神華集團煤直接液化項目是我國一個現代煤直接液化工藝的大型工業(yè)規(guī)模示范項目。項目分兩期建設。一期工程由三條生產線組成，占地面積363hm2，年產油品300多萬噸?？紤]到煤直接液化工藝尚未經工業(yè)化生產驗證，為了規(guī)避風險，一期分為兩個階段進行，先期（第一階段）建設一條100萬噸工業(yè)規(guī)模的煤直接液化生產系統(tǒng)及其配套的公用工程和輔助設施。該項目于2004年8月正式開工，于2008年5月基本建成，2008年年底進行投料試車。
神華集團煤直接液化示范項目采用的煤直接液化核心技術是由神華集團聯合國內科研究所開發(fā)的具有自主知識產權的中國神華煤直接液化工藝，該工藝是在充分借鑒、消化、吸附國外現有煤直接液化工藝技術的基礎上，結合國家“863”高效合成煤直接液化催化劑的開發(fā)成功，完全依靠自己的技術力量開發(fā)形成的煤直接液化工藝。技術原理和特點如下。
一、采用人工合成高效液化催化劑
中國神華煤直接液化工藝采用列人國家“863”計劃、由神華集團公司和煤炭科學研究總院共同研制開發(fā)的、具有我國自主知識產權的超細水合氧化鐵（FeOOH）作為液化催化劑（簡稱“863催化劑”）。由于“863催化劑”活性高、添加量少，煤液化轉化率高，殘渣中催化劑帶出的液化油少，增加了蒸餾油產率。
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，是因為在制備過程中采用特殊的技術，將催化劑制備成超細顆粒，使催化劑的顆粒達到100mm左右，催化劑比表面積大大增加，催化劑性中心達到最有效發(fā)揮。
二、溶劑全部采用預加氫的供氫性溶劑
中國神華煤直接液化工藝煤漿制備全部采用經過一定條件加氫的供氫性循環(huán)溶劑。由于循環(huán)溶劑采用預加氫，溶劑性質穩(wěn)定，成漿性好，可以制備成含固體45%~55%（質量分的高濃度煤漿，而且煤漿流動性好，煤漿黏度小于400cP（1cP=10-3>Pas）（60℃）；于循環(huán)溶劑采用預加氫，溶劑供氫性能好，加上高活性液化催化劑，液化反應條件溫和，反應溫度440～465℃；由于循環(huán)溶劑采用預加氫，溶劑具有供氫性能，在煤漿預熱和換熱過程中，能阻止煤熱分解過程中自由基碎片的縮合，防止結焦，延長操作周期，提高熱利用率。
煤直接液化過程中溶劑的作用十分重要。在熱解過程中煤是被加在循環(huán)溶劑中制成煤漿舔與反應的，所以煤在熱解的同時，也會發(fā)生溶解等物理反應。煤熱解產生的自由基，如不能及時分散和加上活性氫使其穩(wěn)定，則易發(fā)生聚合反應。溶劑在此步驟中的作用相當重要，它以兩種途徑減少聚合反應。第一種途徑是它在物理上將反應產生的自由基碎片在溶劑中分開。因此，這種溶劑對重質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)芳香烴結構的分子。溶劑中部分加氫的芳香烴可以向反應性高的自由基碎片轉移和提供氫。供氫溶劑中提供的氫的反應活性比氣態(tài)氫要高許多。在高壓催化體系中，一般認為氣相氫是通過與溶劑反應再轉移至煤的。加氫程度合適的溶劑中氫的反應活性高，數量多，因此始終保證溶劑中含有活性氫非常重要。通過催化加氫來提高溶劑的供氫性能是現代煤直接液化工藝的一個標志，其最大優(yōu)勢是劑組成容易控制，煤漿濃度可以提高，黏度適中，由于煤漿性質的改善，可以采用熱交換舉和預熱爐組合進行煤漿預熱，使工廠的熱效率大大提高。更重要的是，使整個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，煤在反應器的停留時間可以大大減少，反應器利用率可以提高。
三、反應器采用內循環(huán)懸浮床
神華煤直接液化工藝采用兩個強制循環(huán)的懸浮床反應器。由于強制循環(huán)船浮床反應器為全返混沌、徑、軸向溫度分布均勻，反應溫度容易控制，通過進料溫度即可控制反應溫度，不需要采用反應器側線急冷氫控制，產品性質穩(wěn)定。強制循環(huán)懸浮床反應器氣體滯留體系數偏低，反應器液相利用率高，強制循環(huán)懸浮床反應器內液速高，反應器內沒有礦物質沉積。
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：減壓蒸餾的殘渣含固體50%~55%（質量分數），殘渣中含量少。由于使用了高活性的“863催化劑”，催化劑添加量少，排出的殘渣量也相對減少。
減壓蒸餾被認為是一種在煤直接液化工藝中最有效的固液分離方法，現代煤直接液化工藝中大多采用此種分離方法。減壓蒸餾是根據物質的揮發(fā)度（也就是分子的大小以及分子的作用力）來進行分離，通過溫度、壓力的控制，理論上可完全脫除固體物和重質瀝青物。
為了能最大限度地得到液體油并使得減壓塔底殘渣能順利排出，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。減壓蒸餾在煤直接液化工藝中的使用，為提高環(huán)溶劑質量提供了可能，分離出的溶劑由于不含瀝青和固體物，可以通過催化加氫來提高劑的供氫性能。
五、溶劑加氫采用強制循環(huán)懸浮床反應器
神華煤直接液化工藝的循環(huán)溶劑和產品采用強制循環(huán)懸浮床加氫反應器（T-Star工藝進行加氫。第一次將強制循環(huán)懸浮床反應器引入煤直接液化工藝中，由于強制循環(huán)懸浮床氫反應器采用上流式，催化劑可以在線更新，加氫后的供氫溶劑供氫性能好，產品性質穩(wěn)定，操作周期長，而且也避免了固定床反應由于催化劑積炭壓差增大的風險。
固定床加氫是石油加工十分成熟的技術。但固定床加氫加工煤液化油面臨著金屬含量和瀝青質含量較高的問題。金屬含量高將使固定床加氫催化劑迅速失活，瀝青質含量過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，對加氫原料質量的控制要求十分嚴格，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含量較高問題的最好方法是使用懸浮床反應器。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。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的過程。沸騰床工藝的特點是：可在反應過程中不斷補充新催化劑并排除舊催化劑，無床層堵塞問題，因而可以長時間連續(xù)運轉；沸騰床反應器使反應物與催化劑呈返混狀態(tài)，保證了反應物與催化劑之間接觸良好，而且有利于傳熱和傳質，使反應器內溫度比較均勻；對原料的適應性強，可加工高金屬含量（V＋Ni含量可高達700×10-6以上）、高殘?zhí)恐翟稀?/span>
中國神華煤直接液化工藝采用的各單元技術都是經過國外百噸級工業(yè)性試驗裝置驗證的成熟技術。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IGOR+工藝基本一樣，采用全部供氫溶劑的煤漿制備、煤漿預熱和減壓蒸餾在日本、德國啟工業(yè)性試驗裝置上分別經過了長達1900h和5000h的長周期運轉，取得了滿意的結果。強都循環(huán)懸浮床反應器H-Oil已經在工業(yè)應用，在煤直接液化工藝上也在H-Coal工藝的百噸受工業(yè)性試驗裝置上進行了長周期的運轉。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過了相當規(guī)模的中試裝置的反復連續(xù)運轉試驗。中國律華煤直接液化工藝連續(xù)試驗裝置5000h的運轉結果也表明，中國神華煤直接液化工藝技術道熟的，能長期穩(wěn)定運轉，反應器利用率高，可防止礦物質沉積，反應條件緩和，最大限**提高了液體收率，同時為液化產品進一步加工提供優(yōu)質原料。
六、神華煤直接液化工藝的先進性
神華煤直接液化工藝與目前現有工藝相比具有明顯的先進性。
（1）單系列處理量大 神華煤直接液化工藝采用與國外第三代煤直接液化工藝相同的全部供氫溶劑循環(huán)，但是由于反應器的不同，單系列處理液化煤量大大增加。國外煤直接液化工藝采用鼓泡床反應器，單系列最大處理液化煤量為2500～3000t干煤/d，而中國神華煤直接液化工藝由于采用強制循環(huán)的懸浮床反應器，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外煤直接液化工藝。
（3）穩(wěn)定性好 中國神華煤直接液化工藝采用經過加氫的供氫溶劑，溶劑性質穩(wěn)定，煤漿性質好，工藝的穩(wěn)定性與國外第三代煤直接液化工藝相當。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)于國外煤直接液化工藝的固定床加氫。
來源：現代煤化工技術手冊
