《煤的液化技术》PPT课件

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1、第八章煤的液化技术第一节煤液化意义和概念第一节煤液化意义和概念第一节煤液化意义和概念第一节煤液化意义和概念煤炭液化技术就是将固体的煤炭转化为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。煤和石油同是可燃的矿产资源，其主要成分都是碳、氢、氧、氮，但两者在组成和性质上存在很大差别。煤炭具有H/C比小、氧含量高、分子大、结构复杂的特点。此外，煤中还含有较多的矿物质和氮、硫等杂质。因此，煤液化过程实质上就是提高H/C比，破坏大分子和提高纯净度的过程。第一节煤液化意义和概念煤炭的液化技术又分为直接液化技术和间接液化技术。煤的直接液化是将固体煤在高温高压下与氢反应，将其降解和加氢从而转化为液体油类

2、的工艺，又称加氢液化。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空煤油等。煤的间接液化是先通过煤气化生产合成气（CO+H2），将煤原有的大分子结构完全破坏，然后通过高活性的催化剂作用下合成油产品。第一节煤液化意义和概念一、概述煤的直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化（热解、溶剂萃取、非催化液化等）成液体烃类，生成少量气体烃，脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的深度转化过程。典型的工艺过程主要包括原料煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产物分馏和精制，以及液化残渣气化制取氢气等部分。第二节煤的直接液化一、概述（1）直接液化过程煤与石油相似处：主要都是由C、H、

3、O等元素组成；不同的是：煤的H含量和H/C比比石油低，O含量比石油高；煤的化学结构复杂，分子量大，一般>5000，而石油约为200，汽油为110；要把固体煤转化为液体油，就必须采用高温（400ºC~470ºC）或其它化学方法打碎煤的分子结构，使大分子物质变成小分子物质，同时要从外界供给足够量的H，以提高H/C比。第二节煤的直接液化一、概述（1）直接液化过程为了保证系统中有一定的H浓度，使H容易与煤大分子被打碎后的自由基碎片结合，必须有一定的压力。目前的液化工艺一般压力为5MPa~30MPa。为了加速煤的裂解加氢反应，提高液化效率，系统中需要加溶剂和催化剂。第二节煤的直接液化一、概述

4、（1）直接液化过程该工艺是把煤先磨成粉，再和自身产生的部分液化油（循环溶剂）配成煤浆，在高温（450ºC）和高压（20~30MPa）下直接加氢，获得液化油，然后再经过提质加工，得到汽油、柴油等产品。1吨无水无灰煤可产500~600kg油，加上制氢用煤，约3~4吨原料煤可产1吨成品油。其工艺过程如下图所示。第二节煤的直接液化第二节煤的直接液化（2）煤直接液化关键因素直接液化的原料煤煤的液化性能主要取决于煤的分子结构、组成和岩相组分含量，并且与煤灰成分（煤中矿物质组成）有关。适宜液化的煤一般是：（1）年轻烟煤和年老褐煤；（2）挥发分大于37%（无水无灰基），灰分小于10%（干燥基）；（

5、3）氢含量大于5%，碳含量82%~85%，H/C比越高越好，O含量越低越好；（4）芳香度小于0.7；（5）活性组分大于80%；（6）矿物质中富含硫化铁。褐煤比烟煤活性高，但氧含量高，液化过程中用氢量多。第二节煤的直接液化直接液化的原料煤总的来说，H/C比高，挥发分高，灰分低，镜质组和壳质组含量高的煤有利于液化。良好液化性能的煤种不仅可以得到高的转化率，使反应在温和的条件下进行，并且可以降低操作成本。低变质程度的煤极易液化。第二节煤的直接液化第二节煤的直接液化表2直接液化的溶剂在煤液化过程中，溶剂起着溶解煤、溶解气相氢向煤或催化剂表面扩散、供氢或传递氢、防止煤热解的自由基碎片缩聚等作

6、用。煤的直接液化必须有溶剂存在，这也是与加氢热解的根本区别。第二节煤的直接液化直接液化的溶剂通常认为在煤的直接液化过程中，溶剂能起到如下作用：将煤与溶剂制成浆液的形式便于工艺过程的输送。同时溶剂可以有效地分散煤粒、催化剂和液化反应生成的热产物，有利于改善多相催化液化反应体系的动力学过程。依靠溶剂能力使煤颗粒发生溶胀和软化，使其有机质中的键发生断裂。第二节煤的直接液化直接液化的溶剂溶解部分氢气，作为反应体系中活性氢的传递介质；或者通过供氢溶剂的脱氢反应过程，可以提供煤液化需要的活性氢原子。在有催化剂时，促使催化剂分散和萃取出在催化剂表面上强吸附的毒物。在煤液化工艺中，通常采用煤直接液

7、化后的重质油作为溶剂，且循环使用，因此又称为循环溶剂。第二节煤的直接液化催化剂选用合适的催化剂对煤的直接液化至关重要，一直是技术开发的热点之一，也是控制工艺成本的重要因素。催化剂的作用机理，有两种观点：（1）催化剂的作用是吸附气体中的氢分子，并将其活化成为易被煤的自由基团接受的活性氢；（2）催化剂是使煤中的桥键断裂和芳环加氢的活性提高，或是使溶剂加氢生成可向煤转移氢的供氢体等。第二节煤的直接液化催化剂按煤直接液化所使用的催化剂的成本和使用方法分为：廉价可弃型和高价可再