煤炭间接液化技术讲

《煤炭间接液化技术讲》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

煤炭间接液化技术简介史士东煤炭科学研究总院北京煤化工分院 目录基本反应方程式F-T合成催化剂合成反应动力学合成产物分布规律合成反应器合成工艺合成油的提质加工甲醇制烯烃间接液化的科研问题 一.基本反应方程式序号反应方程式反应热（kJ/mol）1CO+2H2=—CH2—+H2O16522CO+H2=—CH2—+CO2204.83CO+2H2=CH3OH82.442CO+4H2=C2H5OH+H2O240.85CO+H2O=CO2+H239.863CO+H2O=—CH2—+2CO2244.57CO2+3H2=—CH2—+2H2O125.28CO+3H2=CH4+H2O214.892CO+2H2=CH4+CO2254.110CO2+2H2=CH4+2H2O175112CO=C+CO213412CO+H2=C+H2O94.2 二.F-T合成催化剂催化剂的组成：活性金属、助剂、载体Fe催化剂：熔融法、沉淀法、烧结法、柠檬酸络合降解法，配以助剂Co催化剂：浸渍在载体上，配以助剂Ni、Ru催化剂：浸渍在载体上，配以助剂催化剂的中毒和失活 三.合成反应机理和动力学表面碳化物机理含氧中间体缩聚机理一氧化碳插入机理综合机理1.反应机理 表面碳化物机理OH2H2OCC—OC＋OCOMMMMMCO2H2H2H2H2CHCH2CH3CH4MMMn(M-CH2)CH2＋CH3CH3—CH2CH3(CH2)nCH2MMMM 含氧中间体缩聚机理HOHCOH＋CMMMHOHHOHHOHCHOHROHH2H2C＋CC－CCCCRCH2OH-H2OMMMMMM2H2-H2ORCH3 一氧化碳插入机理HHHCOHC—ORCH2RCH2COH2COMM—COMMM(CO)MM—CO-H2ORCH2RCH2RCH2COC—OCH2MMMMOHOCHHOCH2CH3CCH3HOCCH3RCH2COH2H2COH2OOOOOOO-H2OMMMMMMM 综合机理链引发：6种方式链增长：5种方式链终止：加氢、脱水、聚合脱附 2.反应动力学方程催化剂反应器温度℃压力MPaH2/CO速率表达式活化能kJ/mol铁系固定床aPH22·PCO88氮化铁固定床aPH284氮化熔铁固定床225~2552.20.25~2.0aPH20.66·PCO0.3471~100熔铁微分固定床225~2651.0~1.81.2~7.2aPH271Fe/Al2O3微分固定床220~2551.03.0aPH21.1·PCO0.188铁系固定床aPH2/(1+bPH2O/PCO)63氮化熔铁无梯度固定床250~3152.02.0aPH2/(1+bPH2O/PCO)84铁系循环固定床250~3000.77~3.11.5~3.9aPH2/(1+bPH2O/PCO)37沉淀铁固定床220~2701.0~2.01.0~6.0aPH2/PCO0.2579~92A.固定床 B.浆态床合成动力学研究结果催化剂反应温度℃速率表达式活化能kJ/mol熔铁(CCI)250~315k0PCO·PH2/(PCO+aPH2O)85Fe/Cu/K265k0PCO·PH2/(PCO+aPH2O)沉淀铁270k0PCO·PH2/(PCO+aPH2O)89熔铁(UCI)232~263k0PCO·PH22/(PCOPH2+bPH2O)83熔铁(BASF)240k0PCO·PH2/(PCO+cPCO2)81沉淀铁/钾220~260k0PCO·PH2/(PCO+aPCO2)103 四.合成产物分布ASF模型双α分布模型T-W模型 ASF模型AnAn+1An+2An+3CnCn+1Cn+2Cn+3ktktktktkpkpkpkpkpα=kp/(kt+kp)Mn=(1-α)αn-1 C3~C4 α值与产品分布 双α分布模型(双活性中心)Mn=χ(1-α1)α1n-1+(1-χ)(1-α2)α2n-1 T-W模型δγγδαααγγγCH3-CH2-CH2-CH2-CH3-CH-CH3-CH2-CH3CH3-CH2-CH2-CH3-CH2-CH3-CH3-CH-CH2-CH3CH4CH3CH3CH3-CH-CH3CH3-CH2-CH3CH3-CH-CH3CH3CH3-CH2-CH3CH3-CH-CH2-CH3ββ T-W模型αR111αR211δαR11R21R1γγγΦ1Φ2Φ3ββ T-W模型Φ1的几率=γ/(α+γ)Φ2的几率=[α/(α+γ)][γ/(α+β+γ)]Φ3的几率=[α/(α+γ)][β/(α+β+γ)][δ/(δ+γ)] 五.合成反应器固定床：结构复杂、基本淘汰最新发展的超临界溶剂介质流化床：适用于高温、铁系催化剂、以生产汽油为主循环流化床、固定流化床浆态床：适用于低温、钴系催化剂、以生产柴油为主α值与产品分布 南非SASOL循环流化床直径3.6m正在安装的是直径8m的固定流化床 SASOL已经投产的8m固定流化床 直径10.7m和直径8m的两种固定流化床SASOL-2、3厂用4台直径10.7m和4台直径8m的反应器代替了原来的16台循环流化床反应器 浆态床反应器 六.间接液化合成工艺压力：提高反应速度、有利于多产高级烃温度：提高温度，低分子产物增加、烯烃增加空速：空速增加，转化率降低、低分子产物增加、烯烃增加H2/CO比：一般≤21.工艺条件对合成反应的影响 2.各种合成工艺公司工艺床型催化剂温度主要产物SASOL低温浆态床钴系~250汽油SASOL高温流化床铁系~350柴油ShellSMDS(两段)固定床钴系200~240汽油、柴油MobilMTG(两段)甲醇转化ZSM-5340~410汽油TopsoeTigas(两段)甲醇直连转化双功能240~380汽油山西煤化所MFT(两段)固定床浆态床铁系钴系350250汽油柴油 3.关于二甲醚合成燃料合成途径：两步法、一步法用途：代替柴油和LPG 4.关于多联产煤化工联产项目备煤联合发电合成气生产F－T合成空分甲醇合成氮气等燃油及化工品硫磺甲醇电、热锅炉特点：1F-T合成、甲醇合成、发电串联设置；2调整F-T合成循环比，提高设备能力，尾气合成甲醇；3甲醇合成尾气发电，电力供工厂自用。 七.间接液化油的提质加工分离：分出含氧化学品、烯烃加氢饱和汽油重整和异构化蜡油加氢裂化 八.甲醇制烯烃UOP技术含磷分子筛催化剂流化床反应器类似于重油催化裂化350~520℃乙烯和丙烯比例0.75~1.5 规模（甲醇）250万吨/年聚乙烯40万吨/年聚丙烯40万吨/年发电15万kw投资25亿美元开工时间2002年10月投运时间2006年尼日利亚甲醇---MTO项目 鲁奇的MTP技术425℃0.15MPa 九.间接液化的科研问题提高催化剂的活性、选择性和寿命浆态床反应工程和催化剂的分离问题超临界固定床多联产提高经济效益开发单一产品新工艺 谢谢