第六章 煤的直接液化VIP专享VIP免费

Page1第六章煤的直接液化Page26.1煤直接液化的基本原理打断煤大分子的桥键（热解和加氢裂解）加氢，改变分子结构，提高H/C原子比脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子脱除煤炭中无机矿物质6.1.1煤的直接液化反应机理在高温（400℃以上）和高压（10MPa以上）的条件下，煤的大分子结构受热分解，基本结构单元之间的桥键首先断裂，生成游离的自由基团。此时若遇到H2，自由基将发生加氢反应，形成稳定的低分子物，从而避免因重新聚合生成聚合物或大分子。若在催化剂的作用下含芳环部分发生加氢反应，生成脂环或氢化芳环；存在于桥键和芳环侧链上的部分S和O原子会以H2S和H2O的形式脱出。Page3煤直接液化工工艺流程催化剂煤浆制备单元煤氢气反应单元分离单元提质加工单元循环溶剂煤：0.15mm催化剂:Fe-S系450-470oC17-30MPa380-390oC15-18MPa气体汽油柴油航空燃料残渣Page4即为连接桥键合芳环分别表示两个不同的缩和式中CHCHrAAr，ArCHCHArHrACHCHArrACHCHArrACHCHAr22222222222反应过程：有催化剂存在时，会改变其液化过程诸多反应的选择性，从而改变最终的产物。Page56.1.2煤直接液化的影响因素（１）原料煤：不同的煤种进行直接液化，其所需的温度、压力和氢气量以及其液化产物的收率都有很大的不同。（２）供氢溶剂：煤的直接液化必须有溶剂存在。溶剂在加氢液化反应的具体作用十分复杂，一般认为好的溶剂应该既能有效溶解煤，又能促进氢转移，有利于催化加氢。Page6（３）操作条件温度和压力是直接影响煤液化反应进行的两个因素，也是最重要的操作条件。煤400℃开始热解，温度过高则一次产物发生二次热解，生成气体，使液体产物收率降低。不同工艺采用的温度大致相同，为440～460℃。Page7压力：目前常用的反应压力为17～25MPa。Page86.2煤直接液化的一般工艺过程煤的直接液化过程通常是将预处理好的煤粉、溶剂（通常循环使用）和催化剂（有的工艺不用）按一定比例配成煤浆，然后经过高压泵与同样经过升温加压的氢气混合，再经过加热设备预热至400℃左右，共同进入具有一定压力的液化反应器中进行重质液化。单段液化：通过单一操作条件的加氢液化反应器来完成煤的液化过程。两段液化：煤在两种不同反应条件的反应器中加氢反应。Page9两段液化工艺：①第一段在相对温和的条件下进行，可加入或不加入催化剂，主要目的是将煤液化获得较高产率的重质油馏分；②第二段采用高活性催化剂，将第一段生成的重质产物进一步液化。除反应器中的液化反应，完整工艺还应包括产物分离、提纯精制以及残渣气化等过程。加氢液化反应之后，液化产物将经过一系列的分离器、冷凝器和蒸馏装置进行分离和提制加工，得到各种各样的气体、液体和固体产物。Page106.3几种国内外典型的直接液化技术6.3.1德国IG和IGOL工艺第一段加氢：高压氢气下，煤加氢生成液体油，又称煤浆液相加氢。第二段加氢：以第一段加氢的产物为原料，进行催化气相加氢制成品油，又称中油气相加氢。Page11表6-1IG工艺常用的催化剂和反应条件项目原料反应压力/MPa催化剂液相加氢段烟煤烟煤褐煤703030～70拜耳赤泥、FeSO4•7H2O和Na2S拜耳赤泥、草酸锡和NH4Cl拜耳赤泥和其他含铁矿物气相段（Ⅰ）中油70Mo、Cr、Zn、S，载体为HF洗过的白土气相段（Ⅱ）中油预加氢中油后加氢3030WS2、NiS和Al2O3WS2和HF洗过的白土Page12IGOR流程：可分为煤浆制备、液化反应、两段催化剂加氢、液化产物分离和常压蒸馏、减压蒸馏等工艺过程。Page13在IGOR工艺中，其液化段催化剂与IG法一样以拜耳赤泥为主，而在固定床加氢精制工艺过程中，则改为以Ni-Mo/Al2O3为主。表6-2IG工艺和IGOR工艺液化产物及液化油产率比较工艺C1～C4汽油中油残渣油产率IG工艺IGOR工艺19.817.011.227.038.833.530.222.55060.5IGOR工艺特点：（1）液化反应和液化油提制加工在同一个高压系统内进行，即缩短和简化了工艺过程，也可得到质量优良的精制燃料油；（2）固液分离以闪蒸塔代替了离心分离装置，生产能力大，效率高，同时，煤液化反应器的空速也较以往有明显的增大，从而也提高了生产能力；（3）以加氢后的油作为循环溶剂，使得...