煤炭液化技术包括煤炭直接液化和煤炭间接液化.doc

成绩

中国矿业大学

2011级本科课程考试试卷

考试科目学科前沿讲座
考试时间2014年12月
学生姓名彭玉斌
学生学号06112931
所在院系化工学院
任课教师周敏教授等多名教师

题目：煤炭液化技术
煤炭液化技术
摘要;煤炭液化技术包括煤炭直接液化和煤炭间接液化，是属于洁净煤技术的一种。文章简要论述了煤炭直接接液化技术和煤炭间接液化技术的化学反应机理和化学反应过程；回顾了液化技术的发展历史，国外煤液化技术的发展状况;介绍了我国煤碳液化的现状;展望今后煤炭液化的发展方向。
关键字：煤炭；直接液化；间接液化
所谓煤炭液化是指，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。

1煤炭直接液化概述
煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿物燃料。只是煤中氢含量及H/C原子比，较石油相比要低很多。要将煤转化为液体产物，必须在适当的温度、氢压、溶剂和催化剂的条件下，将煤中的大分子裂解为小分子，进而加氢稳定，降低H/C原子比，从而得到液体产物。
1.1煤直接液化的化学反应
一般认为煤直接液化的过程是煤在溶剂、催化剂和高压氢气存在下，随着温度的升高，煤开始在溶剂中膨胀形成胶体体系。煤进行局部溶解，并发生煤有机质的分裂、解聚，同时在煤有机质与溶剂间进行氢分配，于350~400℃左右生成沥青质含量较高的高分子物质。在此过程中主要发生煤的热解、自由基加氢稳定、自由基缩合以及氮、氧、硫元素杂元素的脱除等一系列反应。
其主要反应是自由基的生成和加氢稳定。

自由基稳定后可生成分子量小的馏分油，分子量大的沥青烯，及分子量更大前沥青烯。前沥青烯可进一步分解为分子量较小的沥青烯、馏分油和烃类气体。同样沥青烯通过加氢可进一步生成馏分油和烃类气体。
如果煤的自由基得不到氢而它的浓度又很大时，这些自由基碎片就会互相结合而生成分子量更大的化合物甚至生成焦炭。
图1表示了煤热解产生自由基以及溶剂向自由基供氢、溶剂和前沥青烯、沥青烯加氢的过程：

1.2煤直接液化技术的发展历程
煤直接加氢液化一般是在较高温度，高压，氢气(或CO+H2,CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤进行解聚、裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。
其一般流程如图2所示:

煤直接液化技术最早是由德国科学家研发的，二战期间德国煤直接液化装置总产量420万T/A。50年代后，中东地区大量廉价石油的开发，使煤液化(包
括直接液化和间接液化)失去了竞争力。1973年后，由于中东战争，西方世界发生了一场能源危机，煤液化研究又开始活跃起来，德国、美国、日本、俄罗斯等国的煤化学家相继开发了煤炭液化新工艺，陆续成功地完成了日处理150-600t/d煤的大型工业性试验并进行了商业化生产厂的设计。其中最有代表性的工艺有：德国新工艺，又称为工GOR工艺;美国埃克森公司开发的供氢溶剂法((EDS);美国碳氢化合物公司的氢煤法(H-Coal);俄罗斯开发的低压加氢液化技术;日本开发的NEDOL烟煤直接液化技术。20实际80年代中期，各国开发的煤直接液化工艺都趋于成熟，工业化发展势头一度十分迅猛。然而此时，世界石油价格迅速下跌，煤液化工业化开发的热情也随之降温。
进入21世纪后，我国石油进口量逐年增加，推到了我国国内煤直接液化技术的发展。在国外先进技术的基础上，我国开发了“神华煤直接液化工艺”。该工艺采用全部供氢性循环溶剂制备煤浆、强制循环悬浮床反应器、减压蒸馏分离沥青和固体，强制悬浮床加氢反应器等成熟单元组合。2004年8月“神华煤液化项目”批准开工建设，第一条年产100万t油品的生产线已经建成，并进行了试运行，产出煤液化产品油。
1.3我国煤炭直接液化前景
在我国现已探明的煤炭资源中，约12.5%为褐煤，29%是不粘煤、长焰煤和弱粘煤，还有13%的气煤，即低变质程度的年轻煤占总储量的一半以上。近年来，几个储量大且质量较高的褐煤和长焰煤田相继探明并投入开发。可见，在我国可供选择的直接液化煤炭资源是极其丰富的。
发展煤炭液化技术是解决我国石油供需矛盾的一条重要途径，对于保障能源安全，促进经济可持续发展，具有现实和长远的意义。

2煤炭间接液化概述
煤炭间接液化是先将煤气化制成合成气(CO+H2)，在一定温度和压力下，定向地催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺。
2.1煤间接液化技术的原理及工艺
煤间接液化包括造气单元、F一T合成单元、分离单元、后加工提质单元等，其核心是合成反应单元。
F-T合成反应可表示为如下形式:

式(1),(2)为生成直链烷烃和1一烯烃的主反应;式(3)为生成醇、醛等含氧有机化合物的副反应;式(4)是F-T合成体系中伴随的水煤气变换反应（WGS反应)，它对F-T合成