煤炭直接液化技术及其在我国的应用

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1、2009年第11月煤炭工程煤炭直接液化技术及其在我国的应用吴利敏(中国神华神东煤炭集团洗选加工中心，陕西神木719315)摘要：文章从我国实际国情出发，综述了煤炭直接液化的基本原理及其基础研究的进展，简单介绍了目前世界上先进的煤炭直接液化技术及其在我国研发现状和工业化情况，并指出了煤炭液化技术产业化的发展前景和存在的问题。关键词：煤炭；直接液化；产业化中图分类号：TQ529．1文献标识码：B文章编号：1671—0959(2009)S1~033@4是4，因此要将煤变成油首先要将煤的分子结构打0引言碎再加氢，达

2、到目标产物的氢碳原子比。石油是保障国家经济命脉和社会安全的重要战根据化学加工过程的不同路线，煤的液化可分略物资。随着经济的持续快速发展，20世纪9O年为直接液化和间接液化。所谓直接液化是将煤在较代以来我国石油消费不断增长，大大超过同期原油高温度和压力下与氢气反应使其降解和加氢，从而生产的增长速度，致使石油供需缺口逐年扩大，不转化为液体油类的工艺，故又称为加氢液化。在煤得不依靠进口来补充国内资源的不足。自1993年的直接液化工艺中，煤大分子结构的分解是通过加起我国成为石油净进口国，1999年石油进口量达热来实

3、现的，煤的结构单元之间的桥键在加热到到4000万t，2000年进口达到8000万t左右，250c【=以上时就有一些弱键开始断裂，随着温度的2005年实际进口将接近l亿t，预计2020年石油进一步升高，键能较高的桥键也会断裂。桥键的断进口高达3亿t。如此大规模的石油进口．增加了裂产生了以结构单元为基础的自由基，自由基的特我国对国外资源的依赖程度，国际市场的波动和变点是本身不带电荷却在某个碳原子上(桥键断裂化将直接影响到国内经济乃至政治的安全和稳定。处)拥有未配对电子。自由基非常不稳定，在高压我国有丰富的煤炭资

4、源，是世界上最大的产煤氢气环境和溶剂分子分割的条件下，被加氢生成稳国。充分利用我国丰富的煤炭资源，大力开发煤炭定的低分子产物(液体的油和水以及少量气体)。直接液化技术，以煤代油，以煤制油，多元化降低这个过程可以分为煤的热溶解、氢转移和加氢3个石油风险，是当前一项紧迫而具有战略性的任务，步骤，如图1所示。同时也可缓解煤炭销售市场的不稳定和煤炭工人就2煤炭液化基础研究的进展业压力加大的矛盾。煤液化技术商业化，有赖于基础理论问题和工1煤炭直接液化的基本原理艺技术上的问题的解决。主要有：煤的结构及其与煤炭液化是把固

5、体状态的煤经过一系列的化学液化反应性的关系；催化剂和供氢溶剂在煤液化中加工过程，使其转化为液体产品的洁净煤技术。通的作用及如何使反应条件温和化和产品的高附加值俗地说，就是通过不同的化学裁剪方法使固体煤炭化等。近年来，国内外学者在煤液化基础研究方面中有机质分子结构变成液体的分子结构。对于无烟作了大量的工作，有了一些新的进展。煤、烟煤、次烟煤和褐煤来说，煤有机质中的氢碳2．1煤炭分子结构的研究进展原子比大约为0．6～0．8，而对于液态的油品其氢目前，人们对煤的岩相显微组分及其反应性认碳原子比值约为1．8，天然气

6、中甲烷的氢碳原子比识方面取得了一定的进展，能够通过煤的显微组分收稿日期：2o07—08—25作者简介：吴利敏(1979一)，男，内蒙古鄂尔多斯人，2o02毕业于河南理工大学矿物加工与利用专业，现任榆家梁洗煤厂副厂长。33煤炭工程2009年第11月解释反应性。但由于煤中不同的岩相组分的区CH一、一0一和一S一桥键将含不同取代基的苯环别在于其宏观结构和光学性质，难以实现具有工业连接在一起形成的大分子。Hodek通过对煤热降意义上的岩相分离，其应用范围有限。Schmiers解可溶组分的分离分析表明煤结构是由一个带

7、有C等用C—NMR研究了两种褐煤的大分子结构，—C强键并渗透着可溶的高分子“流动相”的三提出了相应的结构模型，认为褐煤主要是由一维大分子网络组成。煤(分子量数千或更大)催化加氢焦油、气态烃(分子量，<300)⋯⋯一+主反应⋯⋯一÷副反应一⋯一·+催化加氢图1煤液化自由基反应的过程2．2煤炭溶胀机理的研究进展传递氢的作用，煤热解生成大量自由基碎片，分子氢键是构成煤大分子的一种主要非共价键，同氢通过溶剂转移到这些自由基碎片上完成氢的转移时也是煤与溶剂发生相互作用的主要途径之一，它过程。Vernon等比较了分子氢

8、和供氢溶剂四氢对煤的溶解和溶胀行为起着重要的作用。Sizeliga萘(THN)对1，2一二(1一萘)乙烷(DNE)分解的等和刘劲松等认为，溶胀是利用煤所具有的作用，发现分子氢与DNE分解产生的1一萘甲基供氢能力与受氢能力在亲电、亲核试剂的作用下打自由基(1一NpCH·)作用可以产生导致DNE中破小分子相与网络结构之间的氢键，脱除煤分子内Car—CMk断裂的H·，而THN通过稳定1一部氢键的束缚，使煤结构中较弱的键