）,1927,德国,Leuna,建成了世界上第一座直接液化厂,10,万吨,/,年,1936-1944,德国建成,11,套直接液化厂,423,万吨,/,年,9,套间接液化厂,60,万吨,/,年,二战前后,英国,15,万吨,/,年,日本,中国抚顺（,1942,，连续运行,1000 h,，未能正式投产）,法国、意大利、朝鲜、,1950s,苏联,11,套直接液化厂（运行,7,年）,110,万吨,/,年,德国技术和设备：,70 MPa,，,450,500,o,C,，铁催化剂,高晋生、张德祥,煤液化技术,化学工业出版社，北京，,2005,煤直接液化的历史1913 德国Bergius发明了煤高,煤直接液化的历史,1950,廉价的中东石油,DCL,生产和研发停止,1973,、,1979,两次世界石油危机,DCL,研究,蓬勃发展,美国、德国、英国、日本、前苏联、,多种工艺、实验室数百吨,/,天,德国,IGOR,（,1981,，,200 t/d,）,美国,SRC,（,50 t/d,）,EDS,（,1986,，,250 t/d,）,H-Coal,（,600 t/d,）,苏联,低压加氢（,1983,，,5 t/d,）,日本,BCL,（,1986,，,50 t/d,）,高晋生、张德祥,煤液化技术,化学工业出版社，北京，,2005,煤直接液化的历史1950廉价的中东石油 DCL生产和研,煤直接液化的历史,1990s,石油价格下跌，煤直接液化的发展基本中断,美国,CFFLS,（,DOE,）,日本,NEDOL,（,1996,，,150 t/d,）,中国,煤科总院（,1983,以来，,0.1 t/d,）,NEDOL,，,Japan(150t/d),煤直接液化的历史1990s石油价格下跌，煤直接液化的发展基,煤直接液化的历史,2000,年以后,中国,神华（,2004,，,6 t/d,）,神华（在建,100,万吨,/,年，,总计,320,万吨,/,年,）,神华,3x100,万吨,/,年,神华,6 t/d,煤直接液化的历史2000年以后神华 3x100万吨/年神华,煤直接液化的宏观化学,煤,挥发分,固定碳,灰分,水分,液体,气体,残渣,水,目的产物,可利用的产物,煤直接液化的宏观化学煤挥发分液体目的产物可利用的产物,Coal,H/C=0.8,H,2,O,气化,CO,、,H,2,煤直接液化的宏观化学,汽油,柴油,H/C,2,催化加氢,H,2,CoalH/C=0.8H2O 气化 CO、H2煤直接液,Coal,煤直接液化的宏观化学,煤直接液化包括三个目的,煤大分子,(M=5000-10000),破碎为油小分子,(M,200),H/C,比从,0.8,提高至,1.9,从油品中脱除,S,、,N,、,O,等杂原子,自由基,加热断键,目前的认识：,和自由基大小相近的产物,加氢,缩聚,大分子,固体产物,Coal煤直接液化的宏观化学煤直接液化包括三个目的自由基加热,煤直接液化的宏观化学,煤直接液化反应的核心,“自由基产生速率”和“加氢速率”匹配,温度,400,450,o,C,氢压,15,30 MPa,工艺上如何实现？,煤直接液化的宏观化学煤直接液化反应的核心温度氢压工艺上如何实,煤直接液化过程的必备单元,磨煤（包括：干燥）,制氢（气化、水煤气变换）,制浆（煤油催化剂）,煤浆预热,液化,分离（气,-,液、液,-,液、液,-,固）,油品加工（脱硫、脱氮、脱氧、脱金属、芳烃转化）,残渣利用（燃烧、气化、,）,液化段数？,一段液化、两段液化,产品加氢？循环油加氢？,定义：固体“煤”的加氢次数,煤直接液化过程的必备单元磨煤（包括：干燥）液化段数？定义：,煤液化工艺介绍,煤液化工艺介绍,煤直接液化工艺介绍,EDS,新鲜,H,2,气体,循环,H,2,制浆,煤,管式,反应器,预热器,闪蒸,加氢,反应器,H2,减压,蒸馏,石脑油,燃料油,去气化,焦化炉,循环油,“,煤”经过一次加氢：,Single stage,循环溶剂加氢,425-450,o,C,17.5 MPa,煤直接液化工艺介绍EDS