当前位置：文档之家 › 煤炭液化的工艺

煤炭液化的工艺

  • 格式：pdf
  • 大小：405.76 KB
  • 文档页数：8

煤炭液化的工艺

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。煤掖化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两

大类。

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。

煤的间接液化是以煤基合成气(CO+ 2H)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净化、

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合

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

化过程中转化成硫化氢再经分解可以得到元素硫产品。

2.1直接液化的基本原理

2.1.1 反应机理

大量研究证明，煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤，

首先，当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键

开始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由

基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围。第二步，在具有供氢能力的溶剂环

境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油的分

子。能与自由基结合的氢并非是分子氢，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活

化氢分子，氢原子或活化氢分子的来源有:①煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由

基;②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基;③氢气中的氢分子被催化剂活化;④

化学反应放出的氢，如系统中供给(2CO+HO)，可发生变换反应

(222CO+HOCO+H)放出氢。当外界提供的活性氢不足时，自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应，最后生成固半焦或焦炭。第三步，沥青烯及液化

油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。所以，煤液化过程中，溶剂及催化剂起

着非常重要的作用。

2.1.2 反应模型

为了能利用计算机模拟计算煤液化反应的结果，根据以上反应机理的分析，

许多研究者假设了煤加氢液化的各种反应模型。最有代表性的是日本研究者的模

型，见图2-1

2-1煤液化反应模型

该模型假设原料煤分成三种类型。

CI是不反应的惰性煤。

CB热解只产生沥青烯类物质。

CA热解产生气体、重质油和沥青烯三种物质。

沥青烯加氢产生气体、水、轻质油，CA产生的重质油加氢产生中油。

通过积累大量试验数据，可算出模型中的各反应的级数及速度常数冷，再通

过不同温度下求出的k值，可求出各反应的活化能。

以上反应机理实际上并不是真正的墓元反应，由此得出的动力学模型仅仅是

一种表观的形式，但被应用于反应器模拟计算时已足够了。

也可以划到这两种工艺中去。同样，两种液化工艺都可改进用来做煤油共处

理。

2.2 单段液化工艺

2.2.1 埃克森供氮溶剂法(EDS工艺)

EDS是美国公司开发的一种煤炭直接液化工艺。公司从1966年开始研究

煤炭直接液化技术，对EDS工艺进行开发，并在0.5t/d的连续试验装置上确认

了EDS工艺的技术可行性。1975年6月，1.0t/d规模的ETA工艺全流程中试装

置投人运行，进一步肯定了ELF工艺的可靠性。1980年在德克萨斯的建了250 t/d

的工业性试验厂，完成了EDS工艺的研究开发工作。 EDS工艺（如图2-2）的基本原理是利用间接催化加氢液化技术使煤转化为

液体产品，即通过对产自工艺本身的作为循环溶剂的馏分，在特别控制的条件下

采用类似于普通催化加氢的方法进行加氢，向反应系统提供氢的“载体”。加氢

后的循环溶剂在反应过程中释放出活性氢提供给煤的热解自由基碎片。释放出活

性氢的循环溶剂馏分通过再加氢恢复供氢能力，制成煤浆后又进人反应系统，向

系统提供活性氢。通过对循环溶剂的加氢提高溶剂的供氢能力，是EDS工艺的

关键特征，工艺名称也由此得来。

图 2-2 EDS工艺流程图

EDS工艺流程描述

煤与加氢后的溶剂制成煤浆后，与氢气混合，预热后进人上流式管式液化反

应器，反应温度425~450℃和液体产物，反应压力17.5MPa。不需另加催化剂。

反应产物进入气液分离器，分出气体产物。气体产物通过分离后，富氢气与新鲜

氢混合使用。液体产物进入常、减压蒸馏系统，分离成气体燃料、石脑油、循环

溶剂馏分、和其他液体产品及含固体的减压塔釜底残渣。

循环溶剂馏分(中、重馏分)

进入溶剂加氢单元，通过催化加氢恢复循环溶剂的供氢能力。循环溶剂的加氢在固定床催化反应器中进行，使用的催化剂是石油

工业传统的镍一钼或钴一铂铝载体加氢催化剂。反应器操作温度370℃，操作压

力11MPa，改变条件可以控制溶剂的加氢深度和质量。溶剂加氢装置可在普通的

石油加氢装置上进行。加氢后的循环溶剂用于煤浆制备。

含固体的减压塔釜底残渣在流化焦化装置进行焦化，以获得更多的液体产物。

流化焦化产生的焦在气化装置中气化制取燃料气。流化焦化和气化被组合在一套

装置中联合操作，被称为灵活焦化法。灵活焦化法的焦化部分反应温度为485~650℃，气化部分的反应温度为800~900℃。整个停留时间为0.5~lh。

EDS工艺的产油率较低，有大量的前沥青烯和沥青烯未转化为油，可以通

过增加煤浆中减压蒸馏的塔底物的循环量来提高液体收率。EDS工艺典型的总

液体收率(包括灵活焦化产生的液体)为:褐煤36%，次烟煤38%，烟煤39%~46 %(全部以干基无灰煤为计算基准)。

EDS工艺采用供氢溶剂来制备煤浆，所以液化反应条件温和，但由于液化

反应为非催化反应，液化油收率低，这是非催化反应的特征。加重质馏分的停留

时间可以改善液化油收率，虽然将减压蒸馏的塔底物部分循环送回反应器但同时

带来煤中矿物质在反应器中的积聚问题，增加重质馏分的停留时间可以改善液化

油收率,但同时带来煤中矿物质在反应器中的积聚时间问题。 2.2.2 IGOR工艺流程描述

煤与循环溶剂及“赤泥”可弃铁系催化剂配成煤浆，与氢气混合后预热。

预热后的混合物一起进人液化反应器，典型操作温度470℃,压力30.0MPa，反应

空速0.5t/ ( m3·h}反应器产物进入高温分离器。高温分离器底部液化粗油进人

减压闪蒸塔，减压闪蒸塔底部产物为液化残渣，顶部闪蒸油与高温分离器的顶部

产物一起进人第一固定床反应器，反应条件:温度350~420 ℃，压力与液化反应

器相同， 第一固定床反应器产物进人中温分离器。中温分离器底部重油为循环

溶剂，去用于煤浆制备。中温分离器顶部产物进人第二固定床反应器，反应条件:

温度350~420℃，压力与液化反应器相同，第二固定床反应器产物进人低温分离

器，低温分离器顶部副产氢气循环使用。低温分离器底部产物进人常压蒸馏塔，

在常压蒸馏塔中分馏为汽油和柴油。

IGOR工艺的操作条件在现代液化工艺中最为苛刻，所以适合于烟煤的液化。在处理烟煤时，可得到大于90%的转化率，液收率以无水无灰煤计算为50%~60%

液化油在IGOR工艺中经过十分苛刻条件的加氢精制后，产品中的S、N含量降

到10数量级(几十个ppm数量级)。表2-1为德国烟煤在IGOR工艺中的产率结

果和产品性质表。表2-1为云南先锋揭煤在IGOR工艺中的液化结果。

表2-1德国烟煤IGOR工艺产率 产物 产率（质量分数）%

烃类气体（14~CC） 19.0

轻油（5C~200℃） 25.3

中油（200~325℃） 32.6

未反应的煤和沥青 22.1

2.3 催化两段液化工艺(CTSL工艺)

催化两段液化工艺是H-Coal单段工艺的发展。

在美国的液化试验装置上，对该工艺进行了15年的研究。该工艺现在已演

化成在20世纪80年代和20世纪卯年代美国能源部资助的许多液化工艺的组合。

采用了紧密串联结构，每段都使用活性载体催化剂。此工艺现称作催化两段液化

工艺。由美国能源部资助，美国碳氢化合物研究公司(HRI)开发，包括PDU规模

试验。催化两段液化工艺工艺流程见图2-3

图2-3 催化剂两段液化工艺(CTSL)流程图 催化两段液化工艺(CTSL)工艺流程描述

煤与循环溶剂配成煤浆，预热后，与氢气混合加入到沸腾床反应器的底部。

反应器内填装载体催化剂，通常为镍一铭铝载体催化剂(有些工艺使用分散可弃

催化剂)，催化剂被反应器内部循环流流态化。因此反应器具有连续搅抨釜式反

应器的均一温度特征。溶剂具有供氢能力，在第一反应器中，通过将煤的结构打

碎到一定程度而将煤溶解。第一反应器也对溶荆进行再加氮。操作压力是17.0MPa，操作温度在400~420℃。

反应产物直接进人第二段沸腾床反应器中，操作压力与第一段相同但温度要

高。反应器也装有载体催化剂。操作温度通常达至420~440℃。第二反应器的产

物经分离和减压后,进入常压蒸馏塔, 蒸馏切割出沸点小于 400℃馏分,常压蒸

馏塔塔底含有溶剂、未反应的煤和矿物质。常压蒸馏塔塔底物进行固液分离，脱

除固体，溶剂循环至煤浆段。在有些工艺中只有部分常压蒸馏塔底进行固体分离，

这样，循环溶剂中含有矿物质和可能使用的分散催化剂。固液分离方法采用

Kerr-McGee CSD/ROSE工艺

2.4 煤间接液化工艺

2.4.1 Mobil公司MTG工艺

甲醇转化成汽油MTG，技术是由Mobil研究与开发公司开发成功，该技术

间接克服了煤基合成甲醇直接作燃料的缺点。成为煤转化成汽油的重要途径。这

一技术的核心是选择沸石分子筛催化剂ZSM-5 ,其优点是较F-T合成的成本低、

合成汽油的芳烃含量高，特别是均四甲苯的含量达3.6%，在性能上又与无铅汽

油相当。 MTG反应为强放热反应，在绝热条件下，体系温度可达到610℃左右。远

超过反应允许的反应温度范围，因此反应生成热量必须移出，为此Mobile公司

开发出两种类型的反应器。一是绝热固定床反应器，另一个是流化床反应器，1979

年以来美国化学系统公司又成功地开发出浆态床甲醇合成技术并完成了中试研

究，浆态床比其他反应器有独特优点。绝热固定床反应器把反应分为两段，第一

阶段反应器为脱水反应器，在其中完成二甲醚合成反应，在第二阶段反应器中完

成甲醇、二甲醚和水平衡混合物转化成烃的反应。

合集下载

洁净煤技术——直接液化技术

洁净煤技术——直接液化技术

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

煤炭液化技术

煤炭液化技术

WORD格式

专业资料整理

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产品的先进洁净煤技术。根据不同的加工

，使其转化成为液体燃料路线，煤炭液化可分为直接

、化工原料和液化和间接液化 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

煤的液化的原理范文

煤的液化的原理范文

煤的液化的原理范文

煤的液化是指将煤转化成液体燃料的过程。煤液化技术是一种能够提取煤炭中的有机组分并将其转化为可用燃料的重要方法。这种技术可以将煤炭转化为不同类型的燃料，如液体燃料、煤气、石油化学原料等。在煤液化过程中，煤炭的结构和组分会发生改变，产生一系列的液体化合物，从而形成液体燃料。

煤液化的原理主要涉及两个方面：热解和加氢。热解是指将煤炭通过高温处理，降解成气体和液体产物的过程。热解过程中，煤炭中的大分子有机物被分解为较小的分子，并生成大量的气体和液体产物。加氢是指在热解过程中加入氢气，通过氢气和煤炭中的有机物发生反应，将其转化为低碳烃化合物的过程。

煤液化的过程主要分为两个阶段：煤的溶化和煤的裂解。在煤的溶化阶段，煤炭中的有机物在高温下与溶剂发生反应，形成可溶于液体的化合物。溶剂通常是氢气和其中一种有机溶剂的混合物，其中氢气的作用是加氢反应，而有机溶剂的作用是促进煤的溶解。在煤的溶化过程中，煤炭中的大分子有机物会被分解为较小的分子，形成液体燃料的前体物质。

在煤的裂解阶段，溶解后的煤炭在高温和高压的条件下，通过热解反应进一步分解成低碳烃化合物。这一过程主要包括裂解和重合反应。裂解反应是指分子内的键被断裂，生成较小的碳链。重合反应是指烃类分子之间的链偶合，形成较长的碳链。热解过程中通过调节温度、压力和反应时间等条件，可以控制产物的碳数分布和品质。

煤液化技术具有以下几个优点。首先，煤液化可以提高煤炭资源利用率，将煤炭转化为可用燃料，减少对石油等化石能源的依赖。其次，煤液化可以降低燃料的污染性，减少大气污染和温室气体排放。此外，煤液化还可以生产出更多的高附加值化学产品，提高煤炭综合利用的经济和环境效益。

总之，煤液化是一种可以将煤炭转化为液体燃料的重要技术。通过热解和加氢两个过程，煤炭中的有机组分可以转化为液体化合物，形成液体燃料的前体物质。煤液化技术有望成为未来能源领域的重要发展方向，为可持续能源的发展做出贡献。

煤炭液化的原理和工艺方法

煤炭液化的原理和工艺方法

煤炭液化的原理和工艺方法

王浩 1143084087

（四川大学 化学工程学院 四川 成都 610225）

摘要：我国煤炭资源丰富，煤种齐全，煤炭资源占能源储量的92%，这就决定了我国的能源生产和消费在相当长的时期仍以煤炭为主，目前占70%左右[1]。随着能源消费总量的增加，煤炭需求总量将增加，大幅度减少煤炭消费是较难办到的。另外，我国能源分布不均，重心偏西偏北，而经济发达区域偏南偏东，常规能源需要长途运输才能满足需求，而且烟煤型污染已经给生态环境带来严重问题。因此煤炭液化技术在减少环境污染，提高煤炭利用效率，减少消费，降低CO2 排放量，生产便于运输的燃料和工业原料等方面发挥着越来越重要的作用。

关键词：煤炭; 煤炭液化技术; 油料; 化工产品 ;工业原料; 燃料; 煤化学

The Principle and Process of Coal Liquefaction

Wang Hao 1143084087

（College of chemical engineering and technology,Sichuan University,Chengdu,Sichuan 610225）

Abstract:China is rich in coal resources, which reserves 92% in total energy ,and the kinds of coal

is in a complete range.The fact causes that the cost of coal is our main energy production and

consumption ,at present about 70%,which will last for a fairly long period of time.With the

increase in the total energy consumption, the demand of total coal still keep increasing, thus have