化工工艺学-第五章-煤的液化.ppt

MTG工艺 甲醇转化成烃和水是强放热反应，其值为 1721 J/g，在绝热条件下反应温度升高可达590℃，这样的温度升高程度超过了允许的反应温度范围，反应生成热量必须移出。为了便于解决此问题，固定床式反应器把反应分成两段。第一段进行甲醇脱水生成二甲醚反应，放出20%的反应热。其余80%反应热在第二段甲醇、二甲醇和水平衡混合物转化成烃的反应中放出。这样的两段反应安排，减少了为控制温度升高的循环气量。 固定床工艺 固定床反应器甲醇转化成汽油流程图 1．二甲醚反应器；2．转化反应器；3．再生反应器； 4．产品分离器；5．开工、再生炉；6．气液分离器 流化床工艺 流化床反应器：催化剂连续再生（催化剂与气态产物分离，部分去再生，用空气烧去催化剂上的积碳）； 反应热由催化剂外部循环直接或间接从流化床中移去（无需气体循环移热）； 优点： 反应热除去容易，热效率高 没有循环操作装置、建设费用低 可以低压操作 催化剂活性稳定 缺点： 开发费用高，放大困难。 流化床反应器甲醇转化成汽油流程图 1.流化床反应器; 2.再生器；3.洗涤器；4.催化剂沉降槽；5.低压分离槽； 6.高压分离槽，7.吸收塔；8.脱气塔；9.脱丁烷塔；10.烷基化装置 MTG工艺的改进 合成甲醇与甲醇转化分开进行，势必会增加能耗 甲醇合成的单程转化率不高，提高合成气循环量，能耗增加 第二代煤气化炉产生的合成气中，H2/CO=0.5~0.7:1，而生产甲醇需要H2/CO=2:1的原料气 M T G 工 艺 面 临 的 问 题 TIGAS工艺 采用双功能催化剂Cu-Zn-Al/γ-Al2O3，使合成生成的甲醇立即变成二甲醚，从而使CO的单程转化率达98%，而且因为这催化剂具有变换功能，加入水蒸气可发生CO的变换反应，因此装有双功能催化剂的一段反应器同时具有甲醇合成，甲醇脱水生成二甲醚和CO变换等功能。第一段出来的反应气直接进入二段反应器，在ZSM-5催化剂作用下转化为高辛烷值的汽油。C5以上烃类收率为75.1%，汽油质量与Mobil法相当。 MFT合成汽油新工艺 过程分二段： 第一段由F-T合成生成C1-C40宽馏分烃类， 第一段产物与未转化的原料气一并进入第二段，用ZSM-5催化剂改质，使产物分布由原来的C1-C40缩小到C5～C11，每立方米（CO＋H2）得汽油100～110 g，汽油收率76.3%，汽油辛烷值大于80。 MFT合成汽油新工艺 山西煤化所开发的将F-T合成和用ZSM-5催化剂改质组合而成的工艺。 一步合成汽油工艺 Mobil公司开发Fe/ZSM-5型催化剂，由合成气一步制汽油 煤-渣油共炼法（Coprocessing） 渣油是原油的常压渣油和减压渣油。煤-渣油共炼是以渣油作为煤加氢的制浆油，制成的煤浆在高温高压下裂解和加氢，使煤和渣油同时发生转化的工艺。 进行煤-渣油共炼的主要有美国烃类研究公司（HRI）的催化两段法，加拿大的Canmet法以及德国的Pyrosol法。 联合加工的工艺流程与煤直接液化法基本相同，主要区别是没有循环油。把粉煤和渣油制成煤浆[煤浆浓度30～40%]一次通过加氢反应器，反应温度 420～450℃，压力 15～20 MPa。HRI 法使用 Ni-Mo及 Co-Mo催化剂，Canmet和 Pyrosol都使用铁催化剂。 日本新能源开发机构液化法（NEDOL） 该工艺由煤前处理单元、液化反应单元、液化油蒸馏单元及溶剂加氢单元等4个主要单元组成。 　　　　工艺特点：反应压力较低，只有17～19MPa，反应温度为430～465℃；催化剂采用微粉合成硫化铁或天然硫铁矿；固液分离采用减压蒸馏的方法；配煤浆用的循环溶剂单独加氢，以提高溶剂的供氢能力；液化油含有较多的杂原子，还须加氢提质才能获得合格产品。 一段液化 加氢的循环溶剂 循环溶剂 加氢石脑油 Separator Separator Separator 煤 Pyrite, 430-465 oC 17-19 MPa 循环H2 气体 石脑油 燃料油 常压蒸馏 减压蒸馏 浆态 反应器 残渣 预热 制浆 新鲜H2 催化剂 加氢 反应器 煤前处理单元 液化反应单元 液化油蒸馏单元 溶剂加氢单元 轻质和中质油的比例较高；循环溶剂单独加氢处理，可提高循环溶剂的供氢能力 铁基 日本NEDOL工艺流程图 美国HTI工艺 该工艺是在两段催化液化法和H-Coal工艺基础上发展起来的，采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂。 　　　　工艺特点：反应条件比较缓和，反应温度420～450℃，反应压力17MPa；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混反应器模式；催化剂采用HTI专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂，用量少；在高温分离器后面串联有在线加氢固定床反应器，对