神华煤液化残渣性质的研究

煤液化残渣的性质及应用研究进展WJY（中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116）摘要:为了探讨液化残渣的清洁利用，综述了国内外在煤液化残渣性质及其综合高效利用方面的研究现状、已经取得的成绩及需要解决的问题。

关键词:煤液化残渣;性质；应用我国煤炭储量丰富，作为一种洁净煤技术，煤直接液化技术的开发研究及其工业化生产不仅是国民经济发展的需求，而且对中国洁净煤技术的发展和环境的保护有重要的作用。

近年来，我国掌握了煤炭直接液化的关键技术，为煤炭清洁利用提供了强大的技术支撑。

然而，煤加氢液化反应的最终产物除基本产物的油、气之外，还有20%左右的液化残渣，大量的液化残渣需要有效利用。

1煤加氢液化残渣的组成、性质煤加氢液化过程中所产生的液化残渣,是一种较高炭含量和灰含量的沥青状固体副产物,决定其有效利用途径必须了解其物化性质。

其性质取决于液化煤的种类、工艺条件以及固液分离方法,而主要的决定因素是固液分离方法。

由于减压蒸馏具有技术成熟和处理量大的优点,当前运行的工业化煤直接液化装置，均采用减压蒸馏分离技术实来现油与液化残渣的分离，相关研究亦以此类技术获得的残渣而展开。

为使液化残渣顺利排出减压蒸馏装置,残渣必须要具有一定的流动性,一般来说，软化点不能高于180℃,固体含量不能超过50%￡’J。

将煤液化残渣经过溶剂逐级萃取可分为正己烷可溶物(重油)、正己烷不溶甲苯可溶物(沥青烯)、甲苯不溶四氢呋喃可溶物(前沥青烯)和四氢呋喃不溶物四大组分。

其中，正己烷可溶物主要组成为烷基取代的萘衍生物;正己烷不溶甲苯可溶物主要组成为六元环缩合芳烃;甲苯不溶四氢呋喃可溶物主要组成为桥键和氢化芳烃连接的缩合芳香烃;四氢呋喃不溶物主要组成为未反应的煤以及石英、硫酸钙等矿物质;此外，随着工艺条件、原料性质以及分离技术的差异，液化残渣中各组分的组成和比例也会改变。

煤炭科学研究总院对神华煤直接液化残渣性质分析并与其它液化工艺残渣进行了研究。

神华煤液化残渣中重油含量为34%～37%，沥青烯含量为17%～22%，前沥青烯和四氢呋喃不溶物含量为43%～46%;煤液化残渣中重油和沥青烯的总含量大于50%，而且液化残渣的发热量很高，具备很好的应用价值。

神华煤液化残渣的液化特性的研究【摘要】：试验通过高压釜液化神华煤液化残渣，从液化恒温反应时间、温度和氢初压对神华煤液化残渣的液化特性的影响进行了研究，为煤液化残渣的液化机理的研究奠定基础。

【关键词】：神华煤；液化残渣；液化特性；液化机理煤液化残渣是在煤炭直接液化生产过程中产生的，其主体是由液化原料煤中未转化的煤有机体、无机矿物质以及外加的液化催化剂组成的，在某些工艺中会占到液化原煤总量的30%左右，如此多的残渣量对液化过程经济性所产生的影响是不可低估的[1]。

液化残渣具有一些特殊的性质，如何有效理地利用已成为实现煤炭直接液化工业化的重要课题之一[2]。

文章就是对神华煤低转化率蒸馏残渣加氢液化的特性进行研究，讨论各反应条件对液化特性的影响，以期为煤液化残渣的液化机理的研究奠定基础。

1. 实验部分1.1 试验原料及其分析数据本试验的样品采用神华集团的神华煤液化残渣。

样品按国家标准进行破碎、缩分、研磨至80目以下，并在温度约80℃下烘烤至水分小于1.00%作为液化试验样品。

表1列出了干燥后样品的工业分析和元素分析的分析结果。

表2列出了样品的溶剂萃取分析结果。

由表2可以看出，神华煤液化残渣中含有的油、沥青烯和前沥青烯，且其质量含量分别大于20％、30％和15％。

1.2 试验仪器及其试验条件参数用电子天平称取20.00g神华煤液化残渣和10.00g的溶剂放入高压釜中进行液化试验。

试验采用T36 FYX 0.5高压反应釜。

试验条件：氢气初压分别为6Mpa、8Mpa和10Mpa；反应温度为450℃和460℃；恒温反应时间为0min、20min、40min、60min和80min。

1.3 试验工艺(1) 在高压釜中，通过不同的温度、压力、时间对神华煤液化残渣进行液化；(2) 液化产物依次用正己烷、甲苯、四氢呋喃萃取；(3) 计算转化率、氢耗量、沥青烯产率、前沥青烯产率、气和水、油产率。

2. 试验结果及分析2.1 液化时间的影响2.1.1 液化反应温度为450℃，不同氢气初始压力下的液化特性试验考察了反应温度为450℃时，分别在6Mpa和8Mpa下不同反应时间的液化特性。

《神华煤直接液化残渣中无机物成分分析》篇一一、引言随着能源需求的持续增长，煤炭作为主要能源之一，其高效利用和清洁转化成为研究热点。

神华煤作为一种优质的煤炭资源，其直接液化技术得到了广泛的应用。

然而，在煤直接液化过程中，会产生大量的残渣。

这些残渣中不仅含有有机物，还富含无机物成分。

对这些无机物成分进行深入分析，有助于更好地了解残渣的组成和性质，进而为残渣的综合利用提供理论依据。

本文以神华煤直接液化残渣为研究对象，对其中的无机物成分进行详细分析。

二、实验材料与方法1. 实验材料本实验所使用的神华煤直接液化残渣取自某煤炭液化工厂。

在实验前，对残渣进行了预处理，以去除其中的杂质。

2. 实验方法（1）X射线衍射（XRD）分析：采用XRD技术对残渣中的无机物进行物相分析，确定其晶体结构。

（2）化学浸取法：通过化学浸取法将残渣中的无机物与有机物分离，然后对浸取液进行成分分析。

（3）扫描电镜（SEM）分析：利用SEM技术观察残渣的微观形貌，进一步了解无机物的分布和形态。

三、结果与讨论1. XRD分析结果通过XRD分析，我们发现神华煤直接液化残渣中的无机物主要为硅酸盐、硫酸盐、氧化物等。

其中，硅酸盐的衍射峰较为明显，表明其在残渣中含量较高。

此外，还观察到了一些其他矿物质的衍射峰，如钙、镁、铁等元素的化合物。

2. 化学浸取法分析结果通过化学浸取法，我们成功地将残渣中的无机物与有机物分离。

对浸取液进行成分分析，发现其中含有大量的钙、镁、铁、铝等元素。

这些元素主要以离子形式存在，如钙离子、镁离子、铁离子等。

此外，还检测到少量的硫、磷等元素。

3. SEM分析结果通过SEM分析，我们观察到神华煤直接液化残渣的微观形貌呈现出不规则的颗粒状结构。

在这些颗粒表面，可以清晰地看到一些无机物的分布和形态。

这些无机物主要以硅酸盐、氧化物等形式存在，与XRD和化学浸取法的分析结果相一致。

四、结论通过对神华煤直接液化残渣中无机物成分的分析，我们得出以下结论：1. 残渣中的无机物主要以硅酸盐、硫酸盐、氧化物等形式存在。

浅谈煤直接液化残渣开发及利用摘要：2011年以来，神华鄂尔多斯煤炭直接液化（年产108万吨油品）示范装置实现了平稳长周期运行，煤制油化工作为神华产业的重要意义取得了突破性进展。

神华煤制油从无到有，正朝着从有到强的方向发展，煤制油产品也从简单向多元化方向发展，煤制油要在较低油价条件下能独立生存，在正常油价条件下取得较好的经济效益，必须优化煤液化工艺，延长煤液化产品链。

煤液化油渣萃取制取沥青工艺技术的开发到实现产业化是煤液化工艺优化和产品链延伸的一个重要环节。

关键词：油渣；沥青；沥青应用一、煤直接液化残渣开发煤液化油渣是一种高灰、高硫和高热值的物质，室温下呈固体沥青状。

主要由无机物和有机物两部分组成。

无机物包括煤中矿物质和外加的铁系催化剂；有机物包括重质油和沥青以及未转化的煤。

通常油渣中无机物占20%左右，有机物占80%左右。

有机物中能被四氢呋喃溶解的物质称为沥青类物质，煤液化油渣中沥青类物质约占50%。

按煤液化油渣溶剂萃取特性，能被溶剂萃取部分称为沥青相，不能被溶剂萃取部分称为固相。

将油渣与溶剂在一定温度下混合，沥青溶解在溶剂中，随后采用固液分离设备分级分离，得到固含量不同的分离液，分离液经减压蒸馏后，得到灰分含量不同的煤液化沥青，沥青经冷却成型后包装后作为商品出售。

萃取分离清液中的沥青与溶剂的沸程相差较大，采用减压闪蒸实现溶剂回收，得到沥青产品。

二、煤直接液化残渣开发产品的利用煤液化油渣萃取工艺的主要产品是煤液化沥青，沥青是广泛用于道路、冶金、建材、航天航空和碳素材料等领域的一种基础原料。

现在市场上沥青的来源主要是煤焦油沥青和石油沥青，2014年我国煤沥青的产量在1000万吨左右，石油沥青产量在2300万吨左右。

近期，国家发展改革委员会发布了《关于当前更好发挥交通运输支撑引领经济社会发展作用的意见》（以下简称《意见》），提出要围绕解决薄弱环节和“瓶颈”制约，推进前期工作，加快实施一批重大交通项目。

神华煤直接液化残渣中无机物成分分析神华煤直接液化残渣中无机物成分分析随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为一种重要的能源资源在能源结构中扮演着重要的角色。

然而，煤炭的使用也带来了一系列环境问题，包括大气污染和温室气体排放等。

为了降低燃煤过程对环境的影响，煤炭直接液化技术被广泛研究和应用。

神华煤作为中国最主要的煤炭资源之一，其直接液化残渣成分的分析对于探索可持续利用利用煤炭资源以及减少环境污染具有重要意义。

本文将对神华煤直接液化残渣中的无机物成分进行详细分析。

首先，我们将介绍煤炭的直接液化过程，包括反应机理和工艺流程。

然后，我们将详细描述实验的方法和步骤，包括样品采集、样品制备和实验仪器的使用。

在分析过程中，我们选取了多个不同条件下的直接液化残渣样品，并采用X射线荧光光谱（XRF）和扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）等常用的分析方法进行成分分析。

通过X射线荧光光谱分析，我们得到了直接液化残渣中的主要无机元素含量。

结果表明，神华煤直接液化残渣中主要的无机元素包括碳、氧、氮、硫、钾、钠、钙、铁、锰等。

其中，碳是残渣中主要的元素组成部分，占总质量的70%以上。

氧的含量较高，可能与残渣中的气体中所含的氧有关。

硫的含量较低，这与直接液化过程中的硫损失有关。

进一步，通过扫描电子显微镜-能谱仪分析，我们获得了直接液化残渣中微观颗粒的形貌和元素组成。

结果显示，残渣中的微观颗粒形态各异，包括球形、片状和颗粒状等。

元素分析结果显示，这些颗粒主要由碳、氧、钠、铁等元素组成，与XRF分析结果吻合。

通过对神华煤直接液化残渣中无机物成分进行综合分析，我们可以得出以下结论：神华煤的直接液化残渣中主要的无机元素成分包括碳、氧、氮、硫、钾、钠、钙、铁、锰等。

这些无机物成分的分析结果对于神华煤直接液化工艺的优化和环境保护具有重要意义。

此外，通过了解直接液化残渣中微观颗粒的形态和元素组成，我们可以更好地理解煤炭直接液化过程中的反应机理，为煤炭资源的可持续利用提供参考。

煤液化残渣热解研究进展在煤直接液化产物分布中，煤液化残渣的量占到30%左右。

残渣是一种高炭、高灰、高硫的物质，其有效利用不仅可以解决环境污染，而且将对煤液化过程中的热效率和经济性产生很大的影响。

与煤的转化相同，热解同样是残渣转化和利用的重要手段。

煤液化残渣的热解特性对其后的燃烧和气化等有着重要的影响。

残渣热解的研究一直受到研究者的重视。

一般来说煤液化残渣需要和多种物质共热。

Taguchi等研究发现，残渣热解活化能小于原煤的热解活化能，随升温速率增加，交联和缩聚反应加剧，使反应活化能增加。

Benito等研究了残渣的低温热解特性，认为残渣热解为一级反应，活化能为61kJ/mol。

Cui等对残渣中的四氢呋喃不溶物进行研究，发现有机挥发分的收率随着液化苛刻度的增加而降低。

Steedan等在前沥青烯加氢热解研究中发现，前沥青烯在实验条件下加氢，油产率达到38%, 在惰性气氛下油产率为25%，前沥青烯的杂原子大多残留在半焦中。

楚希杰等通过热重分析技术考察了神华煤直接液化残渣的热解特性。

结果表明,和煤热解相比，在相同条件下残渣热解具有更大的失重率和失重速率。

残渣热失重分为三个阶段，在173℃以前为残渣热解，第一阶段；从173℃～510℃是残渣热解第二阶段，此阶段为残渣的主要失重阶段；510℃以后是残渣热解的第三阶段，在这个阶段残渣继续失重，此阶段的失重是由于残渣的二次分解和残渣中的矿物质分解造成的。

通过比较脱油前后残渣热失重曲线发现，残渣主要失重是由于残渣中重质油、沥青烯以及前沥青烯的热解以及挥发造成的。

通过脱灰残渣的热解发现，与原残渣相比，脱灰后残渣的失重量变小，矿物质的分解和残渣中有机组分的缩聚是温度高于649℃以后残渣失重的主要原因。

由热解特征参数看出，脱油残渣的初始热解温度，最大失重温度以及剧烈热解终温均高于原煤，说明和原煤相比，脱油后残渣中惰性组分不易热解。

与原煤和四氢呋喃脱油渣相比，残渣具有最大的失重速率，这是由于残渣中含有大量重质油、沥青烯以及前沥青烯造成的。