煤直接液化技术发展的化学脉络及化学工程挑战

《煤直接液化技术发展的化学脉络及化学工程挑战》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工进展2010年第29卷第2期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·193·作者按：在煤直接液化技术发展的近百年历史中，特别是在20世纪70年代以后，国外开发了许多工艺，但自二战以来，全球没有工业应用。21世纪以来，我国开始了煤直接液化技术的产业化工作，目前神华集团的第一条100万吨（油）/年的生产线已开始运行，这个跨越式的发展受到了全球的关注。宏观而言，现代煤直接液化技术的水平远高于二战时德国的水平，但由于未经过规模化验证，可能存在较多需要解决的问题，目前文献中关于煤直接液化

2、技术发展的文章虽然很多，但大都源于早期文献，局限于对不同工艺的表面描述，缺乏对工艺的本质分析及对技术分类的合理判断，不能看出技术发展的化学脉络。因此，深入认识煤直接液化过程的本质、把握核心化学反应，对技术完善、可靠性和经济性的提高非常重要。煤直接液化技术发展的化学脉络及化学工程挑战刘振宇（北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，北京100029）摘要：从对煤直接液化的化学本质的分析入手，讨论了煤直接液化技术发展的化学脉络及所面临的化学工程挑战。作者认为，煤直接液化技术的化学本质是煤大分子结构在热场中裂解产生自由基碎

3、片的速率和自由基碎片加氢的速率的匹配，这两个速率的差异决定了煤浆预热、煤液化反应，甚至高温条件下产物分离等过程的特征，决定了油收率、系统中物料结焦、物料输送等行为。关键词：煤直接液化；自由基；缩聚反应；挑战中图分类号：TQ529.1文献标识码：A文章编号：1000–6613（2010）02–0193–05PrincipalchemistryandchemicalengineeringchallengesindirectcoalliquefactiontechnologyLIUZhenyu（StateKeyLaborat

4、oryofChemicalResource，BeijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China）Abstract：TounderstandthenatureofDCLprocessandidentifychallengesinchemicalengineering，thispaperanalyzesDCLtechnologyinaviewofratesbalancebetweengenerationoffreeradicalfragmentsthrough

5、pyrolysisofcoalstructureandhydrogenationofthefreeradicalfragmentstoproducts.Theratebalanceofthesetwofundamentalreactionstepsgovernstheperformanceofkeyequipments，suchastheslurrypreheater，theliquefactionreactor，aswellasthehightemperatureseparator.Keywords：directco

6、alliquefaction;freeradicalfragments;retrogradereaction;challenges煤液化是将煤大分子结构破碎并加氢生产液体接液化技术，并由此获得了1931年的诺贝尔化学燃料（油）和化学品的过程，包括直接液化和间接奖。至二战结束，煤直接液化技术经历了一个蓬勃液化两条路线。煤间接液化是先将煤全部气化为一发展的阶段，德国、英国、法国、日本等许多国家氧化碳和氢气，然后经过若干气体净化和催化步骤建立了生产厂，德国的产量最大，最高时达423万合成油和化学品的过程。煤直接液化是将煤温和

7、地破碎为分子量较大的自由基碎片，同时对这些自由收稿日期：2009–11–14。[1]基金项目：国家自然科学基金资助项目（29725614，20821004）。基碎片加氢直接产生初级油的过程。作者简介：刘振宇（1954—），男，教授。电话010–64421073；德国人FriedrichBergius于1913年发明了煤直E–mailliuzy@mail.buct.edu.cn。·194·化工进展2010年第29卷[2]吨(油)/年。但当时的液化条件非常苛刻，单台规模小，整个过程的可靠性和安全性都不高。神华20世纪50年

8、代中东廉价石油的开发使得煤液化过程的成本相对过高，致使全球的煤直接液化研发停顿。但70年代的两次石油危机促使发达国家再（神华）次重视煤液化的研发，由此开始了煤直接液化技术蓬勃发展的第二个阶段，到90年代中期形成了数十项工艺[1－2]。与二战期间的工艺相比，这些工艺的（年代）图11960年以来全球开发的煤直接液化主要工艺条件相对缓和