《煤化工工艺学》煤和直接液化

煤直接液化和煤间接液化综述摘要：煤的直接液化和间接液化技术经过长期发展，已形成了各自的工艺特征和典型工艺。

我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，以煤制油已成为我国能源战略的一个重要趋势。

经过长期不断努力，我国初步形成了“煤制油”产业化的雏形，在未来将迎来更多机遇和挑战。

关键字：煤直接液化煤间接液化发展历程现状前景1.煤直接液化煤直接液化又称煤加氢液化, 是将固体煤制成煤浆, 在高温高压下, 通过催化加氢裂化, 同时包括热解、溶剂萃取、非催化液化, 将煤降解和加氢从而转化为液体烃类, 进而通过稳定加氢及加氢提质等过程, 脱除煤中氮、氧、硫等杂原子并提高油品质量的技术。

煤直接液化过程包括煤浆制备、反应、分离和加氢提质等单元。

煤的杂质含量越低, 氢含量越高, 越适合于直接液化。

1.1发展历程煤直接液化技术始于二十世纪初, 1913年德国科学家Bergius首先研究了煤高压加氢, 并获得了世界上第一个煤液化专利, 在此基础上开发了著名的I G Farben工艺。

该工艺反应条件较为苛刻, 反应温度为470℃, 反应压力为70MPa。

1927年德国在Leuna建立了世界上第一个规模为0.1Mt/a的煤直接液化厂, 到第二次世界大战结束时,德国的18个煤直接液化工厂总油品生产能力已达约4.23Mt/a , 其汽油产量占当时德国汽油消耗量的50%。

第二次世界大战前后, 英国、美国、日本、法国、意大利、苏联等国也相继进行了煤直接液化技术的研究。

以后由于廉价石油的大量发现, 从煤生产燃料油变得无利可图, 煤直接液化工厂停工, 煤直接液化技术的研究处于停顿状态。

20世纪70年代,石油危机发生后, 各发达国家投人大量人力物力进行煤直接液化技术的研发, 相继开发出多种煤直接液化工艺, 但由于从20世纪80年代后期起原油价格在高位维持的时间不长,从煤生产燃料油获利的可能性较低, 这些工艺都没有实现工业化。

1.2煤直接液化技术的工艺特征典型的煤直接加氢液化工艺包括: ①氢气制备;②煤糊相(油煤浆)制备; ③加氢液化反应;④油品加工等“先并后串”四个步骤。

住煤化工工艺学煤化工：就是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学产品的过程。

新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头，以一碳化工技术为基础，合成、制取各种化工产品和燃料油的煤炭洁净利用技术⑴⑵⑶⑷⑸第3章炼焦1）炼焦：是指煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段，最终制得焦炭，这一过程称为炼焦。

2）焦炭是一中质地坚硬，以碳为主要成分、含有裂纹和缺陷的不规则多孔体，呈银灰色。

3）高炉炼铁用焦炭主要作用是供热料和还原剂。

4）烟煤是组成复杂的高分子有机物混合物。

它的基本结构单元是不同缩合程度的芳香核，其周边带有侧链，结构单元之间以交联键连接。

5.高温炼焦过程可以分为四个阶段：烟煤的干燥预热阶段、生成胶质体阶段、半焦收缩阶段和生成焦炭阶段。

6.煤热解过程中的化学反应是非常复杂的，总的来包括裂解和缩聚两类反应。

7.配煤就是将两种以上的单种煤料，按适当均匀配合，以求制得各种用途所要求的焦炭质量。

采用配煤炼焦，既可以保证焦炭质量符合要求，又可合理利用煤炭资源，同时增加炼焦化学产品产量。

8．从炼焦方法的进程看，炼焦炉大体分为成堆干馏、倒焰式焦炉、废热式焦炉、蓄热式焦炉和巨型反应器五个阶段。

9.蓄热式焦炉主要有炭化室、燃烧室、蓄热式和斜道区、炉顶区所组成。

10.炭化室是接受煤料，并对其隔绝空气进行干馏，生产焦炭的炉室。

11.整座焦炉靠推焦车的一侧称为机侧，另一侧称为焦侧。

12.现代焦炉按装煤方式的不同可分为顶装（散装）焦炉和侧装（捣固）焦炉之分。

13.炼焦炉的生产操作，包括装煤、推焦、熄焦和筛焦四道主要工序。

14.什么是干法熄焦？干法熄焦相对于湿法熄焦主要有哪些优点？答：干法熄焦就是冷惰性气体在干媳炉中与红焦直接换热，从而冷却焦炭。

热惰性气体经过废热锅炉产生水蒸气，供焦化厂使用，惰性气体降温后循环使用。

⑴高效回收红焦余热，大幅降低炼焦综合能耗；⑵明显改善焦炭质量，降低炼焦成本；⑶大大减少了环境污染。

煤化工工艺学煤化工工艺学是研究将煤及其副产品进行化学加工转换的一门学科。

煤是一种重要的能源资源，而煤化工工艺学则是利用化学方法对煤进行处理，分离出有用的化学物质，从而提高煤的综合利用价值。

煤化工工艺学的发展可以追溯到20世纪初。

在那个时候，煤在生活和工业生产中扮演着重要角色，但人们面临着煤资源的枯竭和环境污染等问题。

为了解决这些问题，煤化工工艺学崭露头角。

研究者通过在实验室中进行煤的热解、气化和液化等反应，成功地开发出了一系列煤化工工艺，并实现了工业化应用。

煤化工工艺主要包括煤气化技术、煤直接液化技术、煤间接液化技术和煤聚合物材料技术等。

其中，煤气化技术是将煤在高温和缺氧条件下进行气化反应，生成合成气体（CO和H2），然后制取液体燃料或化学原料。

煤直接液化技术是通过直接在高温和高压条件下将煤转化为液体燃料，如柴油和重质油。

煤间接液化技术是指先将煤进行气化反应，然后将合成气体转化为液体燃料。

煤聚合物材料技术是将煤的分子结构进行改变，生成新型的聚合物材料，用于制备高性能的材料。

煤化工工艺学的研究内容非常广泛，涉及到的知识领域包括煤的地质学、热学、动力学、催化学、工程学等。

研究者需要掌握煤的基本性质，如煤的组成、结构和性质，以及煤在不同条件下的热解、气化和液化反应规律。

此外，研究者还需要了解催化剂的性质和应用，以及各种反应器的设计和操作。

煤化工工艺学的研究意义重大。

一方面，煤化工工艺可以将煤转化为液体或气体燃料，解决能源供给问题。

另一方面，煤化工工艺可以从煤中提取出有机化学原料，制备化学产品，满足人们对化学品的需求。

此外，煤化工工艺还可以减少煤燃烧所产生的污染物排放，提高煤的利用效率，促进能源的可持续发展。

然而，煤化工工艺学也面临一些挑战和难题。

一方面，煤的性质复杂多样，不同种类的煤在热解、气化和液化过程中表现出不同的反应规律，因此需要深入研究煤的基本性质和反应机理。

另一方面，煤化工工艺需要大量的能源输入，而且涉及到高温、高压和有毒物质等工艺条件，对设备和催化剂的要求较高。

煤间接液化与直接液化技术的比较及缺点一．煤间接液化介绍煤的间接液化技术是先将煤全部气化成合成气，然后以合成气为原料，在一定温度、压力和催化剂存在下，通过F-T合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺。

包括煤气化制取合成气、催化合成烃类产品以及产品分离和改制加工等过程。

煤炭间接液化技术主要有南非的萨索尔（Sasol）费托合成法、美国的Mobil（甲醇制汽油法）和荷兰SHELL的中质馏分合成（SMDS）间接液化工艺。

F-T合成的特点是：合成条件较温和，无论是固定床、流化床还是浆态床，反应温度均低于350℃，反应压力2.0-3.0MPa；转化率高，如SASOL公司SAS工艺采用熔铁催化剂，合成气的一次通过转化率达到60％以上，循环比为2.0时，总转化率即达90％左右。

二．煤直接液化介绍煤的直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化生成液体烃类及少量气体烃，脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的转化过程。

煤化工监理目前国内外的主要工艺有：1.美国HTI工艺该工艺是在两段催化液化法和H－COAL工艺基础上发展起来的，采用近十年来开发的悬浮床反应器和HTI拥有专利的铁基催化剂（GelCatTM）。

反应温度420～450℃，反应压力17MPa；采用特殊的液体循环沸腾床反应器，达到全返混反应器模式；催化剂是采用HTI 专利技术制备的铁系胶状高活性催化剂。

在高温分离器后面串联一台加氢固定床反应器，对液化油进行在线加氢精制。

2.日本NEDOL工艺该工艺由煤前处理单元、液化反应单元、液化油蒸馏单元及溶剂加氢单元等4个主要单元组成。

反应压力17M～19MPa，反应温度为430～465℃；催化剂采用合成硫化铁或天然硫铁矿。

离线加氢方式3.德国煤液化新工艺（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70MPa降至30MPa，反应温度450～480℃，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％。

0概述煤加工化学产品的生产工艺，是以煤为原料，经化学加工转换为气休、液休和固休产物，并将气休和液体产物进一步加工成一系列化学产品的过程。

根据煤加工方法的不同，所得化学产品的种类也不同。

目前煤加工方法主要有高温干馏、气化和液化。

煤高温干馏得到的主要产产品如下所示：这些产品已在化工、医药、染料、农药和炭素等行业得到广泛应用。

特别是吡啶喹啉类化合物和很多稠环化合物的生产，是石油化工无法替代的。

煤经气化得到的粗煤气，在经过净化和加工后，得到的化学产品主要有氨、甲醇、液体燃料、醋酸以及醋酸甲酯。

煤直接液化得到的化学产品主要是液体燃料和化工产品。

可见，以石油为原料生产的一次产物均可以用普通技术由煤来制取。

以煤为原料制取的合成气作为化工原料制备含氧化合物的C1化学路线很有竞争力。

煤转化利用技术，将煤转化为沽净的二次能源和化工原料，即充分利用了资源，又为保护环境提供了根本性措施。

所以煤干馏、气化和液化技术的应用和发展，在国民经济中具有重要的现实意义和战略意义。

1 煤高温干馏化学产品1.1 化学产品的生成煤料在焦炉炭化室内进行干馏时，在高温作用下，煤质发生了一系列的物理化学变化。

装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体；随温度升高至250~300℃，煤的大分子端部含氧化合物开始分解，生成二氧化碳、水和酚类(主要是高级酚)；至约500℃时，煤的大分子芳香族稠环化合物侧链断裂和分解，生成脂肪烃，同时释放出氢。

在600℃前从胶质层析出的和部分从半焦中析出的蒸气和气体称为初次分解产物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初焦油，而氢含量很低。

初焦油主要具有大致如下的族组成(%)：链烷烃(脂肪烃) 烯烃芳烃酸性物质盐基类树脂状物质8.0 2.8 53.9 12.1 1.8 14.4初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蕙及其甲基同系物；酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5至C32的化合物；盐基类主要是二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。

煤直接液化工艺流程煤直接液化是一种将煤转化为液态燃料的工艺，它可以将煤储量丰富的国家利用起来，减少对传统石油资源的依赖。

下面我将介绍一下煤直接液化的工艺流程。

首先，原料煤经过预处理后进入气化炉。

预处理主要包括煤的破碎、干燥和脱硫等工序，以确保煤的质量和适应气化反应的要求。

在气化炉中，煤与氧气或气化剂在高温和高压的条件下进行反应，产生一氧化碳和氢气等合成气体。

气化反应一般使用固定床气化炉或流化床气化炉。

接下来，合成气通过除尘和净化设备去除其中的灰分、硫化物等杂质，以保证后续反应的正常进行。

然后，合成气进入催化剂床层，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳和氢气进行合成反应，生成一系列的液态燃料。

在液化工艺中，通常采用多段式催化反应器，以提高反应的效率和产物的品质。

每个催化反应器都有自己的催化剂床层，通过恰当的控制温度、压力和催化剂的投料速度等参数，可以使合成气充分转化为液态燃料。

生成的液态燃料主要包括石脑油、汽车汽油、柴油和重油等。

在液化的过程中，会产生一些气态副产品，如氮气、二氧化碳等，这些副产品可以进行回收利用，降低环境污染。

最后，通过分离和精制，把液态燃料中的杂质、重油等分离出来，得到纯净的燃料产品。

精制过程中，常用的方法包括蒸馏、萃取和脱硫等，以提高燃料的质量和满足市场需求。

总结一下，煤直接液化工艺流程主要包括煤的预处理、气化反应、合成气净化、催化反应、分离和精制等环节。

通过合理的操作参数和催化剂的选择，可以高效地将煤转化为液态燃料，为国家能源发展提供了一种可行且可持续的路径。

同时，煤直接液化工艺也需要进一步的研究和改进，以提高工艺的经济性和环境友好性。

煤化工工艺学复习重点绪论1.煤化工：以煤为原料经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料和化学品的过程。

2.煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。

3.煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等。

第二章煤的低温干馏1、煤干馏：煤在隔绝空气的条件下，受热分解成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程称为煤干馏(或称炼焦或焦化)。

2、煤低温干馏过程特点：（1）热加工过程（2）常压生产（3）不用加氢不用氧气（4）实现了煤的部分气化和液化。

3、煤热解：煤在各种条件下受热分解的统称。

4、低温干馏产品：半焦、煤气、焦油5、干馏产品的影响因素：原料煤性质、加热终温、加热速度、压力、加热条件。

6、干馏供热方式1)外热式(由护墙外部传入热量)2)内热式(借助热载体传热，载体和煤料粗直接接触）7、低温干馏炉因加煤和煤料移动方向不同1）立式炉2）水平炉3)斜炉4）转炉8、托斯考工艺p19.*第三章炼焦1、炼焦煤在焦炉内隔绝空气、加热到1000℃左右、可获得焦炭和化学产品和煤气的过程(又称高温干馏、炼焦)。

2、成焦过程a)<350℃:煤干燥预热阶段b)350一480℃:胶质体形成阶段c)480一650℃:半焦形成阶段d)650一950℃:焦炭形成阶段3、粘结性：干馏时粘结本身与惰性物的能力，指炼焦时形成熔融焦炭的能力（经过胶质体生成块状半焦的能力)。

4、黏结性与结焦性关系：黏结性好是结焦性好的前提及必要条件(结焦性好的煤其黏结性一定好)5、提高钻结性的方法：提高膨胀压力、控制粒度、隋性成分细碎、黏结形成分不宜过细、增大加热速度、增加堆积密。

6、气体析出途径(1)里行气(10%左右)①形成与两胶质体之间，不可能横穿过胶质体，只能上行进入炉顶空间，这部分气本称为里行气。

②没有经历二次解热作用;含大量水蒸气，含煤一次热解产物〔主要CH4及其同系物，还有H2, CO2, CO及不饱和烃等)(2)外行气(90%左右)①产生胶质体外侧〔由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物)沿焦饼裂缝及炉墙与焦饼间隙进入炉顶空间，此部分气体称外行气②经过高温炼焦用煤区，经二次热解作用，二次热解产物〔主要H2，及少量CH4）7、炼焦用煤主要有气煤、肥煤、焦煤、瘦煤，及中间过渡性牌号煤。