《煤化工工艺学》煤的直接液化
煤的直接液化综述
1文献综述引言煤炭液化作为洁净煤技术重要组成部分正在我国实现产业化。
综述介绍了我国能源的供需形势和今后的发展的趋势，阐明了煤炭液化的战略意义；从煤炭的化学结构以及与石油结构的区别出发，论述直接加氢液化的基本原理、化学反应、催化剂、工艺过程、产物的结构表征和重点的工程问题。
因煤炭的直接液化需要氢气，也介绍了合成氢气的技术。
1．1 我国的能源结构及煤液化的必要性1．1．1我国的石化能源结构1）煤炭资源我国的能源就目前来说主要是依靠石化能源，其中以煤炭、石油、天然气为主。
根据资料[1]对有关储量/资源数据的归类统计结果表明：全国垂深2000m以浅的煤炭资源的总量为55697.49亿t；垂深1000-2000m预测资源为27080.56亿，t占48%；全国已经发现的垂深1000m以浅的煤炭资源为28167亿t；其中可开采为7300多亿吨[2]。
而且中国的煤炭资源丰富，分布较广，资源潜力大；煤种齐全，特别是低变质、中变质的煤占有较大的比例，这对煤炭的液化、特别是直接液化是非常重要的资源保障[3]。
2）石油资源[1]根据全国第二次油气资源评价对我国150多个盆地或地区的油气资源评价结果，1994年公布的石油总量为940亿吨。
其中陆地资源量694亿吨，占总资源的73.8%；海域资源246亿吨。
陆地资源主要分布在东部和西部，分别占陆上资源的53.0%和37.3%；海域资源主要在南海和东海，分别占海域资源的26.2%和54.6%。
由上可知我国的石油资源相对的短缺，已成为近年来石油产量徘徊不上的主要原因，因此以煤或其它资源代替石油是立足国内资源、解决石油供需矛盾的重要途径。
3）天然气根据“八五”期间开展的全国第二次油气资源评价提供的数据，天然气资源的总量为38000亿立方米，其中陆地资源占78.4%，主要分布在中部和西部[4]。
而且我国的天然气资源探明和开发比较低，天然气在能源提供中还有一定的潜力，天然气在未来改变一次能源结构、实现能源多元化供应方面具有发展前景。
煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程煤直接液化是一种将煤转化为液态燃料的工艺，它可以将煤储量丰富的国家利用起来，减少对传统石油资源的依赖。
下面我将介绍一下煤直接液化的工艺流程。
首先，原料煤经过预处理后进入气化炉。
预处理主要包括煤的破碎、干燥和脱硫等工序，以确保煤的质量和适应气化反应的要求。
在气化炉中，煤与氧气或气化剂在高温和高压的条件下进行反应，产生一氧化碳和氢气等合成气体。
气化反应一般使用固定床气化炉或流化床气化炉。
接下来，合成气通过除尘和净化设备去除其中的灰分、硫化物等杂质，以保证后续反应的正常进行。
然后，合成气进入催化剂床层，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳和氢气进行合成反应，生成一系列的液态燃料。
在液化工艺中，通常采用多段式催化反应器，以提高反应的效率和产物的品质。
每个催化反应器都有自己的催化剂床层，通过恰当的控制温度、压力和催化剂的投料速度等参数，可以使合成气充分转化为液态燃料。
生成的液态燃料主要包括石脑油、汽车汽油、柴油和重油等。
在液化的过程中，会产生一些气态副产品，如氮气、二氧化碳等，这些副产品可以进行回收利用，降低环境污染。
最后，通过分离和精制，把液态燃料中的杂质、重油等分离出来，得到纯净的燃料产品。
精制过程中，常用的方法包括蒸馏、萃取和脱硫等，以提高燃料的质量和满足市场需求。
总结一下，煤直接液化工艺流程主要包括煤的预处理、气化反应、合成气净化、催化反应、分离和精制等环节。
通过合理的操作参数和催化剂的选择，可以高效地将煤转化为液态燃料，为国家能源发展提供了一种可行且可持续的路径。
同时，煤直接液化工艺也需要进一步的研究和改进，以提高工艺的经济性和环境友好性。
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
煤直接液化工艺是一种能够将煤转变为石油的革命性技术。
这项技术可以将煤以有利的经济效益转变为石油，以替代传统石油和其他替代能源，从而节省日益稀少的石油资源。
煤直接液化工艺的发展使得科学家们利用煤更加有效地开发石油，且减少了煤炭污染。
煤直接液化工艺的制备主要分为三个步骤：煤热解、石油生产和石油精制。
煤热解的过程，煤被加热高达2000℃，利用高温高压的状态下，改变煤的化学结构，从而将煤转换为气态物质。
石油生产则是将气态物质进一步合成为液态物质，最终得到原油；最后，精制工艺使原油精制得到合成汽油、柴油及其他含烃，如苯、乙烷等等，这就是煤直接液化工艺的完整过程。
煤直接液化工艺的应用，使得煤焦转换为液体燃料更容易、更快捷，从而消减了大量的碳排放量。
这种工艺可以从概念到实施的过程中，实现有效地利用煤炭资源，同时也减少了空气污染，形成一种绿色低碳的能源经济。
此外，煤直接液化工艺可以有效地利用煤炭资源，提高整体的煤焦炭液燃料性能，并且改善居民生活水平。
综上所述，煤直接液化工艺对于保护石油资源，环境保护和能源节约具有重要意义。
煤直接液化工艺可以有效地减少煤炭消耗，实现节能减排；另外，煤直接液化工艺可以分解、合成更多的石油和燃料，从而获得更多的可再生能源。
此外，在实现经济社会发展的同时，煤直接液化工艺也可以作为一种有效的能源节约技术，有助于改善能源利用结构，促进绿色低碳的发展。
随着人们日益重视环境保护，开发煤直接液化工艺也变得越来越重要。
为了促进能源节约，应提升煤直接液化工艺的社会应用水平，并倡导利用煤直接液化工艺维护环境的理念，以促进各方努力实施煤直接液化工艺，节省能源，保护环境。
煤直接液化工艺流程
煤直接液化工艺流程
《煤直接液化工艺流程》
煤直接液化是一种将煤直接转化成液体燃料的技术，被广泛应用于煤炭资源的高效利用和清洁能源的生产。
其工艺流程是一个复杂的化工过程，需要多种设备和技术的配合，下面将对其工艺流程进行说明。
首先，煤炭的预处理是整个工艺流程的第一步。
煤炭首先经过破碎、磨矿和筛分等步骤，使得煤炭颗粒的大小和形状更适合后续的反应和转化过程。
然后，煤质的选煤是非常关键的一步，通过密度分离、气浮和湿选等技术，将煤中的灰分和硫分等杂质进行分离，提高煤质的纯度。
接下来是煤的干馏。
将经过预处理的煤炭送入干馏炉中，利用高温和缺氧环境进行反应，将煤转化成气体和液体产物。
在此过程中，煤中的碳、氢、氧、氮等元素都将发生化学变化，产生气化气体和焦油等产品。
然后，气化气体进一步处理。
气化气体中含有一定量的一氧化碳和氢气，在进一步利用前，需要经过净化和变换等步骤，去除其中的杂质并转化成合成气，以便后续的加氢和合成反应。
最后是合成。
通过控制合成气的压力和温度，利用催化剂将合成气经过合成反应，生成液体燃料和化工产品。
整个煤直接液化工艺流程中，合成反应是决定产物品质的关键步骤。
总的来说，煤直接液化是一个复杂而又高效的技术，通过一系列工艺流程将煤炭转化成清洁高效的液体燃料。
随着技术的不断进步和设备的不断完善，相信煤直接液化技术将会在未来发挥更加重要的作用。
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。
煤化工工艺学第6章 煤的直接液化
（2）煤的液化溶剂对煤的抽提溶解作用
根据溶剂种类、抽提温度和压力等条件的不同，主要有两类。 ①热解抽提溶解 用高沸点多环芳烃或焦油馏分（如蒽、菲、喹
啉等）作为溶剂，抽提温度在400℃左右，煤伴有热解反应并被抽 提溶解。烟煤抽提溶解率一般在60%以上，少数煤甚至可达90%。 ②加氢抽提溶解 采用供氢溶剂（如四氢萘、四氢喹啉、二氢蒽 和二氢菲）或非供氢溶剂在高氢压力下，在大于400℃的温度下发 生抽提溶解，同时发生激烈的热解和加氢反应。
掺混 掺混 酯交换工艺
煤炭直接液化是在高温高压下，借助于供氢、溶剂和催化剂，使 煤与氢反应，从而将煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的 液体油。通过煤直接液化，不仅可以生产汽油、柴油、煤油、液化石油 气，还可以提取苯、甲苯、二甲苯混合物及生产乙烯、丙烯等重要烯烃 的原料。直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率高；主要缺点是 煤浆加氢工艺条件相对苛刻，反应设备需能够承受高温、高压和氢的腐 蚀。图6-1是神华直接液化项目流程图。
根据相似相溶的原理，溶剂结构与煤分子近似的多环芳烃，
对煤热解的活性基团有较大的溶解能力。 溶剂溶解氢气的量与压力成正比，压力越高，溶解的氢气越 多。 在煤液化装臵的连续运转过程中，实际使用的溶剂是煤直接 液化产生的中质油和重质油的混合油，称作循环溶剂，其主 要组成是2～4环的芳烃和氢化芳烃。循环溶剂经过预先加氢， 提高了溶剂中氢化芳烃的含量，可以提高溶剂的供氢能力。 煤液化装臵开车时，没有循环溶剂，则需采用外来的其他油 品作为起始溶剂。起始溶剂可以选用高温煤焦油中的脱晶蒽 油；也可采用石油重油催化裂化装臵产出的澄清油或石油常 减压装臵的渣油；还可以选择热处理软化成液体的废塑料、 废橡胶、废油脂作为溶剂。
6.1.1.2 石油
煤直接液化工艺
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25
俄罗斯低压加氢液化工艺
♣采用活性高的钼催化剂，并采用离心溶剂循环和焚烧回收催化剂
♣煤糊液化反应器压力低，降低成本
♣♣采采用用瞬 半间离涡线流固仓定煤床干催燥化技反术 应器对液精化选粗可编油辑进ppt行加氢精制
26
♣过滤改为减压蒸馏
♣循环油为中油与催化加氢重油混合
♣ 液化残渣不采用低温干馏，而气化制氢
♣糊相加氢、循环溶剂加氢与液化油提质加工串联
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10
♣ 煤处理能力增大（0.35t/m3.h增加到0.5t/m3.h），产率提高
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11
煤直接液化工艺（氢-煤法）
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12
煤直接液化工艺（氢-煤法）
两段液化工艺：通过两个不同功能的反应器或 两套反应装置生产液体产品。第一段是煤的热 解，在此阶段不加催化剂或低活性的可弃性催 化剂。第二段是一段产物在高活性的催化剂下 加氢再生产出液体产品
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4
4.3 煤直接液化工艺分类
典型煤直接液化工艺
IGOR 埃法克森供氢溶剂法（EDS） 氢煤法
NEDOL法 日本褐煤液化工艺（BCL） 溶剂精炼煤法（SRC)
♣使用胶态铁，活性提高，催化剂用量减少
♣采用外循环全返混三相鼓泡床；反应条件温和
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♣在线加氢精制；采用溶剂萃取脱灰
中国神华煤直接液化工艺
♣两段反应；减压蒸馏固液分离；采用超细铁催化剂
♣循环溶剂加氢；采用离线精选加可编氢辑p液pt 化粗油精制
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溶剂精炼煤法(SRCⅠ)
♣不外加催化剂
冷分离器
糊相加氢
预热430~450oC
《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。
第七章煤直接液化_煤化工工艺学
此工艺的特点是： ①液固分离采用闪蒸塔，生产能力大，效率高； ②循环油不含固体，还基本上排除了沥青烯； ③煤糊相加氢和油的加氢精制，使油收率增加， 质量提高
⑵ 氢-煤（H-Coal）法 此法是美国碳氢化合物研究公司（HRI）开发的，它是由 石油重油催化加氢的H-oil法演变而来，已完成煤处理量200～ 600t/d的中间试验。干煤粉碎到40目以下与自产油（按油煤 比1.5～2）混合制成煤浆，煤浆与氢气混合后经预热进入流化 床反应器。床内装有颗粒状Co-Mo/Al2O3催化剂，反应温度 450℃，压力16～19MPa。反应器底部设有高温油循环泵，使 循环油向上流动以保证催化剂处于流化状态。由于催化剂的密 度比煤高，催化剂可保留在反应器内，而未反应的煤粉随液体 从反应器排出。反应产物的分离与IGNew相近。用此法合成原 油时，煤转化率94.8％，氢耗4.9％，制燃料油时分别为93.2 ％和3.2％。 H-Coal法 流程图示于图6-3-04.
§ 7、煤的直接液化
§ 7．1 煤直接液化的意义和发展概况 § 7．2 煤加氢液化原理 § 7．3 德国煤直接液化工艺的发展
§ 7．1 煤直接液化的意义和发展概况
1.煤直接液化的意义 直接液化：将煤在较高温度（400℃以上）、 和压力（10MPa以上），下与氢反应使其 降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺， 故又称加氢液化。
3．煤加氢液化的影响因素 ⑴ 氢耗量 氢耗量的大小与煤的转化率和产品分布密切相关。见图63-05。由图6-3-05可见氢耗量低时，煤的转化率低，产品主要是沥 青，各种油的产率随氢耗量增加而增加，同时气体的产率也有所增加。 由表6-3-03可见因工艺、原料煤和产品的不同，氢耗也不同。 一般产品重时氢耗低。氢耗大多在5％左右。可以注意到，直接液化 消耗的氢有40％～70％转入C1～C3气体烃，另外25％～40％用于 脱杂原子，而转入产品油中的氢是不多的。脱杂原子和转入产品油中 的氢是过程必须的，对提高产品质量有利，故降低氢耗的潜力要放在 气态烃上。要降低气态烃的产率，措施有：①缩短糊相加氢的反应时 间，例如SRC-I工艺中，若停留时间从40min缩短到4min，气体产 率由8.2％降为1.3％，氢耗量从2.9％降为1.6％；②适当降低煤的 转化率，例如转化率达80％后，再提高不仅费时而且耗氢多；③选用 高活性催化剂；④采用后文介绍的分段加氢法。
名词解释煤的直接液化
名词解释煤的直接液化煤的直接液化是一种将煤转化为液体燃料的技术过程。
通过在高温和高压下，将固态煤转化为液体燃料，可以有效提高煤的能源利用率和减少对环境的污染。
随着全球能源需求的不断增长和化石能源资源的日益稀缺，煤的直接液化技术受到了广泛的关注。
这项技术被认为是一种可行的替代能源发展方向，因为煤作为世界上最丰富的化石能源之一，具有丰富的储量和广泛的分布。
煤的直接液化技术主要有两个步骤：煤的气化和液化。
首先，在高温和缺氧条件下进行煤的气化，将固态煤转化为气体，主要产生一氧化碳(CO)和氢气(H2)等气体。
然后，在催化剂的作用下，将气态产物加氢反应，转化为液体燃料。
煤的直接液化技术的优势之一是可以有效降低煤的硫、氮等有害元素的含量。
在气化过程中，硫和氮等元素主要以气体的形式从煤中释放出来，而在液化过程中，通过催化剂的作用，这些有害元素可以被氢气还原，并形成硫化氢和氨等易于分离和处理的物质。
因此，煤的直接液化技术能够减少燃煤产生的大气污染和酸雨等环境问题。
此外，煤的直接液化技术还可以提高煤的能源利用效率。
相比于传统的燃煤发电和重油加工等过程，煤的直接液化技术可以将固态煤转化为液体燃料，包括柴油、液化石油气等。
这些燃料不仅具有更高的能源密度，而且燃烧效率也更高，能够充分释放煤的能量潜力。
因此，煤的直接液化技术在能源转型和能源结构调整方面具有重要意义。
然而，煤的直接液化技术也存在一些挑战和问题。
首先，该技术需要高温和高压等特殊的工艺条件，设备成本较高。
其次，液化过程中会产生大量的副产物，如焦化油、渣油等，对环境造成一定的负面影响。
此外，液化过程中所需的氢气等原料也会增加能源消耗和碳排放。
因此，如何有效处理这些副产物和减少能源消耗，是煤的直接液化技术亟待解决的问题。
总的来说，煤的直接液化技术具有可行性和重要性，可以有效提高煤的能源利用率和减少环境污染。
尽管存在一些挑战和问题，但通过技术创新和工艺改进，可以进一步提升该技术的经济性和环境友好性。
煤的直接液化
加氢反应
热裂解反应
脱杂原子反应
缩聚反应
7.3.2 煤加氢液化中的主要反应
• 1、煤热裂解反应
煤在加氢液化过程中，隔绝空气下加热到一定温度（视煤种不同 而不同，一般在320℃以上）时，煤的化学结构中键能最弱的桥键、
。 侧链等开始断裂，生成自由基碎片
• 煤受热后最容易裂解的是下列桥键和侧链。 次甲基键：—CH2—，—CH2—CH2—，—CH2—CH2—CH2—等 含氧桥键：—O—，—CH2—O—等 含硫桥键：—S—，—S—S—，—S—CH2—等
美国
SRC1/2 EDS
H-Coal
德国
IGOR
PUROSOL
日本
英国 俄罗斯
中国
NEDOL
BCL
LSE CT-5 日本装置 德国装置 神华
规模/t-1 试验时间/年 地点
开发机构
现状
50
1974～1981 Tacoma
GULF
拆除
250 1979～1983 Baytown EXXON
拆除
600
1979～1982 Catlettsbu
7.2 国内外煤液化技术发展概况
煤间接液化
南非Sasol MFT SMFT SMDS MTG
煤炭液化
煤直接液化
神华煤直接液化
7.2.1 煤液化技术发展概况
煤炭液化
煤直接液化
在一定温度、压力 和催化剂下，以一 定的溶剂作为供氢 溶剂将煤炭加氢直 接转化为液体燃料 和化工原料的加工 过程。
7.3.1 煤的化学结构与石油化学结构的区别
7.3.1.1 煤的结构组成
煤的每个大分子是由许多结构相似又不 完全相同的结构单元通过桥键连接而成。
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•2. 对自由基“碎片”供氢
•煤热解自由基“碎片”的加氢以及再缩聚反应可用 如下方程示意表示：
•R-CH2-CH2-R'→RCH2·+R'CH2· RCH2·+R'CH2·+2H→RCH3+R'CH3
•或
RCH2·+R'CH2·→RCH2-CH2R'
2RCH2·→RCH2-CH2R 2R'CH2·→R'CH2-CH2R'
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三、煤直接液化工艺分类
•煤直接液化是在溶剂油存在下通过高压加氢使煤液化的方法； 根据溶剂油和催化剂的不同、热解方式和加氢方式的不同以 及工艺条件的不同，可以分为以下几种工艺： •（1）溶解热解液化法（不用氢气）
利用重质溶剂对煤热解抽提可制得低灰分的抽提物 （日本称膨润炭）——产率虽高但产品仍为固体；
1927年，I.G.Farben公司在德国 Leuna建成了第一 座 10 104 t/a褐煤液化厂。
1935年，英国 I.C.I.公司在 Bilingham建成烟煤加氢 液化厂。
1973年，世界发生石油危机，各国又重新开始重视 煤液化制液体燃料的技术研究工作，开发了许多煤 直接液化制油新工艺。主要有美国开发的溶剂精炼 煤工艺（SRC）、供氢溶剂工艺（EDS）等。
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•2. 对自由基“碎片”供氢
（1） 反应中氢的来源： ① 溶解于溶剂中的氢在催化剂作用下变为活性氢； ② 溶剂油提供的或传递的氢； ③ 煤本身可供应的氢。
（2）当溶剂无供氢能力时，则液化消耗的氢来自煤及气相氢。 （3）溶剂供氢能力对液化有重要影响，随溶剂中供氢能力的
当液化反应温度提高，裂解反应加剧时，需注意有相应的供 氢速度配合，否则会有结焦的危险。
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•3. 脱杂原子的反应
（1） 脱氧反应： ① 氧的存在形式； ② 各基团脱除的难易程度； ③ 随氧脱除率的增加，油品产率增加，同时煤中总是 有40%的氧稳定存在。（图7-1）
增加，由煤与氢气供氢量下降。 （4）系统中供给CO+H2O或CO+H2时，液化效果比单纯供氢
效果好。（这因为（CO+H2O）的变换反应放出的氢更 容易和自由基碎片结合。）
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（3）对供氢可采取的有利措施： ① 使用有供氢性能的溶剂； ② 提高系统氢气压力； ③ 提高催化剂的活性； ④ 保持一定的H2S浓度等。
于石油。
煤的主体是高分子聚合物，故不挥发、不熔化、不溶解（可溶胀） 并有粘弹性，而石油的主体是低分子化合物。
煤中有较多的矿物质。 总之，要将煤转化为油需要加氢、裂解和脱灰。
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二、煤直接液化的基本原理
高温下，煤的大分子裂解成分子量较小的自 由基碎片；——煤的热解
自由基碎片在供氢溶剂及催化剂的作用下在 氢气气氛中加氢稳定，变成小分子的油、气、 沥“碎片”供 氢、结焦反应
在加氢过程中，同时还脱除N、S、O等杂原 子，生产分子量低的油品和化学品。——脱 杂原子的反应
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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 。
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§7.2 煤加氢液化原理
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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
（2）脱硫反应：含硫化合物转化为H2S。 （3）脱氮反应：比脱硫困难，含氮化合物转化为NH3。
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•4. 结焦反应
热解生成的自由基碎片，加果没有机会与氢反应，它们
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，
1. 煤的热解
煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，就会发生一 系列复杂反应，析出煤气、热解水和焦油等产物，剩 下煤焦。
煤的热解温度范围较大 ，热解速度随温度的升高而加 快。
对褐煤和烟煤讲，煤裂解速度最快或胶质体生成量最 大的温度范围约在400～450℃，这与煤加氢液化的适 宜温度区间基本一致，这也说明热解是煤加氢的前提。
利用轻质溶剂在超临界条件下抽提可得到以重质油为 主的油类——抽提率不太高。
• （2）浴剂加氢抽提液化法
使用氢气，但压力不太高，溶剂油有明显的作用，如： 溶剂精炼煤工艺（SRC）和供氢溶剂工艺（EDS）等 。
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（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。
直接液化热效率比间接液化高，对原料煤的要求 高，较适合于生产汽油和芳烃；
间接液化允许采用高灰分的劣质煤，较适合于生 产柴油、含氧的有机化工原料和烯烃等。
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二、煤直接液化技术发展概况
1913年德国Berguis首先研究了煤高温高压加氢技术， 并从中获得了液体燃料。
《煤化工工艺学》__煤 的直接液化
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2020/11/6
《煤化工工艺学》煤的直接液化
§7.1 煤直接液化的意义和发展概况
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《煤化工工艺学》煤的直接液化
一、煤直接液化的意义
煤直接液化:
是把煤在较温度和压力下与氢气反应（加氢）， 使煤降解和加氢，从而转化成液体油品的工艺， 故又称加氢液化。
（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
将溶剂注入地下煤层，使煤解聚和溶解，加上流体的 冲击力使煤崩散，未完全溶解的煤则悬浮于溶剂中， 用泵将溶液抽出并分离加工。