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第6章煤炭直接液化技术前言6.1煤炭液化的定义与分类6.2直接液化技术发展历史投产日期前苏联：1952-1960共有11套煤直接液化和焦油加氢液化装置，生产规模110万吨/年。
中国：1951年，锦州间接液化恢复运行，1967年因发现大庆油田停产，最高年产量曾达到47万吨/年。
南非：1955-1955年，Sasol公司年产量30万吨/年F-T合成，一期工程建成投产，在此基础上规模不断扩大。国别国别根据煤炭与石油在化学组成及结构上的差异，要把固体的煤炭转化成流体的油，煤炭直接液化必须具备以下4大功能：
将煤炭的大分子结构分解成小分子；
提高煤炭的H/C比，以达到石油的H/C比水平；
脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子，使液化油的质量达到石油产品的标准。
脱除煤炭中无机矿物质。煤中一些弱键（模型化合物）的键能数据煤直接液化一般过程及主要化学反应步骤第一步热解第二步以氢化缩合芳环完成氢的传递溶剂能够使裂解小分子趋于稳定，但不参于键的断裂第三步：脱杂原子反应缩合T．Suzuki提出的直接液化反应过程示意图在直接液化工艺中，煤炭大分子结构的分解是通过加热来实现的;
煤的结构单元之间的桥键在加热到250℃以上时开始断裂，产生自由基碎片;
自由基碎片非常活泼，当处于氢环境时，它能与周围的氢结合成稳定的H/C比比较高的低分子产物（油和气）;
加氢液化的实质是用高温切断煤分子结构中的C－C键，在键断裂处用氢来饱和，从而使分子量减小和H/C比提高。活化氢的来源：
煤分子中氢的再分配；
供氢溶剂提供；
氢气中被催化活化的氢分子；
化学反应放出的氢。
为保证系统中有一定的氢浓度，使氢容易与碎片结合，必须有一定的压力（氢分压）。
目前的液化工艺的一般压力为5－30MPa，高压加氢，对设备材质要求较高，建厂投资大，能耗高，为降低成本。
煤直接液化性能评价实验将煤样、溶剂和催化剂加入高压釜中，先通三次氮，再通三次氢气赶尽空气后密封高压釜。在不断搅拌下加热,达到反应温度后反应1h，冷却，取出液化产品过滤，将得到的滤饼干燥后,经环己烷萃取得到油类物质,经苯萃取得沥青烯,再经四氢呋喃萃取得前沥青烯,最后剩余物质是未转化固体残渣部分.催化剂：铁、钴、镍、锌、铬化合物
分散载体：氧化硅、氧化铝主要影响因素
原料煤：煤种是主要影响因素。煤种-----所需的温度、压力和氢气量以及其液化产物的收率-----在煤的工业分析、元素分析和煤岩显微组分含量分析的水平上。
通常要求挥发分大于30％。
灰分一般小于10％--------灰分过高进入反应器后将降低液化效率；产生设备磨损等问题。
H/C是重要的指标---越大，液化所需的氢气量也就越小；越小，越有利于氢向煤中转移，其转化率越大：例外：日本学者津久绎和桥本研究指出：神木上弯煤虽然H/C较低，却有良好的液化特性-----煤种内部的分子结构形式和组成成分相关。
供氢溶剂作用：
与煤配成煤浆，便于煤的输送和加压。同时溶剂可以有效地分散煤粒子、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。
溶解煤，防止煤热解产生的自由基碎片缩聚。
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。
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。
操作条件
反应温度：煤液化反应对反应温度最敏感。这是因为一方面温度增加后，氢气在溶剂中的溶解度增加，另一方面更重要的是反应速度随着温度的增加呈指数增加；
反应压力：理论上压力越高对反应越有利，大量试验研究证明煤液化反应速率与氢分压的一次方成正比，但压力的增加会增加系统的技术难度和危险性，增加能耗，降低生产的经济性，因此要权衡利弊综合考虑。
反应时间：反应时间直接影响液化效率。6.4煤直接液化催化剂高价可再生催化剂：催化活性一般好于廉价可弃型催化剂，但其价格昂贵，故需要反复使用。
通常是石油工业中常用的加氢催化剂，多以多孔氧化铝或分子筛为载体，主要活性成分为NiO、MoO3、CoO和WO3。
在运行过程中，随着时间的增加，催化剂的活性会逐渐下降，所以必须设有专门的加入和排出装置以更新催化剂，对于直接液化的高温高压反应系统，这无疑会增加系统的技术难度和成本。
金属硫化物的催化活性高于其他金属化合物---无论是铁系催化剂还是铝系催化剂，在进入系统前，最好转化为硫化态形式。同时为了在反应时维持催化剂活性，高压氢气中必须保持一定的硫化氢浓度，以防止硫化态催化剂被氢气还原成金属态。同理不难理解高硫煤对于直接液化是有利的。
6.5直接液化用反应器冷壁式反应器是在耐压筒体的内部有隔热保温材料，保温材料内侧是耐高温、耐硫化氢腐蚀的不锈钢内胆，但它不耐压，所以在反应器操作时保温材料夹层内必须充惰性气体至操作压力。
冷壁式反应器