煤的直接加氢液化工艺
煤直接液化
神华煤直接液化工艺
高效催化剂 神华神东矿区 一期工程1Mt/a×3
直接液化发展
关于技术问题
提高铁系催化剂的加氢液化活性
研发液化粗油加氢精制催化剂
大规模工程开发，工业示范运行，工程技术能力
高压煤浆泵、减压阀等关键设备 工艺优化，适合中国煤特点技术 不单纯追求经济效益，立足长远
直接液化发展
3.煤的直接液化发展现状
直接液化
1979年～1996年： 国家支持下，进行了50多种中国煤种评价，筛选了十 几种适宜直接液化的矿点。掌握了中国煤炭应用于直 接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。
直接液化
• 1996－2000年 完成中美、中德、中日合作3个百万吨级
工厂预可行性研究 • 2000年后 神华示范工程工艺优化研究（863计划）， 高催化剂开发、应用（863计划） CDCL工艺开发基础研究（973基础研究）
关于原料煤消耗
中国查明煤炭资源储量1.02万亿吨，有大量可供使用的适
宜原料煤（特别是西部煤炭资源）
按照4吨原燃料煤生产1吨液化油，如形成2000万吨产能， 需要消耗煤炭约8000万吨
2020年全国煤炭消费量可能达到约30亿吨，直接液化用煤 仅占2.7％
直接液化发展
关于产业发展 2010年前建成100万吨/年工业示范工程 完成中国新工艺（CDCL工艺）开发基础研究
1.3、德国的IG和IGOL工艺
煤 煤浆 催化液相加氢 固态物 H2 分离 中油 催化液相加氢 蒸馏 产品 轻油 循环油
制氢
H2
重质油
H2 原 料 煤
备 煤
循环气
尾气
催 化 剂
神华煤直接液化工艺技术特点和优势
神华煤直接液化工艺技术特点和优势神华煤直接液化示范工程采用的煤直接液化工艺技术是在充分消化吸收国外现有煤直接液化工艺的基础上，利用先进工程技术，经过工艺开发创新，依靠自身技术力量，形成了具有自主知识产权的神华煤直接液化工艺神华煤直接液化工艺技术特点1) 采用超细水合氧化铁(FeOOH)作为液化催化剂。
以Fe 2 + 为原料，以部分液化原料煤为载体，制成的超细水合氧化铁，粒径小、催化活性高。
2) 过程溶剂采用催化预加氢的供氢溶剂。
煤液化过程溶剂采用催化预加氢，可以制备45% ～50%流动性好的高浓度油煤浆;较强供氢性能的过程溶剂防止煤浆在预热器加热过程中结焦，供氢溶剂还可以提高煤液化过程的转化率和油收率。
3)强制循环悬浮床反应器。
该类型反应器使得煤液化反应器轴向温度分布均匀，反应温度控制容易;由于强制循环悬浮床反应器气体滞留系数低，反应器液相利用率高;煤液化物料在反应器中有较高的液速，可以有效阻止煤中矿物质和外加催化剂4)减压蒸馏固液分离。
减压蒸馏是一种成熟有效的脱除沥青和固体的分离方法，减压蒸馏的馏出物中几乎不含沥青，是循环溶剂的催化加氢的合格原料，减压蒸馏的残渣含固体50%左右。
5) 循环溶剂和煤液化初级产品采用强制循环悬浮床加氢。
悬浮床反应器较灵活地催化，延长了稳定加氢的操作周期，避免了固定床反应由于催化剂积炭压差增大的风险;经稳定加氢的煤液化初级产品性质稳定，便于加工;与固定床相比，悬浮床操作性更加稳定、操作周期更长、原料适应性更广。
神华示范装置运行结果表明，神华煤直接液化工艺技术先进，是唯一经过工业化规模和长周期运行验证的煤直接液化工艺。
神华煤直接液化工艺技术优势1)单系列处理量大。
由于采用高效煤液化催化剂、全部供氢性循环溶剂以及强制循环的悬浮床反应器，神华煤直接液化工艺单系列处理液化煤量为6000 t/d。
国外大部分煤直接液化采用鼓泡床反应器的煤直接液化工艺，单系列最大处理液化煤量为每天2500 ～3000 t。
煤直接液化和煤间接液化综述
煤直接液化和煤间接液化综述摘要：煤的直接液化和间接液化技术经过长期发展，已形成了各自的工艺特征和典型工艺。
我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”，以煤制油已成为我国能源战略的一个重要趋势。
经过长期不断努力，我国初步形成了“煤制油”产业化的雏形，在未来将迎来更多机遇和挑战。
关键字：煤直接液化煤间接液化发展历程现状前景1.煤直接液化煤直接液化又称煤加氢液化, 是将固体煤制成煤浆, 在高温高压下, 通过催化加氢裂化, 同时包括热解、溶剂萃取、非催化液化, 将煤降解和加氢从而转化为液体烃类, 进而通过稳定加氢及加氢提质等过程, 脱除煤中氮、氧、硫等杂原子并提高油品质量的技术。
煤直接液化过程包括煤浆制备、反应、分离和加氢提质等单元。
煤的杂质含量越低, 氢含量越高, 越适合于直接液化。
1.1发展历程煤直接液化技术始于二十世纪初, 1913年德国科学家Bergius首先研究了煤高压加氢, 并获得了世界上第一个煤液化专利, 在此基础上开发了著名的I G Farben工艺。
该工艺反应条件较为苛刻, 反应温度为470℃, 反应压力为70MPa。
1927年德国在Leuna建立了世界上第一个规模为0.1Mt/a的煤直接液化厂, 到第二次世界大战结束时,德国的18个煤直接液化工厂总油品生产能力已达约4.23Mt/a , 其汽油产量占当时德国汽油消耗量的50%。
第二次世界大战前后, 英国、美国、日本、法国、意大利、苏联等国也相继进行了煤直接液化技术的研究。
以后由于廉价石油的大量发现, 从煤生产燃料油变得无利可图, 煤直接液化工厂停工, 煤直接液化技术的研究处于停顿状态。
20世纪70年代,石油危机发生后, 各发达国家投人大量人力物力进行煤直接液化技术的研发, 相继开发出多种煤直接液化工艺, 但由于从20世纪80年代后期起原油价格在高位维持的时间不长,从煤生产燃料油获利的可能性较低, 这些工艺都没有实现工业化。
1.2煤直接液化技术的工艺特征典型的煤直接加氢液化工艺包括: ①氢气制备;②煤糊相(油煤浆)制备; ③加氢液化反应;④油品加工等“先并后串”四个步骤。
煤的直接加氢液化技术
自由基碎片加氢（一）
可用如下方程式表示加氢反应
R-CH2-CH2-R’→ RCH2·+R’CH2· RCH2·+R’CH2·+2H·→ RCH3+R’CH3
煤加氢液化过程包括一系列的顺序反应和平行反 应，但以顺序反应为主，每一级反应的分子量 逐级降低，结构从复杂到简单，杂原子含量逐 级减少，H/C原子比逐级上升。
直接液化工艺流程简图
催
化
剂
H2
煤煤
反
浆
应
分
提
离
质
循环溶剂
残渣
汽油 柴油
其它
工艺过程
该工艺是把煤先磨成粉，再和自身组的部分液 化油（循环制剂）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.1t 无水无灰煤可产500—600Kg油，加上制氢用 煤，约3—4t原料煤产1t油。
催化剂作用
催化剂的作用是吸附气体中的氢分子，并将其 活化成活性氢以便被煤的自由基碎片接受。一 般选用铁系催化剂或镍、钼和钴类催化剂。硫 是煤直接液化的助催化剂，有些煤本身含有较 高的硫，可少加或不加助催化剂。
催化剂的影响
催化剂是煤直接液化过程的核心技术 优良的催化剂可以降低煤液化温度，减少副
煤的直接加氢液化技术
煤直接液化反应机理
把固体煤转化为液体油，就必须采用增加温 度或其他化学方法以打碎煤的分子结构，使大 分子物质变成小分子物质，同时外界要供给足 够量的氢，提高其H/C原子比。
煤直接液化反应比较复杂，大致可分为热解、 氢转移、加氢三个反应步骤
氢源
煤在热解过程中外界不提供氢 煤在热解过程中外界不提供氢，煤热解
煤炭液化技术
煤炭液化技术[编辑本段] 煤炭液化技术煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工过程产品的先进洁净煤技术。
根据不同的加工，使其转化成为液体燃料路线，煤炭液化可分为直接、化工原料和液化和间接液化两大类：一、直接液化直接液化是在高温（400℃以上）、高压（10MPa以上），在催化剂和溶剂作用下使煤的分子进行裂解加氢，直接转化成液体燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油，又称加氢液化。
１、发展历史煤直接液化技术是由德国人于1913 年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。
德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。
二战后，中东地区大量廉价石油的开发，煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。
70年代初期，由于世界范围内的石油危机，煤炭液化技术又开始活跃起来。
日本、德国、美国等工业发达国家，在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺，其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤液化油生产成本的目的。
目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL 工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。
这些新直接液化工艺的共同特点是，反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力由40MPa降低至17～30MPa，产油率和油品质量都有较大幅度提高，降低了生产成本。
到目前为止，上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d 级以上大型中间试验，具备了建设大规模液化厂的技术能力。
煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术，在技术上是可行的。
目前国外没有工业化生产厂的主要原因是，在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高，难以与石油竞争。
２、工艺原理煤的分子结构很复杂，一些学者提出了煤的复合结构模型，认为煤的有机质可以设想由以下四个部分复合而成。
第一部分，是以化学共价键结合为主的三维交联的大分子，形成不溶性的刚性网络结构，它的主要前身物来自维管植物中以芳族结构为基础的木质素。
煤炭直接液化技术总结
煤炭直接液化技术总结洁净煤技术——直接液化技术一、德国IGOR工艺1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480摄氏度；固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。
原理图：IGOR直接液化法工艺流程工艺流程：煤与循环溶剂、催化剂、氢气依次进入煤浆预热器和煤浆反应器，反应后的物料进入高温分流器，由高温分流器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸，分出残渣和闪蒸油，闪蒸油又通过高压泵打入系统，与高温分离器分出的气体及清油一起进入第一固定床反应器，在此进一步加氢后进入分离器。
中温分离器分出的重质油作为循环溶剂，气体和轻质油气进入第二固定床反应器再次加氢，通过低温分离器分离出提质后的轻质油品，气体经循环氢压机压缩后循环使用。
为了使循环气体中的氢气浓度保持在所需的水平，要补充一定数量的新鲜氢气。
液化油经两步催化加氢，已完成提质加工过程。
油中的氮和硫含量可降低到10－5数量级。
此产品经直接蒸馏可得到直馏汽油和柴油，再经重整就可获得高辛烷值汽油。
柴油只需加少量添加剂即可得到合格产品。
与其他煤的直接液化工艺相比，IGOR工艺的煤处理能力最大，煤液化反应器的空速为0. 36～0. 50 t /( m3·h)。
在反应器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其他煤液化工艺高出50%～100%。
由于煤液化粗油的提质加工与煤的液化集为一体，IGOR煤液化工艺产出的煤液化油不仅收率高，而且油品质量好。
工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。
投资可节约20％左右，并提高了能量效率。
第八章煤炭液化转化技术产技术
第七节 F-T合成工艺
1 气相固定床合成工艺 2 气流床Synthol合成工艺 3 三相浆态床F-T合成——Kolbel工艺 4 流化床F-T合成工艺
一、气相固定床合成工艺
二、气流床Synthol合成工艺
三、三相浆态床F-T合成——Kolbel 工艺
三、三相浆态床F-T合成——Kolbel 工艺
1 煤炭间接液化的一般加工过程 2 F-T合成的基本原理 3 F-T合成催化剂
一、煤炭间接液化的一般加工过程
一、煤炭间接液化的一般加工过程
一、煤炭间接液化的一般加工过程
1.煤预处理 2.煤炭气化 3.气体净制 4.气体转换 （1）CO变换法 （2）甲烷重整法 5.F-T合成与产物回收
一、煤炭间接液化的一般加工过程
）含量高低影响合成
反应速度的快慢。一般是
含量高，反应速率快，
转化率增加，但是反应放出热量多，易造成床层超温。
另外制取高纯度的
合成原料气体成本高，所以
一般要求其含量为80％～85％。
二、反应温度
在所有动力学方程中，反应速率和时空产率都随温 度的升高而增加。必须注意，反应温度升高，副反应的 速率也随时猛增。如温度高于300℃时，甲烷的生成量越 来越多，一氧化碳裂解成碳和二氧化碳的反应也随之加 剧。因此生产过程中必须严格控制反应温度。
三、反应压力
反应压力不仅影响催化剂的活性和寿命，而且也影 响产物的组成与产率。
压力增加，反应速度加快，尤其是氢气分压的提高， 更有利于反应速率的加快，这对铁催化剂的影响比钴剂 更加显著。
四、空间速度
对不同催化剂和不同的合成方法，都有最适宜的空 间速度范围。在适宜的空间速度下合成，油收率最高。 但是空间速度增加，一般转化率降低，产物变轻，并且 有利于烯烃的生成。
煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺
煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺引言在当前全球能源供应紧张的背景下，开发和利用高品质液体燃料成为了国际能源领域的研究热点之一。
煤温和加氢液化技术作为一种重要的液体燃料制备方法，具有资源成本低、适用范围广的优势，对我国能源战略和经济发展具有重要意义。
本文将从煤温和加氢液化的原理、关键技术及工艺流程等方面进行综合分析和探讨。
原理煤温和加氢液化是一种将固体煤转化为液体燃料的技术。
其原理是通过高温和高压的条件下，将煤在氢气的催化作用下进行化学反应，使煤中的高分子化合物裂解，并生成液体燃料。
这一过程主要包括三个步骤：煤的热解、煤的气化和煤的加氢。
煤的热解煤的热解是指将煤暴露在高温环境中，使煤中的有机质在没有氧气的条件下发生热解反应，生成气体和液体产物。
热解过程中，煤中的高分子化合物会发生裂解，生成低分子量的化合物，如烃类等。
煤的气化煤的气化是指将煤中的热解产物（如烃类）在高温和高压的条件下与氢气反应，生成更高价态的化合物。
在气化过程中，煤中的烃类会与氢气发生反应，生成一系列的液体和气体产物，其中液体产物就是液体燃料的主要来源。
煤的加氢煤的加氢是指将煤中的气化产物在高温和高压的条件下与氢气进一步反应，将气体产物中的不饱和化合物加氢饱和，生成高品质的液体燃料。
加氢反应可以提高液体燃料的氢碳比，增加其能量密度，提高其燃烧效率。
关键技术煤温和加氢液化制高品质液体燃料的关键技术包括催化剂选择、温度和压力控制、反应器设计等。
催化剂选择催化剂的选择对煤温和加氢液化的反应效果和产物质量起到关键作用。
优质的催化剂应具有高催化活性、良好的稳定性和选择性，能够在适宜的温度下催化反应进行。
常用的催化剂包括铁、镍、钼等金属催化剂以及复合催化剂。
温度和压力控制温度和压力是影响煤温和加氢液化反应进行的重要因素。
适当的温度和压力可以促进反应物的转化率和产物的质量。
一般来说，较高的温度和压力有利于提高反应速率和产品收率，但过高的温度和压力会增加能源消耗和设备投资。
煤的直接加氢液化技术
催化剂
循环油是主要的供氢载体，催化剂的功能是促 进溶于液相中的氢与脱氢循环油间的反应，使 脱氢循环油加氢并再生。
在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受 热分解，而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为 单个分子的独立的自由基碎片。在高压氢气和 催化剂存在下，这些自由基碎片又被加氢，形 成稳定的低分子物 。
催化剂作用
催化剂的作用是吸附气体中的氢分子，并将其 活化成活性氢以便被煤的自由基碎片接受。一 般选用铁系催化剂或镍、钼和钴类催化剂。硫 是煤直接液化的助催化剂，有些煤本身含有较 高的硫，可少加或不加助催化剂。
催化剂的影响
催化剂是煤直接液化过程的核心技术 优良的催化剂可以降低煤液化温度，减少副
产生的自由基碎片只能靠自身的氢再分配，使 少量的自由基碎片形成低分子油和气，而大量 的自由基碎片则发生缩聚反应生成固体焦 。
煤在热解过程中外界供给氢
煤热解产生的自由基碎片与周围的氢结合成稳 定的H/C原子比较高的低分子物(油和气)，这 样就能抑制缩聚反应，使煤全部或绝大部分转 化成油和气。一次加氢液化的实质是用高温切 断化学结构中的C-C键，在断裂处用氢来饱和， 从而使分子量减少和H/C原子比提高。反应温 度要控制合适，温度太低，不能打碎煤分子结 构或打碎的太少，油产率低。一般液化工艺的 温度为400℃～470℃。
自由基碎片加氢（一）
可用如下方程式表示加氢反应
R-CH2-CH2-R’→ RCH2·+R’CH2· RCH2·+R’CH2·+2H·→ RCH3+R’CH3
煤加氢液化过程包括一系列的顺序反应和平行反 应，但以顺序反应为主，每一级反应的分子量 逐级降低，结构从复杂到简单，杂原子含量逐 级减少，H/C原子比逐级上升。
煤的直接液化
4、操作条件 温度和压力是影响煤直接液化反应进行的 两个因素，也是直接液化工艺两个最重要 的操作条件。 煤的液化反应是在一定温度下进行的，不 同工艺的所采用的温度大体相同，一般为 440~460º C。当温度超过450º C时，煤转化 率和油产率增加较少，而气产率增多，因 此会增加氢气的消耗量，不利于液化。
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。 通常认为在煤的直接液化过程中，溶 剂能起到如下作用：
a）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。 b）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。 c) 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。
d）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，通常采用煤直接液化后 的重质油作为溶剂，且循环使用，因此又 称为循环溶剂。
3、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。
对压力而言，理论上压力越高对反应越有 利，但这样会增加系统的技术难度和危 险性，降低生产的经济性，因此，新的 生产工艺都在努力降低压力条件。 早期液化反应（如德国工艺）压力 高达 30~70MPa ，目前常用的反应压力 已经降到了 17~25MPa ，大大减少了设 备投资和操作费用。
煤的直接液化
煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气（CO+H 2）为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。
通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG （液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX （苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。
煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S 再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913 年，德国化学家柏吉乌斯（Bergius）首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。
煤炭直接加氢液化一般是在较高温度（400 C以上），高压（10MPa以上），氢气（或CO+H 2,C0+H20）、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。
煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。
煤与石油主要都是由C、H、O 等元素组成。
煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C原子比比石油低，氧含量比石油高I 煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。
煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。
通过加氢，改变煤的分子结构和H/C 原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。
煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程煤直接液化，煤液化方法之一。
将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。
因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
详情如下：一、埃克森供氢溶剂法简称EDS法,为美国埃克森研究和工程公司1976年开发的技术。
原理是借助供氢溶剂的作用，在一定温度和压力下将煤加氢液化成液体燃料。
建有日处理250t煤的半工业试验装置。
其工艺流程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离几个部分（图1）。
首先将煤、循环溶剂和供氢溶剂（即加氢后的循环溶剂）制成煤浆，与氢气混合后进入反应器。
反应温度425～450℃，压力10～14MPa,停留时间30～100min。
反应产物经蒸馏分离后，残油一部分作为溶剂直接进入混合器，另一部分在另一个反应器进行催化加氢以提高供氢能力。
溶剂和煤浆分别在两个反应器加氢是EDS法的特点。
在上述条件下,气态烃和油品总产率为50%～70%(对原料煤),其余为釜底残油。
气态烃和油品中C1～C4约占22%,石脑油约占37%，中油(180～340℃)约占37%。
石脑油可用作催化重整原料，或加氢处理后作为汽油调合组分。
中油可作为燃料油使用，用于车用柴油机时需进行加氢处理以减少芳烃含量。
减压残油通过加氢裂化可得到中油和轻油。
埃克森供氢溶剂法流程图二、溶剂精炼煤法简称SRC法,是将煤用溶剂制成浆液送入反应器，在高温和氢压下，裂解或解聚成较小的分子。
此法首先由美国斯潘塞化学公司于60年代开发，继而由海湾石油公司的子公司匹兹堡－米德韦煤矿公司进行研究试验，建有日处理煤50t的半工业试验装置。
按加氢深度的不同，分为SRC－Ⅰ和SRC－Ⅱ两种。
SRC-Ⅰ法（图2）以生产固体、低硫、无灰的溶剂精炼煤为主，用作锅炉燃料，也可作为炼焦配煤的黏合剂、炼铝工业的阳极焦、生产碳素材料的原料或进一步加氢裂化生产液体燃料。
近年来，此法较受产业界重视。
SRC-Ⅱ法用于生产液体燃料，但因当今石油价格下降以及财政困难，开发工作处于停顿状态。
煤的直接液化
煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气(CO+H2)为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。
通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG（液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。
煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913年，德国化学家柏吉乌斯(Bergius)首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。
煤炭直接加氢液化一般是在较高温度(400℃以上)，高压(10MPa以上)，氢气(或CO+H2, CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。
煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。
煤与石油主要都是由C、H、O等元素组成。
煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C 原子比比石油低，氧含量比石油高I煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。
煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。
通过加氢，改变煤的分子结构和H/C原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。
1927年德国在莱那(Leuna)建立了世界上第一个煤直接液化厂，规模10×l04 t/a。
煤直接液化工艺
煤直接液化工艺
煤直接液化工艺是指以煤作为原料，实现煤直接液化的工艺过程，常用于煤炭液化及
后处理。
该工艺可实现对煤中的喹啉、醛、酮等有毒物质的有效去除，最终获得质优的液
体产品。
煤直接液化工艺的原理是通过液化空气（空气和氧气的混合物），将煤实现液化和加
氢催化，使煤中的烯烃和烷烃发生溶解的反应。
反应在450~550℃的高温下进行，需要催
化剂的参与，同时，也会产生大量的水蒸汽，湿气和氢气。
可以根据不同的操作参数，得
到不同质量和性能的液化产物。
煤直接液化工艺具有节约资源、减少污染、提高煤品质等优点，从而被广泛应用于煤
制热力发电等领域。
在热力发电时，煤直接液化技术可以减少煤制热力发电成本，通过改
变煤中的组成，提高发电效率，并减少产生的有害气体的排放量。
此外，煤直接液化还可以提高燃烧室、燃料比例等技术性能，从而为液化发动机技术
提供技术支持。
这种工艺也可以用于替代传统的石油液化，有效补充能源，延长等候时间，并可能有助于减少碳排放。
除了优势，煤直接液化工艺也存在一些工艺方面的挑战。
首先，煤中的污染往往会破
坏催化剂的活性，降低活性剂的利用率。
其次，煤的液化过程中需要占用高电压的设备设施，增加设备投资成本。
综上所述，煤直接液化工艺对于资源利用和环境保护仍有巨大潜力，在研究和技术改进方面仍需要充分发挥。
《煤化工工艺学》__煤的直接液化
虽可实现煤就地液化，不必建井采煤，但还存在许多 技术和经济问题，近期内不可能工业化 。
§7.2 煤加氢液化原理
一、煤和石油的比较
煤和石油同是可燃矿物；有机质都由碳．氢、氧、氮和硫元素构 成，但它们在结构、组成和性质上又有很大差别： 化学组成上，石油的H/C原子比高于煤，而煤中的氧含量显著高
就会彼此结合，这样就达不到降低分子量的目的。多环芳
烃在高温下有自发缩聚成焦的倾向。
在煤加氢液化中结焦反应是不希望发生的。一旦发生，
轻则使催化剂表面积炭，重则使反应器和管道结焦堵塞。
采取以下措施可防止结焦：
•
① 提高系统的氢分压；
•
② 提高供氢溶剂的浓度；
•
③ 反应温度不要太高；
•
④ 降低循环油中沥青烯含量，
（3）高压催化加氢法
如：德国的新老液化工艺和美国的氢煤法。
（4）煤和渣油联合加工法
以渣油为溶剂油与煤一起一次通过反应器，不用循环 油。渣油同时发生加氢裂解转化为轻质油。美国、加 拿大、德国和苏联等各有不同的工艺。
（5）干馏液化法
煤先热解得到焦油，然后对焦油进行加氢裂解和提质 。
（6）地下液化法
为保证催化剂维持一定的活性，在反应中连续抽出约2％的催 化剂进行再生。同时补充足够的新催化剂。
反应产物的分离和IG新工艺相近，即经过热分离器到闪蒸塔4 ，塔顶产物经常压蒸馏塔7分为轻油、中油和重油；塔底产物经旋 流器10，含固体少的淤浆返回系统制煤浆，而含固体多的淤浆经 液固分离器9再进入减压蒸馏塔8进行减压蒸馏。塔底残渣用于气 化和中油与氢气混合后，经热交换器和预 热器，进入3个串联的固定床催化加氢反应器、产物 通过热交换器后进一步冷却分离，分出气体和油， 前者基本作为循环气，后者经蒸馏得到汽油作为主 要产品，塔底残油返回作为加氢原料油。
煤的液化
23
煤的间接液化
工业应用的铁催化剂有沉淀铁和熔铁两种： 沉淀铁催化剂 属于低温型催化剂，反应温度＜ 280℃，活性比熔铁催化剂 高，用于固定床和浆态床反应器。使用的助催化剂有Cu，K2O和 SiO2。Cu有助于氧化铁还原，SiO2是结构型助催化剂，K2O可提 高催化剂活性和选择性。为了提高活性，需用氢还原，使铁中 25％～30％还原成金属态，45％～50％还原成二价铁，制得的 铁催化剂用于 0.7 ～ 12 MPa 压力条件下合成，油收率为 140 g／m3（CO＋H2），因为它强度差，不适合用于流化床和气流床。
②石油的主体是低分子化合物，而煤的主体是高分子聚合物； ③煤中有较多的矿物质。
O
分子 H 量
5000~10000 2.4 5.0 5.5 2000 5.2 吡啶萃取物的分子量约
平均值200 5.0-6.1 11-14 14 600 25 高沸点渣油的分子量
0.32.4 4.1 11.1 21.3 25-45 以烟煤的有机结构为例：2-4个环或 0.9 更多的芳香环构成的芳核，环上含有 因此要把煤转化为油，需加氢、裂解和脱灰。 0.9 1.7 1.9 1.2 0.5-1.9 0.2 N 氧、氮、硫等官能团及侧链，成为煤 主要由直链烷烃、环烷烃和芳香烃 结构 的结构单元。由非芳香结构—CH2— 组成的混合物。但芳香烃含量 0.6 1.2 0.6 0.1-0.5 1.0 S ，— CH2—CH0.8 少。 2—或醚键—O—，—S— 连接几个结构单元（5-10个）呈现 0.31 0.67 0.82 0.87 1.00 1.76 1.94 4 H/C 空间立体结构的高分子聚合物。
25
煤的间接液化 （4）F—T合成反应器
费托合成是强烈放热反应所以，反应器设计的基点是如何排 除大量的反应热而使反应的选择性最佳、催化剂使用寿命最长、 生产最经济。
煤直接液化综述
煤直接液化综述摘要：本文总结了煤直接液化原理。
通过实验研究，在煤油浆体制备和加氢液化反应效果上有重大突破，并提出了新的观点和看法。
在浆体制备上，选用元宝山煤和煤焦油馏分油为溶剂，制备出具有良好流动性和稳定性的煤浆，降低了生产设备因沉积，堵塞而产生的维修费用，延长了生产周期；在加氢液化方面，选用高效的催化剂，使总转化率，出油率显著提高，残渣明显减少，增加了产量，降低了残渣处理量，由于反应时间的需求小，使得生产装置空速高，生产效率大大提高。
关键字：煤直接液化；流动性；稳定性；催化剂；煤直接液化的原理煤炭直接加氢液化一般是在较高温度(>400℃)，高压(17MPa)，氢气(或CO+H2，CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤加氢，直接转化为液体油的加工过程。
煤和石油主要都是由C、H、O等元素组成，不同的是：煤的氢含量和H／C原子比比石油低，氧含量比石油高；煤的分子量大，一般大于5000。
而石油约为200，汽油约为110；煤的化学结构复杂，一般认为煤有机质是具有不规则构造的空间聚合体，它的基本结构单元是缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。
煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子(氧、氨、硫)、碱金属和微量元素。
根据其组成结构，可将煤在液化反应中的转化过程如图表示：注：上述反应历程中C1表示煤有机质的主体，C2表示存在于煤中的低分子化合物，C3表示惰性成分。
二、制浆阶段各种要求2.1煤种的选择国内外大量的煤直接液化实践证明，由于煤的结构极其复杂，煤中有机质不是以一定的分子形式存在，而是以多样复杂的高分子化合物的混合形式存在，所以，不能客观的确定其化学结构。
煤种不同，即煤的体相、表面形貌、内水含量、矿物质种类和含量等不同，直接液化难易程度也有很大差别。
其中煤的分子结构、组成、岩相组分含量及煤灰成分等对煤直接液化均有很大影响。
煤的液化技术与工艺
煤的液化技术与工艺直接液化直接液化工艺旨在向煤的有机结构中加氢，破坏煤结构产生可蒸馏液体。
目前已经开发出多种直接液化工艺，但就基本化学反应而言，它们非常接近，共同特征是：在高温和高压的条件下，在溶剂中将较高比例的煤溶解，然后加入氢气和催化剂进行加氢裂化过程。
直接液化是目前可使用的最有效的液化方式。
在合适的条件下，液体产率超过70%（以干燥、无矿物质煤计）。
如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话，采用现代化的液化工艺时总热效率（即转化成最终产品的输入原料的热值比例，%）一般为60～70%。
直接液化工艺的液体产品比热解工艺的产品质量要好得多，可以不与其它产品混合直接用作大部分固定式燃料。
但是，直接液化产品在被直接用作运输燃料之前需要进行提质加工，采用标准的石油工业技术，让从液化厂生产出来的产品与石油冶炼厂的原料混合进行处理。
根据煤的溶解步骤是否与溶解后的煤再转化成可蒸馏的液体产品步骤来分，直接液化工艺可被分为以下两类：●单段直接液化工艺该工艺是通过一个主反应器或一系列反应器来生产蒸馏组分的。
这种工艺包括一个合在一起的在线加氢反应器，对原始馏分提质，而不能直接提高总转化率。
●两段直接液化工艺该工艺是通过两个反应器或一系列反应器来生产馏分的。
其中第一段的主要目的是进行煤的溶解，不加催化剂或只加入低活性的可弃催化剂。
第一段生产的重质煤液体在第二段中在高活性催化剂的作用下加氢，生产出馏分。
另外，有些工艺专门设计用于煤和石油衍生油共处理，也可以划到这两种工艺中去。
同样，上述两种液化工艺都可改进用来共处理。
单段液化工艺60年代中后期，煤炭液化技术得到了人们的重视，全部的液化工艺均为单段液化工艺，大部分的液化研究项目也集中在单阶段液化工艺上。
70年代发生了世界范围的石油危机，一些研究人员增加了第二段的研究工作，以提高轻质油的产量。
单段液化工艺主要包括：·Kohleoel液化工艺（德国鲁尔煤炭公司）·NEDOL液化工艺（日本新能源产业技术开发机构）·H-煤液化工艺（美国HRI公司）·Exxon供氢溶剂液化工艺（即EDS工艺，美国Exxon公司）·SRC-I和II液化工艺（美国海湾石油公司）·Imhausen高压液化工艺（德国）·Conoco氯化锌液化工艺（美国Conoco公司）上述大部分液化工艺已经被淘汰，但Kohleoel和NEDOL液化工艺目前仍被广泛采用，开发商准备对这两种液化工艺进行商业性生产。
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张 伟，金俊杰，俞 虹，田莉雅
（兖矿集团煤化工办公室，山东 邹城介绍了煤液化的方法，重点对目前世界上较先进成 熟的煤直接液化技术的工艺特点进行了总结和比较，提出了综合利用煤直接加氢液化技术炼 油的可行性方案。
关键词：洁净煤技术；煤液化工艺；方案
南非因不产石油和天然气，而煤炭储量丰富且 价格低廉，在 1955 年建立了 SaSOI - !合成油厂， 生产柴油、石蜡等产品，以后又建立了 SaSOI - "、 SaSOI - #厂，分别于 1980、1982 年投产，主要生 产汽油，SaSOI 3 个厂每年可生产 450 万 t 车用燃料 和有价值的化工产品。
中图分类号：T @529
文献标识码：A 文章编号：1006-6772（2001）03-0031-03
石油是人类赖以生存和发展的最方便最重要的 能源。据 统 计， 目 前 石 油 占 世 界 能 源 消 费 结 构 的 39 % 。中国的石油资源有限，资源品位不高，难开 采资源比重较大。而中国又是一个石油消费大国， 90 年代以来一直靠进口石油弥补国内石油产量的 不足。随着中国经济的进一步发展，石油的供需矛 盾将日益突出。中国能源资源的特点，决定了中国 是以 煤 炭 为 主 的 能 源 结 构。 据 有 关 方 面 预 测， 到 2010 年，中国能源结构中煤炭的比例仍高居 70%， 能源结 构 中 以 煤 炭 为 主 的 局 面 长 期 不 会 改 变。 但 是，目前由于中国以煤为主的能源工业和化学工业 技术落后，给环境带来较严重的污染，面临着人类 环境保护要求的严重挑战。
洁净煤技术 2001 年第 7 卷第 3 期
兖矿集团的北宿及杨村高硫煤。
表 ! 几种煤直接液化工艺技术的比较
操作条件
液化
生产工艺
温度 / C 压力 / Mpa 催化剂
主产品
H - CoaI 454
21 Co / Mo / AI2O3 合成原油、燃料油
SRC 400 ~ 450 10 ~ 15 煤中硫铁矿 固、液态溶剂精炼煤
洁净煤技术是将节约煤炭资源、技术进步、减 少污染作为一个整体，把煤炭洁净高效贯串于开发 与利用的全过程，实施社会与经济效益并重、经济 与环境协调发展。国务院批准的《中国洁净煤技术 “九五”计划和 2010 年发展纲要》中明确了中国洁 净煤技术涉及 4 个领域 14 项技术，煤炭液化技术 即是其 中 之 一。 煤 液 化 技 术 生 产 的 油 品 为 洁 净 燃 料，符合国家清洁燃料和环保要求，是洁净煤技术 中值得优先考虑的技术。煤炭液化工业化生产对中 国洁净煤技术的发展和环境保护无疑具有很大的推 动作用。
表 1 为几种煤直接液化工艺技术的比较。
! 可行性方案
原料煤的选择。根据煤直接液化的大量试验结 果，原料煤一般应符合以下条件：越年轻的煤，挥 发分越高，越易液化，故选择高挥发分年轻烟煤或 硬质褐煤；灰分小于 10%；因为硫在煤加氢反应 中起助 催 化 剂 的 作 用， 最 后 又 以 单 质 硫 的 形 式 回 收，因此硫含量高有好处，尽量用高硫煤。如可选
（6）NEDOL 工艺 NEDOL 工艺是日本独创的煤液化法。它集聚
了“直接加氢 法 ”、“ 溶 剂 萃 取 法 ” 和 “ 溶 剂 分 解 法”这 3 种烟煤液化法的优点。该工艺由煤炭预处 理、液化反应、液化油蒸馏设备及溶剂加氢 4 部分 组成。该工艺的特点是：温和的反应条件，液化催 化剂采用天然黄铁矿，溶剂是液化重质馏分加氢后 的供氢溶剂；适用于从次烟煤至煤化度低的烟煤等 广泛煤种。利用该技术在日本鹿岛建有一套日处理 煤量 150t 的工业性试验装置。
" 存在问题与发展前景
目前尚无一套采用先进工艺的工业化煤直接液 化的装置建成运行，作为第一套装置存在有一定风 险。煤炭液化工业化生产厂是技术密集、资金密集 型的大型企业，技术的配套和工程化问题尚有大的 工作量，另外，国外技术的引进和优化组合的合理
性也要进一步探讨。从发展前景上看，中国的资源 特点是富煤少油，石油供应紧张是长期影响中国经 济发展的制约因素，利用中国丰富的煤炭资源，采 用煤炭液化技术，把煤转化成汽油、柴油将是中国 经济发展的必然趋势，就煤炭行业本身而言，煤炭 液化也是煤炭深度加工的有效途径之一。煤炭液化 在中国有着十分广阔的发展前景。
Coal Direct Hydrogenation liGuefaction process
ZHANG Wei，JIN Jun - ie，Y U Hong， T IAN Li - ya
（ Coal Chemical Engineering 0 f fice，Yanzhou Mining Group . ，Zoucheng 272500， China）
（7）FFI 低压加氢液化工艺 是俄罗斯在开发研制的煤直接加氢液化成液体
燃料的新工艺。以褐煤和烟煤为原料生产液体燃料 产品和化工产品。利用此工艺于 1987 年建立了日 处理煤 5 ~ 10 t 的 工 艺 开 发 装 置，连 续 运 转 了 7 年。还进行了年生产 300 万 t 液体产品的工业企业 的工厂设计。该工艺的特点是：原料准备阶段采用 了先进的高效振动碾磨机；采用了瞬间煤涡流舱干 燥技术，使煤发生爆炸式湿度分离、热粉碎和气孔 爆裂，干燥时间大大减少；采用了高效可再生催化 剂钼酸铵和三氧化二钼，85% ~ 90%的催化剂可以 经再生回收；煤液化压力降至 6 ~ 10 Mpa，降低了 设备制运费用、减少了气体压缩及液体泵送的电能 消耗。
装置。 （5）IGOR 工艺 德国开发的 IGOR 工艺是在 IG 工艺的基础上
改进而成的。原料煤经磨碎、干燥后与催化剂、循 环油一起制成煤浆，加压至 30Mpa 并与氢气混合， 进入反应器进行加氢液化反应。液体产物经 2 个在 线固定床反应器加氢后，分离成汽油、柴油等。该 工艺特点是将液化油二次加氢反应器与高压液化装 置联合为一个整体，省去了由于物料进出装置而造 成的能量消耗及工艺设备。1981 年在 Bottrop 建成 日处理煤 200t 的工业性试验装置。
CTSL 400 ~ 450 17 Fe 系胶状
合成原油
EDS
450
15
轻质油、燃料油
IGOR 400 ~ 475 30
赤泥等
轻油、中油
NEDOL 462 17 ~ 19 黄铁矿
石脑油、轻油
FFI 425 ~ 435 6 ~ 10 钼酸铵 / Mo2O3
合成原油
反应温度。反应温度高可提高煤的转化速度， 特别是能促进沥青烯向油的转化，但温度过高会增
加结焦的危险性和产生过多的气体。 反应压力。由于氢在煤浆中的溶解度随压力增
加而 增 加， 一 般 压 力 越 高 越 好， 但 将 压 力 控 制 在 20 Mpa 以下是完全可行的，从设备投资和操作费 用降低考虑，在保证液化反应正常进行的前提下， 以低压为好。
综合各种煤直接液化技术的特点，提出以下可 行性方案：关键技术推荐采用俄罗斯涡流仓干燥煤 制备、高效可再生催化剂低压（6 ~ 10 Mpa）加氢 液化工艺；造气制氢选用中国自行开发的新型对置 多喷嘴水煤浆气化技术；油渣分离及成品油提质加 工采用日本 NEDOL 技术；硫磺回收采用硫回收率 达 99%以上的克劳斯回收工艺。设想的工艺流程 简图如下：
Abstract：To deveIop the coaI direct Iiguefaction is guite necessary in China. The summary and compari-
son of advanced and mature coaI direct Iiguefaction process characteristic on the worId were anaIyzed . A
（1）H - CoaI 工艺 是美国碳氢化合物研究公司研制。以褐煤、次 烟煤或烟煤为原料，生产合成原油或低硫燃料油。 原料煤经破碎、干燥后与循环油一起制成煤浆，加 压至 21Mpa 并与氢气混合，进入沸腾床催化剂反 应器进行加氢液化反应，经分离、蒸馏加工后制得 轻质油和重油。该工艺的特点是：高活性载体催化 剂，采用固、液、气三相沸腾床催化反应器；残渣 作气化原料制氢气。建有 600 t / d 工 业 性 试 验 装 置。 （2）SRC 溶剂精炼煤工艺 以高硫煤为原料，将煤用供氢溶剂萃取加氢， 生产清洁的低硫低灰的固体燃料和液体燃料。可分 为 SRC - !及 SRC - "法，SRC - !以生产固态溶 剂精煤为主，SRC - "以生产液体燃料为主。主要 有以下特点：反应条件缓和，固液分离分别采用过 滤和减压蒸馏技术；煤中黄铁矿就是催化剂，不外 加催化剂，反应剂活化氢主要来源于供氢溶剂。建 有 50 t / d 的中试装置。 （3）CTSL 工艺 是美国碳氢化合物公司在 H - CoaI 工艺基础上 发展起来的催化两段液化工艺。特点是反应条件缓 和，采用 2 个与 H - CoaI 工艺相同的反应器，达到 全返混反应器模式；催化剂采用专利技术制备的铁 系胶状催化剂，催化剂活性高、用量少；在高温分 离器后面串联有加氢固定床反应器，起到对液化油 加氢精制的作用；固液分离采用临界溶剂萃取的方 法，从液化残渣中最大限度回收重质油。 （4）EDS 供氢溶剂工艺 是美国埃克森公司于 1977 年开发成功。原料 煤经破碎、干燥与供氢溶剂混合制成煤浆，与氢气 混合预热后进入反应器，进行萃取加氢液化反应， 煤液化产物进入分离后得到气体、石脑油、重油和 残渣。该工艺的主要特点：采用供氢溶剂对煤进行 萃取加氢液化；采用了循环溶剂，非催化反应，循 环溶剂在进入煤的加氢反应前先在固定床反应器中 用高活性催化剂加氢使其成为供氢溶剂；溶剂加氢 和煤萃取加氢是分别进行；采用减压蒸馏进行固液 分离。1985 年完成了日处理煤 250t 的工业性试验 32
feasibiIity scheme of comprehensive utiIization coaI direct Iiguefaction technoIogy is put forward .