毕业论文中期报告

题目：煤液化工艺综述及设计装置中期考察报告

一、论文总体概述

1、背景介绍

煤液化英文名称是Coal liquefaction 。煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。

根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。直接液化意味着碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。煤液化是提高煤炭资源的利用率, 减轻燃煤污染的有效途径。研究煤液化进而开发先进的、经济上可行的煤液化工艺对我国国民经济的可持续发展具有重要的战略意义。

加氢反应器是炼油加氢装置的重要设备, 煤液化中油和重油混合经加氢裂化可以制取汽油，并在加氢裂化前进行深度加氢以除去其中的杂原子及金属盐，也是煤液化最终合成符合标准燃料油特别重要的打分一个步骤。 反应器通常处在高温高压临氢及H2S 腐蚀的介质中操作, 其安全运行与否关系到整个装置的正常生产, 因此它的设计制造要求很严。

2、文献综述

（1）直接液化工艺和间接液化工艺基本原理

直接液化是将煤在较高温度和压力下, 与氢气、催化剂发生作用, 通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段, 故又称煤的加氢液化法。

直接液化工艺特征是将煤制成煤浆，在高温高压下，通过催化加氢裂化，同时包括热裂解、溶剂萃取、非催化液化，将煤降解、加氢转化为液体烃类，然后再通过加氢精制等过程，脱除煤中氮、氧、硫等杂原子并提高油的品质。煤直接液化过程包括煤浆制备、反应、分离和加氢提质等单元。

煤的间接液化是以煤为原料先经气化制合成气(CO+H2),再由费托(Fischer-Tropsch)合成为液态烃类产品的化学过程。依靠间接液化技术, 不但可以用煤炭生产汽油、柴油、煤油等普通石油制品,而且还可以生产航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、合成炸药、石蜡等多种高附加值产品。

间接液化工艺包括：煤的气化；F－T 合成反应；油品加工等3个步骤。

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气化装置产出的煤气进入合成反应器后，在一定温度、压力及催化剂作用下，H2和CO转化为直链烃类、水以及少量的含氧有机化合物生成物经三相分离、提取、深加工得到合格的油品及多种化工产品。

（2）煤液化加氢反应器

加氢工艺主要分为加氢精制和加氢裂化两种类型。加氢反应器按其结构特征可分为: 冷壁反应器和热壁反应器。冷壁反应器是在设备内壁设置非金属隔热层, 并在隔热层内壁衬不锈钢套。由于冷壁反应器的隔热层占据较大空间, 施工及维修费较高,且容易出现“热点”。随着材料工业的发展, 目前国际上普遍采用热壁反应器。热壁反应器虽然制造较难, 一次性投资较大, 但可以保证长周期安全运行。

1.顶部弯管2.封头3.筒节4.热偶法兰5.底部弯管6.卸料管7.冷氢法兰8.群座

图1 加氢反应器结构示意图

3、论文确定开展的工作

（1）综述煤直接液化工艺及工业化应用；

（2）综述煤间接液化工艺及工业化应用；

（3）比较评价两种液化工艺的优缺点；

（4）本课题设计部分拟开展煤液化中油加氢裂化反应器。

二．已完成的研究工作总结

本课题主要由煤液化工艺的科学综述研究和反应器设计两部分组成。

对煤液化的科学综述研究部分基本上完成。反应器的设计工作正在进行中。 通过资料查阅，目前完成了煤液化工艺的相关概念及分类、煤液化的发展历史及现状，阐明了煤液化的工艺原理、工艺过程以及工艺特点，整理归纳了国内外具有代表性的工艺（主要展开经典工艺相关介绍）

，并且分析了国内煤液

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化工艺技术发展应用。

经过对经典工艺的分析，选定了加氢反应器作为本论文的主要设计装置目前通过分析设定了初步设计参数。

加氢裂化反应器的设计参数：反应器设计设计压力13.4MPa;设计温度425℃; 工作介质为煤液化粗油、H2、H2S(≤1.57%)。介质中氢分压9MPa。容器内径为d700mm, 筒体长10000mm。

设计部分已完成工艺的确定，材料的选择，现开始密封法兰结构的设计。 所选工艺流程：

图2 煤液化工艺流程(NEDOL工艺)

图3 液化粗油提质加工工艺

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三.下一步的研究工作

完善煤液化工艺部分的科学综述研究，下一步将通过查找权威性的实验数据进行科学优缺点分析总结。

由于加氢裂化反应器条件苛刻、结构复杂，加上本专业本科阶段所掌握的反应器相关知识很少，所以设计工作相对来说比较困难。下一步将通过边学习边设计来完成此反应器的设计以及CAD制图。

设计部分现已确定本设计主要参照石油化工工业中的反应器设计。下一步将开始确定物料和能量衡算、强度计算以及结构设计等以完善设计。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tfnj.html