催化两段液化（CTSL）工艺

2005/1/14 1:29:51

   CTSL液化工艺是在H-煤单段液化工艺的基础上研制而成的。在Wilsonville的中试厂，该液化工艺被持续研究了近15年。该厂1992年停止生产，但是研究工作继续得到美国能源部的资助，其中包括连续中试规模和PDU规模的继续资助。CTSL液化工艺成为了80年代和90年代美国能源部资助的许多液化工艺的基础组成部分。最近，该工艺采用了一种紧密串联的结构形式，在这种结构形式中，两个阶段都使用一种活性载体催化剂。
     初期的CTSL液化工艺采包括一个首先热溶解段，有时需要使用与许多单段液化工艺类似的低活性可弃催化剂。对短接触和长停留时间进行了试验。在最近的研究中，HTI公司在第二段反应器后面串联了一台加氢反应器，以提高液化产品的质量。
     1997年，HTI公司与煤炭科学研究总院签定了一项两年的合作协议，研究利用神华煤进行直接液化的可行性，并计划建一座液化厂。HTI公司从美国能源部申请资金支持。目前该项目已经完成了实验室试验和预可行性报告，现正在神府东胜矿区考察厂址和潜在的产品市场前景。
     最新开发的CTSL液化工艺的原理如图8所示。煤与循环溶剂混合配成煤浆，然后被预热，与氢气混合，进入沸腾床反应器的底部。该反应器中装有载体催化剂，一般是以铝为载体的镍钼催化剂。催化剂在反应器内部循环过程中被流态化。反应器具有连续搅动釜式反应器温度均一的特征。

图 CTSL液化工艺流程图

    溶剂作为氢供体，在第一个反应器中，通过将煤的内部结构打碎到一定程度来使煤溶解。第一个反应器可将溶剂进行再加氢。
     当液化烟煤时，反应器中的工作温度为400~410°C，工作压力为170bar。当液化次烟煤时，需要利用高温来打断煤的内部结构，此时氢供体的作用相对弱一些。在一种此工艺变种中，第一段采用分散的钼或铁催化剂。
     第一个反应器产生的产品直接进入第二段的沸腾床反应器，第二反应器中的工作压力与第一反应器相同，但温度较高（达到430~440°C）。第二反应器也有载体催化剂，这些催化剂与第一反应器的催化剂可以相同，也可以不同。
     经过分离和减压步骤之后，从第二个反应器中出来的产品进入常压蒸馏塔中，在此，温度400°C以下馏分清除掉。常压蒸馏塔底部的物料包括溶剂、未发生反应的煤和矿物质。这些固体可以利用适用的技术清除掉，剩余的溶剂可以循环到煤浆混合段。在一些变种工艺中，只有一部分常压蒸馏塔底部的物料进入固体清除步骤，这样，循环溶剂中含有矿物质和被使用过的分散催化剂。在该液化工艺中，没有必要脱除去独立的沥青流来作为产品。在 Wilsonville试验厂，人们利用Kerr-McGee临界溶剂脱灰（CSD）工艺（也被称为剩余油溶剂萃取（ROSE）工艺）获得了大量的生产经验。
     由于CTSL液化工艺目前又回到了开发阶段，据最近报道，该工艺的产率随着液化的煤种、选用的工艺结构以及具体的工作条件而发生较大的变化。产品中的蒸馏油收率可以达到65%或更高（干基无灰煤），但产品的沸点较高。与临界溶剂脱灰过程一起排出的未发生转化的煤和重质沥青类物质各占总产品的10%。在Wilsonville试验厂进行的最终试验可以提供有关工艺条件、产率和产品质量的精确数据。

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