煤直接液化溶剂浅谈

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1、煤直接液化溶剂浅谈［摘要］在煤直接液化过程中，溶剂起着重要作用，供氢性能优良的溶剂，可促使煤直接液化装置正常运行，本文对现有的煤直接液化工艺中溶剂的特点做了一些探讨，对如何提高溶剂性能提出建议以供相关技术人员参考。［关键词］煤液化供氢溶剂供氢性中图分类号:TQ529.1文献标识码:A文章编号：1009-914X(2014)42-0168-02亠■、八1刖a煤炭的综合利用技术现在倍受重视，煤化工行业的前景尤为可观。煤直接液化工艺可简述为：先将煤磨成煤粉，与溶剂配比成煤浆，在高温和高压下对其直接加氢，将固态煤转化成液态产品［1］。溶剂在煤直接液化中起着不可或缺的重要作用，近年

2、来相关技术人员一直在研究如何更高效的发挥溶剂的作用，从而进一步提高煤炭转化率。2溶剂(供氢溶剂)的阐述2.1溶剂简介在煤炭液化反应过程中，溶剂的作用非常关键，它不仅与煤粉混合制成煤浆，使得气、液、固三相反应介质可处在一个相对稳定、均匀的状态，便于液化反应的进行，重要的是溶剂还能释放大量的活性氢，可稳定煤粉受热裂解产生的自由基碎片，抑制了缩聚反应的发生，从而使反应顺利进行。如何提高溶剂的供氢性来促进煤的转化，是能源工作者多年探索的课题，本文介绍了世界上几种典型的煤直接液化工艺中溶剂的发展及制备过程。对煤炭直接液化溶剂的要求较高，不仅要具备普通溶剂的基本功能，重要的是还要兼有

3、供氢和传递氢的性能。为保证煤炭直接液化溶剂性能良好，溶剂必须具备一定的条件，其分子结构和分子量都要符合指标要求。在液化反应装置正常运转中，可将自身产物中的中质和重质憾分油的混合油作循环溶剂（溶剂）,但在装置首次试车时则需要填加外部油品作为起始溶剂，可以将与试验煤种不同的衍生油作起始溶剂来使用，例如选择使用产自高温煤焦油的脱晶蔥油、洗油等，由于含芳环节构，有很好的供氢性；也可以采用产自普通石油常减压装置的渣油，石油催化裂化装置生产的重质油处理后也可用来作起始溶剂使用［2］。上述起始溶剂还需经加氢处理才能达到煤直接液化溶剂所要求的指标，如控制环烷基芳绘的含量、芳碳率fa值、溶

4、剂的密度、H/C原子比等。溶剂的性质的好坏对提高煤炭转化率和煤液化油收率有重大影响。通常煤液化反应装置经过十次以上的循环可使外购填加的起始溶剂油完全置换成为煤液化自身产生的溶剂。之后，煤液化装置运转时就可使用自身生产的循环溶剂。2.2溶剂的供氢性通常用供氢指数PDQI(mg/g)评价溶剂供氢性能的好坏，即每克溶剂中环烷基芳桂上环烷基B位含有活性氢的毫克数。研究发现供氢指数与溶剂的化学组成有直接关系，部分被氢化的多环芳姪的供氢指数随着芳族碳数的降低而增加。根据芳香度怡值判断芳香族碳数的多少，而被氢化饱和的碳原子上的氢才有活性。大量试验数据表明，溶剂的芳碳率fa值控制在0.4

5、〜0.5时，溶剂的供氢性能较强。2.3溶剂的选择根据近代煤科学研究，认为煤是由基本结构单元组合而成的，每个结构单元之间通过多种桥键相连接,基本结构单元含有脂肪族结构、脂环族结构及芳香族结构。溶剂的选择依据相似相溶的原理，溶剂的分子结构与煤分子结构单元相近的多环芳姪，对煤热解时产生的自由基碎片有较强的稳定作用，在比较链烷炷、环烷姪与饱和芳姪的供氢性中发现，饱和芳绘的供氢性能最好，部分被氢化的多环芳香桂具有较强的供氢性，并具有与煤相似的化学结构，是煤液化的首选供氢溶剂［3］。Orchin等所做的研究发现，使用被氢化的芳香族化合物作溶剂，供氢效果要比含脂肪族合物的溶剂的效果好很

6、多，因为含有氢化芳香结构和酚轻基结构的物质在煤液化过程中能提供大量活性氢，能快速稳定自由基，这些溶剂常常被称作供氢溶剂⑷。供氢溶剂提供的活性氢，使自由基碎片在很短的时间里达到稳定，生成小分子的液态类产品。研究发现部分氢蔥等）具有非常强的供氢性［5,6］o邹纲明等所做被氢化的多环芳桂（如四氢蔡、二氢菲、二氢的研究中发现，煤焦油作液化溶剂使用，效果很好,因煤焦油中含一定量的蔥、蔡等芳香族化合物，经过中压催化可生成四氢蔥、四氢蔡等，这些化合物可很好的传递活性氢，适合作供氢溶剂⑺。此外，石油渣油、重芳桂由于含有芳环结构，经过加氢处理后同样也可作为煤液化溶剂油，重质憾分油经加氢处理

7、也可有效地实现煤转化率的提高。比较几种溶剂的供氢性能发现：煤焦油＞混合油〉石油渣油，原因是煤焦油是煤经过干惚而来的，含有大量的芳香族结构的物质，分子结构与煤非常相近，所以更有利于煤的溶解与转化，因此煤焦油也是常常被选用作煤液化溶剂⑻。3溶剂的发展过程3.1溶剂的改进二战期间(最早的煤直接液化工艺)采用加压过滤或离心分离的方法制备溶剂，溶剂含有固体和沥青,性质较差，煤浆浓度较低，加热炉容易结焦、反应器利用率低，油收率低等，称为第一代煤直接液化工艺。上世纪70年代末开发出新的工艺，采用减压蒸憾的方法来制备溶剂，溶剂去除沥青和固体，