第4章 煤炭液化基础知识 直接液化.ppt

第4章 煤炭液化基础知识 教师：刘春颖 导入：液体燃料能源中的重要地位 石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题 中国石油资源相对短缺； 中国石油产量难以大幅度提高； 中国石油需求量快速增长； 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； 中国的能源安全主要是石油供需问题。 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。 煤炭直接液化 煤炭间接液化：煤 — 合成气 — 油 4.煤直接液化基本原理 ①打断煤大分子的桥键 切断煤炭结构中的C-C键; 由高分子化合物变为低分子化合物； ②煤的分子结构中加入足够的氢，改变分子结构，提高H/C原子比 ③脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子,脱除煤炭中无机矿物质 ④缩合反应 由于温度过高或氢供应不足； 煤的自由基碎片或反应物分子及产物分子会发生缩合反应，生成半焦和焦炭。 缩合反应将使液化产率降低，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。 液体： ①前沥青烯： 是指不溶于苯但可溶于吡啶和四氢呋喃的重质煤液化产物，其平均分子量约1000，杂原子含量较高。 ②沥青烯： 是指可溶于苯，但不溶于正己烷或环己烷的部分，类似石油沥青质的重质煤液化产物，其平均分子量约为500。 ③油： 是轻质的可溶于正己烷或环己烷的产物，其分子量大约在300以下。　　轻油或石脑油：沸点200℃部分；中油：沸点200～325℃部分。 气体（包括两部分）： ①杂原子的H2O，H2S，NH3，CO2和CO等； ②气态C1-C4。其产率与煤种和工艺条件有关。  ①煤不是组成均一的反应物 煤中有易液化的成分，也有难液化的成分； ②反应以顺序进行为主 即反应产物的分子量由高到低，结构从复杂到简单，出现的时间先后大致有一次序； ③前沥青烯和沥青烯是中间产物 它们的组成是不确定的，在不同反应阶段，生成的沥青烯和前沥青烯肯定不同，由它们转化成油的速率较慢，需活性较高的催化剂； ④也有可能发生结焦的逆反应。 完！ * * * 不可再生能源: 化石能源(一次性能源)： a. 煤炭 b.石油 c.天然气 等 核能(一次性能源)： 　　 可再生能源： a.水力能 b.太阳能 c.风能 d.地热能 e.生物质能 能源的形式（按自然形态划分） 液体燃料： 点燃式发动机燃料（汽油）； 柴油机燃料（柴油） 喷气发动机燃料（航空煤油）； 锅炉燃料（燃料油）四大类。 各种汽车、船舶、飞机、机车、工程机械和坦克等运输工具都大量使用液体燃料，他们主要是汽油、柴油、喷气燃料等石油产品。 煤液化的定义 煤炭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。 提质加工 加氢 煤 液化油 成品油 精炼 气化 煤 合成气 合成油 成品油 合成 两种加工路线 一、煤直接液化 1.煤直接液化的定义： 基本公式：煤+氢气→液体产物+气体产物+固体残渣 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。 又称加氢液化 2.煤的直接液化工艺流程简图 催化剂 煤浆制 备单元 煤 氢气 反应 单元 分离 单元 提质加 工单元 循环溶剂 气体 汽油 柴油 航空燃料 残渣 3.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 。 煤炭与石油的性质比较 主要元素组成对比 煤 分 子 （1）煤直接转化为液体的可能性 煤炭与石油在元素组成、分子结构上的相似性，给“煤变油”技术提供了可能。 （2）煤炭加氢液化的反应机理