论煤岩组分的液化性能

第38卷 第3期 煤田地质与勘探Vol. 38 No.3 2010年6月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONJun. 2010收稿日期: 2009-06-09基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2003CB214602); 科研院所社会公益研究专项(2005DIB5J212)作者简介:李小彦(1953—), 女, 陕西扶风人, 研究员, 从事煤炭地质、煤岩研究工作.文章编号: 1001-1986(2010)03-0001-05论煤岩组分的液化性能李小彦(煤炭科学研究总院西安研究院, 陕西 西安 710054)摘要: 通过高压釜在溶剂和催化剂条件下对煤的加氢液化试验，探讨了低煤级煤中煤岩组分的液化性能。

结果表明，在不同宏观煤岩成分的液化试验中，转化率和油产率表现出镜煤>亮煤>暗煤>丝炭；对于显微组分的液化，不仅镜质组和壳质组具有反应活性，半镜质组也有一定活性，且活性组分(镜质组+半镜质组+壳质组)含量与液化转化率、油产率表现出良好的正比关系。

低煤级煤中，R max <1.50%的半丝质组分在液化时有反应活性，其活性低于同一煤中的半镜质组，而R max >1.50%的惰质组分已不具反应活性。

关 键 词：煤岩组分；液化性能；油产率；转化率中图分类号：P618.11 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2010.03.001Discussion on liquefaction reactivity of lithotype and maceral of low rank coalLI Xiaoyan(Xi ′an Branch , China Coal Research Institute , Xi ′an 710054, China )Abstract: In this paper, the liquefaction reactivity of the lithotype and maceral of low rank coal was studied in autoclave when solvent and catalyst were used in the hydro-liquefaction test. The experiment results indicate that the conversion and the oil yield are in the sequence of vitrain, clarain, durain and fusain for macro-lithotype of coal. At the same time, for micro-maceral, not only vitrinite, exinite have activity, but also semi-vitrinite has certain activity, and the content of the active component (vitrinite, semi-vitrinite, exinite) increases linearly with the conversion and the oil yield. Semi-fusinite has activity in liquefaction when the reflectance is less than 1.5%, but its activity is less than that of semi-vitrinite in the same coal, and inertinite does not have any activity when the reflectivity is more than 1.5%.Key words: lithotype and maceral of coal; liquefaction reactivity; oil yield; conversation20世纪80年代以来，我国就着手煤液化的研究，涉及液化技术、液化工艺、液化煤种、液化性能、配煤液化、液化残渣再利用等技术问题[1-7]。

煤岩显微组分的气化反应性研究进展摘要：煤的岩相特性是决定煤质的关键因素,并会对煤的加工利用产生重要影响。

为了深入系统地研究煤岩显微组分的气化特性,综述了国内外对煤中各种有机显微组分的气化反应活性的影响因素以及气化反应活性与显微组分结构特性之间的关系等方面的研究进展。

讨论了煤气化反应性的研究方法和煤岩显微组分气化反应性的研究方向。

关键词：显微组分；煤气化；反应性；影响因素按照煤岩学[1]的观点，煤的有机质主要由镜质组、惰质组和稳定组构成，这些组分在气化过程中各自有不同的行为。

本文试图对这一研究领域的现状进行总结，以期能进一步明确研究的方向。

1. 煤阶对显微组分气化反应性的影响黄灜华[2]等对不同煤阶的3种显微组分富集物与CO2的气化反应活性研究，得到了随含碳量的提高先升高后降低的趋势。

但也有不同煤阶煤种的同一显微组分的气化反应性[]显示镜质组富集物和惰质组富集物与CO2的气化反应速率均随煤阶的提高而显著降低。

J.C.Crelling[3]等研究了常压和900℃下,从7种煤得到的各种有机显微组分富集物的焦样与CO2的气化反应活性。

结果表明,脱灰后显微组分焦样的气化反应活性随煤阶升高而降低,各显微组分气化活性从高到低顺序为:惰质组,镜质组,稳定组。

李凡[4]等研究了煤阶与气化反应性的关系,结果表明:在不考虑制焦影响的情况下,随煤阶的增大先升高后下降,含碳量在84%左右,其焦样的反应性最高。

含碳量为84%的原煤有很多特殊的性质,如其膨胀和粘结指数较大等。

这种原煤的芳香缩合度适中,交联键较多,热解产物的CO2气化反应性较高,说明了煤焦的反应性受原煤结构的影响较大。

A.Megaritis[5]等考察了煤中各种有机显微组分富集物的气化反应活性随含碳量（文中将其看作表征煤阶的参数）的变化。

3种有机显微组分富集物与CO2的气化反应活性随含碳量的提高也均是先升高后降低。

2. 压力对显微组分气化反应性的影响压力是气化过程中非常重要的影响因素,对气化产生重要的影响,压力增加使有机显微组分的气化失重率逐渐增加,但是随着压力的进一步升高,压力对反应速度的影响越来越小[6]。

煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。

煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气(CO+H2)为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。

通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG（液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。

煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913年，德国化学家柏吉乌斯(Bergius)首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。

煤炭直接加氢液化一般是在较高温度(400℃以上)，高压(10MPa以上)，氢气(或CO+H2, CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。

煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。

煤与石油主要都是由C、H、O等元素组成。

煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C 原子比比石油低，氧含量比石油高I煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。

煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。

通过加氢，改变煤的分子结构和H/C原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。

1927年德国在莱那(Leuna)建立了世界上第一个煤直接液化厂，规模10×l04 t/a。

煤制油关键技术：煤炭液化2014-03-01化化网煤化工煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工，使其转化为液体产品（液态烃类燃料，如汽油、柴油等产品或化工原料）的技术。

煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。

煤炭液化是将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。

煤炭液化方法包括直接液化和间接液化。

煤直接液化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。

裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。

因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。

比较著名的直接液化工艺有：溶剂精炼法（SRC-1、SRC-2)，供氢溶剂法（EDS)、氢煤法(H-Coal )、前苏联可燃物研究所法（NTN)、德国液化新工艺、日澳褐煤液化、煤与渣油联合加工法、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分离法等，它们在工艺和技术上都取得了不同程度的突破。

直接液化是目前可采用的最有效的液化方法。

在合适的条件下，液化油收率超过70%（干燥无矿物质煤）。

如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话，现代液化工艺总热效率（即转化成最终产品的输入原料的热值比例，%）一般为60-70%。

煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。

煤炭间接液化技术主要有：南非Sasol公司的F-T合成技术、荷兰Shell 公司的SMDS技术、Mobil公司的MTG合成技术等。

还有一些先进的合成技术，如丹麦TopsФe公司的Tigas法和美国Mobil公司的STG法等。

煤炭液化的可行性主要决定于液化工艺的经济性。

这需要大量的品位低、价格低的煤炭，且石油和天然气缺乏或成本较高。

也就是说，未来石油价格的上涨将引起人们重新对煤炭液化技术的极大兴趣，并可能导致大规模的商业化煤炭液化生产。

煤岩组分分子结构煤岩是一种含有丰富有机质的沉积岩，其分子结构主要由碳氢化合物、氧化合物和氮化合物等组成。

煤岩的形成过程非常复杂，涉及到生物、地球化学和地质等多个学科的知识。

本文将从煤岩的成因、分子结构及其对环境和人类的影响等方面进行介绍。

煤岩的成因主要与古代植物的死亡和埋藏有关。

数百万年前，大量的植物死亡后被埋藏在地层中，随着地壳运动和地质变化，这些植物残骸逐渐形成了煤岩。

在地下埋藏的过程中，植物残骸经历了一系列的物理、化学和生物转化作用，最终形成了煤岩。

煤岩的分子结构主要由碳氢化合物组成，其中最主要的是碳氢化合物。

煤岩中的有机质主要以腈基、酮基、醇基和醚基等形式存在，这些有机基团与氧、氮等元素形成了复杂的化合物。

此外，煤岩中还含有一定量的矿物质，如黄铁矿、方解石等。

这些矿物质的存在使得煤岩具有一定的物理和化学性质。

煤岩的分子结构对环境和人类有着重要的影响。

首先，煤岩是一种重要的能源资源，其中蕴含的碳氢化合物可以通过燃烧释放出大量的能量。

然而，煤岩的燃烧会产生大量的二氧化碳和其他有害气体，对大气环境和人类健康造成严重影响。

因此，合理利用煤岩资源，减少燃烧排放是当今社会面临的重要问题。

煤岩中的有机质还可以通过化学方法转化为其他有用的化合物。

例如，通过煤岩的气化和液化，可以得到合成气和液体燃料。

这种转化不仅可以提高煤岩资源的利用率，还可以减少对石油等传统能源的依赖。

煤岩的分子结构也对环境的污染和修复有着重要影响。

煤岩中的有机质在燃烧或氧化过程中，会释放出大量的有害物质，如二氧化硫、氮氧化物等。

这些物质对大气和水体的污染非常严重，对生态系统和人类健康造成了巨大威胁。

因此，煤岩的燃烧和利用过程中，需要采取有效的污染控制措施，减少对环境的影响。

煤岩还可以用于土壤修复和环境治理。

煤岩中的有机质和矿物质可以吸附和解毒有害物质，净化土壤和水体。

利用煤岩进行土壤修复和环境治理，可以有效地改善环境质量，保护生态系统的健康。