煤炭液化
煤液化技术考试复习大全
1、所谓煤炭液化，是将煤中的有机质转化为液态产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和化学品。
煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。
2、煤炭的直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解聚，需要较高的压力和温度。
优点:热效率较高，液体产品收率高；缺点:煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
3、煤炭间接液化是首先将煤气化制合成气（CO＋H2),合成气经净化、调整H2/CO比，再经过催化合成为液体燃料。
优点：煤种适应性较宽，操作条件相对温和，煤灰等三废问题主要在气化过程中解决；缺点:总效率比直接液化低。
煤液化的实质就是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下，提高H/C比，使固体煤转化为液体的油。
4、在煤的初级液化阶段，煤有机质热解和供氢是两个十分重要的反应。
可认为发生下列四类化学反应：（1）煤的热解（2）对自由基“碎片”的供氢（3）脱氧、硫、氮杂原子反应（4）缩合反应。
5、供给自由基的氢源主要来自以下几个方面：（1）溶解于溶剂油中的氢在催化剂的作用下变为活性氢；（2）溶剂油可供给的或传递的氢；（3）煤本身可供应的氢；（4）化学反应生成的氢。
提高供氢能力的主要措施有：增加溶剂的供氢能力；提高液化系统氢气压力；使用高活性催化剂；在气相中保持一定的H2S浓度等。
6、煤有机结构中的氧存在形式主要有：含氧官能团，如－COOH、－OH、－CO和醌基等；醚键和杂环（如呋喃）。
煤有机结构中的硫以硫醚、硫醇和噻吩等形式存在，脱硫反应与上述脱氧反应相似。
由于硫的负电性弱，所以脱硫反应更容易进行。
煤中的氮大多存在于杂环中，少数为氨基，与脱硫和脱氧相比，脱氮要困难得多。
7、为提高煤液化过程的液化效率，可采取以下措施防止结焦：（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（5）缩短反应时间。
煤的液化技术
市场发展前景
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替代石油资源
随着石油资源的日益枯竭，煤液化技术作为一种 替代石油的能源资源，具有广阔的市场前景。
满足环保要求
煤液化技术能够降低煤炭燃烧过程中的污染物排 放，符合环保要求，有助于推动清洁能源市场的 发展。
对煤液化技术企业给予税收优惠政策，降低企业税负，提高市场 竞争力。
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出口潜力
煤液化产品如柴油、汽油等可作为燃料或化工原 料，具有较大的出口潜力，有助于提升我国能源 产业的国际竞争力。
政策支持与推动
产业政策引导
政府通过制定产业政策，鼓励和支持煤液化技术的研发和应用， 推动产业健康发展。
资金扶持
政府提供资金扶持，支持企业进行技术研发和产业化推广，减轻 企业负担。
税收优惠
润滑油
煤液化过程中产生的润滑油具有 优良的润滑性能和稳定性，可用 于机械设备的润滑。
民用燃料
燃气
通过煤液化技术得到的液化石油气可作为居民生活和商业用 途的燃气。
供暖
煤液化燃料可用于集中供暖和家庭采暖，提高居民生活质量 。
化工原料
乙烯
煤液化技术可以生产乙烯等化工原料 ，进一步用于生产塑料、合成纤维等 高分子材料。
该技术最早由南非开发，主要 产品是柴油和航空煤油等。
间接液化技术的优点是工艺流 程相对简单，对原料煤的适应 性较强，但转化效率较低，且 催化剂消耗较大。
合成气液化
合成气液化是指将合成气在一定 条件下转化为液体燃料的过程。
该技术通常采用费托合成工艺， 将合成气在催化剂作用下转化为
煤液化工艺流程
煤液化工艺流程煤液化是一种将煤转化为液体燃料的工艺，它是一种重要的能源转换技术。
煤液化工艺流程包括前处理、液化和气体处理三个主要步骤。
首先是前处理步骤。
这个步骤的目的是去除煤中的杂质和硫、氮等有害元素，提高液化率和产物品质。
前处理主要包括煤的粉碎、干燥和固体处理等步骤。
煤的粉碎是将煤炭颗粒化，增加反应表面积，便于后续的液化反应进行。
煤的干燥是去除煤中的水分，减少反应过程中的蒸汽损失。
固体处理是通过筛分、磁选等工艺，去除煤中的杂质和硫、氮等有害元素。
接下来是液化步骤。
这个步骤是将经过前处理的煤转化为液体燃料。
液化反应主要是在高温和高压条件下进行。
液化反应采用一种或多种催化剂，通过热裂化、加氢和脱氢等反应，将煤中的大分子有机物转化为低碳分子的碳氢化合物。
液化反应可分为间接液化和直接液化两种方式。
间接液化是将煤先转化为合成气，再通过催化反应将合成气转化为合成液体燃料。
直接液化是直接将煤转化为液体燃料，不经过合成气的中间步骤。
最后是气体处理步骤。
这个步骤是将液化反应的产物从气体状态转化为液体状态。
气体处理主要包括减压、分离和精制等过程。
减压是将高压气体放出一部分压力，将气体冷却，促使其液化。
分离是将液化气体分离成液体和气体两个相分离的部分。
精制是将液体进行进一步的处理，去除其中的杂质和硫、氮等有害元素，提高液体的纯度和质量。
总的来说，煤液化工艺流程是通过前处理、液化和气体处理三个主要步骤，将煤转化为液体燃料的过程。
这种工艺通过去除煤中的杂质和有害元素，提高液化率和产物品质，实现了煤能源的高效利用，减少了环境污染。
随着技术的进步和应用的推广，煤液化工艺有望在未来发挥更大的能源转换作用。
煤炭液化技术
煤炭液化定义
煤炭液化技术是把固体煤炭通 过化学加工过程，使其转化成 为液体燃料、化工原料和产品 的先进洁净煤技术。
煤炭液化技术简介
煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的。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。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。
煤炭液化技术分类
1.煤炭直接液化工艺 2.煤炭间接液化工艺
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。源自直接液化流程图间接液化
间接液化技术是先将煤全部气 化成合成气，然后以煤基合成 气（一氧化碳和氢气）为原料， 在一定温度和压力下，将其催 化合成为烃类燃料油及化工原 料和产品的工艺，包括煤炭气 化制取合成气、气体净化与交 换、催化合成烃类产品以及产 品分离和改制加工等过程。
间接液化流程图
煤炭液化是解决中国多煤、少油、缺气能源国情的 重要途径，而煤液化多联产技术是煤液化的发展模 式，是提高能源利用率的重要途径，是发展煤炭循 环经济的重要措施，我们应给予充分的肯定与重视。
煤炭液化原理
煤炭液化原理嘿，咱聊聊煤炭液化这神奇的事儿吧！煤炭液化，那可真是个了不起的魔法。
你想想看，那黑乎乎的煤炭，平时看着不咋起眼，可一旦经过神奇的煤炭液化过程，就像丑小鸭变成了白天鹅。
煤炭就像是一块粗糙的石头，而煤炭液化就像是一位巧夺天工的雕刻师，把这块石头雕琢成了闪闪发光的宝石。
煤炭液化到底是咋回事呢？简单来说，就是把固体的煤炭变成液体的燃料。
这就好比把一块硬邦邦的面包变成了香甜的牛奶。
听起来是不是很神奇？煤炭里含有很多复杂的化学物质，通过一系列的化学反应，这些化学物质被分解、重组，最后变成了可以像石油一样流动的液体燃料。
这个过程就像是一场精彩的化学魔术表演。
在高温、高压的环境下，煤炭就像被施了魔法一样，开始发生变化。
就好像把煤炭放进了一个巨大的魔法炉里，这个魔法炉用高温和高压的力量，把煤炭变成了液体。
煤炭液化有啥好处呢？那可多了去了。
首先，液体燃料比固体煤炭更容易运输和储存。
就像你把水装在瓶子里比把石头装在瓶子里容易多了。
其次，液体燃料更加清洁高效。
燃烧液体燃料产生的污染物比燃烧煤炭要少得多，这对我们的环境可太重要了。
你说，煤炭液化是不是很厉害呢？它就像一个超级英雄，拯救了我们的能源危机和环境问题。
有了煤炭液化技术，我们就可以更好地利用煤炭资源，同时也能减少对环境的污染。
但是，煤炭液化也不是一件容易的事情。
它需要很高的技术水平和大量的资金投入。
就像建造一座摩天大楼，需要很多工程师和建筑工人的努力，还需要很多钱。
不过，只要我们有决心，有毅力，就一定能把煤炭液化技术发展得越来越好。
我的观点结论就是：煤炭液化是一项神奇而重要的技术，能将煤炭转化为液体燃料，带来运输储存便利和清洁高效等好处，虽有难度但值得大力发展。
煤炭液化概述
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3.2 煤炭直接液化基本机理
• 煤的直接液化过程是煤预先粉碎到
0.15mm以下的粒度，在于溶剂（煤液 0.15mm以下的粒度，在于溶剂（煤液 化自身产生的重质油）配成煤浆，并 在一定温度（约450℃ 在一定温度（约450℃）和高压（约 17Mpa）下加氢，使大分子变成小分 17Mpa）下加氢，使大分子变成小分 子的过程。总的来说，全过程可分为 煤的热溶解、氢转移、加氢3 煤的热溶解、氢转移、加氢3个步骤。
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三、煤炭直接液化
• 煤炭液化是将煤中的有机质转化为液态产
物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化 合物替代石油及其制品，来生产发动机用 液体燃料和化学品。煤炭液化有两种完全 不同的液化路线，为直接液化和间接液化。 煤浆制备单 元液化单元分离单元氢气循 环氢气尾气水液化油残渣循环溶剂煤催化 剂
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• 3.1 煤炭直接液化是煤炭在一定条件下
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3.3 煤炭直接液化工艺
• 典型的煤直接液化工艺有：美国开发的溶
剂精炼煤工艺、埃克森供氢溶剂工艺、氧 煤法工艺、德国IGOR+工艺、日本NEDOL工 煤法工艺、德国IGOR+工艺、日本NEDOL工 艺、日本褐煤液化工艺等。20世纪末，在 艺、日本褐煤液化工艺等。20世纪末，在 典型煤直接液化工艺的基础上又有新的发 展，产生了更先进的改进工艺：催化两段 液化工艺、HTI工艺、改进的NBCL工艺等。 液化工艺、HTI工艺、改进的NBCL工艺等。
煤炭液化概述
化学工程与工艺08化学工程与工艺08-1 王穆娇 6号
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一、煤炭在我国的重要性
一种煤炭直接液化的方法
一种煤炭直接液化的方法
煤炭直接液化是将固态煤炭直接转化为液态燃料的过程。
目前广泛应用的煤炭直接液化方法是煤浆化技术。
煤浆化技术是将煤炭加工成煤浆，然后在高温高压条件下，通过催化剂的作用，将煤浆中的煤质转化为液体燃料。
具体的煤浆化过程包括以下步骤：
1. 煤炭粉碎：将煤炭破碎成所需的粉末粒度，通常需要将煤炭粉碎成颗粒大小在几毫米到几十微米之间。
2. 煤浆制备：将粉碎后的煤炭与水混合，添加一定的搅拌剂和分散剂，通过搅拌混合将煤和水充分分散，形成煤浆。
3. 煤浆加热：将煤浆加热到高温，通常需要在350-450的温度下进行加热。
4. 催化反应：在高温下，加入催化剂，对煤浆进行催化反应。
催化剂可以是铁、镍等金属催化剂，通过催化剂的作用，煤浆中的煤质分子会断裂和重组，形成液体燃料。
5. 分离和净化：经过催化反应后的混合物中含有液体燃料、溶剂、催化剂残留物等，需要进行分离和净化，得到纯净的液体燃料。
煤浆化技术具有将固态煤炭直接转化为液态燃料的优势，可以提高煤炭利用效率，减少对石油等化石能源的依赖，且液体燃料可以直接应用于炼油、燃烧等领域。
煤的直接液化方程式
煤的直接液化方程式煤的直接液化是一种将煤炭转化为液体燃料的过程。
煤炭是一种化石燃料，主要由碳、氢、氧和少量杂质组成。
直接液化是通过在高温高压下，将煤炭与氢气反应，将其转化为液体燃料。
这个过程通常需要使用催化剂来促进反应，并在适当的条件下进行。
煤的直接液化过程可以用以下方程式来描述：C + H2 → CH4这个方程式表示了煤与氢气反应生成甲烷的过程。
在直接液化过程中，煤中的碳与氢气发生反应，生成甲烷。
甲烷是一种主要成分为碳和氢的气体燃料，也是天然气的主要成分。
煤的直接液化过程还涉及到其他一些反应，如：C + 2H2 → CH4这个方程式表示了煤与氢气反应生成甲烷的过程。
在这个反应中，煤中的碳与氢气发生反应，生成甲烷。
这个反应也是煤的直接液化过程中的重要反应之一。
除了生成甲烷，煤的直接液化过程还会产生其他液体燃料，如乙烷、丙烷等。
这些液体燃料可以用以下方程式来描述：C + 3H2 → C2H6C + 4H2 → C3H8这些方程式表示了煤与氢气反应生成乙烷和丙烷的过程。
在这些反应中，煤中的碳与氢气发生反应，生成乙烷和丙烷。
这些液体燃料在煤的直接液化过程中也起到了重要的作用。
除了上述的方程式，煤的直接液化过程还涉及到一些其他的反应，如裂解、气化等。
这些反应会产生一些副产物，如氨、硫化氢等。
为了减少这些副产物的生成，通常会在直接液化过程中加入催化剂，并控制反应的温度和压力等条件。
总结起来，煤的直接液化是一种将煤炭转化为液体燃料的过程，通过在高温高压下，将煤炭与氢气反应，生成液体燃料。
这个过程涉及到多种反应，如生成甲烷、乙烷、丙烷等。
为了提高反应效率和减少副产物的生成，通常会在过程中加入催化剂，并控制适当的条件。
煤的直接液化可以有效地利用煤炭资源，并减少对传统石油资源的依赖，具有重要的意义和应用前景。
煤炭直接液化原理
0.2
S
0.6
0.8
1.2
0.6
0.1-0.5
1.0
H/C(原子 比)
0.31
0.67
0.82
0.87
-1.00
1.76
1.94
4
由以上比较分析，煤直接液化的实质：
➢破坏煤的空间立体结构（大分子结构→小分子结构；多环结构→单环 结构或双环结构；环状结构→直链；含O基团→ H2O；含N基团→ NH3； 含S基团→ H2S）：向系统输入一定的能量，即给系统加热，温度应高 于煤热分解的温度，因煤阶不同而不同，一般不超过500℃ ，否则成焦 反应和生成气体反应严重。
煤炭直接液化 原理
煤液化定义及其液化的实质
煤液化的定义：
基本公式：煤+氢气→液体产物+气体产物+固体残渣
❖狭义定义：将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气，在一定温度和压 力下，经过复杂的物理、化学过程，使固体煤转化为液体产物的过程称 为煤的直接液化。 ❖广义定义：将固态煤经过一定的物理、化学作用转化为液态产物的过 程称为煤液化。
所以有五大因素影响煤直接液化反应的有效进行（1）温度；（2） 氢压；（3）溶剂；（4）煤种本身的性质；（5）催化剂。
煤化程度与煤直接液化关系
常见煤种与煤直接液化的关系
煤直接液化过程
煤的原始结构（Shinn模型）理
自由基机理 ❖ Attar机理 煤的自由基机理包括三个步骤（与化学经典的自由基机理相似）， （1）引发反应； （2）传递反应； （3）终结反应。该反应机理可表 示如下：
➢提高H/C：1)加入供氢溶剂 2)向系统加一定压力的氢气，供给反应耗 氢，并抑制成焦反应和气体生成反应。
➢ 使用合适的溶剂：使煤粒能很好的分散；让煤的热熔解过程有效进行 （有助于结构单元间的键断裂）；使煤热裂解后的自由基碎片得到一定 的稳定；必须有可利用的氢原子或自由基氢；使氢自由基有效的传递到 煤裂解的自由基碎片上；让催化剂能与氢自由基、煤碎片很好地接触。
煤的液化和气化
煤的液化和气化煤的液化是先进的煤炭转化技术之一, 是以煤为原料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.一.煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。
典型的煤直接液化技术是在400摄氏度、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。
一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。
煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。
但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。
煤直接液化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称为直接液化。
裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。
因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。
二.煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。
特点在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。
编辑本段煤间接液化技术的发展70 年代以后, 德国、美国、日本等主要工业发达国家, 为提高效率、降低生成成本, 相继开发了许多我国煤炭直接液化技术的开发研究为了解决我国石油短缺的问题, 寻求廉价生产人造石油的有效途径, 我国自1980 年重新开展煤炭直接液化技术研究。
在煤炭科学研究总院北京煤化学研究所建成具有先进水平的煤炭直接液化、油品提质加工、催化剂开发和分析检验实验室, 开展了基础和技术研究, 取得了一批科研成果, 培养了一支技术队伍, 为深入进行工艺开发和筹建大型煤炭直接液化生产厂奠定了基础。
2024年煤液化市场前景分析
2024年煤液化市场前景分析简介煤液化是将煤炭转化为可燃性液体燃料的过程。
随着全球对可再生能源和减少碳排放的需求日益增长，煤液化技术逐渐受到重视。
本文将对煤液化市场的前景进行分析，并探讨其在能源行业中的发展潜力。
煤液化市场规模和趋势按照市场研究报告，煤液化市场在过去几年中取得了显著增长。
随着全球能源需求的增长和化石燃料价格的波动，煤液化作为一种可替代能源的技术备受关注。
煤液化市场预计将在未来几年持续扩大，估计年均增长率将达到x%。
煤液化技术的优势相比于传统煤炭的燃烧，煤液化技术具有以下几个优势： - 可持续性：煤液化是一种利用煤炭资源的可持续方法，有助于减少对传统石油和天然气资源的依赖。
- 低碳排放：煤液化过程能有效减少二氧化碳和其他有害气体的排放，有助于应对气候变化挑战。
- 高能效：煤液化技术可以使煤炭的能源潜力充分释放，提高能源利用效率。
煤液化市场的挑战尽管煤液化市场有广阔的发展前景，但也面临着一些挑战和限制因素： - 技术成本：煤液化技术的研发和实施成本相对较高，需要大量的资金投入和相关设施建设。
- 环境问题：煤液化过程中产生的废水和废气排放可能对环境造成一定的影响，需要加强环境监管和控制措施。
- 竞争压力：与其他可再生能源和替代能源相比，煤液化市场面临竞争压力，需要不断提升技术水平和市场竞争力。
煤液化市场的机遇尽管面临挑战，煤液化市场依然存在许多机遇： - 新兴市场需求增长：一些新兴经济体的能源需求不断增长，煤液化作为一种可替代能源具有巨大市场潜力。
- 政策支持：各国政府在可再生能源和减少碳排放方面采取积极政策，为煤液化市场的发展提供了有利环境。
- 技术创新：煤液化技术不断创新，新的技术进展有望降低成本、提高效率，进一步推动市场发展。
结论综上所述，煤液化市场具有广阔的前景和发展潜力。
随着全球能源需求的增长和可再生能源的发展，煤液化作为一种可替代能源技术将扮演重要角色。
然而，煤液化市场仍然面临一些挑战，需要加强技术创新和环境管理，以提高市场竞争力和可持续发展能力。
煤的气化和液化是什么变化
煤的气化和液化是什么变化煤的气化指煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程。
煤的液化指煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料。
煤的气化和煤的液化都是化学变化。
煤的气化和液化是什么变化化学反应。
煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。
根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类，煤的液化属于化学变化。
根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
煤气化是一个热化学过程。
以煤或煤焦为原料，以氧气空气、富氧或纯氧、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料或下游原料的过程。
煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油个别气化技术、灰渣等副产品。
煤气化工艺技术分为：固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类，各种气化技术均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。
煤主要含什么元素煤主要含有碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素。
在煤炭中，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料。
煤为不可再生的资源。
煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产，一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。
俗称煤炭。
而且中国是世界上最早利用煤的国家。
煤的主要作用有哪些1、发电：煤是一种常用的发电能源。
其燃烧后可以产生高温高压的蒸汽，驱动涡轮机发电。
2、加工化学品：煤可以用于生产多种化学品，如乙烯、甲醇、磷酸、硫酸等，被广泛应用于工业生产中。
3、钢铁冶炼：煤是铁的主要燃料，可提供高温和还原剂，让矿石内的铁氧化物还原成铁金属。
4、热能供暖：煤是一种非常常用的热能来源，被用于家庭供暖和工业取暖。
煤炭液化
煤直接液化定义及其液化的实质
煤直接液化的定义： 煤直接液化的定义：
基本公式： 氢气→液体产物 气体产物+固体残渣 基本公式：煤+氢气 液体产物 气体产物 固体残渣 氢气 液体产物+气体产物
狭义定义：将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气， 狭义定义：将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气，在一定温度和压 力下，经过复杂的物理、化学过程， 力下，经过复杂的物理、化学过程，使固体煤转化为液体产物的过程称 为煤的直接液化。 为煤的直接液化。 广义定义：将固态煤经过一定的物理、 广义定义：将固态煤经过一定的物理、化学作用转化为液态产物的过 程称为煤液化。 程称为煤液化。
发展煤炭液化工业的 政策建设建议
• （1）增加投入，改进和开发新的煤炭液化 新技术，形成具有我国自主知识产权的煤 直接液化工艺 。 • （2）制定政策法规，鼓励发展煤炭液化技 术 • （3）加强宣传，支持发展煤炭液化技术
没了
谢谢
煤的直接液化工艺流程简图
• 。
煤的直接液化技术是将固体煤在高温高压下与氢反应，将其降解和加氢从而 转化为液体油类的工艺，又称加氢液化。一般情况下，一吨无水无灰煤能转化 成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。
煤直接液化的工艺特点
• （1）液化油收率高。 • （2）煤消耗量小，一般情况下，1吨无水 无灰煤能转化成半吨以上的液化油 • （3）馏份油以汽、柴油为主，目标产品的 选择性相对较高； • （4）氢耗量大 • （5）反应条件相对较苛刻，如德国老工艺 液化压力甚至高达70MPa
煤炭加工中的煤炭液化技术及应用
政策支持与推动煤炭液化技术发展的建议
柴油等。
煤炭液化与生物 质能技术的结合： 利用煤炭液化技 术生产生物质能 产品，如生物柴 油、生物乙醇等。
煤炭液化与氢能 技术的结合：利 用煤炭液化技术 生产氢能产品， 如氢气、氢燃料
电池等。
煤炭液化与碳捕 获与封存技术的 结合：利用煤炭 液化技术生产低 碳产品，如二氧 化碳、甲烷等。
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航空燃料：煤炭液化技术可以生产出高热值、低挥发性的航空燃料，提高飞行安全性。
船舶燃料：煤炭液化技术可以生产出低硫、低灰分的船舶燃料，降低船舶排放对环境的影响。
工业燃料：煤炭液化技术可以生产出高热值、低挥发性的工业燃料，提高工业生产效率。
间接液化燃料的应用
燃料电池：将煤炭液化燃 料转化为电能，用于电动 汽车、便携式电子设备等
领域。
航空燃料：将煤炭液化燃 料转化为航空燃料，用于 飞机燃料，降低对石油的
依赖。
化工原料：将煤炭液化 燃料转化为化工原料， 用于生产塑料、橡胶、
纤维等化工产品。
供热燃料：将煤炭液化燃 料转化为供热燃料，用于 家庭、商业和工业供热，
减少对天然气的依赖。
煤炭液化与其他技术的结合应用
煤炭液化与石油 化工技术的结合： 利用煤炭液化技 术生产石油化工 产品，如汽油、
法。
生物质液化法：通过生物质 气化、合成气净化、合成油 等步骤将生物质转化为液体 燃 料 ， 如 瑞 典 Va t t e n f a l l
8煤炭液化
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第二节
煤炭直接加氢液化
一、基本原理 1、煤炭与石油的基本性质比较
项目 性 态 煤炭 固体 C、H、O、N、S 缩合芳香核、含氧 缩合芳香核、 官能团、侧链 官能团、 50005000-10000 0.60.6-1.0 石油 液体 C、H、O、N、S 烷烃、环烷烃，少 烷烃、环烷烃， 量芳香烃 200 1.51.5-2.0
四、煤炭直接液化工艺
1、氢-煤法（H-Coal）工艺 氢 煤法（ Coal） 以褐煤、次烟煤或烟煤为原料， 以褐煤、次烟煤或烟煤为原料，在沸腾床 反应器中，高温、高压并在催化剂作用下， 反应器中，高温、高压并在催化剂作用下，经 过加氢生产合成原油 低硫燃料油。 合成原油或 过加氢生产合成原油或低硫燃料油。 合成原油可进一步加工提质成发动机燃料 可进一步加工提质成发动机燃料； 合成原油可进一步加工提质成发动机燃料； 低硫燃料油作锅炉燃料 作锅炉燃料。 低硫燃料油作锅炉燃料。
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3、煤炭加氢液化的反应机理
⑴煤炭加氢液化的过程是煤在溶剂、催化剂和高压氢气下， 煤炭加氢液化的过程是煤在溶剂、催化剂和高压氢气下， 随着温度的升高，煤开始在溶剂中膨胀形成胶体系统， 随着温度的升高，煤开始在溶剂中膨胀形成胶体系统，有机质 进行局部溶解，发生煤质的分裂解体破坏， 进行局部溶解，发生煤质的分裂解体破坏，同时在煤质与溶剂 间进行氢分配，350-400℃左右生成沥青质含量很多的高分子 间进行氢分配，350-400℃左右生成沥青质含量很多的高分子 物质。 物质。 ⑵在煤质分裂的同时，有分解、加氢、解聚、聚合以及脱 在煤质分裂的同时，有分解、加氢、解聚、 脱氮、脱硫等一系列反应发生，从而生成H CO、 氧、脱氮、脱硫等一系列反应发生，从而生成H2O、CO、CO2、 等气体。 NH3和H2S等气体。 ⑶随着温度逐渐升高（450-480℃），溶剂中氢的饱合程度 随着温度逐渐升高（450-480℃），溶剂中氢的饱合程度 ）， 增加，使氢重新分配程度也相应增加，就是说， 增加，使氢重新分配程度也相应增加，就是说，使煤加氢液化 过程逐步加深，主要发生分解加氢作用， 过程逐步加深，主要发生分解加氢作用，同时也存在一些异构 化作用，从而使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物— 化作用，从而使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物—油 和气。 和气。 7
第九章 煤炭液化与气化
1.煤炭直接液化基本原理
• 在直接液化工艺中，煤炭大分子结构的分解是通过加热来 实现，没的结构单元之间的桥键在加热到250℃以上就会 有一些弱键开始断裂，随着温度的进一步升高，键能较高 的桥键也会断裂。桥键的断裂产生以结构单元为基础的自 由基，自由基的特点是本身不电荷却在某个碳原子上（桥 键断裂处）拥有未配对电子。自由基非常不稳定，在高压 氢气环境下和有溶剂分子分隔的条件下，它被加氢而生成 稳定的低分子产物（液体的油和水，以及少量的气体）， 加氢所需的活性氢的来源有溶剂分子中键能较弱的碳-氢 键、氢-氧键断裂分解产生的氢原子，或被催化剂活化后 的氢分子。
2.工艺过程
• 工艺过程如下： • 首先将煤磨成粉，再和自身产生的液化重油（循环溶剂） 配成煤浆，在高温（450-465℃）和高压（20-30MP）下 直接加氢，将煤转化成液体产品。整个过程可分成3各主 要工艺单元：1.煤浆制备过程；2.反应单元；3.分解单元。
第九章 煤炭液化与气化
第一节 煤炭液化
煤炭的液化方法主要分为煤的直接液化和煤 的间接液化。
• 一.煤的直接液化 • 1.煤炭液化的定义： • 1）广义定义：是将固体煤在高温高压下与氢反应，将其 降解和加氢，从而转化转化为液体油类的工艺，又称为加 氢液化。 • 2）狭义定义：将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气， 在一定温度和压力下，经过复杂的物理和化学过程，使固 体煤转化为液体产物的过程称为煤的直接液化。
• 在没有高压氢气环境下和没有溶剂分隔的条件下，自由基 又会相互结合而形成较大的分子。在实际煤炭直接液化的 工艺过程中，煤炭分子结构单元之间的桥键断裂和自由基 稳定的步骤是在高温（450℃左右）、高压（17-30MP） 氢气环境下的反应器内实现的。 • 煤炭经过加氢液化后剩余的无机矿物质和少量未反应的煤 还是固体状态，可应用各种不同固液分离方法把固体从液 化油中分离出去，常用的由减压蒸馏、加压过滤、离心沉 降、溶剂萃取等固液分离方法。 • 煤炭液化产生的油液中含有较多的芳香烃，并含有较多的 氧、氮、硫等杂原子，必须再经过一次提质加工才能得到 合格的汽油、柴油产品。
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液化过程的氢耗量与煤自由氢含量关系
• 加氢液化过程中的耗量与原料 煤中的自由氢含量成反比关系。 • 泥炭的自由氢最低（3.2g/100g 碳），褐煤（4.1~4.3），烟煤 （4.0~4.4）
• 氢气占煤液化成本的比例很高，一 般为30%或更高。
溶剂的作用
• 煤炭的加氢液化中一般要使 用溶剂，因为溶剂在煤炭液 化过程中有下列左右：①热 溶解煤；②溶解氢气；③供 氢作用；④溶剂直接与煤质 反应。
催化剂在煤炭加氢液化中的作用
• ①催化剂活化反应物，加速加氢反应速度， 提高煤炭液化的转化率和油收率 • ②促进溶剂的再加氢化和氢源与煤之间的 氢传递 • ③选择性作用 • 适合于作煤加氢液化催化剂的物质很多， 铁系催化剂，Co、Mo、Ni等金属氧化物催 化剂及金属卤化物催化剂。
催化剂的活性
• 各种催化剂的活性是不相同的。造成 催化剂活性不同的决定性因素是催化 剂的化学性质和结构。催化剂在使用 过程中显示出活性的大小与下列因素 有关：①催化剂用量；②催化剂加入 方式；③煤中矿物质；④溶剂的影响； ⑤ 炭 沉 积 和 蒸 汽 烧 结 。
• 影响煤加氢难易程度的 因素是煤本身的稠环芳 烃结构，稠环芳烃结构 越密和相对分子质量越 大，加氢越难。
脱氧、硫、氮杂原子反应
• 加氢液化过程，煤结 构中的一些氧、硫、 氮也产生断链分别生 成气体而脱除。
缩合反应
• 缩合反应会生成半焦和焦炭， 使液化产率降低。为了提高 液化效率，必须严格控制反 应条件和采取有效措施，抑 制缩合反应，加速裂解、加 氢 等 反 应 。
第三阶段
• 1982年至今，煤液化新工艺的研究 期。1982年后期石油市场供大于求， 石油价格不断下跌，各大煤液化试 验工厂纷纷停止试验.但是各发达国 家的实验室研究工作及理论研究工 作仍在大量的进行。如近年来开发 出来的煤油共处理新工艺和超临界 抽提煤工艺等。
• 对煤的液化技术的发展 和应用前景看法存在着 分歧，但煤的液化的重 要性是不能忽视的。
（二）反应压力
• 加氢液化过程中，通常采用较高的 压力。氢气压力提高，有利于氢气 在催化剂表面吸附和氢向催化剂孔 深处扩散，使催化剂活性表面得到 充分利用，因此，催化剂的活性和 利用效率在高压下比低压时高。氢 压提高，高压设备投资、能量消耗 和氢耗量都要增加。
（三）反应时间
• 影响着煤加氢液化的转化率和 油收率。合适的反应时间与煤 种、催化剂、反应温度、压力、 溶剂以及对产品的质量要求等 因素有关，应通过试验来确定。
Hale Waihona Puke 煤炭直接液化工艺• 为了进一步降低液化产物的成本，近年来，美国、 加拿大、德国等国家正在开始研究煤两段直接液 化、煤油共炼以及其他新工艺。从获得的资料来 看，两段直接液化和煤油共炼新工艺较为先进， 与氢煤法比较，其油收率提高8%~17%(占无灰干 燥基煤中)，氢利用率由8.4增加到10.4~18，油品 质显著改善，产物成本降低，是很有发展前途的 直接液化工艺。 • 目前发达国家是以发展轻质油为煤直接液化物的 主要方向。
热裂解反应
• 加热到一定温度（300℃左右） 时，煤的化学结构中键能最弱 的部位开始断裂呈自由基碎片。 • 随着温度的升高，煤中一些键 能较弱和较高的部位也相继断 裂呈自由基碎片。
加氢反应
• 煤热解的自由基碎片∑R° 与氢结合，生成稳定的低分 子，此外，煤结构中的某些 C=C双键也可能被氢化。
• 加氢反应关系着煤热解自由基 碎片的稳定和油收率的高低。 如果不能很好的加氢，那么自 由基碎片就可能缩合成半焦， 其 油 收 率 降 低 。
氢气在液化中的作用
• 煤加氢液化通常在高压氢气 中进行，有利于煤的溶解和 加氢液化转化率的提高。
• 煤液化时，通常使用氢气，但氢气很贵，约占总 费用的1/3，因此设法使用比较便宜的气体作反应 剂，替代昂贵的氢气，是提高液化过程经济性的 有效途径之一。
CO+H2O反应剂在液化中的作用
• 低变质程度煤与CO+H2O反应比与 H2反应要容易，特别是褐煤更加有 利，煤的转化率比用H2高，而且褐 煤与CO+H2O反应速度要比烟煤快。 可能由于CO+H2O的存在，煤发生 烷基化反应，引入烷基特别是甲基， 能 使 得 煤 容 易 溶 解 。
氢—煤工艺 (H-Coal）
该工艺的主要特点：（1） 采用沸腾床反应器，使煤 浆、循环溶剂和催化剂接 触良好，温度均一。（2） 催化剂可以连续加入和抽 出，以不断更新。（3）可 以将高硫煤转化为低硫燃 料。（4）许多设备可采用 石油加工过程所用的设备。
低温干馏
• 煤的低温干馏是在隔绝 空气条件下把煤加热到 500~600摄氏度的过程， 产生半焦、低温焦油和 煤气等产物。
煤液化的发展简史
• 第一阶段第二次世界大战前及大战期间。德国因为军事上 的需要大力发展煤液化工作。德国的柏吉乌斯（Bergius） 于1913年研究了在高温高压氢条件下，从煤中得到液体产 品： • 煤粉和重油（ 1：1 ）+催化剂（ 5% ）在450 ℃， 20MPa条件下。 • 1921年在Manheim Reinan建立了5t/d的中试厂。1927年 I.G.Farben公司在Leuna建成第一个工业厂： • 褐煤+重油+氧化钼（催化剂）+(30MPa)H2 • 第一步液化生成汽油、中油（180~325℃）、重油 （>325℃） • 第二步气相加氢，将中油在固定床催化剂上进行异步加 氢得到汽油.至1943年德国共建了12个煤和焦油加氢液化 工厂。提供了战时所需的航空汽油的98%.因此，该阶段 为煤液化的发展期。
第二阶段
煤液化新工艺的开发期，从五十年代到七十年代后期。50年代中东
发现大量油田，致使石油生产迅猛发展，而煤液化生产处于停滞状态 。1973年后，由于中东石油发生危机，以美国等为首的资本主义国 家重新重视以煤为原料制取液体燃料技术的开发，建立了各种类型大 中型示范液化厂。 二次世界大战后，美国在德国煤液化工艺的基础 上开发了SRCⅠ(solvent refain coals)和SRCⅡ工艺,1973年美国利 用催化液化原理开发了氢煤法（H-Coal）、供氢溶剂法（EDS）， 还有德国液化新工艺（NewTG）、日澳褐煤液化法。该阶段在煤液 化的实验室研究和新技术开发研究方面做了许多工作。
褐煤
无烟煤
泥炭
煤阶对煤液化的影响
• （1）含碳80-87%的中阶位煤可作液化原 料，液化产率最高；煤的液化转化率与镜 煤反射率、挥发分含量、 H/C、活性纤维 组分、煤中硫含量都有较好的相关性。 • （2）C>88%缩合芳环数急剧增加，几乎不 含活性氢，其活性很低，反应速度很慢， 液体产率很低，这种煤不适合作液化原料。 • （3）C<80%低阶位煤如褐煤、次烟煤得出 的液体产率比烟煤低。低阶煤含氧量高， 在液化气氛中转化成水。
（1）温度；
（2）氢压； （3）溶剂；
（4）催化剂。 （5）煤种本身的性质；
煤在加氢液化过程中的反应
• 煤在加氢液化过程中的反应极其复杂，很 难用几个方程式表示出来。但是根据煤在 加氢液化过程中的状况，可以认为发生下 列一些反应。
• 热裂解反应 • 加氢反应 • 脱氧、硫、氮杂原子反应 • 缩合反应
煤岩相组成对煤液化的影响
镜质组和壳质组是活性组分。 镜质组对煤液化有利，丝质组 基本上不液化。 其中有的煤样含镜质组较低， 而壳质组较高，转化率也较高， 这说明壳质组也是有利于液化 的祖分。
煤的孔结构与煤液化的关系
煤的孔隙结构对溶解不起什么重要作用。 溶解主要是按逐层机理进行的，即由外向 内逐层进行。 用两种粒度的煤100-200目、28-48目进行 液化实验，得出颗粒不同，其液化动态没 有多大差别。若属于内扩散控制，粒径变 化，反应速度会有较大的变化。
分子量
结构
以烟煤的有机结构为例：2-4个环或更多的 芳香环构成的芳核，环上含有氧、氮、硫 等官能团及侧链，成为煤的结构单元。由非芳香 结构—CH2—，—CH2—CH2—或醚键—O—，—S— 连接几个结构单元（5-10个）呈现空间立体结构 的高分子聚合物。
主要由直链烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合 物。但芳香烃含量少。
煤中矿物质对煤液化的影响
• 一般来说，煤中矿物质含量高，液 化转化率就较高。矿物质含量增加， 使液化产物组成向低分子方向转化。 • 随转化率和矿物质增多，氢耗增大。 • 矿物质含量不同，对烃类气体产率 无明显影响。
煤加氢液化的工艺参数
• 反应温度、反应压力和 反应时间是煤加氢液化 的主要工艺参数。
汽油 86 14
CH4 75 25
1.94
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• 煤的相对分子质量很大，一 般认为5000~10000或更大些； 而石油的平均相对分子质量 较小，一般为200左右，汽 油的平均相对分子质量为 1 1 0 左 右 。
名称
煤
石油
状态
固体
5000~10000 吡啶萃取物的分子量约2000
液体
平均值200 高沸点渣油的分子量600
煤与液体燃料的比较
• 煤是固体，而燃料油是液体。 从元素组成来看，虽然都是碳、 氢、氧等元素组成，但其含量 各不相同，煤与石油、汽油相 比，煤的氢含量低，氧含量高， 汽油只含有C、H两元素，不含 O 、 N 、 S 元 素 。
煤和石油的元素组成
元素 C H O N S H/C(原子 比)
无烟煤 93.7 2.4 2.4 0.9 0.6 0.31
（一）反应温度
• 没有一定的温度，无论多长 时间，煤也不能液化。在其 他条件配合下，煤加热到最 合适的反应温度，就可获得 最理想的转化率和油收率。
• 随着反应温度的增加，加氢裂解反 应深度加深，油的相对分子质量下 降，发生脱氢和脱烷基反应，使油 的芳香度增加。反应温度太高，催 化剂使活性降低或丧失活性，液化 效果变差。