煤化工工艺学第二版课件 教学课件 ppt 作者 郭树才 主编第7章 煤的直接液化.ppt

§ 7、煤的直接液化 § 7．1 煤直接液化的意义和发展概况 § 7．2 煤加氢液化原理 § 7．3 德国煤直接液化工艺的发展 § 7．4 美国煤加氢液化的中间试验 § 7．5 煤直接液化技术开发中的若干重要问题 § 7．6 煤直接液化新技术的开发 § 7．7 煤直接液化的发展前景 § 7．1 煤直接液化的意义和发展概况 1.煤直接液化的意义 直接液化：将煤在较高温度（400℃以上）、和压力（10MPa以上），下与氢反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺，故又称加氢液化。 2.煤直接液化的发展状况 ⑴发展状况 1913年，德国柏吉斯（Bergins）首先研究了煤的高压加氢，从而为煤加氢液化技术奠定了基础。 1927年在德国建立了世界第一个煤直接液化工厂，以后又建11套装置，在1944年总生产能力达到400万吨/年，为德国提供了发动战争用油。 50年代中东廉价石油的大量开发，使煤液化失去竞争力。 1973年石油价格暴涨之后，煤直接液化技术的开发又活跃起来。 ⑵开发的工艺 美国开发了溶剂精制煤法（SRC），供氢溶剂法（EDS）、氢煤法（H-Coal）和催化两段液化工艺（CTSL）。 日本NEDOL工艺，超临界溶剂抽提法（SCE）煤和石油渣油联合加工工艺（简称COP工艺） 。 德国开发了新IG（NewIG）工艺和IGOR工艺。 ⑶工艺分类 § 7．2 煤加氢液化原理 1.煤与石油的比较 ⑴燃料 H/C比值 ⑵燃料主体 ⑶煤中矿物质 1、煤加氢液化原理　　煤和石油在结构、组成和性质上有很大差异： ①石油的H/C比高于煤， 原油为1.76而煤只有0.3～0.7，而煤氧含量显著高于石油，煤含氧2％～21％，而石油含氧极少； ②石油的主体是低分子化合物，而煤的主体是高分子聚合物； ③煤中有较多的矿物质。 因此要把煤转化为油，需加氢，裂解和脱灰 ⑵对自由基“碎片”的供氢 煤热解自由基“碎片”的加氢： 　　　　　　RCH2·+RCH2·+2H→RCH3+RCH3 以及再缩聚反应：　　　　RCH2·+RCH2·→RCH2-CH2R　　　　　　2RCH2·→RCH2-CH2R　　　　　　2RCH2·→RCH2-CH2R ★反应中氢的来源有几个方面： ①溶解于溶剂中的氢在催化剂作用下变为活性氢 （氢气中的氢分子被催化剂活化）； ②溶剂油提供的或传递的氢 （供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基）； ； ③煤本身可供应的氢 （煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由基） ； ④化学反应生成的氢 （如CO+H2O→CO2+H2）。 ★采取以下措施对供氢有利： ①使用有供氢性能的溶剂； ②提高系统氢气压力； ③提高催化剂的活性； ④保持一定的H2S浓度等。 ⑶脱杂原子的反应 ①脱氧反应 ②脱硫反应 ③脱氮反应 ⑷结焦反应 防止结焦的措施： ①提高系统的氢的分压 ②提高供氢溶剂的浓度 ③反应温度不要太高 ④降低循环油中沥青烯含量 ⑤缩短反应时间 3.加氢液化的产物 固体残渣： 是不溶于吡啶或四氢呋喃部分，它是由未转化的煤、矿物质和外加催化剂组成。 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。  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。 　　 4.煤加氢液化的反应历程 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