当前课程知识点:能源化学工程概论 > 第二章 新型煤化工 > 第二节 煤炭直接液化 > 煤炭直接液化
同学们大家好
从本节开始我们来学习煤炭液化
煤炭液化也称煤制油或煤变油
是指将煤中有机物质转化为液态产物
目的是获得液态碳氢化合物
来替代石油及其制品
从而生产发动机燃料和化学品
主要产品包括石脑油 汽柴油 液化石油气
芳烃和含氧化工原料等
煤炭液化是绿色的煤炭深加工技术
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
属于洁净能源技术
由于煤炭资源远多于石油
因此煤液化产品是石油最理想的替代能源
按照技术路线的不同
煤炭液化技术分为直接液化和间接液化
本节我们重点介绍煤炭直接液化技术相关知识
煤炭直接液化是指
将煤磨碎成细粉后
与溶剂油制成煤浆
然后在高温高压和催化剂存在的条件下
通过加氢裂化使煤中复杂的
有机高分子化学结构
直接转化为低分子的清洁液体燃料
和其他化学品的过程
又称加氢液化
包含煤的热解和加氢裂解两个过程
那煤直接液化的原理是什么呢
请看以下视频
可见煤直接液化实质
是使煤中键能较小的化学键 热断裂
形成较小分子的自由基
并被供氢溶剂稳定的过程
通过加氢液化改变了煤的分子结构
提高了煤的H/C原子比降低O/C原子比
同时部分脱除
杂原子O N S最终使煤液化为油
那么要想将煤转化为油
需要什么条件呢
根据煤直接液化的定义和原理
为了将煤分子中的弱键断开
需要加热
煤液化温度在420~470摄氏度之间
其次为了提高H比C原子比
降低O比C比以及杂原子含量
需要加氢
氢是以氢气的形式补入
但气固接触不如液固接触充分
需要引入供氢溶剂
先将氢气加到供氢溶剂上
再通过供氢溶剂将氢传递到煤中
工业上供氢溶剂一般是
液化油的减压馏分经加氢后的组分
实验室研究时多采用四氢萘作为供氢溶剂
为了提高氢传递的效率
煤直接液化系统还需要加压操作
以提高反应物的分压
液化压力在17~30MPa之间
此外由于煤的分子结构很复杂
液化反应条件苛刻
为了促进煤裂解成自由基碎片
以及自由基加氢反应进行
还需要使用催化剂
并与磨细后的煤粉制备成煤浆的形态进料
煤炭直接液化的催化剂主要有金属卤化物
过渡金属和铁系三种类型
使用催化剂后可加快液化反应速率
提高转化率油收率以及设备处理能力
降低反应压力改善油的品质
下面我们学习煤直接液化的典型工艺
煤直接液化工艺的发展受战争
和石油危机的影响巨大
第二次世界大战前后
德国因军事需要大力发展煤直接液化
是最早发明煤加氢液化技术
和实现工业化的国家
期间 英国 法国 意大利
前苏联等国也纷纷开发煤直接液化技术
20世界70年代石油危机出现
促使美国 日本 德国 英国等国家
又重新关注煤炭直接液化新技术的开发工作
该阶段属于新技术开发的活跃期
因能源禀赋特点
我国也从很早就开始不断实践煤直接液化技术
并于20世纪90年代开始大力攻关
目前我国建有世界最大规模的煤直接液化工厂
技术处于世界领先地位
概括起来
典型的煤直接液化工艺
主要有德国的IGOR工艺
美国的HTI两段催化液化工艺
日本的NEDOL工艺
以及我国煤炭科学研究总院开发的
煤炭直接液化工艺
这些工艺在原料制备 液化反应
分离净化等大的单元操作上没有显著差异
主要是在反应器结构与组织形式
催化剂种类
反应产物分离方法上有所不同
例如德国的IGOR工艺和日本的NEDOL工艺
都采用了一个上流筒型加氢反应器
而美国HTI和我国煤科院开发的工艺
采用了两段悬浮床加氢反应器
IGOR工艺是以炼铝工业的废渣赤泥为催化剂
而美国HTI工艺采用铁系胶状催化剂
催化剂活性高用量少
再比如美国的HTI工艺
将加氢反应器置于两级液固分离器之间
还采用超临界萃取方法
最大限度地提取固体残渣中的液化油
循环溶剂不再进行加氢处理
而日本的NEDOL工艺
单独设置一个加氢的反应器
对循环油进行加氢处理
加氢后的油再作为供氢溶剂
下面我们通过一段视频
来了解一下
我国的煤直接液化工艺
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--课程概述
-第二节 课程基本知识
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-第一节 煤炭概述
--煤炭概述
-第二节 煤炭直接液化
--煤炭直接液化
-第三节 煤炭间接液化-煤炭气化
-第四节 煤炭间接液化-合成气制油品
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