煤炭液化煤直接液化工艺.ppt

4.8 煤直接液化的关键设备和若干 工程问题 加热炉设计时还必须考虑油煤浆在加热过程中的结焦倾向性和矿物质的沉积引起的管路堵塞问题 结焦、矿物沉积 管内介质的腐蚀 4.8.2 液化反应器 三相沸腾床催化反应器 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 柱塞流反应器 外循环三相反应器 内循环三相浆态床 H-Coal法 早期煤液化反应器 HTI法 提高内循环动力，改善固液循环状况，防止反应器内固体颗粒沉降是关键 固液分布，固体颗粒沉降，循环泵的耐磨损问题 混合程度低，固相沉积 物料分布均匀，温度均匀 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 反应器的模拟 ①建立模型 流体力学模型：全返混状态 H2向液相扩散模型：氢气在溶剂中达到溶解平衡 ②建立物料平衡和热量平衡式 反应模型：根据实验结果，预先求出反应级数 及活化能，建立反应模型 传热模型：反应产生的热除了通过器壁散热外， 用于反应物料温度上升和轻组分蒸发 查阅反应物料的物性数据 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 反应器的放大 工程放大过程 BSU规模 PDU规模 PP规模 DP规模 反应器放大需考虑： 流体力学状况的变化 直径增大，气速增大，不利于氢气 向液相扩散；引起沟流和流动死角。分布器设计是关键 传热情况的变化 在反应器不同部位安装温度检测仪表，防止飞温 反应状况的变化 反应器放大，反应状况有所好转；返混更充分，使气液传质发生变化 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 4.8.3 磨损与堵塞 磨损严重部位 高温分离器下部降压卸料阀（压差大、温度高、固体浓度高） 加热炉的高温段 全返混煤加氢液化反应器用的循环泵密封问题 结构设计和材料选择 解决 堵塞危险点 高温分离器下部 反应器底部固体沉积物 减压塔下部及管道 解决 置于密封高压充氮容器内 煤直接液化的关键设备和若干工程问题 4.8.4 液化催化剂开发方向 提高铁系催化剂活性 研发液化粗油加氢精制催化剂 天然含铁矿物含铁废料 活性低 胶体铁 超细铁 活性高 选择最佳铁硫比、粒度分布、铁系催化剂与液化煤的相容性 提高催化剂活性和使用寿命，调整有效成分比例，改变载体及载体孔径 失活原因 沥青烯和多环芳烃结焦 灰分和油易在催化剂表面和孔内沉积 含氮杂环化合物吸附在催化剂表面，降低活性 H2S不足，硫化物被氢气还原失去加氢活性 4.9 煤液化残渣分离和高效利用 液化残渣的特点 4.9 煤液化残渣分离和高效利用 液化残渣的分离 ⑵ 真空闪蒸 ⑴ 过滤 4.9 煤液化残渣分离和高效利用 液化残渣的分离 ⑶ 反溶剂法 ⑷ 临界溶剂脱灰 液化残渣的利用途径 气化制氢气 干馏回油品收 半焦或残渣送去锅炉和窑炉燃烧 非燃料利用：分出沥青烯，用作炼焦配煤的黏结剂、生产碳素材料的原料 4.9 煤液化残渣分离和高效利用 4.10 煤液化技术新进展 （1）DBD介质阻挡放电煤液化 促进气体分子激发，产生高能电子、离子和自由基等活性粒子 形成强的局部电场，使等离子体遍布整个反应器 电子碰撞引发的化学反应是整个系统反应的基础。部分电子在碰撞中获得能量，产生大量活性粒子，同时高速电子使分子中化学键断裂，产生低分子产物 4.10 煤液化技术新进展 （2）微波辐射下煤液化 甲烷气体中C和H主要转化为乙炔和氢气，煤中的碳在2min内主要转化为液态产品，组成为C13~C34脂肪烃，H/C在1.5~1.6 4.10 煤液化技术新进展 （3）超临界流体煤液化 常用溶剂：甲苯和水，临界点位于300~400℃范围内与煤液化条件相当 超临界流体黏度低，密度大，对物质的溶解度大，同时还具有较大的扩散速度 煤粉 溶剂 逆向进入 萃取塔 脱气塔 燃料气C1~C4 闪蒸 分离槽 加热器 甲苯 加热器 常压蒸馏 萃取物 残渣槽 残焦 4.10煤液化技术新进展 （4）煤的分级高效集成利用 通过对煤-油-气资源高效集成利用，节省了资金，提高了能源效率，优化了能源结构，改善了环境，部分替代了石油消耗 4.10 煤液化技术新进展 （5）煤与生物质共液化 反应初期，低分子化合物以气体形式逸出，同时较弱的桥键断裂，生成较大的自由基碎片，在更高温度下，前沥青烯和沥青烯断裂生成自由基，有氢存在下稳定为油类，否则缩聚为更大分子的焦炭 废弃生物质如塑料、纸、木屑等 总 结 煤变油的可能性?? 煤和石油的区别和相似性 大分子 小分子 断键 H/C比(0.6) H/C比(1.8) 加氢 如何变成可能?? 反应机理（自由基机理） 基本工艺过程 催化剂 溶剂 典型工艺 改进后工艺 煤浆制备 液化反应 产物分