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圖3 Kohleoel液化工藝
1997年,中國(guó)煤炭科學(xué)研究總院(CCRI)與德國(guó)簽定了兩年的合作協(xié)議,進(jìn)行一項(xiàng)5000t/d的示范廠(chǎng)可行性研究。研究人員在云南省考察了液化廠(chǎng)址,并對(duì)液化產(chǎn)品的市場(chǎng)前景進(jìn)行了調(diào)查。
煤與工藝衍生循環(huán)溶劑和"赤泥"可棄鐵催化劑配成煤漿,并進(jìn)行加壓和預(yù)熱。隨后加入氫氣。然后,混合物進(jìn)入一個(gè)液體向上流動(dòng)的管式反應(yīng)器,煤加料速度為0.5~0.65t/h·m3,反應(yīng)器內(nèi)的壓力為300br,溫度為470°C。從反應(yīng)器頂部出來(lái)的產(chǎn)品進(jìn)入到一個(gè)高溫分離器中。分離器頂部的餾分保留在氣相中,在一個(gè)固定床反應(yīng)器中進(jìn)行加氫,固定床的壓力與主反應(yīng)器的壓力一樣,溫度為350~420°C。加氫處理后的產(chǎn)品分兩段進(jìn)行減壓和冷卻。其中第一段的液體產(chǎn)品被循環(huán)到煤漿段,作為溶劑使用。第二段生產(chǎn)的液體產(chǎn)品在常壓下進(jìn)行蒸餾,可生產(chǎn)輕質(zhì)油(C5-200°C,沸點(diǎn))和中質(zhì)油(200~325°C,沸點(diǎn))。
高溫分離器底部產(chǎn)品進(jìn)入減壓蒸餾塔,以回收可蒸餾的液體。這些液體被作為加氫反應(yīng)器的原料,大部分被循環(huán)作為溶劑。減壓蒸餾塔底部的殘余物含有瀝青、礦物質(zhì)、未反應(yīng)的煤和催化劑。在商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)中,這些殘余物可以作為氣化器的原料,用來(lái)生產(chǎn)氫氣。
當(dāng)對(duì)煙煤進(jìn)行液化時(shí),煤的轉(zhuǎn)化率可大于90%,液體收率為50~60%(干基無(wú)灰煤)。表1列出了德國(guó)的Prosper次煙煤進(jìn)行液化的產(chǎn)量和質(zhì)量。
表1 Kohleoel液化工藝產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量(Prosper煤為原料)
產(chǎn)品種類(lèi) | 產(chǎn)率(%) |
烴類(lèi)氣體(C1~C4) | 19.0 |
輕質(zhì)油(C5-200°C) | 25.3 |
中質(zhì)油(200~325°C) | 32.6 |
未反應(yīng)的煤和瀝青 | 22.1 |
產(chǎn)品質(zhì)量 | 輕質(zhì)油 | 中質(zhì)油 |
氫含量(%) | 13.6 | 11.9 |
氮(ppm) | 39 | 174 |
氧(ppm) | 153 | 84 |
硫(ppm) | 12 | <5 |
密度(kg m-3) | 772 | 912 |
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