Información básica sobre conversión de carbón a líquido
Debido a sus grandes reservas y precios relativamente estables, el carbón se ha convertido en el combustible preferido para la producción de energía en China. En los primeros 50 años de este siglo, el carbón seguirá dominando la combinación energética primaria de China. Se espera que en 2005 la proporción del carbón en la energía primaria alcance aproximadamente el 50%, frente al 67,8% en 2009, el 63,8% en 2000 y el 67,8% en 2003. China quema alrededor de 30 millones de toneladas de petróleo pesado cada año. La escasez de recursos petroleros todavía vuelve a poner al carbón en la agenda. La transformación del carbón en líquidos se ha convertido en una tendencia importante en la estrategia energética de China. El proceso de licuefacción indirecta del carbón consiste en gasificar primero el carbón en bruto, luego purificar el gas en bruto de monóxido de carbono e hidrógeno y luego sintetizar petróleo o productos químicos relacionados bajo la acción de un catalizador a 270 C ~ 350 C, aproximadamente 2,5 MPa, es decir. , el gas de hulla se convierte primero en gas de síntesis (CO H2). Después de desulfurar el gas de síntesis, purificar el nitrógeno y el oxígeno, la relación H2/monóxido de carbono se ajusta a un valor apropiado mediante una reacción de agua y gas, y luego se sintetiza el combustible líquido mediante una reacción catalítica de Fischer-Tropsch. El proceso típico de síntesis de diésel mediante la reacción catalítica de Fischer-Tropsch incluye tres pasos: gasificación del carbón, purificación del gas, reacción de síntesis de Fischer-Tropsch y procesamiento del petróleo; El gas crudo producido por la unidad de gasificación se desempolva y se enfría para obtener gas limpio, y se obtiene gas de síntesis calificado después de la conversión de CO resistente al azufre a amplia temperatura y la eliminación del gas ácido. El gas de síntesis ingresa al reactor de síntesis y, bajo una determinada temperatura, presión y catalizador, el H2 y el monóxido de carbono se convierten en hidrocarburos lineales, agua y una pequeña cantidad de materia orgánica que contiene oxígeno. La fase oleosa utiliza métodos convencionales de refinación de petróleo y se procesa posteriormente para obtener diésel calificado. Las características del diésel sintético F-T son: ya sea en lecho fijo, lecho fluidizado o lecho en suspensión, las condiciones de síntesis son suaves, la temperatura de reacción es inferior a 350 °C, la presión de reacción es de 2,0 ~ 3,0 MPa y la tasa de conversión es alta. . La licuefacción indirecta es casi independiente del tipo de carbón (aplicable a recursos que contienen carbono como el gas natural) y la reacción y las condiciones operativas son suaves. Aunque el método indirecto tiene un proceso complejo y una alta inversión, no tiene altos requisitos para los tipos de carbón. Los productos son principalmente hidrocarburos de cadena, por lo que el índice de cetano obtenido es muy alto y casi no contiene azufre ni hidrocarburos aromáticos.
La tecnología de licuefacción indirecta del carbón se conoce como la producción de gas de síntesis a partir de la gasificación del carbón y la producción de aceite sintético a partir de la síntesis de Fischer-Tropsch. El método de "licuefacción indirecta del carbón" se industrializó en Sudáfrica ya en 1960. Sudáfrica también es un país rico en carbón pero escaso de petróleo. Sus reservas de carbón ascienden a 55.333 millones de toneladas, con una relación reserva-producción de 247 años. El carbón representa el 75,6% de su energía primaria. Desde 1955, Sudáfrica ha utilizado la tecnología de gasificación del carbón y la tecnología de síntesis de Fischer-Tropsch para producir petróleo y productos químicos como gasolina, queroseno, diésel, ceras sintéticas, amoníaco, etileno, propileno y alfa-olefinas. Fischer-Tropsch Synthesis Technology en Sudáfrica ha desarrollado un moderno reactor de lecho en suspensión para la síntesis de alcoholes. Sasol cuenta actualmente con dos conjuntos de unidades de "licuefacción indirecta de carbón", que producen más de 7 millones de toneladas de productos de hidrocarburos líquidos cada año (Sasol 320.000 toneladas, Sekou 6,75 millones de toneladas), incluidos 5 millones de toneladas de productos derivados del petróleo sintético, y consume 49,5 millones de carbón. tonelada anual. Se ha recuperado una inversión acumulada de 7.000 millones de dólares. Ahora el valor de la producción anual alcanza los 4 mil millones de dólares estadounidenses y el beneficio anual es de casi 1,2 mil millones de dólares estadounidenses.
En la actualidad, hay cinco proyectos de conversión de carbón a líquidos que se han puesto en demostración industrial en China, con una capacidad de producción de 6,54386 millones de toneladas. Según el progreso de los proyectos de conversión de carbón a líquidos y los planes de varias empresas de conversión de carbón a líquidos, la capacidad de producción de carbón a líquidos alcanzará las 120.000 toneladas en 2065 y alcanzará los 438,05 y 33 millones de toneladas en 2020.
Se prevé que para 2015, la escala de producción de carbón a líquido de mi país alcanzará los 6 millones de toneladas/año, 100.000 toneladas/año y 120.000 toneladas/año respectivamente. Para 2020, alcanzará los 50 millones de toneladas/año en el escenario de alto crecimiento.
En la actualidad, la industria de conversión de carbón a líquidos de mi país se encuentra en la etapa piloto de grandes empresas carboníferas estatales. El seguimiento de los datos muestra que a finales de 2012, la capacidad total de producción de los proyectos de conversión de carbón a líquidos que se habían puesto en producción era de 17.000 toneladas/año, de las cuales Shenhua Group ocupaba la posición de liderazgo, representando el 74% del total. capacidad total de producción. Según la proporción de empresas que participan en proyectos de conversión de carbón a líquidos, la escala total de productos petrolíferos producidos por los proyectos de conversión de carbón a líquidos de mi país se calcula en 201.060.800 toneladas, cifra inferior a la de 2011.
El Instituto Shanxi de Química del Carbón de la Academia de Ciencias de China ha estado llevando a cabo investigaciones y desarrollo de ingeniería sobre la tecnología de licuefacción indirecta de aceite sintético Fischer-Tropsch con catalizadores a base de hierro y cobalto desde la década de 1980, y ha completado a base de carbón de 2.000 toneladas/año Según experimentos industriales con petróleo sintético, se pueden sintetizar 5 toneladas de carbón en 1 tonelada de petróleo refinado. Según el plan del proyecto, en los próximos tres años, se espera que Shanxi, la principal provincia carbonífera de China, construya un dispositivo de "carbón a líquido" de 10.000 toneladas. La Academia de Ciencias de China también prevé que para 2008 se construirá una empresa de petróleo sintético a base de carbón de un millón de toneladas y una "refinería" de carbón a gran escala entre varios grandes yacimientos de carbón en las áreas de Datong y Shuozhou en Shanxi. Recientemente, el proyecto de producción anual de 5 millones de toneladas de petróleo sintético a base de carbón de Shuozhou Lianshun Energy Company con una inversión total de 654.380 millones de dólares ha entrado en la etapa de desarrollo sustancial y está previsto que esté terminado y puesto en producción en 2005. Los productos incluirán cerca de 500 productos de extensión química, como gasolina sintética y diésel sintético con un octanaje no inferior a 90 y sin azufre ni nitrógeno.
2065438 En septiembre de 2005, se puso en funcionamiento el primer proyecto de licuefacción indirecta de carbón de un millón de toneladas de China en Shaanxi Future Energy Chemical Co., Ltd. en la ciudad de Yulin, provincia de Shaanxi, produciendo productos petrolíferos de alta calidad. La tecnología central del proyecto adopta la tecnología patentada de síntesis Fischer-Tropsch de baja temperatura desarrollada independientemente por Yankuang Group. En comparación con tecnologías similares nacionales y extranjeras, esta tecnología tiene muchas ventajas: bajo consumo de catalizador por tonelada de productos derivados del petróleo, alrededor del 30% de catalizadores nacionales y extranjeros similares, alta selectividad diésel, con un rendimiento de diésel superior al 75%, más del 75%; 30% más que tecnologías nacionales similares. El reactor de síntesis Fischer-Tropsch tiene una alta intensidad de producción, que es 65438 ± 0,5 veces mayor que la del reactor con el mismo diámetro. Alta tasa de conversión de carbono. El dispositivo de gasificación de carbón adopta la tecnología de gasificación presurizada con lechada de carbón y agua opuesta a múltiples boquillas desarrollada conjuntamente por el Grupo Yankuang y la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China, con una tasa de conversión de carbono de hasta 98 a 99. La eficiencia térmica general de un sistema combinado de calor y energía puede exceder 90.
China tiene abundantes recursos de carbón. Para garantizar la seguridad energética nacional y satisfacer la urgente necesidad de tecnología de licuefacción indirecta de la estrategia energética nacional, el programa "863" del Ministerio de Ciencia y Tecnología y la Academia de Ciencias de China lanzaron conjuntamente el importante proyecto de ciencia y tecnología "Carbón a Líquidos" en 2001. Dos años más tarde, el Instituto Shanxi de Química del Carbón de la Academia de Ciencias de China, que llevó a cabo el proyecto, logró una serie de avances importantes. El diésel de carbón de alta calidad es completamente diferente de nuestro diésel común, transparente y casi inodoro. El contenido de azufre, nitrógeno y otros contaminantes en el combustible diesel es extremadamente bajo y el índice de cetano llega a 75. Tiene las características de alta potencia y sin contaminación. Comparado con la gasolina, este diésel de alta calidad tiene un consumo de combustible un 30% menor cada 100 kilómetros y un contenido de azufre inferior a 0,5×10-6, 10 veces mayor que el estándar Euro V y 20 veces mayor que el estándar Euro IV. . Es un excelente combustible limpio y respetuoso con el medio ambiente.