神華集團(tuán)煤直接液化項(xiàng)目是我國(guó)一個(gè)現(xiàn)代煤直接液化工藝的大型工業(yè)規(guī)模示范項(xiàng)目。項(xiàng)目分兩期建設(shè)。一期工程由三條生產(chǎn)線組成，占地面積363hm2，年產(chǎn)油品300多萬(wàn)噸?？紤]到煤直接液化工藝尚未經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)驗(yàn)證，為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，一期分為兩個(gè)階段進(jìn)行，先期（第一階段）建設(shè)一條100萬(wàn)噸工業(yè)規(guī)模的煤直接液化生產(chǎn)系統(tǒng)及其配套的公用工程和輔助設(shè)施。該項(xiàng)目于2004年8月正式開(kāi)工，于2008年5月基本建成，2008年年底進(jìn)行投料試車(chē)。
神華集團(tuán)煤直接液化示范項(xiàng)目采用的煤直接液化核心技術(shù)是由神華集團(tuán)聯(lián)合國(guó)內(nèi)科研究所開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)神華煤直接液化工藝，該工藝是在充分借鑒、消化、吸附國(guó)外現(xiàn)有煤直接液化工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家“863”高效合成煤直接液化催化劑的開(kāi)發(fā)成功，完全依靠自己的技術(shù)力量開(kāi)發(fā)形成的煤直接液化工藝。技術(shù)原理和特點(diǎn)如下。
一、采用人工合成高效液化催化劑
中國(guó)神華煤直接液化工藝采用列人國(guó)家“863”計(jì)劃、由神華集團(tuán)公司和煤炭科學(xué)研究總院共同研制開(kāi)發(fā)的、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超細(xì)水合氧化鐵（FeOOH）作為液化催化劑（簡(jiǎn)稱“863催化劑”）。由于“863催化劑”活性高、添加量少，煤液化轉(zhuǎn)化率高，殘?jiān)写呋瘎С龅囊夯蜕?，增加了蒸餾油產(chǎn)率。
煤直接液化鐵系催化劑一般分為兩大類————人工合成的高效鐵系催化劑和天然含鐵礦物，但兩者的有效成分是相同的，即都是Fe1-xS。催化劑活性的高低一般以噸煤需要加入的Fe的量來(lái)衡量，目前，高效催化劑噸煤需要的Fe量為5kg，即催化劑中Fe添加量為煤的0.5%。合成的高效催化劑之所以高效，是因?yàn)樵谥苽溥^(guò)程中采用特殊的技術(shù)，將催化劑制備成超細(xì)顆粒，使催化劑的顆粒達(dá)到100mm左右，催化劑比表面積大大增加，催化劑性中心達(dá)到最有效發(fā)揮。
二、溶劑全部采用預(yù)加氫的供氫性溶劑
中國(guó)神華煤直接液化工藝煤漿制備全部采用經(jīng)過(guò)一定條件加氫的供氫性循環(huán)溶劑。由于循環(huán)溶劑采用預(yù)加氫，溶劑性質(zhì)穩(wěn)定，成漿性好，可以制備成含固體45%~55%（質(zhì)量分的高濃度煤漿，而且煤漿流動(dòng)性好，煤漿黏度小于400cP（1cP=10-3>Pas）（60℃）；于循環(huán)溶劑采用預(yù)加氫，溶劑供氫性能好，加上高活性液化催化劑，液化反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)溫度440～465℃；由于循環(huán)溶劑采用預(yù)加氫，溶劑具有供氫性能，在煤漿預(yù)熱和換熱過(guò)程中，能阻止煤熱分解過(guò)程中自由基碎片的縮合，防止結(jié)焦，延長(zhǎng)操作周期，提高熱利用率。
煤直接液化過(guò)程中溶劑的作用十分重要。在熱解過(guò)程中煤是被加在循環(huán)溶劑中制成煤漿舔與反應(yīng)的，所以煤在熱解的同時(shí)，也會(huì)發(fā)生溶解等物理反應(yīng)。煤熱解產(chǎn)生的自由基，如不能及時(shí)分散和加上活性氫使其穩(wěn)定，則易發(fā)生聚合反應(yīng)。溶劑在此步驟中的作用相當(dāng)重要，它以兩種途徑減少聚合反應(yīng)。第一種途徑是它在物理上將反應(yīng)產(chǎn)生的自由基碎片在溶劑中分開(kāi)。因此，這種溶劑對(duì)重質(zhì)芳香物的溶解性要好。第二種途徑是提供活性氫給自由基，使其成為穩(wěn)定分子。適合的溶劑中含有稠環(huán)芳香烴結(jié)構(gòu)的分子。溶劑中部分加氫的芳香烴可以向反應(yīng)性高的自由基碎片轉(zhuǎn)移和提供氫。供氫溶劑中提供的氫的反應(yīng)活性比氣態(tài)氫要高許多。在高壓催化體系中，一般認(rèn)為氣相氫是通過(guò)與溶劑反應(yīng)再轉(zhuǎn)移至煤的。加氫程度合適的溶劑中氫的反應(yīng)活性高，數(shù)量多，因此始終保證溶劑中含有活性氫非常重要。通過(guò)催化加氫來(lái)提高溶劑的供氫性能是現(xiàn)代煤直接液化工藝的一個(gè)標(biāo)志，其最大優(yōu)勢(shì)是劑組成容易控制，煤漿濃度可以提高，黏度適中，由于煤漿性質(zhì)的改善，可以采用熱交換舉和預(yù)熱爐組合進(jìn)行煤漿預(yù)熱，使工廠的熱效率大大提高。更重要的是，使整個(gè)直接液化裝置的操作變得很穩(wěn)定，并且由于溶劑性能的提高，液化條件可以大大緩和，煤在反應(yīng)器的停留時(shí)間可以大大減少，反應(yīng)器利用率可以提高。
三、反應(yīng)器采用內(nèi)循環(huán)懸浮床
神華煤直接液化工藝采用兩個(gè)強(qiáng)制循環(huán)的懸浮床反應(yīng)器。由于強(qiáng)制循環(huán)船浮床反應(yīng)器為全返混沌、徑、軸向溫度分布均勻，反應(yīng)溫度容易控制，通過(guò)進(jìn)料溫度即可控制反應(yīng)溫度，不需要采用反應(yīng)器側(cè)線急冷氫控制，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定。強(qiáng)制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器氣體滯留體系數(shù)偏低，反應(yīng)器液相利用率高，強(qiáng)制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器內(nèi)液速高，反應(yīng)器內(nèi)沒(méi)有礦物質(zhì)沉積。
四、固液分離采用減壓蒸餾
神華煤直接液化工藝采用減壓蒸餾的方法進(jìn)行瀝青和固體物的脫除。減壓蒸餾是一種成熟有效的脫除瀝青和固體的分離方法，減壓蒸餾的餾出物不含瀝青，產(chǎn)品中柴油餾分多，并可按環(huán)溶劑增加供氯性提供合格原料：減壓蒸餾的殘?jiān)腆w50%~55%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），殘?jiān)泻可?。由于使用了高活性的?/span>863催化劑”，催化劑添加量少，排出的殘?jiān)恳蚕鄬?duì)減少。
減壓蒸餾被認(rèn)為是一種在煤直接液化工藝中最有效的固液分離方法，現(xiàn)代煤直接液化工藝中大多采用此種分離方法。減壓蒸餾是根據(jù)物質(zhì)的揮發(fā)度（也就是分子的大小以及分子的作用力）來(lái)進(jìn)行分離，通過(guò)溫度、壓力的控制，理論上可完全脫除固體物和重質(zhì)瀝青物。
為了能最大限度地得到液體油并使得減壓塔底殘?jiān)茼樌懦?，一般控制減壓塔底線中的固體物含量在50%左右。
減壓蒸餾是成熟可靠的固液分離技術(shù)。減壓蒸餾在煤直接液化工藝中的使用，為提高環(huán)溶劑質(zhì)量提供了可能，分離出的溶劑由于不含瀝青和固體物，可以通過(guò)催化加氫來(lái)提高劑的供氫性能。
五、溶劑加氫采用強(qiáng)制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器
神華煤直接液化工藝的循環(huán)溶劑和產(chǎn)品采用強(qiáng)制循環(huán)懸浮床加氫反應(yīng)器（T-Star工藝進(jìn)行加氫。第一次將強(qiáng)制循環(huán)懸浮床反應(yīng)器引入煤直接液化工藝中，由于強(qiáng)制循環(huán)懸浮床氫反應(yīng)器采用上流式，催化劑可以在線更新，加氫后的供氫溶劑供氫性能好，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，操作周期長(zhǎng)，而且也避免了固定床反應(yīng)由于催化劑積炭壓差增大的風(fēng)險(xiǎn)。
固定床加氫是石油加工十分成熟的技術(shù)。但固定床加氫加工煤液化油面臨著金屬含量和瀝青質(zhì)含量較高的問(wèn)題。金屬含量高將使固定床加氫催化劑迅速失活，瀝青質(zhì)含量過(guò)高將使催化劑床層壓差急劇升高。采用固定床加氫制備循環(huán)溶劑，對(duì)加氫原料質(zhì)量的控制要求十分嚴(yán)格，否則將影響固定床操作周期。
解決液化油金屬含量和瀝青質(zhì)含量較高問(wèn)題的最好方法是使用懸浮床反應(yīng)器。T-Sur工藝是沸騰床緩和加氫裂化工藝，具有沸騰床工藝的特點(diǎn)。沸騰床工藝是借助于液體流速，將具有一定粒度的催化劑自下而上移動(dòng)并保持一定的界面，使氫氣、催化劑和原料充分接觸而完成加氫反應(yīng)的過(guò)程。沸騰床工藝的特點(diǎn)是：可在反應(yīng)過(guò)程中不斷補(bǔ)充新催化劑并排除舊催化劑，無(wú)床層堵塞問(wèn)題，因而可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；沸騰床反應(yīng)器使反應(yīng)物與催化劑呈返混狀態(tài)，保證了反應(yīng)物與催化劑之間接觸良好，而且有利于傳熱和傳質(zhì)，使反應(yīng)器內(nèi)溫度比較均勻；對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工高金屬含量（V＋Ni含量可高達(dá)700×10-6以上）、高殘?zhí)恐翟稀?/span>
中國(guó)神華煤直接液化工藝采用的各單元技術(shù)都是經(jīng)過(guò)國(guó)外百噸級(jí)工業(yè)性試驗(yàn)裝置驗(yàn)證的成熟技術(shù)。如采用全部供氫溶劑的煤漿系統(tǒng)、減壓蒸餾系統(tǒng)與日本NEDOL工藝、德國(guó)IGOR+工藝基本一樣，采用全部供氫溶劑的煤漿制備、煤漿預(yù)熱和減壓蒸餾在日本、德國(guó)啟工業(yè)性試驗(yàn)裝置上分別經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)達(dá)1900h和5000h的長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，取得了滿意的結(jié)果。強(qiáng)都循環(huán)懸浮床反應(yīng)器H-Oil已經(jīng)在工業(yè)應(yīng)用，在煤直接液化工藝上也在H-Coal工藝的百噸受工業(yè)性試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了長(zhǎng)周期的運(yùn)轉(zhuǎn)。溶劑加氫采用的T-Star工藝與H-Oil工藝十分接近。863煤直接液化高效催化劑也經(jīng)過(guò)了相當(dāng)規(guī)模的中試裝置的反復(fù)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。中國(guó)律華煤直接液化工藝連續(xù)試驗(yàn)裝置5000h的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果也表明，中國(guó)神華煤直接液化工藝技術(shù)道熟的，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，反應(yīng)器利用率高，可防止礦物質(zhì)沉積，反應(yīng)條件緩和，最大限**提高了液體收率，同時(shí)為液化產(chǎn)品進(jìn)一步加工提供優(yōu)質(zhì)原料。
六、神華煤直接液化工藝的先進(jìn)性
神華煤直接液化工藝與目前現(xiàn)有工藝相比具有明顯的先進(jìn)性。
（1）單系列處理量大 神華煤直接液化工藝采用與國(guó)外第三代煤直接液化工藝相同的全部供氫溶劑循環(huán)，但是由于反應(yīng)器的不同，單系列處理液化煤量大大增加。國(guó)外煤直接液化工藝采用鼓泡床反應(yīng)器，單系列最大處理液化煤量為2500～3000t干煤/d，而中國(guó)神華煤直接液化工藝由于采用強(qiáng)制循環(huán)的懸浮床反應(yīng)器，單系列處理液化煤量為6000t干煤/d。
（2）油收率高 神華煤直接液化工藝由于采用高活性的液化催化劑，添加量少，蒸餾油收率高于相同條件下的國(guó)外煤直接液化工藝。
（3）穩(wěn)定性好 中國(guó)神華煤直接液化工藝采用經(jīng)過(guò)加氫的供氫溶劑，溶劑性質(zhì)穩(wěn)定，煤漿性質(zhì)好，工藝的穩(wěn)定性與國(guó)外第三代煤直接液化工藝相當(dāng)。但由于神華煤直接液化工藝采用T-Star工藝加氫，溶劑加氫的可靠性要優(yōu)于國(guó)外煤直接液化工藝的固定床加氫。
來(lái)源：現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊(cè)
