神华煤直接液化工艺技术特点和优势

神华煤直接液化示范工程采用的煤直接液化工 艺技术是在充分消化吸收国外现有煤直接液化工艺 的基础上， 利用先进工程技术， 经过工艺开发创新， 依靠自身技术力量， 形成了具有自主知识产权的神 华煤直接液化工艺

神华煤直接液化工艺技术特点

1) 采用超细水合氧化铁(FeOOH)作为液化催

化剂。以 Fe 2 + 为原料， 以部分液化原料煤为载体， 制成的超细水合氧化铁， 粒径小、 催化活性高。 2) 过程溶剂采用催化预加氢的供氢溶剂。煤

液化过程溶剂采用催化预加氢， 可以制备 45% ～ 50%流动性好的高浓度油煤浆;较强供氢性能的过 程溶剂防止煤浆在预热器加热过程中结焦， 供氢溶 剂还可以提高煤液化过程的转化率和油收率。 3)强制循环悬浮床反应器。该类型反应器使

得煤液化反应器轴向温度分布均匀， 反应温度控制 容易;由于强制循环悬浮床反应器气体滞留系数低， 反应器液相利用率高;煤液化物料在反应器中有较 高的液速， 可以有效阻止煤中矿物质和外加催化剂 4)减压蒸馏固液分离。减压蒸馏是一种成熟

有效的脱除沥青和固体的分离方法， 减压蒸馏的馏 出物中几乎不含沥青， 是循环溶剂的催化加氢的合 格原料， 减压蒸馏的残渣含固体 50%左右。 5) 循环溶剂和煤液化初级产品采用强制循环

悬浮床加氢。悬浮床反应器较灵活地催化， 延长了 稳定加氢的操作周期， 避免了固定床反应由于催化 剂积炭压差增大的风险;经稳定加氢的煤液化初级 产品性质稳定， 便于加工;与固定床相比， 悬浮床操 作性更加稳定、 操作周期更长、 原料适应性更广。 神华示范装置运行结果表明， 神华煤直接液化 工艺技术先进， 是唯一经过工业化规模和长周期运 行验证的煤直接液化工艺。

神华煤直接液化工艺技术优势

1)单系列处理量大。由于采用高效煤液化催

化剂、 全部供氢性循环溶剂以及强制循环的悬浮床 反应器， 神华煤直接液化工艺单系列处理液化煤量 为 6000 t/d。国外大部分煤直接液化采用鼓泡床反 应器的煤直接液化工艺， 单系列最大处理液化煤量 为每天 2500 ～3000 t。

2)油收率高。神华煤直接液化工艺由于采用

高活性的液化催化剂， 添加量少， 蒸馏油收率高。 3)稳定性好。神华煤直接液化工艺采用经过

加氢的供氢性循环溶剂， 溶剂性质稳定， 煤浆具有较 好的输送性和较高的稳定性。同时神华煤直接液化 工艺采用悬浮床加氢反应器， 实现循环溶剂和液化 初级产品的稳定加氢， 提高神华煤直接液化工艺的 整体稳定性。

4)反应条件缓和。神华煤直接液化工艺中溶

剂采用全部加氢的供氢性能好的循环溶剂以及高活 性、 高分散性合成铁煤液化催化剂， 降低煤液化反应 的苛刻条件， 同时可以保证煤的液化转化率， 反应温 度 455 ℃， 反应压力 19 MPa。

神华煤直接液化工程化技术的创新点

神华煤直接液化示范工程全部流程包括自备热

电厂、 备煤、 催化剂制备、 煤直接液化、 加氢稳定(溶 剂加氢)、 加氢改质、 轻烃回收、 含硫污水汽提、 脱 硫、 硫磺回收、 酚回收、 残渣成型、 两套煤制氢和两套 空分等装置。神华煤直接液化示范工程流程如图 2 所示。

神华集团在全世界范围内首次采用新一代煤直

接液化技术建设百万吨级煤直接液化示范工程， 克 服了许多世界性工程难题

克服煤中矿物质在反应器中的沉积

防止煤中矿物质在反应器内沉积需要煤浆及其 反应器有足够的空塔液速。在设定的反应时间内， 虽然矿物质的聚合不可避免， 但反应器内有足够的 空速能将聚合长大的矿物质悬浮起来， 利于排出反 应器;反应器主体部分物料实现单向流动， 不能出现 混乱流。运行的煤液化示范装置反应器拆检结果表 明， 反应器内无沉积物。

4. 2 实现高温、 高差压减压阀长周期运行 煤液化反应后， 含固物料首先要经过减压阀进 入减压蒸馏系统进行固液分离。减压阀要在高温、 高差压和含固物料高速冲刷的环境下正常工作， 所 以减压阀是煤直接液化最关键的设备之一。神华采 用一开三备的五通减压阀， 实现完全线性控制， 即使

在异常情况下也能有较大的流量弹性。阀内部结构 采用合适孔径并增加限流孔板通道长度等措施， 让 介质在孔道尾部气化， 实现了相变前(液相)控制流 量， 同时增加阀座磨损面积。在阀座、 阀芯采用复合 材料替代单一的碳化钨材料， 克服了全部碳化钨材 料阀座、 阀芯易碎的缺点。长周期运行结果表明， 神 华减压阀单阀最长运行时间达到 2519 h。 4. 3 成功解决反应器和热高分器结焦难题 防止反应器结焦是煤液化的世界性难题。神华

采取预加氢的供氢性溶剂作为过程循环溶剂， 提高 溶剂供氢性能;采用纳米催化剂不但可以提高活性， 而且反应热也可以及时扩散， 防止以催化剂为焦核 的结焦现象产生;优化操作方法， 防止反应器底部循 环泵抽空导致的床层塌陷， 使反应器温度突然升高。 热高分器与反应器不同的是液相贫氢。神华采

用降低热高分温度， 小于420 ℃， 降低液相在高温的 停留时间， 小于5 min， 采用切线螺旋进料， 使液相起 到搅拌作用， 防止静止沉积;采用高压冲洗油， 在气 液交界面喷淋， 防止由于气液交界面波动而产生沉 积和结焦。煤液化示范装置运行实践表明， 这些措 施有效解决了反应器和热高分器的结焦问题。 5 煤直接液化技术展望

神华煤直接液化经过近 5 a 的示范运行表现出

良好势头， 装置能够在短时间达到长周期稳定运行 并实现盈利。中国煤直接液化技术代表了世界煤液 化技术领先水平， 国家发改委授予神华集团“煤炭 直接液化国家工程实验室” 称号。

神华集团 2009—2011 年在神华煤制油化工有

限公司上海研究院内建成了“煤炭直接液化国家工 程实验室” ， 包括煤直接液化工艺技术开发平台在 内的 7 个研发平台已投入使用， 为中国继续在煤直 接液化技术领域保持领先地位奠定了基础。根据多 年煤直接液化技术开发、 工程化建设与工业化运行 的实践， 笔者认为未来煤直接液化技术应在以下方 面进行探索和实践。

1)煤直接液化工程高度集成创新。煤直接液

化工程包括煤直接液化核心单元、 煤液化油品提质 加工单元、 煤制氢与氢气压缩单元、 空分单元、 自备 电站、 工艺废水处理单元和公用工程等单元。每一 个单元都是规模庞大且相对独立的生产单元。这些