第4章 煤炭液化基础知识 直接液化分析

煤直接液化机理与动力学汇报人：日期:•煤直接液化的基本概念•煤直接液化的机理•煤直接液化的动力学模型目录•煤直接液化的工艺流程与技术•煤直接液化的经济性与环境影响•煤直接液化的研究展望01煤直接液化的基本概念煤直接液化的定义煤直接液化是指将煤在氢气和催化剂的作用下，通过加氢裂化转化为液体燃料的过程。

该过程模拟了天然石油的形成过程，将固态的煤转化为液态的烃类物质。

煤直接液化的历史与发展煤直接液化的研究始于20世纪初，经历了实验室研究、中试和工业化试验等阶段。

随着技术的不断进步和环保要求的提高，煤直接液化技术逐渐成为研究的热点。

目前，我国已经建成了多套煤直接液化装置，并实现了商业化运行，为煤炭资源的清洁利用提供了新的途径。

煤直接液化能够将煤炭资源转化为清洁的液体燃料，降低对石油资源的依赖。

通过煤直接液化，可以生产出与石油产品相媲美的燃料和化工原料，满足市场需求。

煤直接液化有助于实现煤炭资源的清洁利用，减少环境污染，符合可持续发展的要求。

煤直接液化的重要性02煤直接液化的机理煤的化学结构包括芳香环、脂肪链和含氧官能团等，这些结构决定了煤的性质和反应活性。

不同煤阶的煤具有不同的化学结构和性质，对直接液化的反应性和产物特性产生影响。

煤是一种复杂的有机无机混合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。

煤的化学结构与性质煤在高温高压条件下与氢气发生反应，通过加氢催化作用将煤中的碳氢化合物转化成液态烃类物质。

液化过程中会发生一系列的化学反应，包括加氢、加氧、脱氢、脱氧等反应类型。

反应过程中需要控制温度、压力和氢气浓度等工艺条件，以实现高效、低耗的液化过程。

液化过程中的化学反应液化产物主要包括液体烃类、气体烃类和少量未转化的残煤等。

液化产物的性质和结构取决于煤的化学结构、反应条件和催化剂等因素。

液化产物中的液体烃类物质可以作为燃料油、润滑油和化学品等使用，具有较高的经济价值。

液化产物的性质与结构03煤直接液化的动力学模型描述化学反应快慢的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减少或产物浓度的增加来表示。

煤直接液化煤直接液化，煤液化方法之一。

将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。

因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

沿革煤直接液化技术早在19世纪即已开始研究。

1869年，M.贝特洛用碘化氢在温度270℃下与煤作用,得到烃类油和沥青状物质。

1914年德国化学家F.柏吉斯研究氢压下煤的液化，同年与J.比尔维勒共同取得此项试验的专利权。

1926年，德国法本公司研究出高效加氢催化剂，用柏吉斯法建成一座由褐煤高压加氢液化制取液体燃料(汽油、柴油等)的工厂。

第二次世界大战前，德国由煤及低温干馏煤焦油生产液体燃料，1938年已达到年产1.5Mt的水平，第二次世界大战后期,总生产能力达到4Mt；1935年,英国卜内门化学工业公司在英国比灵赫姆也建起一座由煤及煤焦油生产液体燃料的加氢厂，年产150kt。

此外,日本、法国、加拿大及美国也建过一些实验厂。

战后，由于石油价格下降，煤液化产品经济上无法与天然石油竞争，遂相继倒闭，甚至实验装置也都停止试验。

至60年代初，特别是1973年石油大幅度提价后，煤直接液化工作又受到重视，并开发了一批新的加工过程，如美国的溶剂精炼煤法、埃克森供氢溶剂法、氢煤法等。

埃克森供氢溶剂法简称EDS法,为美国埃克森研究和工程公司1976年开发的技术。

原理是借助供氢溶剂的作用，在一定温度和压力下将煤加氢液化成液体燃料。

建有日处理250t煤的半工业试验装置。

其工艺流程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离几个部分（图1）。

首先将煤、循环溶剂和供氢溶剂（即加氢后的循环溶剂）制成煤浆，与氢气混合后进入反应器。

反应温度425～450℃，压力10～14MPa,停留时间30～100min。

反应产物经蒸馏分离后，残油一部分作为溶剂直接进入混合器，另一部分在另一个反应器进行催化加氢以提高供氢能力。

溶剂和煤浆分别在两个反应器加氢是EDS法的特点。

在上述条件下,气态烃和油品总产率为50％～70％(对原料煤),其余为釜底残油。

煤炭直接液化技术总结洁净煤技术——直接液化技术一、德国IGOR工艺1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480摄氏度；固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。

原理图：IGOR直接液化法工艺流程工艺流程：煤与循环溶剂、催化剂、氢气依次进入煤浆预热器和煤浆反应器，反应后的物料进入高温分流器，由高温分流器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸，分出残渣和闪蒸油，闪蒸油又通过高压泵打入系统，与高温分离器分出的气体及清油一起进入第一固定床反应器，在此进一步加氢后进入分离器。

中温分离器分出的重质油作为循环溶剂，气体和轻质油气进入第二固定床反应器再次加氢，通过低温分离器分离出提质后的轻质油品，气体经循环氢压机压缩后循环使用。

为了使循环气体中的氢气浓度保持在所需的水平，要补充一定数量的新鲜氢气。

液化油经两步催化加氢，已完成提质加工过程。

油中的氮和硫含量可降低到10－5数量级。

此产品经直接蒸馏可得到直馏汽油和柴油，再经重整就可获得高辛烷值汽油。

柴油只需加少量添加剂即可得到合格产品。

与其他煤的直接液化工艺相比，IGOR工艺的煤处理能力最大，煤液化反应器的空速为0. 36～0. 50 t /( m3·h)。

在反应器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其他煤液化工艺高出50%～100%。

由于煤液化粗油的提质加工与煤的液化集为一体，IGOR煤液化工艺产出的煤液化油不仅收率高，而且油品质量好。

工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。

投资可节约20％左右，并提高了能量效率。

煤炭液化技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII煤炭液化技术[编辑本段]煤炭液化技术煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。

根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类：一、直接液化直接液化是在高温（400℃以上）、高压（10MPa以上），在催化剂和溶剂作用下使煤的分子进行裂解加氢，直接转化成液体燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油，又称加氢液化。

１、发展历史煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。

德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。

二战后，中东地区大量廉价石油的开发，煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。

70年代初期，由于世界范围内的石油危机，煤炭液化技术又开始活跃起来。

日本、德国、美国等工业发达国家，在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺，其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤液化油生产成本的目的。

目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。

这些新直接液化工艺的共同特点是，反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力由40MPa降低至17～30MPa，产油率和油品质量都有较大幅度提高，降低了生产成本。

到目前为止，上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d级以上大型中间试验，具备了建设大规模液化厂的技术能力。

煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术，在技术上是可行的。

目前国外没有工业化生产厂的主要原因是，在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高，难以与石油竞争。

２、工艺原理煤的分子结构很复杂，一些学者提出了煤的复合结构模型，认为煤的有机质可以设想由以下四个部分复合而成。

第三章1.什么是煤炭直接液化？定义：煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术。

煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。

2.煤炭直接液化的途径是什么？如何实施？途径：煤先经加氢裂解等过程转化为液化油，再提质加工得到成品油。

具体实施：先热解反应产生自由基碎片再由自由基碎片加氢得到的油再经脱杂（S，N，O等杂原子），缩合反应得到成品油。

3.煤炭直接液化反应有哪些？主要反应是什么？煤的热解反应自由基碎片的加氢反应脱杂原子反应缩合反应4.什么是自由基碎片？在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受热分解，而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为单个分子的独立的自由基碎片5.自由基碎片加氢反应中氢的来源是什么？哪些是主要来源？供给自由基的氢源主要有：（1）外界供给的氢在催化剂作用下变为活性氢；（2）溶剂可供给的或传递的氢；（3）煤本身可供应的氢（煤分子内部重排、部分结构裂解或缩聚形成的氢）；（4）化学反应生成的氢，如CO和H2O反应生成的氢等。

6.煤直接液化研究中油，沥青烯，前沥青烯，残渣是如何定义的？（1）油：可溶于正己烷的物质（2）沥青烯：不溶于正己烷而溶于苯（3）前沥青烯：不溶于苯而溶于四氢呋喃或吡啶（4）残渣：不溶于四氢呋喃或吡啶的物质7.描述煤炭直接液化反应的历程？首先，煤在溶剂中膨胀形成胶体系统，有机质进行局部溶解，发生煤的解体破坏，350~400℃左右发生分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应，生成沥青质含量很多的高分子物质。

当温度达到450~480℃时，溶剂中氢的饱合程度增加，使氢重新分配程度也相应增加，从而使煤加氢液化过程逐步加深，使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物—油和气。

这个过程中也是存在分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应1）先裂解后加氢。

2）反应以顺序进行为主。

虽然在反应初期有少量气体和轻质油生成，不过数量不多。

煤的液化的原理煤的液化原理煤的液化是通过化学反应将煤转化为液体燃料的过程。

煤是一种化石燃料，由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。

煤的液化过程可以将煤转化为液体燃料，从而提高煤的利用价值，并减少对传统石油资源的依赖。

煤的液化原理可以分为两个主要步骤：煤的破碎和煤的加氢裂解。

首先是煤的破碎。

煤通常是以固体形式存在的，因此需要将煤破碎成较小的颗粒，以增大其表面积，便于后续的反应。

煤的破碎可以通过物理方法，如机械破碎或磨碎来实现。

接下来是煤的加氢裂解。

在加氢裂解过程中，首先将煤与氢气反应，生成一系列的中间产物。

煤中的碳和氢与氢气发生反应，生成一系列的烃类化合物。

这些烃类化合物包括烷烃、烯烃和芳香烃等。

此外，还会生成一些小分子化合物，如水和一氧化碳等。

在加氢裂解过程中，煤中的碳和氢发生化学反应，生成烃类化合物。

这些烃类化合物可以用作燃料或化工原料。

煤的液化可以得到不同种类的液体燃料，如煤油、柴油和液化石油气等。

这些液体燃料可以用于发电、交通运输和工业生产等领域。

煤的液化过程中涉及到多种反应，其中最关键的是加氢反应。

加氢反应是指煤中的碳和氢与氢气发生反应，生成烃类化合物的过程。

在加氢反应中，需要适当的温度和压力条件，以及催化剂的存在。

催化剂可以加速反应速率，提高反应效率。

煤的液化是一项复杂的过程，涉及到多种化学反应和工艺步骤。

煤的液化技术已经得到了广泛应用，成为一种重要的能源转化技术。

煤的液化可以提高煤的利用价值，减少对传统石油资源的依赖，同时也有助于减少环境污染。

总结起来，煤的液化是通过化学反应将煤转化为液体燃料的过程。

煤的液化原理包括煤的破碎和煤的加氢裂解。

煤的液化可以得到不同种类的液体燃料，如煤油、柴油和液化石油气等。

煤的液化技术具有重要的能源转化意义，有助于提高煤的利用价值，并减少环境污染。