煤直接液化过程与液化机理.ppt

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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 煤直接液化机理 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: Gun机理 集合机理 煤是一种非常复杂的化合物,其液化产物组成也非常复杂。不能像 一般简单有机化学反应那样,按化合物的结构变化写出其分子反应式来 研究动力学。而是将液化产物分成四大类研究其动力学。 Weller.S(1951年)认为沥青烯是煤液化成油类的中间物 煤转化为沥青烯较快,沥青烯转化为油较慢。 日本的忠雄认为煤液化分为两个阶段 Whitehurst 认为机理如下 * * 煤直接液化过程 与液化机理 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。 煤液化是提高煤炭资源利用率,减轻燃煤污染的有效途径之一,是洁净能源技术之一。 煤直接液化的实质 煤直接液化的目的之一是做为石油的替代能源。下面是煤与石油的异同点: 名称 煤 石油 状态 固体 液体 分子量 5000~10000 吡啶萃取物的分子量约2000 平均值200 高沸点渣油的分子量600 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。? 元素 无烟煤 中等挥发分烟煤 高挥发 分烟煤 褐煤 泥炭 石油 汽油 CH4 C 93.7 88.4 80.3 71.7 50-70 83-87 86 75 H 2.4 5.0 5.5 5.2 5.0-6.1 11-14 14 25 O 2.4 4.1 11.1 21.3 25-45 0.3-0.9 ? ? N 0.9 1.7 1.9 1.2 0.5-1.9 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 几种常见煤种和石油的元素组成(%) 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。 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。 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。 煤的原始结构(Shinn模型) 煤直接液化示意图 Liebenberg B.J(1973年)提出的机理为 Stemberg提出 * * *

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