第3章 神华煤直接液化工艺流程 3.2.2催化剂制备单元
在研究了国外先进的催化剂的基础上[29-35]，我国合成的新型高效“863”催化剂是国家高新技术研究发展计划(863计划)的一项课题成果，性能优异，具有活性高、添加量少、油收率高等特点。该催化剂为人工合成超细铁基催化剂，主要原料为无机化学工业的副产品，国内供给充足，价格便宜，制备工艺流程简单，生产成本低廉，操作稳定。由于催化剂用量少，在催化剂制备装置将催化剂原料加工，并与供氢溶剂调配成液态催化剂，有效解决了催化剂加入煤浆难的问题。
一期工程共两套1×33，1×66万t/年装置，产量为催化剂煤粉98.42万吨/年，废水为283.66万吨/年，废气192.37万吨/年。
表3-12 催化剂制备投入物料
物料
配催化剂用洗精煤 硫酸铁 液氨 水 空气 氦气 蒸气 合计
数量 万吨/年 100.34 28.871 4.00 313.14 78.40 31.92 17.77 574.45
其中油渣作为锅炉的燃料，酸性水直接去含硫污水汽提单元，常顶油，减压油和重加氢油进入TSTAR加氢单元，低压气和中压气和常压塔气进入轻烃回收装置。
3.2.2采用T-star工艺对液化粗油进行精制
T-Star工艺是沸腾床缓和加氢裂化工艺，借助液体流速使具有一定粒度的催化剂处于全返混状态，并保持一定的界面，使氢气、催化剂和原料充分接触而完成加氢反应的过程。该工艺具有原料适应性广、操作灵活、产品选择性高、质量稳定、运转连续、更换催化剂无需停工等特点。
一期工程共3套1×300万t/年装置，
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第3章 神华煤直接液化工艺流程 表3-13 T-star装置进料
原料 氢气 产品油 注硫
注水、蒸气 冲洗、密封油 合计
数量 万吨/年 11.509 985.45 0.882 72.99 18.68 1088.51
表3-14 T-star装置产品
产品 高压排放氢 冷低分气 分馏塔顶气 石脑油 柴油 酸性水
冲洗、密封油 循环溶剂 损失 合计
数量 万吨/年 0.125 4.064 6.232 8.551 276.13 79.09 84.176 630.13 0.01 1088.51
百分比 % 0.013 0.413 0.633 0.869 28.049 8.034 8.551 64.01 - 100 百分比 %
1.17 89.43 0.09 7.41 1.90 100
产品中循环溶剂循环回煤液化及膜分离单元作为原料，柴油进入加氢改质单元进行后加工处理，石脑油馏分，高压排放氢，冷低分气和分馏塔顶气进入轻烃回收装置。
3.2.3加氢改质单元
主要是把从T-Star装置的柴油馏分和轻烃回收装置的石脑油进行加氢精制，去除油品中的硫、氮、氧杂原子及金属杂质，另外对部分芳烃进行加氢，改善油品的使用性能。一期工程为两套1×100万t/年装置。
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第3章 神华煤直接液化工艺流程 表3-15 加氢改质单元进料
原料 纯氢气 柴油 CS2 H2O 合计
数量 万吨/年
7.08 289.97 0.345 16.18 313.57
表3-16 加氢改质单元产品
产品 气体 轻石脑油 重石脑油 柴油馏分 酸性水 合计
数量 万吨/年
4.17 22.15 54.31 215.01 17.92 313.57
百分比 %
1.44 7.64 18.73 74.15 6.18 100 百分比 % 2.44 91.861 0.119 5.58 100
3.2.4重整抽提单元
包括催化重整和芳烃抽提两部分。从加氢改质单元出来的重石脑油进入重整抽提单元，主要是生产高辛烷值汽油和苯。一期工程为两套1×60万t/年装置。原料为54.31万吨/年重石脑油。
表3-16 重整抽提单元产品
产品 含氢气体 其中纯氢 LPG 燃料气 苯
汽油组分 混合C8 合计
数量 万吨/年
4.76 1.84 1.41 0.54 6.06 28.46 11.09 54.31
百分比 %
8.77 3.39 2.59 1.00 11.16 52.39 24.10 100
3.2.5异构化单元
异构化过程是在一定的反应条件和有催化剂存在下，将正构烷烃转变为异构烷烃。异构化过程可用于制造高辛烷值汽油组分。加氢改
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第3章 神华煤直接液化工艺流程 质单元出来的轻石脑油进入异构化单元。一期工程为两套1×25万t/年装置。
表3-17 异构化单元进料
原料 纯氢气 轻石脑油
数量 万吨/年
0.11 22.15
表3-18 异构化单元产品
产品 燃料气 液化气 异构化油 合计
数量 万吨/年
0.34 0.24 21.69 22.15
百分比 % 1.53 1.07 97.90 100 百分比 %
0.50 99.5
3.2.6煤制氢单元
神华煤炭直接液化项目所需要的氢气由2套干煤处理能力为2000 t/h的煤制氢装置供给，采用Shell粉煤加压气化工艺，该工艺是目前世界上较先进的典型的煤气化工艺之一，气化炉有效气体(CO+H2)生产能力为150 000m3/h。煤气化生产的合成气经CO变换、低温甲醇洗净化和变压吸附提浓后供各装置使用。Shell煤气化属加压气流床粉煤气化，以干煤粉进料，纯氧做气化剂，液态排渣。煤气中的有效成分高达90%以上，甲烷含量很低，煤中约83%以上的热能转化为有效气，约15%的热能以中压蒸汽的形式回收。由于煤炭的氢含量只有4%左右，在煤炭直接液化生产液体油品的过程中要消耗大量的氢气，因此煤炭直接液化项目的氢气产量和消耗量巨大，又加上耗氢的装置较多、系统复杂，所以煤炭液化项目的之前制氢系统就显得非常重要。
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第3章 神华煤直接液化工艺流程 表3-19 神华煤炭直接液化项目氢气消耗
项目 煤炭液化 加氢稳定 加氢改制 硫磺回收尾气 合计
装置处理量/ t·h-1
250
436.63 133.41
化学氢耗/%
5.75 0.83 2.12
净耗氢量/ t·h-1
14.375
3.625 2.828 0.008 20.836
表3-20 神华煤炭直接液化项目氢气需求与供应
需求 供应
项目 氢气量/ t·h-1 氢气摩尔组成 H2 N2 CH4 CO+CO2
煤炭 液化 19.186 99.5 0.27 0.23 <20
加氢 稳定 5.150 99.5 0.27 0.23 <20
加氢 改质 3.200 99.5 0.27 0.23 <20
硫磺回收轻烃回 尾气处理 收氢气 0.010
4.015 100
煤制 氢气 23.531 99.5 0.27 0.23 <20
1)单位为μg/g。
数据表明，煤制氢装置要生产23.441 t/h摩尔含量为99.5%的氢气才能满足煤炭液化项目的需要。 3.2.7空分装置
采用德国林德公司空分技术，由两条生产线组成，单条生产线制氧能力为50 000m3/h。空分装置主要为煤制氢装置提供高压高纯度氧气，为煤液化、煤制氢、加氢改质、轻烃回收等装置提供高、中、低压高纯度氮气，为各装置提供仪表空气。 3.2.8自备电站
神华煤直接液化项目一期工程第一条生产线用电负荷为142MW，需工业蒸汽400t/h，年排出油渣60万t、洗中煤33万t，可燃性化工尾气14 000 ~30 000m3/h。自备电站的燃料主要来源于煤直接液化所产生的油渣、洗中煤和可燃性化工尾气，不足部分补充洗中煤，电站总装机容量为500MW，其中一期工程装机容量为200MW。
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