《煤间接液化》.ppt

第6章煤间接液化1.2煤液化定义及其液化的实质1.2.2煤液化的实质
煤液化的目的之一是寻找石油的替代能源。煤炭资源10倍于石油，所以认为液化煤是石油最理想的替代能源。下面是煤与石油的异同点：元素基团→H2S.为了达到该目的，需要向系统输入一定的能量（1）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。（2）加压：通氢气，增加反应物的浓度。
增加H/C：需要向系统加氢气，以提高反应速度，相当高的氢气压力可以抑制成焦反应和生成大量气体。另外，通过加入供氢溶剂也可以增加系统氢的浓度。
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。
所以有五大因素影响煤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。

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(solventrefaincoals)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。
一、煤炭液化的定义根据化学加工过程的不同路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。
直接液化是把固体状态的煤炭在高压和一定温度下直接与氢气反应(加氢)，使煤炭直接转化成液体油品的工艺技术。
间接液化是先把煤炭在更高温度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。1.５煤液化研究的现实意义
图一、F-T合成的化学反应2.烯烃的生成反应化学平衡:温度升高．对F-T合成反应不利。而积炭反应为吸热反应．升高温度有利于积炭反应的发生.过高的温度易使催化剂超温烧结，缩短了使用寿命煤炭液化所用的催化剂催化剂的作用特征：

1参加化学反应，但不计入化学反应的化学计量
2对化学反应具有选择性（反应类型、反应方向、产物结构等）
CO+H2→甲醇（铜）CO+H2→甲烷（镍）
3只能加速热力学上可能进行的化学反应，不能影响热力学上不能
进行的化学反应
在无外功的情况下，H2O不能转化成H2+O2，因而也不存在任何能加快该反应的催化剂。
4只能改变化学反应速度，不能改变化学平衡关系
N2:H2=1:3400℃300atm热力学计算表明能够生成NH3，但NH3的最终平衡浓度体积分数为35.87%,这个数值与催化剂的种类和用量无关。
常见的煤液化催化剂可以分为三大类：
4.1卤化物催化剂
4.2过渡金属催化剂
4.3铁基催化剂
4.1卤化物催化剂金属卤化物催化剂中，ZnCl2是最常用的一种。这是因为氯化锌具有以下优点：
1）ZnCl2的活性适于煤液化。AlCl3活性太高，产物主要是轻质烃类气体,液体很少。而Sn和Hg的卤化物活性较低，产物主要是重质油。
2）价格比其他卤化物便宜，比较容易得到。
3）几乎完全可回收（使用过的ZnCl2催化剂可经空气燃烧使之再生）
但氯化物催化剂同时也存在着以下缺点：
1）使用卤化物作催化剂的最大难题是腐蚀性严重，至今没有找到很好的解决方法。
2)需要的催化剂量太大（催化剂：煤=1:1）4.2过渡金属催化剂2.介绍几种催化液化的研究实例

Synthoil法
固定床上用5%SiO2为助催化剂的Co-Mo-Al2O3
(5%SiO2、3%CoO、15%MoO、77%Al2O3)催化剂使煤在煤焦油浆液中加氢液化，转化率达91%，油产率为77%。
对由Mo、Sn、Ni、Co、Fe等化合物构成的74种催化剂进行筛选，结果认为对煤脱硫来说最好的催化剂为Mo系催化剂，Sn系催化剂对煤制油最好。用间歇反应器筛选了170种过渡金属催化剂，用非供氢溶剂或供氢溶剂为溶剂，煤浆中含煤20%，在13.8Mpa，427℃条件下，以煤转化为油和沥青烯的转化率和脱硫情况作为评定催化剂的依据。当以Mo为主催化剂，Co和Ni为助剂（有利于煤液化和脱硫），结论为：
1）Ni-Mo-Al2O3催化剂最有效。
2）Co-Mo-Al2O3催化剂对溶剂加氢效果较好。
在生产上催化剂常常和作为供氢溶剂的循环油联合使用。供氢溶剂（循环