煤炭的加工利用高碳資源的低碳化利用技術(shù)燃煤發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

燃煤發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

煤炭燃燒

煤中的可燃質(zhì)，在一定溫度下與空氣中的氧發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，

放出光和熱并轉(zhuǎn)化為不可燃的煙氣和灰渣的過(guò)程

煤＋O2→氣體(CO2，CO，H2O，SO2，etc)+渣＋Q燃煤發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)燃煤發(fā)電廠

利用煤炭燃燒釋放的熱能發(fā)電的動(dòng)力設(shè)施，包括燃料燃燒釋熱和熱能-電能轉(zhuǎn)換以及電能輸出的所有設(shè)備、裝置、儀表，以及為此目的設(shè)置在特定場(chǎng)所的建筑物、構(gòu)筑物和所有有關(guān)生產(chǎn)和生活的附屬設(shè)施

邢臺(tái)火電廠美國(guó)埃迪斯通發(fā)電廠（超臨界）燃煤電站生產(chǎn)過(guò)程

冷空氣

煙氣

煙氣

煙氣

煙氣

煙囪

脫硫脫硝引風(fēng)機(jī)

除塵器空氣預(yù)熱器

細(xì)微灰粒飛灰

（二次風(fēng)）

灰渣溝

原煤排粉風(fēng)機(jī)

（一次風(fēng)）

煙氣

煙氣給煤機(jī)磨煤機(jī)燃燒器爐膛水平煙道尾部煙道

原煤風(fēng)、粉風(fēng)、粉

未燃煤?；以?/p>

灰渣灰渣灰渣溝排渣裝置冷灰斗

未燃煤粒未燃煤粒燃煤鍋爐的煤-風(fēng)-煙系統(tǒng)煤炭實(shí)際燃燒過(guò)程的不完全性

化學(xué)性不完全燃燒－燃燒時(shí)煤中可燃質(zhì)沒(méi)有得到足夠的氧或與氧接觸不良，燃

燒產(chǎn)物中含有一部分能燃燒的可燃質(zhì)如H2、CO等隨煙氣

排走，造成熱量損失

機(jī)械性不完全燃燒－燃燒時(shí)煤中可燃質(zhì)未能完全燃盡就從爐柵間隙掉落，有些

夾在灰渣中被排出或夾在煙氣中被帶出，造成熱量損失煤炭燃燒過(guò)程效果的評(píng)價(jià)燃燒效率

煤在燃燒時(shí)，實(shí)際發(fā)出的熱量與理論上應(yīng)該產(chǎn)生的熱量之比Qr－送入鍋爐的熱量，kJ/kg;

Q3－化學(xué)性不完全燃燒損失，kJ/kg;

Q4－機(jī)械性不完全燃燒損失，kJ/kg一般地，ηr在75－98％之間燃燒方式不同，燃燒效率的值變化

熱效率鍋爐的有效利用熱量占輸入熱量的百分比

煤炭燃燒放出的熱量不能完全有效地用于加熱工質(zhì)

熱效率

η＝q1=Q1/Qr=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)

熱平衡

鍋爐在正常運(yùn)行工況下熱量收支平衡關(guān)系（熱平衡）

確定鍋爐熱效率的依據(jù)以1kg燃料為基準(zhǔn)Qr=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

若以輸入鍋爐熱量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示

則熱平衡方程為100%=q1+q2+q3+q4+q5+q6

其中qi=Qi/Qri=1,2,…6Qr–送入鍋爐的熱量，kJ/kg;

Q1–有效利用的熱量，kJ/kg;

Q2–排煙熱損失(排煙帶走的顯熱)，kJ/kg;

Q3–化學(xué)不完全燃燒損失(可燃?xì)怏w的化學(xué)能)，kJ/kg;

Q4–機(jī)械不完全燃燒損失(可燃碳的化學(xué)能)，kJ/kg;

Q5–鍋爐的散熱損失，kJ/kg;

Q6–灰渣的物理熱損失(灰渣帶走的顯熱)，kJ/kg。

凈效率鍋爐扣除自用排汽、水、電能消耗后的效率（供電效率）Qq－鍋爐機(jī)組自身所需的熱量，kJ/kg；

Qp－鍋爐機(jī)組自身電耗對(duì)應(yīng)的熱量，kJ/kg大型電站：92%普通鍋爐：70%～鍋爐按燃燒方式鏈條爐排

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低

缺點(diǎn)：燃燒效率低，燃料適應(yīng)性差（對(duì)煤的粒度、焦結(jié)性、結(jié)渣性敏感）流化床燃燒

燃燒溫度低，可燃低灰熔點(diǎn)煤

NOx排放低，易于采用爐內(nèi)固硫技術(shù)煤粉爐（適用于35T/h以上的鍋爐）

固態(tài)排渣煤粉爐：應(yīng)用最普遍，容量高（世界上最大的鍋爐容量達(dá)1300MW）

小型煤粉爐能耗高，養(yǎng)護(hù)困難

液態(tài)排渣煤粉爐：能燃用低灰熔點(diǎn)、低揮發(fā)份煤，排渣可直接作建筑材料

對(duì)灰熔點(diǎn)度敏感，火側(cè)腐蝕等事故多，NOx排放高爐膛及

燃燒器布置方式Π型爐切向燃燒半開(kāi)式Π型爐切向燃燒Π型爐對(duì)沖（交錯(cuò)）

燃燒Π型爐前墻燃燒W型爐W燃燒

爐膛

型式

排渣方式固態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)固態(tài)燃燒器型式直流式直流式旋流式旋流式旋流式直流式鍋爐按整體布置（煤粉爐）

壓力

溫度

鍋爐容量

中低壓

3.4MPa 435℃

6\12\25\50MW高壓

9.8MPa

540℃

50\100MW超高壓

13.7MPa 535/535℃ 125\200MW亞臨界

16.2MPa 540/540℃ 300\600MW超臨界

24MPa 538/566℃ 600\800MW超超臨界

>

28MPa >580℃低壓鍋爐 <2.45MPa

中壓鍋爐 2.94～4.90MPa

高壓鍋爐 7.84～10.8MPa

超高壓鍋爐 11.8～14.7MPa

亞臨界鍋爐 15.7～19.6MPa

超臨界鍋爐 22.1MPa

超超臨界鍋爐 30～31MPa鍋爐按蒸汽壓力水的臨界狀態(tài)22.12MPa,374.3℃NOX、SOX的控制技術(shù)影響NOx生成的主要因素溫度燃燒過(guò)程中，溫度越高，生成的NOx量越大過(guò)?？諝庀禂?shù)

=1.1～1.2范圍內(nèi)，NOx的生成量最大

偏離這個(gè)范圍NOx的生成量明顯減少燃煤性質(zhì)燃煤中的含N量越高，燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為NOx也就越多低NOx的燃燒技術(shù)

分級(jí)燃燒

再燃燒法

濃淡偏差燃燒

低氧燃燒

煙氣再循環(huán)

中低溫燃燒硫的脫除技術(shù)

硫污染消除時(shí)機(jī)：煤炭脫硫、燃燒過(guò)程脫硫、煙氣脫硫電站脫硫－爐內(nèi)噴鈣脫硫；煙道氣脫硫（FGD）

煙氣脫硝技術(shù)SCR

煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)FGD裝置燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高效、低污染發(fā)展大容量、高參數(shù)機(jī)組

電站熱效率高，基建投資、設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用降低超臨界、超超臨界機(jī)組的特點(diǎn)機(jī)組熱效率高，可靠性好，環(huán)保指標(biāo)先進(jìn)可負(fù)荷變壓運(yùn)行，調(diào)峰性能好：

在低負(fù)荷時(shí)效率高；具有良好的啟動(dòng)性能；具有良好的負(fù)荷適應(yīng)性適于大容量機(jī)組：蒸汽壓力高、蒸汽比容小、汽輪機(jī)葉片短、級(jí)間壓差大我國(guó)火電機(jī)組運(yùn)行技術(shù)參數(shù)燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高效、低污染發(fā)展大容量、高參數(shù)機(jī)組

電站熱效率高，基建投資、設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用降低

多聯(lián)供技術(shù)

熱-電聯(lián)供熱-電-冷聯(lián)供熱-電聯(lián)供（熱電廠）概念發(fā)電廠同時(shí)對(duì)熱電用戶供應(yīng)電能和熱能，而其生產(chǎn)的熱能是取自汽輪機(jī)

作過(guò)部分或全部功的蒸汽

這種能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)合生產(chǎn)（簡(jiǎn)稱“熱電聯(lián)產(chǎn)”）

其依據(jù)的熱力循環(huán)稱供熱循環(huán)

裝有這種動(dòng)力設(shè)備的發(fā)電廠稱為熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的效益

大大減少了冷源損失，與熱電分產(chǎn)相比，其節(jié)煤量可達(dá)20％～25％改善勞動(dòng)條件和城市環(huán)境衛(wèi)生：取代小鍋爐

熱-電聯(lián)供（熱電廠）概念發(fā)電廠同時(shí)對(duì)熱電用戶供應(yīng)電能和熱能，而其生產(chǎn)的熱能是取自汽輪機(jī)

作過(guò)部分或全部功的蒸汽

這種能量生產(chǎn)方式稱為熱電聯(lián)合生產(chǎn)（簡(jiǎn)稱“熱電聯(lián)產(chǎn)”）

其依據(jù)的熱力循環(huán)稱供熱循環(huán)

裝有這種動(dòng)力設(shè)備的發(fā)電廠稱為熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)的效益

大大減少了冷源損失，與熱電分產(chǎn)相比，其節(jié)煤量可達(dá)20％～25％改善勞動(dòng)條件和城市環(huán)境衛(wèi)生：取代小鍋爐

熱-電-冷三聯(lián)產(chǎn)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)

指鍋爐產(chǎn)生的蒸汽在背壓汽輪機(jī)或抽汽汽輪機(jī)發(fā)電，其排汽或抽汽，除滿足各種熱負(fù)荷外，還可做吸收式制冷機(jī)的工作蒸汽，生產(chǎn)6～8℃冷水用于空調(diào)或工藝?yán)鋮s熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)：蒸汽不在降壓或經(jīng)減溫減壓后供熱，而是先發(fā)電，然后用抽汽或排汽滿足供熱、

制冷的需要，可提高能源利用率增大背壓機(jī)負(fù)荷率，增加機(jī)組發(fā)電，減少冷凝損失，降低煤耗保證生產(chǎn)工藝，改善生活質(zhì)量，減少?gòu)臉I(yè)人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；代替數(shù)量大、

型式多的分散空調(diào)，改善環(huán)境景觀，避免“熱島”現(xiàn)象

燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)高效、低污染發(fā)展大容量、高參數(shù)機(jī)組

電站熱效率高，基建投資、設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用降低

開(kāi)發(fā)潔凈燃煤技術(shù)、新型發(fā)電技術(shù)

燃煤的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（CC或GTCC）

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)

超臨界壓力蒸汽循環(huán)

燃煤磁流體發(fā)電、空冷發(fā)電

多聯(lián)供技術(shù)

熱-電聯(lián)供熱-電-冷聯(lián)供用加壓流化床的燃煤聯(lián)合循環(huán)裝置（PFBC-CC）燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（CombinedCycle，CC或GTCC）聯(lián)合循環(huán)把在中低溫區(qū)工作的蒸汽輪機(jī)的朗肯（Rankine）循環(huán)和在高溫區(qū)工作

的燃?xì)廨啓C(jī)的布雷登（Brayton）循環(huán)的疊置，組成一個(gè)總能系統(tǒng)循環(huán)

由于它有很高的燃?xì)獬鯗兀?200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的

終溫(30～40℃)，實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用，使總的循環(huán)效率很高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)優(yōu)點(diǎn)熱效率高

50%～55%，有望提高到60%～61%；低污染，環(huán)保性能好運(yùn)行靈活可日啟停、調(diào)峰性能好單位容量投資較低

簡(jiǎn)單燃?xì)廨啓C(jī)l00～300美元/kW

汽輪發(fā)電機(jī)組600～1000美元/kW

聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組280～530美元/kW建設(shè)周期短

標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，可分階段建設(shè)

占地少，僅為PC＋FGD發(fā)電廠占地的1/3

節(jié)水

為同容量常規(guī)電站用水量的1/3燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（CombinedCycle，CC或GTCC）聯(lián)合循環(huán)把在中低溫區(qū)工作的蒸汽輪機(jī)的朗肯（Rankine）循環(huán)和在高溫區(qū)工作

的燃?xì)廨啓C(jī)的布雷登（Brayton）循環(huán)的疊置，組成一個(gè)總能系統(tǒng)循環(huán)

由于它有很高的燃?xì)獬鯗兀?200℃～1500℃）和蒸汽作功后很低的

終溫(30～40℃)，實(shí)現(xiàn)了熱能的梯級(jí)利用，使總的循環(huán)效率很高燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)西門(mén)子聯(lián)合循環(huán)電站整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)天津華能IGCC電廠IGCC（Integratedgasificationcombinedcycle）評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)供電效率高，目前40~46%，預(yù)計(jì)可52%；環(huán)保性能好，SO2、NOx、CO2、粉塵排放低，可燃用高硫煤；可實(shí)現(xiàn)煤化工綜合利用，生產(chǎn)硫、硫酸、甲醇、尿素等；單機(jī)功率可達(dá)300~400MW缺點(diǎn)目前煤氣化和凈化的熱損失還偏大；初期投資大；可靠性下降。原因：

昂貴的合成氣發(fā)便宜的電，為提高效率不得不充分利用能量(撿芝麻)，

造成系統(tǒng)復(fù)雜，投資增加，可靠性下降。內(nèi)容概要燃煤發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)煤炭氣化的概念廣義的煤氣化

煤不完全氧化－氣化煤氣

煤(高、中、低溫)干餾－干餾煤氣煤氣化用氣化劑將煤和/或煤的干餾產(chǎn)物(半焦、焦炭)

的有機(jī)物最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹獾倪^(guò)程

or

煤的氣化就是在氧氣不足的條件下，進(jìn)行不完全氧

化產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過(guò)程氣化劑(氧化劑)-水蒸汽、空氣(氧氣)、H2及其混合物psig:poundspersquareinch,gauge

磅/平方英寸(表壓)

1psi=0.00689Mpa

1Mpa=145Psi1000psig=6.89Mpa=68.9atm華氏度=32+攝氏度×9/5攝氏度=(華氏度-32)×5/92600℉=1427℃煤炭氣化的意義

煤炭：固體、處理困難；雜質(zhì)多、污染大

煤氣：氣體便于凈化(除塵、脫硫)，污染輕

輸送方便(管道)、燃燒時(shí)容易調(diào)節(jié)，熱效率高

現(xiàn)代煤化工技術(shù)的龍頭煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)煤炭氣化的概念廣義的煤氣化

煤不完全氧化－氣化煤氣

煤干餾(高、中、低溫干餾)－干餾煤氣煤氣化用氣化劑將煤和/或煤的干餾產(chǎn)物(半焦、焦炭)

的有機(jī)物最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹獾倪^(guò)程

or

煤的氣化就是在氧氣不足的條件下，進(jìn)行不完全氧

化產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過(guò)程氣化劑(氧化劑)-水蒸汽、空氣(氧氣)、H2及其混合物煤炭氣化的分類按氣化劑

空氣煤氣、混合煤氣、水煤氣、半水煤氣（空氣:水蒸氣＝1:1）、富氧煤氣按原料粒度

塊煤氣化(6-100mm)、末煤氣化(0.5-6mm)、粉煤氣化(＜0.1mm)按原料在氣化爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

移動(dòng)床(固定床)、流化床、氣流床、[熔融床]按排渣方式

固態(tài)排渣、液態(tài)排渣按氣化的壓力

常壓或低壓氣化（<0.35MPa）

加壓氣化中壓氣化(0.7~3.5MPa)

高壓氣化(>7MPa)按煤氣的熱值

低熱值煤氣＜8400kJ/Nm3(2000kcal/Nm3)

中熱值煤氣8400-18000kJ/Nm3(2000-4300kcal/Nm3)

高熱值煤氣33000-38000kJ/Nm3(8000-9000kcal/Nm3)各因素相互關(guān)聯(lián)移動(dòng)床氣化Lurgi氣化爐流化床氣化高溫溫克勒氣化爐（HTW）GSP氣化爐氣流床氣化地下氣化煤氣化的基本過(guò)程

常見(jiàn)煤氣生產(chǎn)流程（煤氣作為燃料）1）

熱煤氣站

煤氣從發(fā)生爐中出來(lái)不經(jīng)冷卻、凈化，直接以熱的形式供給用戶

煤氣的顯熱、潛熱均得到利用氣化爐煤氣旋風(fēng)除塵器煤氣管道

(保溫)用戶流程評(píng)價(jià)設(shè)備少、投資省、流程簡(jiǎn)單熱效率高不排出含酚廢水，環(huán)境污染小煤氣管道笨重，需保溫、襯耐火磚少量灰塵帶入管道，除塵困難煤氣站距用戶距離小于60米2）冷煤氣站流程氣化爐豎管半凈煤氣總管電捕焦油器洗滌塔凈煤氣管排送機(jī)用戶A無(wú)焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣站

B有焦油回收系統(tǒng)的冷煤氣站取決于原料的組成/性質(zhì)、用戶的要求Texco氣化工藝（冷激式）加壓氣化

生產(chǎn)城市煤氣的工藝流程氣化方法和氣化生產(chǎn)效果的評(píng)價(jià)－氣化指標(biāo)

1)煤氣的熱值Q：每標(biāo)準(zhǔn)立方米煤氣(Nm3)完全燃燒所放出的熱量，kJ/Nm32)

煤氣的組成(%)：煤氣中各組分所占的體積百分?jǐn)?shù)

CH4－39938kJ/Nm3，H2－12770kJ/Nm3

，CO－12707kJ/Nm33)

煤氣產(chǎn)率V：?jiǎn)挝毁|(zhì)量煤氣化后可得煤氣的標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)，Nm3/kg或Nm3/t4)氣化效率η氣：氣化制得煤氣的熱值與所用燃料熱值之比，％即η氣＝Q氣/Q燃×100％＝(QV)/Q燃

×100％5)

氣化熱效率η熱：直接加入氣化過(guò)程中熱量的利用程度

以供給的熱量和生

成的熱量之比計(jì)算

η熱＝Q生成/Q供給

×100％

＝(Q氣＋Q焦油)/(Q煤＋Q氣化劑)×100％6)氣化強(qiáng)度q：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位爐體截面積上所氣化的原料量，kg/m2hr氣化過(guò)程的強(qiáng)化

煤炭氣化

固體原料煤（焦）與氣化劑之間的多相化學(xué)反應(yīng)

G-S多相反應(yīng)

外擴(kuò)散-內(nèi)擴(kuò)散-吸附-表面反應(yīng)-脫附-內(nèi)擴(kuò)散-外擴(kuò)散

提高G-S多相反應(yīng)速度的途徑

A提高氣化反應(yīng)溫度（化學(xué)反應(yīng)的基本原理）；

B減小原料煤粒度（提高固體顆粒與氣相物質(zhì)的接觸面積）；

C增大氣化劑與煤粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

D提高氣化劑中氧含量；

E增大壓力（提高單位體積內(nèi)氣體物質(zhì)的分子數(shù)）；

F使用催化劑（改變反應(yīng)的路徑）；

……

冷煤氣效率高

煤種適應(yīng)性廣

煤（或碳）轉(zhuǎn)化率高煤氣品質(zhì)好環(huán)境性能好

生產(chǎn)能力大

操作性能好便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制投資省、便于加工制作和維修

與其它先進(jìn)的煤氣利用技術(shù)有良好的兼容性現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)加壓氣流床氣化

全面符合煤炭氣化強(qiáng)度提高的要求

代表了現(xiàn)代煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展方向高溫氣化

碳轉(zhuǎn)化率高

煤氣純凈－揮發(fā)分（焦油、氮、硫化物、氰化物）等轉(zhuǎn)

化充分，三廢問(wèn)題輕

合成氣顯熱可利用

主要特點(diǎn)

加壓氣化

生產(chǎn)能力提高－0.1MPa－4MPa，投煤量比提高到10倍

高壓氣化制合成氣－大大減少氣體凈化投資

節(jié)省壓縮功，降低產(chǎn)品能耗

粉煤氣化

煤粉－煤表面積增大－氣化能力提高，

非均相反應(yīng)－物料導(dǎo)熱能力與比表面熱交換成正比

液態(tài)排渣

惰性物質(zhì)組成的灰渣以高溫熔融狀態(tài)排出，污染輕

液態(tài)排渣，氣化爐操作溫度>灰流動(dòng)溫度（FT）

氣化操作溫度高

純氧氣化

降低惰性氣體升/降溫帶來(lái)的熱損失

有效減少氣化劑壓縮的能耗，有效提高氣化效率

實(shí)現(xiàn)加壓、高溫、熔渣氣化的經(jīng)濟(jì)可行

實(shí)現(xiàn)氣化過(guò)程的大型化及規(guī)?；瘍?nèi)容概要燃煤發(fā)電技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)煤氣化技術(shù)、過(guò)程強(qiáng)化及發(fā)展趨勢(shì)以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)概念多聯(lián)產(chǎn)(能源)系統(tǒng)*

以提高物質(zhì)和能量綜合利用效率以及減少污染物排放為目的，將傳統(tǒng)上以煤為原料、分別單獨(dú)生產(chǎn)電力和化工產(chǎn)品的工藝過(guò)程有機(jī)耦合在一起，所形成的新型電力和潔凈燃料聯(lián)合生產(chǎn)系統(tǒng)

由于煤氣化過(guò)程產(chǎn)生的合成氣是聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的源頭和必備條件，該系統(tǒng)又稱為“基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”多聯(lián)產(chǎn)**將以煤氣化技術(shù)為“龍頭”的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化組合集成在一起，以同時(shí)獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品(包括脂肪烴和芳香烴)和多種潔凈的二次能源(氣體燃料、液體燃料、電等)*

倪維斗等.基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng).北京:清華大學(xué)出版社,2011**

徐振剛.多聯(lián)產(chǎn)是煤化工的發(fā)展方向[J].潔凈煤技術(shù),2002,02:5-7構(gòu)成

多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)一般包括3部分：合成氣制備與凈化、化工合成、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電串聯(lián)發(fā)電部分只燃用來(lái)自化工合成段的尾氣并聯(lián)發(fā)電用的燃料和合成化學(xué)品的原料都來(lái)自

于合成氣制備段串并聯(lián)：串聯(lián)和并聯(lián)的組合串和/或并聯(lián)方式僅表示了多聯(lián)產(chǎn)各單元間的宏觀聯(lián)系。實(shí)際上，各單元間還存在著大量的物質(zhì)和能量的交換與耦合關(guān)系，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)集成的系統(tǒng)

多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)效率的發(fā)揮與各單元間物質(zhì)及能量的優(yōu)化集成緊密相關(guān)化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的提出

傳統(tǒng)功能系統(tǒng)的獨(dú)立性常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)

核心為熱力循環(huán)，側(cè)重于熱與功轉(zhuǎn)換利用

局限于物理能范疇，受制于卡諾理論框架（極限）傳統(tǒng)化工生產(chǎn)側(cè)重于組分調(diào)整，把原料中的有效成分最大程度地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，

受反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)限制，相應(yīng)的措施多伴隨著能耗不斷攀升結(jié)果追求單一功能目標(biāo)的思路無(wú)法破解

能耗高、化學(xué)能損失大及環(huán)境污染嚴(yán)重等難題原料100%的轉(zhuǎn)化目標(biāo)產(chǎn)物100%的收率污染物排放控制最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程熱力學(xué)限制動(dòng)力學(xué)限制化學(xué)反應(yīng)計(jì)量限制過(guò)程經(jīng)濟(jì)的限制

現(xiàn)有狀況：

單一過(guò)程中的目標(biāo)－原料在單一過(guò)程中“吃干榨盡” 各方面的限制，難以實(shí)現(xiàn)理想目標(biāo)工業(yè)過(guò)程原料能源化工產(chǎn)品副產(chǎn)品污染理想

實(shí)際化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的提出

傳統(tǒng)功能系統(tǒng)的獨(dú)立性常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)

核心為熱力循環(huán)，側(cè)重于熱與功轉(zhuǎn)換利用

局限于物理能范疇，受制于卡諾理論框架傳統(tǒng)化工生產(chǎn)側(cè)重于組分調(diào)整，把原料中的有效成分最大程度地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，

受反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)限制，相應(yīng)的措施多伴隨著能耗不斷攀升結(jié)果追求單一功能目標(biāo)的思路無(wú)法破解能耗高、化學(xué)能損失大及環(huán)境污染嚴(yán)重等難題系統(tǒng)整合思想的應(yīng)用－化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)

通過(guò)系統(tǒng)集成把化工過(guò)程和動(dòng)力系統(tǒng)整合，在完成發(fā)電、供熱等熱工功能的同時(shí)生產(chǎn)化工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的多功能綜合本質(zhì)特征

聯(lián)產(chǎn)概念的系統(tǒng)集成，是更合理的物質(zhì)與能量綜合梯級(jí)轉(zhuǎn)換利用

組分轉(zhuǎn)換與能量轉(zhuǎn)換利用的耦合是聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，化工側(cè)與動(dòng)力側(cè)的整合是系統(tǒng)集成的關(guān)鍵理論原理化學(xué)能與物理能綜合梯級(jí)利用

多聯(lián)產(chǎn)優(yōu)越性的原理：在更大的尺度上解決問(wèn)題原料100%的轉(zhuǎn)化目標(biāo)產(chǎn)物100%的收率污染物排放控制最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程熱力學(xué)限制動(dòng)力學(xué)限制化學(xué)反應(yīng)計(jì)量限制過(guò)程經(jīng)濟(jì)的限制

現(xiàn)有狀況：

單一過(guò)程的目標(biāo)－原料在單一過(guò)程中“吃干榨盡” 各方面的限制，難以實(shí)現(xiàn)理想目標(biāo)工業(yè)過(guò)程原料能源化工產(chǎn)品副產(chǎn)品污染理想

實(shí)際多聯(lián)產(chǎn)：

多過(guò)程耦合、多產(chǎn)物制備，總體實(shí)現(xiàn)“吃干榨盡” 在大尺度層面解決效率、環(huán)境、效益問(wèn)題以煤基清潔燃料和化工產(chǎn)品為主通過(guò)單元技術(shù)耦合，簡(jiǎn)化工藝流程通過(guò)資源優(yōu)化配置、公用工程共享，減少建設(shè)投入通過(guò)調(diào)整合成氣循環(huán)比，提高單元設(shè)備的效率靈活調(diào)整產(chǎn)品品種和產(chǎn)量尾氣、廢渣循環(huán)利用以減少投入（降低折舊）、提高效率（單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)量提高）、

廢棄物利用達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化煤氣化多聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性多聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性-例1單產(chǎn)與四聯(lián)產(chǎn)（電、熱、氣、甲醇）對(duì)比基本投資

（M$）單位電價(jià)

（c/kwh）耗煤

（TJ/h）12577833.32.49.28.4聯(lián)產(chǎn)投資減少37%聯(lián)產(chǎn)單位能價(jià)下降27%聯(lián)產(chǎn)煤耗下降9.1%(R.Willams,WorldEnergyAssessment,2000)當(dāng)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分產(chǎn)系統(tǒng)都生產(chǎn)400MW的電、熱、城市煤氣和甲醇時(shí)多聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性-例2于戈文,李永旺,等.不同工藝路線FT合成油-電多聯(lián)產(chǎn)模擬計(jì)算[J].

過(guò)程工程學(xué)報(bào),2010,(5):964-970中國(guó)科學(xué)院山西煤化所

設(shè)計(jì)并模擬了以Shell煤氣化為氣頭的F-T合成油?電多聯(lián)產(chǎn)串聯(lián)型和并聯(lián)型案例串聯(lián)型

氣化后的合成氣首先全部用于生產(chǎn)F-T合成油品，尾氣用來(lái)發(fā)電并聯(lián)型

氣化后的合成氣分成兩股，分別用于生產(chǎn)FT合成油品和電力熱效率高：串聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)熱效率達(dá)到47.55%；溫室氣體減排：串聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)方案捕獲CO2最高，達(dá)到1642.45t/h，相當(dāng)于回收了進(jìn)入

系統(tǒng)全58.7%多聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性-例3李召召,代正華,林慧麗,龔欣,王輔臣.IGCC–甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能分析[J].中國(guó)電機(jī)

工程學(xué)報(bào),2012,20:1-7,131.華東理工大學(xué)

為評(píng)價(jià)以氣流床粉煤氣化為基礎(chǔ)的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)-甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)配置方案，采用AspenPlus軟件對(duì)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)模擬

配置方案氣化工藝分別采用廢鍋流程和激冷流程

IGCC-甲醇合成分別采用串聯(lián)和并聯(lián)組合方式

評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)節(jié)能率分產(chǎn)系統(tǒng)與聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合比較西班牙Puertollano335MWIGCC工藝煤氣化多聯(lián)產(chǎn)實(shí)例與藍(lán)圖歐洲Shell公司SyngasPark(合成氣園)氣化蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)氣體轉(zhuǎn)化甲醇系列產(chǎn)品合成尾氣煤電工業(yè)用氣城市煤氣甲醇系列化學(xué)品化肥化肥合成氣體制備SyngasPark的實(shí)質(zhì)系統(tǒng)特征：從氣化出發(fā)，發(fā)電、合成甲醇系列產(chǎn)品、化肥、氣體制備國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)—燃料和化學(xué)品合成為主要內(nèi)容日本新能源計(jì)劃EAGLE多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程示意圖CoalEnergyApplicationforGas,Liquid&Electricity制氧氣化合成凈化蒸汽輪機(jī)燃料電池系統(tǒng)特征：氣化為中心，發(fā)電、合成燃料和化學(xué)品為重要內(nèi)容煤電合成氣液體燃料氣化蒸汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)凈化燃料合成制氧合成氣尾氣煤電液體燃料化學(xué)品國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)－美國(guó)近期多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程（EECP）示意圖系統(tǒng)特征:氣化為中心，發(fā)電、合成燃料為重要內(nèi)容EarlyEntranceCoproductionPlant國(guó)內(nèi)多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程示意圖燃燒熱解半焦煤電蒸汽城市煤氣焦油系統(tǒng)特征：從熱解出發(fā)，發(fā)電、蒸汽、煤氣、焦油國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r－熱解-燃燒未來(lái)中國(guó)的煤多聯(lián)產(chǎn)宏觀系統(tǒng)－舉例凈化氫分離馬達(dá)燃料等分精離制馬達(dá)燃料城市煤氣焦油燃蒸氣汽輪輪機(jī)機(jī)燃料電池燃?xì)饣瘜W(xué)品調(diào)配尾氣電熱O2氣化熱解合成氫集成優(yōu)化CO2吸收化學(xué)品煤污染控制系統(tǒng)特征：從氣化出發(fā)，發(fā)電、合成燃料和化學(xué)品國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)－美國(guó)“21世紀(jì)展望”(Vision21)多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程我國(guó)的化石能源賦存特點(diǎn)決定了煤炭在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)仍是中國(guó)的主要能源，也是環(huán)境的主要污染源。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)能源領(lǐng)域更面臨能源供應(yīng)、液體燃料短缺、環(huán)境污染、溫室氣體排放和農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等五大難題，對(duì)煤轉(zhuǎn)化利用的效率和潔凈度提出了更高的要求；潔凈煤技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了煤作為原、燃料利用水平。然而，追求單一功能目標(biāo)的思路無(wú)法破解能耗高、化學(xué)能損失大及環(huán)境污染嚴(yán)重等難題：常規(guī)動(dòng)力系統(tǒng)核心為熱力循環(huán)，著重?zé)?功轉(zhuǎn)換，局限于物理能范疇，受制于卡諾循環(huán)效率提高的極限；傳統(tǒng)化工生產(chǎn)側(cè)重于組分調(diào)整，受制于熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、化學(xué)反應(yīng)計(jì)量，相應(yīng)生產(chǎn)強(qiáng)化措施多伴隨著能耗的攀升，過(guò)程經(jīng)濟(jì)性差；以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是綜合解決效率、環(huán)境、效益問(wèn)題的技術(shù)途徑。應(yīng)用系統(tǒng)整合思想，通過(guò)系統(tǒng)集成把化工過(guò)程和動(dòng)力系統(tǒng)整合，在完成發(fā)電、供熱等熱工功能的同時(shí)生產(chǎn)化工產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域的多功能綜合，具有多方面發(fā)優(yōu)越性；多聯(lián)產(chǎn)是一個(gè)規(guī)模大、構(gòu)成復(fù)雜的巨系統(tǒng)，系統(tǒng)效率的發(fā)揮與各單元間物質(zhì)及能量的優(yōu)化集成緊密相關(guān)。多聯(lián)產(chǎn)的本質(zhì)特征是物質(zhì)與能量綜合梯級(jí)轉(zhuǎn)換利用，其中組分轉(zhuǎn)換與能量轉(zhuǎn)換利用的耦合是聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)，化工側(cè)與動(dòng)力側(cè)的整合是系統(tǒng)集成的關(guān)鍵。多聯(lián)產(chǎn)的理論原理、方案設(shè)計(jì)、優(yōu)化方法等，目前尚不能說(shuō)充分的掌握，大規(guī)模多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的可操作性仍缺乏實(shí)踐的檢驗(yàn)結(jié)語(yǔ)醇醚燃料

以替代汽油、柴油為目的，由碳質(zhì)原料（包括天然氣、原煤、

煤層氣、焦?fàn)t煤氣和生物質(zhì)等）通過(guò)氣化，合成制備的甲醇、

二甲醚、乙醇等液體有機(jī)燃料煤基液體燃料技術(shù)煤炭液化

將固態(tài)煤經(jīng)過(guò)一定的物理、化學(xué)作用轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)物的過(guò)程。包括煤直接液化（煤溶解、萃取－

煤熱解、生成自由基－加氫反應(yīng)－液體）、煤間接液化

（先將煤氣化成CO2和H2的合成氣，再通過(guò)F-T合成汽柴油）。為什么開(kāi)發(fā)煤基液體燃料技術(shù)？1990-2010中國(guó)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)情況1990-2010中國(guó)

石油產(chǎn)量和消費(fèi)量中國(guó)的石油生產(chǎn)和消費(fèi)世界及中國(guó)

人均消費(fèi)石油對(duì)比中國(guó)石油消費(fèi)結(jié)構(gòu)液體燃料

航空煤油(6%)+汽油(16%)+柴油(12%+27%)=61%2000-2010中國(guó)汽油汽車保有量及汽油消費(fèi)情況開(kāi)發(fā)石油替代液體燃料的必要性

化石能源賦存特征與世界能源發(fā)展趨勢(shì)之間的不匹配、甚至矛盾

世界范圍內(nèi)多煤、少氣、缺油

快速能源需求增長(zhǎng)、未來(lái)世界能源整體多元化、高效化、清潔化的趨勢(shì)國(guó)家能源安全的考量

eg

巴西的情況巴西是個(gè)貧油國(guó)；20世紀(jì)60’s-70’s創(chuàng)造了“經(jīng)濟(jì)奇跡”

1973年世界第一次石油危機(jī)，重創(chuàng)巴西經(jīng)濟(jì)中國(guó)是個(gè)快速發(fā)展中，過(guò)去30余年創(chuàng)造了舉世矚目的經(jīng)濟(jì)成就

世界第二大經(jīng)濟(jì)體（預(yù)期在2025年超過(guò)美國(guó)）

人均能源消費(fèi)量處于低水平

富煤貧油少氣的一次能源賦存特點(diǎn)中國(guó)的石油替代戰(zhàn)略中國(guó)“缺油、少氣、富煤”，石油資源相對(duì)匱乏、供需矛盾日益突出，煉油工業(yè)存在結(jié)構(gòu)性缺陷：石油總量不足，且油質(zhì)偏重；結(jié)合進(jìn)口，僅能滿足燃料的基本需求；不能有效保障化工基礎(chǔ)原料（烯烴、芳烴）供應(yīng)中國(guó)發(fā)展煤化工是中國(guó)石油替代戰(zhàn)略的必然選擇即使沒(méi)有高油價(jià)，中國(guó)也應(yīng)該發(fā)展煤化工，以彌補(bǔ)石油化工的結(jié)構(gòu)缺陷現(xiàn)代煤化工處于起步階段，中國(guó)在世界上將優(yōu)先發(fā)展煤化工，更多依靠自主創(chuàng)新

如何替代？煤基合成油、醇醚燃料；煤制大宗化學(xué)品（烯烴、芳烴、含氧化合物）；煤制天然氣名稱煤石油狀態(tài)固體液體分子量5000~10000吡啶萃取物的分子量約2000平均值200高沸點(diǎn)渣油的分子量600結(jié)構(gòu)以煙煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)為例2-4個(gè)環(huán)或更多的芳香環(huán)構(gòu)成的芳核，環(huán)上含有氧、氮、硫等官能團(tuán)及側(cè)鏈，成為煤的結(jié)構(gòu)單元；由非芳香結(jié)構(gòu)—CH2—，—CH2—CH2—或醚鍵—O—，—S—連接幾個(gè)結(jié)構(gòu)單元（5-10個(gè)）呈現(xiàn)空間立體結(jié)構(gòu)的高分子聚合物主要由直鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物芳香烴含量少

煤直接液化的實(shí)質(zhì)煤和石油的異同點(diǎn)煤炭液化元素?zé)o煙煤中等揮發(fā)分煙煤高揮發(fā)分煙煤褐煤泥炭石油汽油CH4C93.788.480.371.750-7083-878675H2.45.05.55.25.0-6.111-141425O2.44.111.121.325-450.3-0.9

N0.91.71.91.20.5-1.90.2

S0.60.81.20.60.1-0.51.0

H/C

(原子比)0.310.670.820.87～1.001.761.944相同點(diǎn)：二者均是由C,H,O,N,S組成不同點(diǎn)：煤的H含量低，O含量高，C含量相差不大煤和石油（汽油）、甲烷的異同點(diǎn)煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的途徑破壞煤的空間立體結(jié)構(gòu)

大分子結(jié)構(gòu)→較小分子結(jié)構(gòu)多環(huán)結(jié)構(gòu)→單環(huán)結(jié)構(gòu)或雙環(huán)結(jié)構(gòu)

環(huán)狀結(jié)構(gòu)→直鏈含O基團(tuán)→H2O

含N基團(tuán)→NH3含S基團(tuán)→H2S

途徑向系統(tǒng)輸入一定的能量

給系統(tǒng)加熱：溫度應(yīng)高于煤熱分解的溫度，因煤階不同而不同，一般不超

過(guò)500℃，否則成焦反應(yīng)和生成氣體反應(yīng)嚴(yán)重

加壓：通氫氣，增加反應(yīng)物的濃度增加H/C：需要向系統(tǒng)加氫氣，以提高反應(yīng)速度，相當(dāng)高的氫氣壓力可以抑制成

焦反應(yīng)和生成大量氣體

通過(guò)加入供氫溶劑也可以增加系統(tǒng)氫的濃度

使用合適的溶劑：使煤粒能很好的分散

讓煤的熱熔解過(guò)程有效進(jìn)行（有助于結(jié)構(gòu)單元間的鍵斷裂）

使煤熱裂解后的自由基碎片得到一定的穩(wěn)定

必須有可利用的氫原子或自由基氫

使氫自由基有效的傳遞到煤裂解的自由基碎片上

讓催化劑能與氫自由基、煤碎片很好地接觸煤（直接）液化發(fā)展簡(jiǎn)史

煤液化經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段：

第一階段第二次世界大戰(zhàn)前及大戰(zhàn)期間

德國(guó)因?yàn)檐娛律系男枰罅Πl(fā)展煤液化工作

1913柏吉烏斯（Bergius）研究高溫高壓氫條件下從煤中得到液體產(chǎn)品：煤粉和重油（1：1）+催化劑（5%）450℃、20MPa

1921在ManheimReinan建立了5t/d的中試廠

1927I.G.Farben公司在Leuna建成第一個(gè)工業(yè)廠：褐煤+重油+氧化鉬（催化劑）+(30MPa)H2

第一步液化生成汽油、中油（180~325℃）、重油（>325℃）第二步氣相加氫，將中油在固定床催化劑上進(jìn)行加氫得到汽油

～1943德國(guó)共建了12個(gè)煤液化和焦油加氫工廠

提供了戰(zhàn)時(shí)所需的航空汽油的98%.

第二階段煤液化新工藝的開(kāi)發(fā)期，從五十年代到七十年代后期

50’s中東發(fā)現(xiàn)大量油田，石油生產(chǎn)迅猛發(fā)展，而煤液化生產(chǎn)處于停滯

1973年后中東石油發(fā)生危機(jī)，以美國(guó)等為首的資本主義國(guó)家重新重視以煤為原料制取液

體燃料技術(shù)的開(kāi)發(fā)，建立了各種類型大中型示范液化廠美國(guó)基于德國(guó)煤液化工藝開(kāi)發(fā)了SRCI(solventrefinedcoals)和SRCII工藝1973年美國(guó)利用催化液化原理開(kāi)發(fā)了氫煤法（H-Coal）、供氫溶劑法（EDS）德國(guó)液化新工藝（NewTG）日、澳褐煤液化法

第三階段1982年至今，煤液化新工藝的研究期

1982年后石油市場(chǎng)供大于求、石油價(jià)格不斷下跌，煤液化試驗(yàn)工廠停止試驗(yàn)但是各發(fā)

達(dá)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室研究工作及理論研究工作仍在大量的進(jìn)行

如：近年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的煤油共處理新工藝和超臨界抽提煤工藝等

近年來(lái)由于中東形勢(shì)的復(fù)雜性,石油原油的價(jià)格迅猛升高,最高價(jià)格已超過(guò)140美元/桶

目前仍然維持在80～100美元/桶左右

中國(guó)煤液化技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用概況

從1996年開(kāi)始，北京煤化所先后同德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)通過(guò)國(guó)際合作進(jìn)行煤直接液化中間放大試驗(yàn)完成了如下工藝實(shí)驗(yàn)云南先鋒褐煤采用德國(guó)IGOR工藝黑龍江依蘭煤采用日本NEDOL工藝神華上灣煤采用美國(guó)HTI工藝進(jìn)入21世紀(jì)，在吸收國(guó)外先進(jìn)液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)中國(guó)煤質(zhì)特點(diǎn)，先后開(kāi)展了高分散鐵系催化劑的開(kāi)發(fā)和工程化，中國(guó)煤直接液化新工藝開(kāi)發(fā)(6t/d)等

目前世界上只有我國(guó)神華集團(tuán)的100萬(wàn)噸/年煤炭直接液化示范工程已經(jīng)取得了成功煤液化的典型工藝煤直接催化加氫工藝德國(guó)IGOR

工藝

工藝主要特點(diǎn)反應(yīng)條件比較苛刻,溫度470℃,壓力30MPa催化劑使用煉鋁工業(yè)的廢渣(赤泥)液化反應(yīng)和液化油加氫精制在一個(gè)高壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行,可一次得到雜原子含量極低的液化精制油,液化油經(jīng)過(guò)蒸餾就可以得到十六烷值大于45%的柴油,汽油餾分再經(jīng)重整即可得到高辛烷值汽油循環(huán)溶劑是加氫油,其供氫性能好,煤液化轉(zhuǎn)化率高美國(guó)氫-煤工藝(H-Coal）工藝的主要特點(diǎn)采用流化床反應(yīng)器，使煤漿、循環(huán)溶劑和催化劑接觸良好，溫度均一催化劑可以連續(xù)加入和抽出，以不斷更新可以將高硫煤轉(zhuǎn)化為低硫燃料許多設(shè)備可采用石油加工過(guò)程所用的設(shè)備日本NEDOL

工藝Nedol工藝的特點(diǎn)是:反應(yīng)壓力較低,壓力為17～19MPa,反應(yīng)溫度455～465℃；催化劑采用合成硫化鐵或天然硫鐵礦；固液分離采用減壓蒸餾的方法；配煤漿用的循環(huán)溶劑單獨(dú)加氫,以提高溶劑的供氫能力；液化油含有較多的雜原子,還須加

氫提質(zhì)才能獲得合格產(chǎn)品神華煤直接液化工藝備煤氣化凈化液化分離改質(zhì)制漿空分分餾

Residue

JetfuelDieselOil

Gasolin

Gas

CoalAirRecyclesolventCatalystH2N2O2GasificationLiquefactionSeparationFractionationCoalPreparationAirSeparationCoalSlurryPurificationUpgradingF-T合成的實(shí)質(zhì)CO在固體催化劑作用下非均相氫化生成不同鏈長(zhǎng)的烴類（C1~C25）混合物和含氧化合物的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)nCO+2nH2→(—CH2—)n+nH2O△H=-158kJ/mol(CH2)(250℃)平行反應(yīng)CO+2H2—CH2—+H2O△H=-165kJ/mol(227℃)CO+3H2CH4+H2O△H=-241kJ/mol(227℃)2CO+H2—CH2—+CO2△H=-204.8kJ/mol(227℃)3CO+H2O—CH2—+CO2△H=-244kJ/mol(227℃)2COC+CO2△H=-134kJ/mol(227℃)

煤間接液化（F-T合成）煤的間接液化發(fā)展簡(jiǎn)史1923年，德國(guó)人F.Fisher和H.Tropsch用CO和H2合成氣在鐵系催化劑上合成出含烴類油料多的產(chǎn)品，即F-T合成。這一方法首先在德國(guó)得到發(fā)展應(yīng)用；1936年，德國(guó)建立了第一座工業(yè)規(guī)模的合成油廠，到1939年，德國(guó)已經(jīng)建成了9座F-T合成廠，總生產(chǎn)能力達(dá)225萬(wàn)t/a；1945年以后，由于石油跌價(jià)，煤制合成油成本高，難以與石油競(jìng)爭(zhēng)，整個(gè)合成石油工業(yè)處于停滯狀態(tài)，唯有南非由于自身能源分布的特點(diǎn)以及對(duì)其進(jìn)行石油封鎖的政治環(huán)境，大力發(fā)展合成石油工業(yè)，1955年，南非建立了SASOL-Ⅰ合成油廠，并分別于1980、1983年投資建成SASOL-Ⅱ和SASOL-Ⅲ廠，總生產(chǎn)能力為450萬(wàn)t/a；自從1973年發(fā)生“石油危機(jī)”以后，世界各國(guó)重新評(píng)價(jià)F-T合成技術(shù)，積極開(kāi)發(fā)研究新技術(shù)、新工藝。70年代美國(guó)Mobile公司開(kāi)發(fā)的ZSM-5沸石分子篩催化劑和Mobile工藝現(xiàn)已得到工業(yè)應(yīng)用，其他如F-T兩段合成法、漿態(tài)床F-T合成法、Tigas合成法，CO+H2一步合成高辛烷值汽油工藝以及高選擇的新型催化劑等都在開(kāi)發(fā)研究之中中國(guó)開(kāi)發(fā)的煤間接液化技術(shù)中科院山西煤化所煤炭間接液化技術(shù)

ICC–I（230—270℃）、ICC–II（250—290℃）

兩大系列鐵基催化劑技術(shù)

相應(yīng)的漿態(tài)床反應(yīng)器技術(shù)分別形成兩個(gè)系列合成工藝

針對(duì)低溫合成催化的重質(zhì)餾份合成工藝ICC-HFPT

針對(duì)高溫合成催化劑輕質(zhì)餾份合成工藝ICC-LFP

應(yīng)用：

山西潞安集團(tuán)2008年12月

內(nèi)蒙伊泰集團(tuán)2009年3月

神華集團(tuán)間接法煤制油工業(yè)化示范項(xiàng)目2010年開(kāi)車

采用中科院山西煤化所技術(shù)(漿態(tài)床反應(yīng)器、費(fèi)托合成催化劑、油品加工和系統(tǒng)

集成)，示范廠生產(chǎn)規(guī)模16～21萬(wàn)t/a山東兗礦集團(tuán)有限公司

自主研發(fā)了低溫法和高溫法間接液化技術(shù)，已建成5000t級(jí)實(shí)驗(yàn)裝置，并打通流程

大連化物所

鈷基固定床千噸級(jí)中試完成5000小時(shí)穩(wěn)定性試驗(yàn)，催化劑綜合性能處于世界先進(jìn)水平各種改進(jìn)F-T合成工藝技術(shù)的對(duì)比合成工藝條件F-TMTGTIGASAMSTGSMDSMFT開(kāi)發(fā)者南非Sasol公司Mobil+新西蘭丹麥Topsos公司日本三菱/石油公司荷蘭Shell公司中科院煤化所原料氣路線煤基天然氣基天然氣基甲醇裂解氣煤或天然氣基煤基催化體系Fe系Cu-Zn-Al/分子篩復(fù)合催化劑/分子篩Cu-Zn-Cr/分子篩Co/Zr/SiO2Fe系/分子篩溫度/℃(Ⅰ/Ⅱ)220～225250～300/320～380220～300/350～400270/360200～220250～270/310～320壓力/MPa(Ⅰ/Ⅱ)2.5～2.65～25/24.6/5.44.5/0.52.02.5/2.5原料氣H2/CO1.7～2.52.02.02.02.0～3.01.3～1.5尾氣循環(huán)比1.5～2.5－5Ⅰ段循環(huán)－2～4CO轉(zhuǎn)化率/%76.5－98.090.2－85.4烴選擇性/%－－74.175.8－79.0產(chǎn)物分布，W/%CH45.020.14.80.318～236.8C2～C412.620.118.818～2316.9C5～C11（汽油）22.579.975.180.915～1976.3C12+59.9－約0約058～66約0工藝特點(diǎn)1.產(chǎn)物復(fù)雜，汽油收率低，質(zhì)量差。2.產(chǎn)品后加工繁瑣，投資龐大。不宜中小型規(guī)模3.操作容易1.產(chǎn)品單一，汽油收率高，質(zhì)量好2.原料氣H2/CO≥23.不等壓操作，能耗較高4.合成氣單程轉(zhuǎn)化率低1.產(chǎn)品單一，汽油收率高，質(zhì)量好2.基本等壓操作1.產(chǎn)品單一，汽油收率高，質(zhì)量好2.不等壓操作，能耗較高3.中試規(guī)模較小1.產(chǎn)品可調(diào)性好(汽、煤、柴油)2.過(guò)程較繁瑣，投資較高1.產(chǎn)品可調(diào)性好(煤油、汽油、蠟)2.過(guò)程簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，等壓操作3.適合中小型規(guī)模開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟程度已工業(yè)化已工業(yè)化中試（1000kg/d）中試（117kg/d）中試工業(yè)化

中國(guó)煤制油技術(shù)應(yīng)用及進(jìn)展2009年1月，神華集團(tuán)鄂爾多斯百萬(wàn)噸級(jí)直接液化煤制油示范裝置試車成功

2009年該裝置總計(jì)出產(chǎn)10萬(wàn)噸汽油、柴油等油品

2012年裝置負(fù)荷達(dá)到100%，共生產(chǎn)油品86.5萬(wàn)噸，完成銷售收入60.4億元

2013年一季度生產(chǎn)石腦油82001噸，柴油145622噸，液化石油氣25526噸2009年3月，伊泰16萬(wàn)噸/年煤間接液化煤制油項(xiàng)目試車成功

2010年完成產(chǎn)量9.67萬(wàn)噸

2011年完成產(chǎn)量15.17萬(wàn)噸

2012年達(dá)到和超過(guò)了設(shè)計(jì)產(chǎn)能2009年8月，潞安集團(tuán)16萬(wàn)噸/年鐵基漿態(tài)床F-T合成油裝置產(chǎn)出合格的柴油、石腦油產(chǎn)品。項(xiàng)目還配套建設(shè)18萬(wàn)噸/年合成氨、30萬(wàn)噸/年尿素以及利用F-T合成低熱值尾氣的12.8MWIGCC發(fā)電項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了煤基多聯(lián)產(chǎn)。2009年12月，配套的合成氨尿素項(xiàng)目產(chǎn)出合格產(chǎn)品

潞安在山西規(guī)劃建設(shè)540萬(wàn)噸/年煤基合成油及化學(xué)品多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目一期180萬(wàn)噸/年裝置位于山西長(zhǎng)治，將以劣質(zhì)高硫煤為主要原料，并以焦?fàn)t氣、瓦斯氣等為補(bǔ)充原料，2012年11月百萬(wàn)噸煤基油項(xiàng)目已獲得國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)立項(xiàng)2009年6月，晉煤集團(tuán)10萬(wàn)噸/年甲醇制汽油項(xiàng)目試車成功。2009年11月，神華寧煤與SASOL公司合作的間接液化煤制油項(xiàng)目可行性研究報(bào)告通過(guò)預(yù)審

但是，在長(zhǎng)達(dá)10年的談判之后，神華寧煤與南非沙索公司的煤制油合資項(xiàng)目中止，轉(zhuǎn)而采用中科合成油公司技術(shù)，獨(dú)立建設(shè)位于寧夏寧東的400萬(wàn)噸/年間接液化煤制油項(xiàng)目，總投資550億元，采用GSP粉煤加壓氣化工藝，年用煤量約2200萬(wàn)噸，年產(chǎn)油品404萬(wàn)噸

2012年12月6日動(dòng)力站裝置樁基工程開(kāi)工

2013年2月20日由青島聯(lián)信催化材料有限公司和三維工程公司承接的神華寧煤400萬(wàn)噸/年煤間接液化項(xiàng)目耐硫變換工藝包交包

2013.9.28.神華寧煤4Mt/a煤間接液化項(xiàng)目奠基；2016.12.9.正式出油2009年月1月，兗礦集團(tuán)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的陜西榆林100萬(wàn)噸/年間接液化煤制油項(xiàng)目通過(guò)環(huán)保部環(huán)評(píng)

2011年3月由陜西省發(fā)改委備案批準(zhǔn)，山東省國(guó)資委備案批復(fù)同意，正式開(kāi)工建設(shè)

2013年4月項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)計(jì)已經(jīng)全部完成，詳細(xì)設(shè)計(jì)基本完成，生產(chǎn)所需的超限設(shè)備、長(zhǎng)線設(shè)備等主要設(shè)備已經(jīng)全部訂貨完畢，氣化框架主體已經(jīng)完成施工量的60%，凈化、合成、油品加工等各界區(qū)的施工正進(jìn)行中2013年4月24日，延長(zhǎng)石油榆林煤化資源綜合利用制油示范裝置開(kāi)工

建設(shè)15萬(wàn)噸/年合成氣制油示范項(xiàng)目，預(yù)算投資8.4億元

以榆林煤化20萬(wàn)噸/年甲醇、20萬(wàn)噸/年醋酸及配套項(xiàng)目為基礎(chǔ)，采用延長(zhǎng)石油與大連化物所共同開(kāi)發(fā)的合成氣制油技術(shù)，年產(chǎn)15萬(wàn)噸柴油、石腦油等油品，裝置計(jì)劃2014年建成投產(chǎn)煤制甲醇燃料技術(shù)甲醇及其基本物性、性狀

最簡(jiǎn)單的飽和脂肪醇CH3OH，相對(duì)分子量32.04常溫常壓下純甲醇是物色透明、易揮發(fā)、可燃且略帶醇香味的有毒液體可與水、乙醇、乙醚等許多有機(jī)液體無(wú)限互溶，但不與脂肪烴類化合物互溶

爆炸極限6.0~36.5v%強(qiáng)極性，溶解能力強(qiáng)，能與多種有機(jī)物形成共沸物對(duì)氣體(特別是CO2和H2S)的溶解能力強(qiáng)－凈化煤氣劇毒

口服5～10ml嚴(yán)重中毒

10ml以上失明

60～250ml致人死亡可通過(guò)消化道、呼吸道和皮膚進(jìn)入人體甲醇的燃料性質(zhì)

甲醇化學(xué)組分單一，具有抗爆性好、含氧量高、熱值低、氣化潛熱大等特點(diǎn)甲醇、汽油、柴油主要物理性質(zhì)比較甲醇作為燃料的特點(diǎn)甲醇分子中含50%的氧，是富氧燃料

尾氣中排放的CO和烴類物質(zhì)較低，但含有少量甲醇和不完全氧化產(chǎn)物甲醛；

燃燒熱值低，甲醇完全燃燒所需的空氣量比空氣少；

但：甲醇和空氣理論混合氣的熱值與汽油相當(dāng)