煤液化残渣的性质及应用研究进展

‘
关键 词 ： 煤化工； 废渣 ； 处理 ； 利 用
在煤化工生产过程 中废渣数量较少 ， 而种类较 多 ， 有 焦化厂 的 ４ 洗 油 再 生残 渣 的 处 理 和 利 用 洗油再生残渣是洗 油的高沸点组分和一些缩聚产物 的混合物 ， 焦油 、 酸焦油 、 洗油再生残渣 、 生化脱 酚产生 的活性污 泥和洗选车 间 的矸石等 ； 煤气化产生大量灰渣 ； 煤直接液化产 生的大量 含有煤 中 主要有 芴 、 苊和萘等 ， 洗油中的不饱和化合物和硫化物 ， 如苯 乙烯及 配 矿物质和催化剂 的液化残渣。燃煤过程也产生大量的煤灰 ， 我 国全 其 同系物等缩聚形成聚合物。洗油再生残渣的利用方法主要有 ： 年排出量达几千万吨 ， 而利用率较少 ， 大多数储入堆灰场 ， 不仅 污染 入焦油 中； 与蒽油或焦油混合 ， 生产混合油 ， 作为生产炭黑 的原料 ； 农 田， 还污染水源和大气 ， 必须 进行煤化工废渣的处理与利用 。 生产苯 乙烯 一 茚树脂 ， 它能作 为橡胶混合体 的软化剂 ， 加人橡胶后 能改善其强度、 塑性及相对延伸性 ， 也可减缓其老化作用 。 １ 焦 油 渣 的 处 理 和利 用 焦油渣是工业有害废渣 ， 必须对其进行加工利用 ， 节能减排。 焦 ５污 泥的处理和利用 （ １ ） 在农业上 的应用 。污泥 中有植物所需要 的营养成分 和有机 油渣 的利用主要有 以下几个方面： （ １ ） 回配到煤料中炼焦。 焦油渣 由密度大 的烃类组成 ， 是一种较 物 ， 污泥用作农肥是最佳 的最终处置办法。 好 的炼焦添加剂 ， 要提高各单种煤胶质层指数。 如某焦化工厂 ， 研制 般 的处理方法是堆肥 。利用嗜热微生物 ， 使污 泥中的有机物 实现腐化稳定有机物 、 杀死病 原体 ， 破坏污泥 中的 出把焦 粉与焦油渣按 ３ ： １ 的 比例混合进行炼焦 ， 结果 不但 增大 了焦 和水分好氧分解 ， 炭块度 、 强度达到一级冶金焦炭的质量 ， 还增 加装 炉煤 的黏结性 ， 解 恶臭物质和脱水的 目的。 堆肥的缺点是在天气不佳时 ， 过程缓慢 ， 还 会 发出臭气 。 。 决 了焦油渣 的污染问题 。 （ ２ ） 制建筑材料 。污泥能用来制砖 、 纤维板材和铺路等。 （ ２ ） 作煤料成型 的黏结剂。 焦油渣是黏结剂 ， 在电池用 的电极生 产中采用 。 ６气化废渣的处理和利用 （ １ ） 筑路。在炉渣从 中加适量的石灰拌和后 ， 能作为底料筑路。 （ ３ ） 作燃 料。通过添加降黏剂 ， 以降低焦油的黏度 ， 并溶解其 中 的沥青质 ， 如果采用研磨的办法降低焦 粉 、 煤粉等 固体的粒度 ， 添加 （ ２ ） 用于循环流化床燃烧。气化炉排 出的灰渣 含碳量较高 ， 有较 稳定分散剂 等， 达到泵送应用要求 ， 就可有 良好燃烧性能 ， 在工业燃 高 的热量利用价值 。如果掺和无烟煤粉 ， 可 用作循环 流化床锅 炉的 料 中采 用 。 燃料。 ２ 酸 焦 油 的 处 理 和利 用 （ ３ ） 建材 。灰渣用于制砖 和水泥 。灰渣 因其密度较小 ， 能作为轻 粗苯酸洗产生 的酸焦油 ， 能用 以回收苯 、 制取减 水剂和石油树 骨料用。用灰渣陶粒作骨料 ， 具有质量 较小 、 隔热性能较好 、 降低炉 墙 自重 、 减少建筑物能耗 的优点 。 脂等 。 （ １ ） 回收苯 。 用杂酚油溶剂萃取法处理粗苯酸洗出现的酸焦油 ， （ ４ ） 用作填料 。炉渣灰 中含有约 ６ ０ ％的 Ｓ ｉ Ｏ ， 能用以作橡胶 、 塑 深色涂料及黏合剂的填料 。这种填料具有强的渗透性 、 阻燃性 ， 不但使酸焦油中的硫酸与聚合物分 离 ， 同时 由中和器出来的分离水 料 、 为硫酸铵水溶液 ， 送往硫酸铵工段 。 溶剂再生 以回收苯和杂酚油 ， 再 能高充 填 ， 在被填 的物 料中能起 润滑作用 ， 具有分布均匀 、 吃粉快 、 生残渣可用作燃料油或加到粗焦油中。 粉尘少 、 表面光滑等优点。 （ ５ ） 生产铝合金 。 我 国已有生产硅铝粉的厂家。 炉渣灰 中含氧化 （ ２ ） 制取减水剂 。 酸焦油 中磺化物具有表面活性 ， 在残余硫酸的 催化 作用下 ， 酸焦油与 甲醛发生聚合反应 ， 能合成混凝土 高效 减水 铝达 ２ ０ ％一 ３ ５ ％，含氧化钛约 １ ％。所以 ， 用炉渣灰生 产硅 钛氧化铝 剂。 粉， 有化学基础 。因其钛稀有 昂贵 ， 此合 金的发展受 到限制 ， 而生产 能取得较高的经济效益 。 （ ３ ） 制取石油树脂 。把混合苯 、 粗苯精制残液和酸焦油 混合 ， 在 硅铁铝合金 ， 催化剂 的作用下可聚合得石油树脂 。 参考文献 如果把粗苯酸洗和硫 酸铵生产过程产生的酸焦油集中处理 ， 可 【 １ 】金嘉璐等．新型煤化工技术 【 Ｍ］ ．徐 州：中国矿 业大学 出版社，

煤气化渣特性分析及资源化利用途径目录一、内容概要 (2)1.1 煤气化技术的重要性 (2)1.2 煤气化渣的产生及其危害 (3)1.3 国内外研究现状及发展趋势 (4)二、煤气化渣基本特性分析 (5)2.1 物理特性 (6)2.2 化学成分 (7)2.3 矿物组成 (8)2.4 粒度分布 (10)三、煤气化渣资源化利用途径 (11)3.1 建筑材料 (12)3.2 冶金行业 (13)3.2.1 矿石粉 (14)3.2.2 高炉喷吹料 (16)3.3 化肥工业 (16)3.4 路面基础材料 (18)3.4.1 水泥稳定碎石 (19)3.4.2 沥青混合料 (20)3.5 环保领域 (22)3.5.1 废水处理 (23)3.5.2 废弃物填埋 (24)四、煤气化渣特性影响因素及优化措施 (25)4.1 影响因素分析 (27)4.2 优化措施探讨 (28)五、结论与展望 (29)5.1 结论总结 (30)5.2 发展前景展望 (31)一、内容概要煤气化渣是煤气化过程中产生的固体残渣，其产生量与煤气化工艺、原料煤性质、气化炉操作条件等诸多因素密切相关。

煤气化渣特性分析主要涉及其化学成分、物理形态、热值、灰分以及重金属含量等方面。

在资源化利用方面，煤气化渣具有较高的潜在价值。

其中所含的某些重金属元素如钙、镁、硅等，可以作为陶瓷原料或水泥原料的替代品，用于生产建筑材料；另一方面，煤气化渣中的有机物质在一定条件下可以转化为生物质能源，如沼气或生物柴油等，实现能源的回收和再利用。

煤气化渣还可以作为吸附剂或过滤材料应用于污水处理、废气处理等领域，发挥其吸附、过滤和净化作用。

对煤气化渣进行深入研究，发掘其更多潜在应用价值，对于推动煤炭清洁高效利用、降低环境污染、实现可持续发展具有重要意义。

1.1 煤气化技术的重要性煤气化技术在现代工业中扮演着至关重要的角色，它不仅能够将煤炭转化为高热值的合成气，还能进一步转化为各种化工原料和燃料。

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。

参数 软化点/℃
结果 177.7
TI/%
49.34
QI/% 固定碳/% 灰分/%
35.35 64.15 15.72
3 工艺流程
萃取是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中 溶解度或分配系数的不同，使溶质从一种溶剂内转移到 另外一种溶剂中的方法。离心技术是实验室常采用的技 术，主要是利用离心力将悬浮液中的悬浮微粒快速沉降， 借以分离比重不同的各种物质成分的方法。
文章编号：1003-5168（2020）22-0073-03
Study on Purification Process of Coal Direct Liquefaction Residue
LIU Guoku HU Weiwei HUANG Donghao LIU Fengjie
（Zhengzhou Siwei Special Material Co., Ltd.，Zhengzhou Henan 450001）
已经过加氢处理的煤液化残渣中含有 80%以上的重 质油，其基本组成单元是多环、稠环芳烃及其衍生物，具 有芳香度高、碳含量高、容易聚合或交联等特点，若经提 纯后，是制备功能碳材料的优质前驱体材料。
目前，国内研究煤液化残渣多集中在怎么制备碳素 材料上，却忽视了一个很重要的技术点，即碳素前驱体原 料的纯度，不管做石墨电极材料、碳纤维、炭微球、中间相
2 原料化学分析
以某公司的煤直接液化残渣为原料，其含有非常多 的大分子化合物，还含有少量的钙和钠等金属盐，是一种 重质油，残炭和灰分比较多。首先使用 FLASH 2000 型元 素分析仪、DP90 型高软化点测试仪，TI/QI 检测仪器等对 其进行全面分析，分析结果如表 1 所示。
试样按照《煤沥青灰分测定方法》（GB 2295—2008）、 《煤沥青喹啉不溶物测定方法》（GB 2293—2008）进行测 定。本文研究的目标是将原料灰分从 15.72%降到 0.1% 以下，达到可制备碳素前驱体对原料提纯的要求。

煤气化渣的基本性能及其应用途径分析摘要：改革后，我国的科学技术水平随着社会发展不断进步，并被广泛应用。

通过对气化粗渣、细渣进行化学及矿物成分、粒径、SEM、能谱等的研究，总结气化渣的主要性能特点，并初步推荐其适宜的应用领域。

气化粗渣呈黑色砂砾状、细渣呈黑色煤泥状，两者含水量都较高，推荐用于湿拌产品或不需烘干的应用。

细渣烧失量为37.11%，可在循环流化床中掺烧；粗渣烧失量为2.08%，不适于掺烧。

粗渣的碳与其它元素形成固溶体，细渣则为碳颗粒与粉煤灰的混合物，粉煤灰颗粒分布在碳颗粒的内部孔隙或碳颗粒之间。

除碳外，粗渣、细渣的化学成分相似，主要为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3，与传统粉煤灰的成分类似。

细渣结晶度35.0%，主要为石英结晶和碳的馒头峰；粗渣结晶度22.1%，主要为石英。

这说明细渣可将碳、灰分离后分别使用，或利用细渣的碳直接制备吸附材料、多孔材料；粗渣可作为路基填料或粉磨后作为细集料。

此外，气化渣中提取氯化铝等的应用，可优选气化粗渣。

关键词：气化渣；化学成分；矿物相；掺烧；多孔材料引言我国的能源特点是富煤、贫油、少气，能源结构以煤炭为主，2020年我国煤炭产量39亿t。

在国内能源结构与实际需求的作用下，煤气化技术在煤化工领域中得到快速发展。

煤气化是指原煤在气化炉中的高温高压条件下，与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生反应，生成一氧化碳和氢气，同时产生焦油和灰渣等副产品的过程。

气化渣是煤气化时原煤中的无机物经过反应和残留碳粒形成的固态废弃物，根据颗粒大小分为粗渣和细渣。

粗渣粒径集中在16~4目（1.00~4.75mm），主要出现在气化炉的排渣口，占60%～80%；细渣粒径<200目（0.425mm），主要出现在合成气的除尘装置，占20%～40%。

据统计，百万吨级的煤间接制油装置每年大约产生煤气化渣86万t、锅炉灰渣4万t。

我国每年约产生气化渣2700万t，但综合利用率仅有20%。

国内连续试验装置的直接液化残渣软化点一 般在 160 ℃ 以上，工业规模残渣的软化点在 130 ℃ 以上，沸点在 300 ℃ 以上。在对液化残渣进行热重 分析时发现，整个热解过程一般由 3 个阶段组成： 干 燥脱气阶段、主要热分解阶段和二次脱气阶段。这 与液化残渣的组成和结构特点基本吻合。原残渣 从常温开始 加 热，会 随 温 度 的 升 高 而 逐 渐 变 软，直 至流动，随 着 温 度 进 一 步 升 高，残 渣 中 的 油 分 会 逐 渐析出，直至几乎全部析出而生成类似于炭块的固 体物质，此 时 隔 绝 空 气 进 一 步 加 热，会 形 成 半 焦 状 的多孔物质。对整个热解过程中物质的质量变化 进行分析，发现多孔物质主要是部分沥青烯和前沥 青烯缩聚而形成的。 1． 3． 2 热解分析方法及热解机理
关键词：煤直接液化； 液化残渣； 残渣利用
中图分类号：TQ522． 5
文献标识码：A
文章编号：1006－6772（ 2012） 03－0063－04
Properties and utilization of coal direct liquefaction residue
GU Xiao-hui1，2
尽管煤的性质、液化工艺条件对直接液化残渣 的组成和结构有很大影响，但是由于直接液化残渣 中的有机质通常被分为 3 个部分———残油、沥青烯 和前沥青烯，所以液化残渣都具有如下特点： ①残 油部分由分子量较低，分子结构相对简单的饱和或 部分饱和的脂肪烃和芳香烃组成，如烷烃、环烷烃、 氢化芳香烃等； ②沥青烯部分是以缩合芳香结构或 部分加氢饱和的氢化芳香结构为主体的复杂的芳
Abstract： In order to improve the utilization of coal direct liquefaction residue，introduce its current research status from four aspects，which are composition of residue，structural，pyrolysis and dissolution characteristics． The results show that the residue reserves partical raw coal properties in composition and structure． According to analysis of investigation methods such as thermogravimetric analysis （ TGA） ，laboratory moving-bed，small-sized coke oven or autoclave，study the pyrolysis characteristics of residue． When it comes to dissolubility，the residue displays different characteristics in different solutions． At last，discuss the utilization status of coal direct liquefaction residue and existing problems． Key words： coal direct liquefaction； liquefaction residue； utilization of residue

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。

煤 液 化 残 渣性 质及 应 用研 究 进 展 ２１
维普资讯
低 。也 就是 说残渣 的剪 切力 一剪切 速率 曲线不 是 直
如 果 固液分 离 的 效 率 不 高 ， 液 化 残渣 中 富含 煤 未 被分 离 的液态 产物 ， 么这 种残 渣适 宜 于先 焦化 ， 那 后 气化 的方 式 。也 就 是 说 先对 残 渣 进 行 热 裂解 ， 将
化催化剂组成 。无论是从液化整体 的经济性 ， 还是
从资 源利 用 和环境 保 护 的角 度 出发 ， 需 要 对 液 化 都 残渣 进行 转化 利用 ， 此液 化 残 渣 的利 用 研 究 具 有 因
很重 要 的意义 。
原 煤要 高很 多 ， 的来 源 主要 是 煤 液 化 工 艺 催 化 剂 硫 黄 铁矿 ＦＳ。从 液化 残 渣 的组 成 看 ， 类 物 含 量 比 ｅ 油 较 高 ， 有一 定 的回收 价值 ， 沥青 烯和 前 沥青烯则 具 而
中 图分 类 号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ５９ １ 文献标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６６７ （ ０ ７ ￣ － ２ ０ １ｏ —７ ２ ２ｏ ） ０ １— ４ ０
由于石 油储 量 逐 年 下 降 而 开采 量 不 断上 升 ， 所 以世界 范 围 内的石油 短缺 危机 将 不可 避 免 。 中国富
摘 要 ： 绍 了煤 液化 残渣 产 生 背景 、 念 及性 质 ， 述 了 国 内外在 煤 液 化 残 渣性 质 及 其 转 介 概 综 化 利 用方 面的研 究现 状 、 取得 的成 绩 及 面临 的 问题 。在 总结前 人研 究成果 的基 础上 ， 出 了今 指
后的研究方向， 这对于中国的煤化 工事业具有重要 的指导意义。 关键 词 ： 液化 ； 渣 ； 质 ； 用 煤 残 性 利

第21卷第3期洁净煤技术Vol.21No.32015年5月Clean Coal TechnologyMay2015节能减排煤气化残渣的基本特性研究赵永彬1，吴辉1，蔡晓亮1，卓锦德1，赖世耀1，刘洪刚2，井云环2，袁伟2（1．北京低碳清洁能源研究所功能材料研发中心，北京102211；2．神华宁煤集团煤炭化学工业公司研发中心，宁夏银川750411）摘要：为了拓展煤气化残渣综合利用途径，进一步提高煤气化残渣的附加值，研究了宁煤集团3种煤气化残渣的物理、化学及矿物相的基本性质。

研究结果发现气化残渣的真密度为2．24 2．68g /cm 3，其粒径主要集中在0．4 4．75mm 。

此外，不同的煤气化技术及工艺造成气化残渣的残炭量差异较大，化学组成主要包括SiO 2（30% 51%）、Al 2O 3（14% 19%）、CaO （8% 20%）、Fe 2O 3（12% 23%）等，其晶相主要以非晶态玻璃体为主，其含量达到67%以上。

基于气化残渣的基本特性研究其在建筑、防火、耐温等领域中应用的可能性，为气化残渣综合利用提供理论基础。

关键词：煤气化；气化残渣；陶瓷材料；水泥填料中图分类号：TQ546文献标志码：A文章编号：1006－6772（2015）03－0110－04Basic characteristics of coal gasification residualZHAO Yongbin 1，WU Hui 1，CAI Xiaoliang 1，JOW Jinder 1，LAI Shihyaw 1，LIU Honggang 2，JING Yunhuan 2，YUAN Wei 2（1．Performance Materials Ｒesearch and Development Center ，National Institute of Clean and －Low －Carbon Energy ，Beijing 102211，China ；2．Ｒesearch and Development Center ，SNCG Coal Chemical Company ，Yinchuan 750411，China ）Abstract ：In order to broaden the utilization ways of coal gasification residual and improve its added value ，the basic characteristics of physical ，chemical and mineral composition of three coal gasification residuals from Ningmei Group were studied．The results showed that ，the true density of gasification residue ranged from 2．24g /cm 3to 2．68g /cm 3，the diameter of most particles were between 0．4mm and 4.75mm．In addition ，the amount of residual carbon oxides was effected by coal gasification technology and process．The content of SiO 2，Al 2O 3，CaO ，Fe 2O 3in residual fluctuated within the scope of 30%to 51%，14%to 19%，8%to 20%，12%to 23%respectively．The a-morphous vitreous was the main crystal phase which accounted for above 67%．The feasibility research of coal gasification residual applica-tion in building ，fire protect ，temperature resistance and so on could find theoretical reference from the investigation of coal gasification re-sidual basic characteristics．Key words ：coal gasification ；gasification residue ；ceramic material ；cement material收稿日期：2014－12－01；责任编辑：孙淑君DOI ：10．13226/j．issn．1006－6772．2015．03．028基金项目：人社部高层次留学人才资助计划（2013年）；神华集团科技创新项目（SHJT －12－48）；北京低碳清洁能源研究所所长基金资助项目（CF9300130009）作者简介：赵永彬（1976—），男，河北保定人，高级工程师，博士，从事工业固体废弃物资源化利用研究工作。

煤直接液化残渣的萃取和利用研究程时富;张元新;常鸿雁;白雪梅;章序文;李克健【摘要】根据煤液化残渣的组成特点,选取不同馏分段的煤液化油和煤焦油洗油作为溶剂进行了残渣萃取分离实验研究.结果表明,在常温下,溶剂和残渣质量比为2:1时,馏程为137℃～213℃的煤液化油对煤液化残渣的萃取率(干燥基)为22.85％,与煤液化残渣中的正己烷可溶物含量相当;馏程为230℃～317℃的煤焦油洗油,对煤液化残渣的萃取率为44.63％,与煤液化残渣中的四氢呋喃可溶物含量相当.采用煤液化油和煤焦油洗油对煤液化残渣进行了两级萃取分离,得到了萃取物和萃余物,并分别在煤加氢液化循环溶剂和水煤浆制备等应用方面进行了探索性研究.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2015(038)004【总页数】5页(P38-42)【关键词】煤液化残渣;两级溶剂萃取;萃取物;萃余物【作者】程时富;张元新;常鸿雁;白雪梅;章序文;李克健【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海;中国神华煤制油化工有限公司上海研究院,201108上海【正文语种】中文【中图分类】TQ529.1;X784煤液化残渣是煤直接液化过程中的非目标产物，约占投煤量的30%[1]，煤液化残渣的利用对液化过程的效率、整个液化厂的经济效益和环境保护等均有不可低估的影响.2011年以来，神华鄂尔多斯百万吨级煤直接液化示范工程实现商业化运转后，如何有效地开发利用年产约70万t的煤液化残渣，成为一个急需解决的课题.煤液化残渣主要是由重质液化油(正己烷可溶部分)、沥青类物质(正己烷不溶-四氢呋喃可溶部分)、未转化煤和无机质组成的.重质液化油约占20%(质量分数)，主要由2环～4环的芳烃和部分氢化芳烃组成.[2]沥青类物质约占30%，主要由多环的缩合芳烃组成，具有芳香度高以及碳含量高的特点.[3]未转化煤是指残渣中不溶于四氢呋喃的有机质，约占残渣总量的30%，无机质主要是由煤中的矿物质和外加的催化剂组成，富集了灰分和硫分，约占残渣总量的20%.许多学者对煤液化残渣的热解性能[4-5]和转化利用[6-11]进行了大量的研究，主要集中在燃烧、气化和加氢转化上.但煤液化残渣气化或燃烧未充分利用残渣的重质液化油和沥青类物质的特性，加氢转化由于残渣中的高灰分，难于实现大规模应用.溶剂萃取是一种有效地将煤液化残渣中的重质液化油、沥青类物质分离出来的方法[12-13]，以往的研究大都采用成本较高的甲苯和四氢呋喃等纯化学试剂作为萃取溶剂.本课题组采用煤液化油作为溶剂对煤液化残渣萃取分离进行了系统的研究，并对沥青类物质的利用进行了基础性研究.[14-16]本实验在前期研发成果的基础上，根据神华煤液化残渣组成和特性，进行煤液化残渣的两级萃取分离实验研究，并对萃取物和萃余物的应用进行了探索性研究，为实现煤直接液化残渣萃取物的综合利用提供方向.煤液化残渣(CLR，简称残渣)取自神华鄂尔多斯百万吨级煤直接液化示范装置，软化点为198.8 ℃，实验前残渣经破碎并筛分，50 μm～150 μm的部分作为萃取原料.萃取溶剂为煤液化油(CLO，简称液化油)和煤焦油洗油(WO，简称洗油)，液化油取自神华鄂尔多斯百万吨级煤直接液化示范装置，并经蒸馏分离得到的不同馏分段；洗油来自神华乌海焦油厂.两种溶剂油的基本组成及性质见表1(表1中IBP为初馏点，EP为终馏点).实验前，通过将其蒸馏切割成不同的馏分段作为萃取溶剂.残渣的萃取分离和综合利用流程[14]见图1.残渣经过一级萃取分离和溶剂回收后，得到一级萃取物和一级萃余物，一级萃取物经过适度加氢后作为煤液化的循环溶剂使用，一级萃余物再经过二级萃取分离和溶剂回收，得到二级萃取物和二级萃余物，二级萃取物可作为黏结剂或炭材料的原料，二级萃余物可进行气化或燃烧.残渣的萃取分离实验在带内置过滤器(精度1 μm～10 μm)的5 L搅拌釜装置上进行(见图2).残渣和溶剂按一定比例加入至搅拌釜反应器中，采用N2置换、密封，在一定的温度和时间下完成萃取，萃取混合物通过内置过滤器完成过滤，采用德国i-FISCHER DIST D2892MC-10L型自动实沸点蒸馏仪回收滤液中的萃取溶剂，得到萃取物；通过升温干燥回收滤饼中的溶剂，得到萃余物.根据不同溶剂对残渣的萃取率，选定两种合适的萃取溶剂进行残渣萃取，尽可能地将残渣中的重质油和沥青类物质分离开来，得到一级萃取物(1st extract)、二级萃取物(2nd extract)、一级萃余物(1st remain)和二级萃余物(2nd remain)，并将一级萃取物和二级萃余物分别在煤液化循环溶剂和水煤浆制备中进行探索性应用研究. 残渣、萃取物和萃余物的工业分析执行GB/T 212-2008标准，元素分析执行GB/T 476-2001标准，软化点执行ASTM3461标准，采用溶剂抽提法，按照GB/T 2292-1997标准进行族组成分析，其中正己烷可溶部分(HS)为重质油，正己烷不溶-甲苯可溶部分为沥青烯(A)，甲苯不溶-四氢呋喃可溶部分为前沥青烯(PA)，四氢呋喃不溶部分(THFIS)为未转化煤和灰分.热重分析在SDTQ600热重分析仪上测定，氮气气氛，流量100 mL/min，以10 ℃/min的速率由室温升温至1 000 ℃.残渣一级萃取和二级萃取的萃取率wE1和wE2的计算公式如下：式中：m1为残渣原料的质量(干燥基)；m2为一级萃余物的质量(干燥基，扣除其中的残留溶剂，并忽略萃取滤液中的不溶物)；m3为二级萃余物的质量(干燥基，扣除其中的残留溶剂，并忽略萃取滤液中的不溶物).煤液化高压釜反应的煤转化率wL计算公式如下：式中：mC为原煤的质量(干燥无灰基)；mUC为未反应煤的质量(干燥无灰基).采用洗油和不同馏分段的液化油作为溶剂，进行残渣的萃取分离实验，结果见表2. 由表2可以看出，在相同的萃取条件下，随着液化油馏分的升高，对残渣的萃取率也逐渐升高，馏程为137 ℃～213 ℃的液化油对残渣的萃取率为22.85%，与残渣中的正己烷可溶物含量相当(见表1)，选定其作为残渣的一级萃取溶剂；而洗油对残渣的萃取率为44.62%，比相近馏分段230 ℃～316 ℃液化油的萃取率高，主要是因为洗油未经过加氢处理.[17]相对于煤液化油，洗油组分与残渣中的重质油和沥青质的组成更接近，对残渣的萃取率高，因此选定洗油作为残渣的二级萃取溶剂.根据不同溶剂对残渣萃取效果的差异，选取煤液化油(137 ℃～213 ℃馏分)和洗油作为溶剂对残渣进行两级萃取，结果见表3.由表3可以看出，在34 ℃，质量比为2∶1时，采用煤液化油(137 ℃～213 ℃馏分)对煤液化残渣进行了一级萃取，萃取率为23.97%；在180 ℃，质量比为2∶1时，采用洗油对一级萃余物进行了二次萃取，萃取率为26.61%.同时，得到了萃取物和萃余物的工业分析、元素分析和组分分析数据，并与残渣原料进行了比较(见表4).由表4可以看出：1) 经过液化油的一级萃取分离后，相对于残渣，一级萃余物中HS含量降低至1.67%，而THFIS含量升高至66.37%，表明残渣中的大部分HS被CLO选择性地萃取出来；2) 一级萃取物中的灰分(0.05%)、S含量(0.04%)相对于残渣大大降低，而一级萃余物中的灰分和S含量反而升高，表明残渣中的硫主要是以无机硫的形态存在，与灰分一起被分离出来；3) 二级萃余物中的HS，A和PA总和为7.13%，而THFIS为92.87%，表明洗油能将残渣中的大部分THFIS萃取出来，而少量的THFIS是由于未干燥的萃余物中残留洗油溶解的沥青类物质造成的；4) 比较一级萃取物与二级萃取物的元素分析，可以发现二级萃取物的n(C)∶n(H)比一级萃取物的高，表明二级萃取物中的分子芳环缩合程度比一级萃取物高；比较二者组分分析，可以发现二级萃取物的THFIS比一级萃取物的高，HS 比一级萃取物的低，说明二级萃取物中的组分比一级萃取物重.图3为煤液化残渣及萃取物和萃余物的热重曲线.由图3可以看出，950 ℃时，一级萃取物、二级萃取物、残渣、一级萃余物和二级萃余物的失重率分别为75.28%，55.77%，37.02%，25.11%和20.49%，与挥发分数据(见表4)基本一致.残渣、萃取物及萃余物在250 ℃～550 ℃都有失重，一级萃余物和二级萃余物失重率较小(lt;20%)，是由其中的HS和A含量较低造成的；一级萃取物、二级萃取物和残渣的失重由250 ℃开始，主要是HS和A的失重造成的，一级萃余物和二级萃余物的失重由300 ℃开始，是由其中轻质组分A的失重造成的；一级萃余物和二级萃余物在550 ℃后基本不失重，而残渣、一级萃余物和二级萃余物在700 ℃～800 ℃还有一定的失重，是由残渣及其萃余物中的无机质受热分解造成的.在神华煤直接液化工艺[18]中，经减压蒸馏得到的煤液化粗油，经过适度加氢后，分离出其中gt;260 ℃的馏分作为煤液化循环供氢溶剂使用.而煤液化残渣的一级萃取物重质油含量为66.77%，可掺配至煤液化粗油中作为循环溶剂，一方面可以解决煤液化循环溶剂轻质化的问题；另一方面可以提高煤液化油的收率.将一级萃取物与煤液化油按照3.6∶96.4的质量比配制成加氢原料油，通过30 mL/h加氢微反装置进行加氢后，再分离出其gt;260 ℃的馏分作为煤液化循环溶剂，在500 mL高压釜中考察其对煤液化反应的影响.未掺加一级萃取物的煤液化油简称为CLO，掺加一级萃取物的煤液化油简称为CLOE，其加氢后的产物分别简称为CLOH和CLOEH.CLO，CLOE，CLOH和CLOEH的组成和性质见表5.由表5可以看出，掺加3.6%的一级萃取物后，原料油的密度由0.974 5 g/cm3增至0.984 8 g/cm3，黏度由4.59 mm2/s增至5.58 mm2/s，硫含量由111 μg/g 增至136 μg/g，氮含量由0.25%增至0.39%，n(H)∶n(C)由1.344 0降低至1.315 0，供氢指数(PDQI，指每克溶剂中的Hnβ毫克数)由14.99降至10.87，单环芳烃含量由44.0%降至42.1%，双环芳烃含量由24.2%降至23.6%；胶质(pectin)含量由8.4%升高至9.7%.经过加氢后，CLOH和CLOEH的密度、黏度、硫含量、氮含量和胶质含量都降低，而n(H)∶n(C)分别升高至1.489 0和1.469 1，PDQI分别升高至24.52和23.68.以加氢后gt;260 ℃的馏分作为溶剂，在500 mL高压釜中考察其对煤液化反应的影响，具体数据见表6.由表6可以看出，与未掺gt;260 ℃溶剂油相比，掺一级萃取物的加氢后gt;260 ℃溶剂油的煤液化反应，煤的转化率基本不变，氢耗由4.71%降低至4.43%，降幅为5.94%；液化油收率由54.75%降至53.63%，降幅为2.04%；沥青类物质收率由14.86%增至15.81%，增幅6.39%，这可能是由CLOEH的供氢性能较CLOH偏低造成的，但总体上看，残渣的一级萃取物作为循环溶剂，替代出煤液化油中的轻组分，增加煤液化工艺的整体油收率.将二级萃余物粉碎后，在添加剂加入量都为0.3%(干基/干粉，质量分数)下，单独或与神东煤一起配制水煤浆，考察其成浆性能.水煤浆的浓度按照GB/T 18856.2-2008测定，黏度按照GB/T 18856.4-2008测定，流动性和稳定性采用目测方法测定.流动性分三个等级：A，连续流动；B，间断流动；C，不流动.稳定性是将被测试样品密闭静置8 h后，插棒观测：A级，浆体保持其初始状态，无析出水和沉淀产生；B级，存在少量的析水或少许软沉淀产生；C级，有沉淀产生，密度分布不均，但经搅拌作用后可再生；D级，产生部分沉淀或全部硬沉淀.具体数据见第42页表7.由表7可以看出，单独采用二级萃余物配制水煤浆时，其质量分数可达76.49%，且稳定性和流动性都较好，而单独采用神东煤配制相同稳定性和流动性的水煤浆时，其质量分数只有60.29%.为防止增加后续气化炉或锅炉的脱硫、脱灰负担，采用神东煤与二级萃余物按照质量比4∶1配制水煤浆，其质量分数可达到64.46%，且稳定性和流动性均达到了采用煤配制的水煤浆的指标.1) 在室温下，溶剂与残渣质量比为2∶1时，馏程137 ℃～213 ℃煤液化油对残渣萃取率为22.85%，与残渣中的HS含量相当，洗油对残渣的萃取率为44.63%，与残渣的THFIS含量相当.2) 一级萃取物掺加至煤液化油中，通过加氢后，可作为煤液化循环溶剂使用.3) 采用二级萃余物配制的水煤浆，最高浓度达到76.49%，且稳定性和流动性都较好.【相关文献】[1] 舒歌平，史士东，李克健.煤炭液化技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001:179-185.[2] 谷小会，周铭，史士东.神华煤直接液化残渣中重质油组分的分子结构[J].煤炭学报，2006，31(1):76-80.[3] 谷小会，史士东，周铭.神华煤直接液化残渣中沥青烯组分的分子结构研究[J].煤炭学报，2006，31(6):785-789.[4] 周俊虎，方磊，程军，等.神华煤直接液化残渣的热解性能研究[J].煤炭学报，2005，30(3):349-352.[5] 李军，杨建丽，刘振宇.煤直接液化残渣的热解特性研究[J].燃料化学学报，2010，38(4):1-6.[6] 崔洪，杨建丽，刘振宇，等.煤直接液化残渣的性质及气化制氢[J].煤炭转化，2001，24(1):15-20.[7] 方磊，周俊虎，周志军，等.煤液化残渣与褐煤混煤燃烧特性的实验研究[J].燃料化学学报，2004，34(2):245-248.[8] 颜丙峰，杜淑凤，张晓静.煤液化沥青脱除灰分的研究[J].煤炭转化，2013，36(2):33-35.[9] Li Jun,Yang Jianli,Liu Zhenyu.Hydro-treatment of a Direct Coal Liquefaction Residue and Its Components[J].Catal Today,2008,130(2/4):389-394.[10] 周颖，张艳，李振涛，等.以煤炭直接液化残渣为原料制备炭纳米管[J].煤炭转化，2007，30(3):41-44.[11] 王国龙，徐蓉，张德祥，等.煤液化残渣加氢性能[J].石油学报(石油加工)，2009，25(5):747-751.[12] 刘朋飞，张永奇，房倚天，等.神华煤直接液化残渣超临界溶剂萃取研究[J].燃料化学学报，2012，40(7):776-781.[13] 刘朋飞，张永奇，房倚天.煤直接液化残渣及其萃取产物的热重分析[J].燃料化学学报，2012，40(6):655-659.[14] 吴秀章，张盛振，李克健，等.煤直接液化残渣的萃取方法及萃取物的应用：中国，101962560A[P].2011-02-02.[15] 吴秀章，朱晓苏，李克健，等.从煤直接液化残渣中提取重质油和中间相沥青类物质的方法及其应用：中国，101885976A[P].2010-11-17.[16] 盛英，李克健，李文博，等.煤直接液化残留物制备中间相沥青[J].煤炭学报，2009，34(8):1125-1128.[17] 肖瑞华.煤焦油化工学[M].北京：冶金工业出版社，2004:245-257.[18] 张德祥，刘瑞民，高晋生.煤炭直接加氢液化技术开发的几点思考[J].石油学报(石油加工)，2011,27(3):329-335.。

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。

０ 引 言
石油不仅是一种不可再生 的商品，更是 国家生 存 和发 展 不可 或缺 的战 略 资 源 ，对 保 障 国家 经 济 和 社会发展以及国防安全有着不可估量的作用 。根据 国际能源署 （ＩＥＡ）估计 ，到 ２０３０年 中国的石油进 口 比例将高达 ８４％ｌｌ－２ｊ。从我 国“富煤 、贫油 、少气” 的能源结构来看 ，以煤为原料将其转 变成液体油 品 并尽快实现 产业化 是缓解 我 国石 油供需 矛盾 、保 障能 源安 全 的重要 战 略举 措。国家 发 改委 ２０１４ 年发布 的《能源行业加强大气污染防治工作方案》
提 出 ，拓 展 新 的 清 洁 油 品来 源 ，发 挥 煤 制 油 的 优 势 ，推进陕西榆林 、内蒙古鄂 尔多斯 、山西长 治等 煤 炭 液 化项 目。煤 间 接 液 化 制 油 项 目和 部 分 煤 制 油企 业 规划 表 明 ，到 ２０２０年 我 国煤 制 油 规 模 可 达 到 ３３００万 ｔ／ａ 。 目前 ，我 国 煤 间 接 液 化 已 经 从 技术产业化的开始阶段过渡到工业化进程阶段 。
收稿 日期：２０１５—０９－１６；责任编辑 ：孙淑君 ＤＯＩ：１０．１３２２６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—６７７２．２０１６．０１．０２４ 作者简 介：刘子梁（１９９Ｏ～ ），男 ，山东招远人 ，硕士研究生 ，研究方向为固体废 弃物处理与处置 。Ｅ—ｍａｉｌ：１ｉｕｚ１０９２１＠１６３．ＣＯＢ 引用格 式：刘子梁 ，孙英杰 ，李卫华 ，等．煤间接液化工艺中气 化炉渣综合利用研究进展 ［Ｊ］．洁净煤 技术 ，２０１６，２２（１）：１１８—１２３．
煤 间接液化是煤炭在高温下与氧气和水蒸气反 应 ，使煤炭全部气化 、转化成合成气 （ＣＯ和 Ｈ：的混 合 物 ），然 后 在催 化 剂 的作 用 下 合 成 为液 体 燃 料 的 工 艺 技术 Ｊ。煤 间接 液 化 合 成 油 具 有 清 洁 、环 保 、 燃 烧 性能优 异 等优点 ，是 化石燃 料 的直接 替代 品 ，已

煤直接液化残渣的成分及性质煤直接液化技术能够提供丰富的化学品，但同时会产生占液化原煤总量20％～30％的液化残渣（CLR）。

CLR是一种高碳高灰和高硫的混合物，含有液化原料煤中未转化的煤有机质转化中间产物无机矿物质以及外加的液化催化剂等。

煤直接液化过程是由大量的物理和化学过程组成的，液化机理复杂，影响煤直接液化的因素都会对CLR的组成和性质产生影响，主要影响因素有煤的种类、反应器类型、溶剂与催化剂种类、工艺条件(液化温度、氢初压、反应时间、溶煤比、催化剂含量等)等。

研究表明CLR的热解特性随煤种工艺流程液化工艺条件和固液分离方法的不同而有所差别。

由于减压蒸馏技术在石油工业上的应用比较成熟，所以很多煤直接液化工艺都采用减压蒸馏技术来进行分离。

此外，为了使残渣能够顺利地流出装置，残渣排出时必须具有一定的流动性，一般都要求残渣的固含量50%，软化点180 ℃。

CLR的组成较为复杂，根据不同的煤种其成分也有很大差别。

煤直接液化残渣由3个部分组成：能够被有机溶剂溶解的组分，主要是煤中有机成分加氢形成的分子量相对较低的组分，通过溶剂逐级萃取分为正己烷可溶物(重油或残油)、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) (四氢呋喃不溶物可以继续分级)；难以溶解于有机溶剂的未反应煤，包括惰质组以及在液化蒸馏过程中形成的分子量更大的组分，如小球体及其微变形体，半焦；煤中的无机矿物质和加入的催化剂，部分矿物质在煤粉的研磨和液化过程中会有变化，但黄铁矿或方解石等矿物质在显微分析时较容易找到。

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含量＞ 50%，同时残渣的发热量很高，具有较高的利用价值。

尽管煤的性质液化工艺条件对直接液化残渣的组成和结构有很大影响，但是直接液化残渣中的有机质通常被分为3个部分：残油、沥青烯和前沥青烯。

煤气化渣资源化利用研究进展及应用展望摘要：目前，煤化工企业在管理和利用固体废物方面的重视程度不足，与工业废水废气的处理相比，煤化工企业固体废物的利用管理相对落后。

随着固体炉渣排放总量的不断增加，且煤化工气化炉渣的应用领域较窄，难以有效处理废弃物。

因此，在无害化处理的前提下，进一步采用环保、经济的资源化方式处理煤气化渣不仅是提高煤炭资源开发利用效益的迫切需要，同样是建设环境友好型、资源节约型社会的内在要求。

基于此，本文主要分析了煤气化渣资源化利用研究进展及应用展望。

关键词:煤气化渣；资源化利用；展望引言煤化工技术的应用，有效对高浓度污水处理厂中存在的问题进行解决，促进了相关排放操作的标准化，符合国家标准的要求，使工业油品处理技术和系统设计更加合理。

在环境恶化、重视低碳、环保的背景下，如何实现对煤气化细渣资源化、高效化的利用对我国煤炭化工产业绿色、可持续发展有着十分重要的意义。

1煤化工产业概述从煤炭资源开发的角度，可以从两个方面进行分析。

一是传统的能源利用方式。

与石油能源工业相比，煤炭资源的加工和再利用是在固定技术的框架内进行的，在能源使用的不同阶段，煤炭资源被分为不同类型的能源，能源本身的使用水平有所提高。

在煤化工的生产加工过程中，必然会伴随污染物的出现，破坏生态环境。

通过对新技术和新工艺的运用，能够有效减少煤炭产品加工对环境的污染，但是对于煤化工生产的污染，是无法完全消除的。

国家对此也出台了一些指标要求，一些煤炭企业由于达不到指标，在当前激烈的市场竞争中开始出现衰败的情况。

二是积极运用新能源，与煤化工产业进行对比，这类产品是一个潜在的市场[1]。

2化工项目的固体废弃物主要分类化工项目的固体废弃物主要包括来自吸附剂和催化剂的危险物以及石膏、脱硫剂、灰渣等固体废物。

汽化炉渣的显微结构主要为多孔结构，残碳主要为海绵状的多孔结构。

经统计，工业废物中占比最大的废物为煤气化工企业的残渣废物，如果想要实现煤化工产业项目建设的循环可持续发展，需要对灰渣进行资源化利用。

57 8 0 95 24 23 75 77 3 77 4 58
54 7 0 80 27 35 72 65 4 62 4 84
54 5 0 67 22 92 77 08 4 35 4 86
66 1 0 64 22 28 77 72 3 60 4 01
63 1 0 57 20 27 79 73 4 35 4 20
时也发生在半焦上, 使残焦结构中易转化为挥发分的物质结构增多。文献 [ 6] 也发现常压 H 2 气 氛下热解半焦的挥发分含量明显地高于 N 2 气氛下的热解半焦。第二个原因可能是残留的液 化催化剂自身的分解或与残焦的反应, 导致挥发分的升高。通过对高催化剂担载量 ( 5% ) 的兖 州煤液化实验获得的残焦进行脱灰 , 比较脱灰前后的挥发分含量, 表明灰分从 21 9% 降低到 7 5% 后, 挥发分值则从 54 4% 降低到 36 0% ( daf) 。 除个别数据点外 , 灰分含量随残焦收率的降低呈升高趋势, 且与理论值接近 , 这说明原始 煤样的无机矿物质主要在液化残焦中富集。催化液 化残焦中因包含 有残留的液化催化剂, 使 得其灰分 值远远高于热液化残焦 , 如 YZC 和 YZT 残焦的平均 灰分值分别为 12 0 w% 和 4 4 w% 。 残焦 H/ C 比随液化反应 条件的变 化规律见 图 1。随液化反应温度或停留时间的变化, YZT 和 YZC 残焦的 H/ C 比随之降低, 在相同的液化反应条件下, YZC 残焦的 H/ C 比均比 YZT 残焦的数值低( 个别例 图 1 不同液化条件下的残焦 H/ C 比随反应 外) , 残焦 YZC425- 120 的 H/ C 比最低, 0 55, 远远小 条件的变化规律 于煤样 ( YZ+ Cat ) 的 H/ C 比 0 80, 这表明液化催化 Fig 1 H/ C ratio in residual chars at different liquefaction conditions 剂提高了煤中氢 的利用率, 同时也表明残 焦的缩聚 a YZT375; b YZC375; c YZ T 400; 程度增大。 d YZC400; e YZT425; f YZC425 2 2 残焦的气化反应性与液化条件的关系 不同液

煤直接液化残渣萃取技术现状及发展趋势苗强【摘要】为实现煤液化残渣的高效利用,分析了煤直接液化残渣特性,论述了煤直接液化残渣经萃取提取高附加值有机物,如沥青和重油的研究现状,阐述了煤直接液化残渣萃取溶剂的种类、萃取工艺条件的选择以及萃取物的性能和用途等,提出了煤直接液化残渣萃取技术的发展趋势.采用合适的萃取剂和萃取条件可从液化残渣中萃取出制备沥青的原料和可作为液化循环溶剂使用的油分,萃取剂可包括各种已知的常规萃取溶剂及其混合物、离子液复合萃取剂和各种煤液化或石化馏分油,萃取出的沥青类物质可制备高级碳材料,特别是碳纤维材料,萃取出的油分可用作煤液化循环溶剂或燃料.提出未来应开发针对煤直接液化残渣的高效、低廉的新型有机溶剂萃取剂,研究多步或多级萃取工艺,实现萃取工艺的进一步优化和简化,形成萃取工艺和其他工艺,如加氢裂化工艺和加氢精制工艺结合的复合工艺.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2015(021)001【总页数】5页(P56-60)【关键词】煤直接液化;残渣;萃取;沥青;溶剂【作者】苗强【作者单位】北京低碳清洁能源研究所,北京 102209【正文语种】中文【中图分类】TQ53;TD849煤炭是我国最重要的能源资源，其清洁高效利用是我国能源安全保障的重要战略，是保障我国能源供给、改善“富煤、贫油、少气”能源结构和降低环境污染的重要途径。

其中煤炭直接液化技术是实现煤炭清洁高效利用的有效途径之一，但煤炭直接液化在获得液体燃料的同时，也会产生占原煤质量分数20%～30%的煤直接液化残渣[1]。

煤直接液化残渣中含有丰富的煤基沥青前体和少量未分离的重质油，其中沥青前体芳碳率高，基本组成单元是多环、稠环芳烃及其衍生物[2]，易发生聚合和交联，是制备功能碳材料的优质前驱体，但沥青结构复杂，其芳环团簇结构除了包括C、H原子外，还含有S、N和O等杂原子，需要经氧化或热缩合等复杂过程对沥青原料进一步改质，以降低杂原子含量和调控芳香环团簇结构，以满足高性能碳材料的制备要求。

煤气化渣的产生与应用现状摘要：由于我国煤、气、油储量的严重不平衡，导致煤化工行业的持续快速发展，煤化工产业已经遍布全国各地，煤化工渣的处理已经成为煤化工企业能否正常生产的重要瓶颈。

因此，如何有效地利用煤气化过程排放出的固体废物将是人们日益关注的焦点问题。

基于此背景，本文通过介绍煤气化定义及各类煤气化技术的过程及特点，分析煤气化过程排放出的固体废物的产生与危害。

依据煤气化渣优异的物理和化学性质，总结其在土壤改良剂及硅肥、吸附材料、建材等其他领域的应用现状，期望本文的研究为煤气化技术的改进和发展做出贡献。

关键词：煤气化，煤气化渣，应用现状1.引言针对石油危机以来的相关问题，各国广泛地开展了煤气化技术的研究，目前为止，已开发出近百种煤气化技术。

我国各地的煤气化炉型也有很多种类。

随着我国煤化工行业的继续发展，煤气化渣的年产量的继续增加，为了减小煤气化工业所带来的环境污染，增加煤气化产业的附加值，同时对其产生的煤气化渣进行高效开发和利用，煤气化相关的研究不可或缺。

2.煤气化的定义和分类煤气化是一个热化学的反应过程，以煤炭或煤焦为原料，以氧气（空气、纯氧或富氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温条件下，通过化学反应将煤炭或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的工艺过程。

气化时所得可燃气体称为煤气，主要含有一氧化碳和氢气，对于作化工原料用的煤气一般称为合成气，进行气化的设备称为煤气发生炉或煤气化炉。

按煤气化炉内煤炭与气化剂的反应形式来分类，气化技术可以分为固定床（移动床）气化炉、流化床（沸腾床）气化炉、气流床气化炉和熔融床气化炉。

2.1固定床气化固定床气化也称为移动床气化，固定床是一般以块煤或焦煤为原料。

煤与气化剂分别从气化炉炉顶、底加入。

流动气体的上升力不致使固体颗粒处于相对较固定的状态，床层高度也基本保持不变，因而称为固定床气化。

另外，从宏观的角度来看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣从炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，固称为移动床气化。