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煤炭液化技术复习资料

第三章

1.什么是煤炭直接液化?

定义:煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术.煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。

2.煤炭直接液化的途径是什么？如何实施？

途径：煤先经加氢裂解等过程转化为液化油,再提质加工得到成品油.具体实施：先热解反应产生自由基碎片再由自由基碎片加氢得到的油再经脱杂（S，N，O等杂原子），缩合反应得到成品油。

3.煤炭直接液化反应有哪些？主要反应是什么?

煤的热解反应自由基碎片的加氢反应脱杂原子反应缩合反应

4.什么是自由基碎片?

在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受热分解,而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为单个分子的独立的自由基碎片

5.自由基碎片加氢反应中氢的来源是什么？哪些是主要来源？

供给自由基的氢源主要有：

（1）外界供给的氢在催化剂作用下变为活性氢；

(2）溶剂可供给的或传递的氢；

（3)煤本身可供应的氢(煤分子内部重排、部分结构裂解或缩聚形成的氢）;

(4)化学反应生成的氢,如CO和H2O反应生成的氢等.

6.煤直接液化研究中油，沥青烯，前沥青烯，残渣是如何定义的？

（1）油：可溶于正己烷的物质

(2）沥青烯：不溶于正己烷而溶于苯

（3）前沥青烯：不溶于苯而溶于四氢呋喃或吡啶

（4)残渣：不溶于四氢呋喃或吡啶的物质

7.描述煤炭直接液化反应的历程？

首先，煤在溶剂中膨胀形成胶体系统,有机质进行局部溶解，发生煤的解体破坏，350~400℃左右发生分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应，生成沥青质含量很多的高分子物质。

当温度达到450~480℃时，溶剂中氢的饱合程度增加，使氢重新分配程度也相应增加，从而使煤加氢液化过程逐步加深，使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物-油和气。这个过程中也是存在分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应

1）先裂解后加氢。

2）反应以顺序进行为主。虽然在反应初期有少量气体和轻质油生成，不过数量不多。

3）前沥青烯和沥青烯是主要中间产物。

4）结焦反应的发生.当反应温度过高，氢压不足或反应时间过长，已形成的前沥青烯、沥青烯以及煤裂解生成的自由基碎片可能缩聚成不溶于任何有机溶剂的焦；油亦可裂解、聚合生成气态烃和分子量更大的产物。

8.煤中矿物质对煤碳直接液化有什么影响？

中的矿物质对煤加氢液化既有催化作用,又有减弱催化剂的催化作用.例如：Fe、Co、Mo 等元素对液化有促进（催化）作用；Si、Al、Ca、Mg等元素阻碍液化进行，易沉积、结垢,使催化剂失活，堵塞管道磨损设备并影响传热.

9.煤加氢液化的溶剂有哪些重要作用?

溶剂的作用

（1）热溶解煤

（2)溶解氢气

（3)供氢作用

(4）溶剂直接与煤反应

(5）其他作用

10.催化剂有哪些特性？

(1)催化剂能够改变化学反应速度;

（2)催化剂不改变化学平衡；

(3）催化剂对反应具有选择性；

(4）催化剂在反应中不被消耗；

（5）催化剂具有一定的寿命。

11.催化剂在煤炭加氢液化中有什么作用？

降低氢分子的键合能使之活化，形成活性氢.促进溶剂的再氢化、氢源与煤之间的氢传递。选择性作用。

12.加氢液化催化剂有工业价值的有哪些?

煤加氢催化剂的种类很多，有工业价值的主要是：

（1)金属氧化物：钴、钼、镍、钨的氧化物等；

(2）铁系化合物：含氧化铁的矿物或铁盐;

（3）金属卤化物：如SnCl2、ZnCl2。

13.煤液化过程中影响因素?

（1）温度（T升高原料先溶解后裂解最后缺氢产焦，反应达平衡时间短）

（2）氢压（只要设备满足，压力越高越好)

（3）反应时间（受溶剂,催化剂，煤种本身性质，压力，温度以及对产品的质量要求等因素有关）

（4）气氛

（5）煤炭性质

（6）溶剂

（7）催化剂

第四章

1．煤的加氢液化生产过程一般由哪几个工序组成?

液化过程一般分为：（1）煤糊制备(2）液相加氢（3)气相加氢(4）产品精制等四个阶段2.IG法液化残渣固液分离的方法？

离心过滤

3。煤液化过程中液相加氢和气相加氢的目的是什么?

第一段煤糊液相加氢，目的是制得〈325℃馏分油，为气相裂解加氢提供原料;第二段气相裂解加氢,将〈325℃馏分油加氢裂解为汽油。

4.IGOR工艺和DT工艺有哪些异同点?改进后有哪些突出优点?联合粗油精制工艺与联合净油精制工艺有何区别？

相同点：工艺过程依然是煤浆制备、加氢液化、固液分离、液化粗油精制等

不同点：DT工艺：传统煤高压加氢 IGOR：深度加氢

DT工艺:将煤液化粗油的加氢精制、饱和等过程与煤的糊相加氢液化整合在同一套高压系统内

优点：缩短了工艺过程,直接生产出合格洁净的燃料油,改善了生产操作环境，且为煤液化工业化的经济性改善创造了技术条件

联合粗油精制:首先把一个固定床反应器放置在中间分离器下游,使净粗油在冷凝之前，以汽相状态就进行加氢精制对重质油和减压闪蒸塔顶流出馏分用固定床反应器进行加氢精制联合净油精制：改进精制流程，对净油(经过一次加氢的清洁的合成油）也用固定床反应器进行加氢精制。

5。简述IGOR工艺演变过程

(1）煤糊固体浓度大于50%,煤处理能力大

(2）煤加氢反应采用悬浮床反应器（固体煤、催化剂、未反应煤等悬浮于溶剂中一起流动），煤浆一次性通过，然后转入后续设备。

（3）煤加氢反应采用可弃性赤泥作催化剂；

（4）液化残渣的分离由离心过滤改为减压蒸馏，设备处理能力增大,操作简化,蒸馏残渣高温下仍可泵送；

（5）液化残渣直接气化制氢而不是干馏；

（6)循环油由重油改为中油,不含固体和沥青烯，粘度大大降低，溶剂的供氢能力增强，反应压力降至30MPa

（7）将糊相加氢与液化油提质串联在一套高压系统，避免原来多套设备间压力变化造成的能量损失；

（8)粗油、净油加氢反应器采用固定床反应器,使用Mo-Ni型载体催化剂；

（9)由IGOR工艺生产的精制合成原油与传统煤加氢液化生产的合成原油性质根本不同6．H-煤法工艺最大特点。

(1）反应器：采用固、液、气三相沸腾床催化反应器，增强反应器内物料分布均衡、温度均匀;

（2）催化剂:为高效柱状Co—Mo/Al2O3；

（3）反应温度保持450—460 o C，压力20 MPa;

(4)煤处理量为200-600 t/d。

7。为什么H-煤法煤浆的预热温度可以比液化反应温度低100℃左右？

煤的加氢是强放热反应

8.H—煤法反应后如何进行固液分离?

减压蒸馏

9.CSTL工艺对H—煤法的最大改进是什么？改进后有何突出特点？

改进:增加一套反应器，其固液分离采用临界溶剂脱灰装置（CSD)，脱除液化产物中的矿物和未转化的煤，比减压蒸馏回收更多的重质油,

工艺特点：（1)两个沸腾床反应器紧密连结,缩短了反应产物在两段间的停留时间，防止或减少缩合反应，有利于馏分油产率提高。

（2）采用Kerr—McGee的临界溶剂脱灰技术（CSD),脱除液化产物中的矿物和未转化的煤(3)两段加氢液化都使用高活性Ni/Mo等催化剂，使更多的渣油转变为粗柴油馏分。

（4)部分含固体物溶剂循环,不但减少Kerr—McGee装置的物料量，而且使灰浓缩物带出的能量损失由22％减少到15％

特点:提高了煤转化率和油产率,馏分油质量好，N、S杂原子含量减少,H利用率(油产率/氢耗量）提高.

10。CSTL工艺采用什么方法进行固液分离？

临界溶剂脱灰装置(CSD)

11。HTI法对CSTL工艺做了哪些改进?

（1）催化剂：用胶体Fe催化剂代替Ni/Mo催化剂进行煤的加氢；

(2）反应器流态:采用外循环全返混三相鼓泡悬浮床反应器，强化了传热、传质，油产率高，氢耗低;

（3）液化粗油在线加氢：与IGOR工艺类似，对液化粗油进行在线加氢精制,提高了馏分油品质；

12。HTI工艺采用什么方法进行固液分离？

采用溶剂萃取脱灰技术

13。试分析比较H—煤法、CSTL工艺和HTI工艺三者之间的异同点.

14.SRC法工艺特点有哪些？其主要工艺目的是什么?

SRC—I工艺特点

(1）不外加催化剂，利用煤灰自身催化作用；

(2)反应条件温和，温度400—450 ℃，压力10—15 MPa，反应时间20—60min;

（3）氢耗低，约2％；

（4）主要产品为固体SRC，产率约60％；

（5）采用压滤固液分离技术

SRC-II工艺特点

（1)用部分热煤溶浆作循环溶剂

（2）采用减压蒸馏法完成固液分离

（3）不外加催化剂，通过煤中矿物质催化活性的有效利用

（4）反应温度、压力高于SRC—I，分别为440—466 ℃和 14 MPa，反应热较大，需要喷入冷氢控温；

（5）反应器流态，悬浮夹带床；

（6)产品以油为主，氢耗比SRC-I高一倍。

目的：生产清洁的低硫低灰的固体燃料和液体燃料。

15.SRC-I和SRC—II的固液分离方法各是什么？

过滤减压蒸馏

16。SRC—I和SRC-II的主要区别有哪些？

（1）高温气液分离器底部的含固淤浆作循环溶剂。

(2)以减压蒸馏代替过滤，效率得以提高.

(3)压力温度更高，加氢深度大，氢耗比SRC-I高一倍,产品以液体油为主。

17。SRC-II工艺的产物主要是液体的原因是什么？

压力温度更高,加氢深度大，氢耗比SRC—I高一倍

18。Exxon供氢体溶剂法（EDS）的工艺特点有哪些?

（1)煤在非催化条件下加氢液化,通过专门加氢的溶剂供氢，增加了轻馏分产率和操作稳定性；

（2）溶剂加氢和煤加氢分开进行，避免了未反应煤、灰分等与高活性催化剂直接接触,提高了催化剂寿命;

（3)采用减压蒸馏进行固液分离.减压蒸馏塔底物送灵活焦化装置进行焦化气化，液体产率可增加5%~10%.

（4)反应条件温和,430~470 ℃，11～16MPa。

19。“煤加氢抽提液化”与“煤直接加氢液化"两类煤直接液化工艺的主要区别是什么?

有无催化剂

20。日本NEDOL工艺特点有哪些？

反应器操作温度430—465℃，压力17—19MPa,反应时间90—150min

固液分离：减压蒸馏

循环溶剂催化加氢重油

21.什么是煤油共炼?有何优点？

煤油共炼实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，

优点:煤和石油重油之间存在协同效应，生成油总量比单独加工煤或重油要多与煤液化相比，由于是一次通过，油品产量大大增加

氢耗降低,氢利用率大幅度提高

产品油与煤液化油相比，油品质量大大提高,氢含量增加，芳烃降低，更容易加工成合格汽油、柴油

生产成本降低

22。简述神华煤直接液化工艺的工艺特点.

（1）采用两段反应，悬浮床反应器,处理能力大，效率高，温度455 ℃、压力19MPa，提高了煤浆空速；

（2）采用合成超细铁基催化剂，用量减少,同时避免了HTI胶体催化剂加入煤浆的难题; （3)取消溶剂脱灰工序，采用减压蒸馏进行固液分离;

(4）循环溶剂全部加氢，提高溶解供氢能力;

（5）液化粗油加氢采用离线加氢模式。

23。初级液化产品提质加工的原因是什么？

煤加氢液化的目的主要是提供发动机燃料，但煤直接液化的初级产品中组成复杂、杂质含量高、组分沸点范围广、稳定性差等，不宜直接使用，必须经过提质加工，改善性能，才能得到类似石油制品那样的、符合使用要求的液体燃料。

24。初级液化产品提质的工艺目的有哪些？

（1）降低芳烃含量，满足质量要求的汽油、柴油产品；

（2）芳烃特别是多环芳烃易吸附于催化剂表面发生缩聚而形成焦炭，导致催化剂失活，因此，加氢可延长催化剂的寿命。

25。煤直接液化所使用的关键设备有哪些?

反应器、高压煤浆泵、煤浆加热炉、煤浆减压阀、分离器

1.费托合成中最主要的产物是哪几类？

产物以直链烷烃、烯烃为主. 产品包括汽油、柴油、石蜡、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛和酮等100多种。

产品: C1～C50的化合物

乙烯、丙烯、丁烯（液化气）；

汽油、柴油（燃料油);

石蜡、聚合物（重油)；

烯烃、醇、醛和酮等(化学原料）

2.F—T合成的化学反应包括哪些？

哪些因素对费托合成转化率、产品分布有影响？

催化剂

反应器：浆态床重质组分产率最高，低碳烃产率低;固定床其次；气流床重质组分产率最低，低碳烃产率高

H2/CO比：H2/CO比增加,硬蜡产率下降，甲烷产率增加。H2/CO比增加，生成烃类产品的产率增加。

反应压力：增大压力，F-T合成反应速度加快，但副反应速度也加快。过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，设备的投资费用高;压力增太，能耗随之增大.压力增大有利于长链烃的生成.

温度：化学平衡：温度升高．对F-T合成反应不利.而积炭反应为吸热反应.升高温度有利于积炭反应的发生。过高的温度易使催化剂超温烧结,缩短了使用寿命.动力学：温度升高,反应速度加快,同时副反应速度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。

空速增加空速，可提高其生产能力，并有利于及时移走反应热，防止催化剂超温。但空速增大,能耗增大.空速过小,不能满足生产需求。空速增大，转化率降低，产物轻。

反应气组成原料气中的（CO+H2）含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高.原料气中V(H2）／V（CO）的比值高,有利于饱和烃的生成；V（H2）／V（CO)的比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物.一般要求（CO+H2）含量80％～85％； V(H2）／V（CO）=2～2。5。

4.Sasol公司使用的费托合成反应器有哪几种类型？其名称是什么?简述各自特点？

固定床反应器（Arge反应器)

A 反应器特点: 管壳式,管内装填沉淀铁催化剂；管外为沸腾水。

B 反应热的移出：管外为沸腾水,通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽(为防止催化剂失活和积碳）。优点:易于操作；催化剂和液体产品分离容易。缺点:反应器制造昂贵.需要定期更换铁基催化剂；拆卸复杂

循环流化床合成工艺使用循环流化Synthol 反应器

A 反应器特点：熔铁催化剂随原料气一起进入反应器，又随反应产物排出反应器，催化剂在反应器内不停地运动，循环于反应器和催化剂沉降室之间.可以加入新催化剂，也可以移走旧催化剂.

B 反应热的移出：反应器上下两段设油冷却装置，用以携出反应热.

C优点：催化剂易于更新,产物很轻，生成汽油多。

D 缺点：操作复杂;从尾气中分离细小的催化剂颗粒比较困难.

固定流化床FT合成工艺SAS反应器

特点:操作比较简单，比循环气流床制造成本更低,催化剂用量比Synthol反应器要低。

浆态床FT合成工艺三相浆态床F—T合成反应器（Sasol Slurry Phase Distillate（SSPD）)液体:床内是高沸点烃类油;固体：催化剂微粒悬浮其中；气体：合成气以鼓泡形式通过

特点：

(1）反应器结构简单,放大容易；

（2）反应物传热传质好，温度均匀(∆T〈 1℃）;

（3）催化剂消耗小于固定床和流化床;

（4)可根据市场需求灵活调整产品结构；

（5）投资低、能耗低；

（6)压降小，循环量少，运行成本和维修成本低；

（7）缺点是:催化剂制备要求高、原料气含硫要低,液固分离难.

5.在工业上已经使用的费托合成催化剂有哪些？

铁和钴催化剂

链增长概率大致有如下顺序：

Ru﹥Fe~Co﹥Rh﹥Ni。

一般认为Fe和Co具有工业价值，Ni有利于生成甲烷，Ru易于合成大分子烃,Rh则易于生成含氧化合物。

6.与Synthol工艺相比，采用SAS反应器有哪些优点？

固定流化床比循环气流床制造成本更低.（这是因为它体积小，且不需要昂贵的支承结构。）SAS反应器中的压降较低,压缩成本也低。

思考：

1.我国煤间接液化技术开发现状及发展前景.

2.F—T合成反应器的类型及特点.

3.传统煤化工、现代煤化工所面临的机遇与挑战.

煤液化技术考试复习大全

1、所谓煤炭液化，是将煤中的有机质转化为液态产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和化学品。煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。 2、煤炭的直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解聚，需要较高的压力和温度。优点:热效率较高，液体产品收率高；缺点:煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。 3、煤炭间接液化是首先将煤气化制合成气（CO＋H2),合成气经净化、调整H2/CO比，再经过催化合成为液体燃料。优点：煤种适应性较宽，操作条件相对温和，煤灰等三废问题主要在气化过程中解决；缺点:总效率比直接液化低。煤液化的实质就是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件下，提高H/C比，使固体煤转化为液体的油。 4、在煤的初级液化阶段，煤有机质热解和供氢是两个十分重要的反应。可认为发生下列四类化学反应：（1）煤的热解（2）对自由基“碎片”的供氢（3）脱氧、硫、氮杂原子反应（4）缩合反应。 5、供给自由基的氢源主要来自以下几个方面：（1）溶解于溶剂油中的氢在催化剂的作用下变为活性氢；（2）溶剂油可供给的或传递的氢；（3）煤本身可供应的氢；（4）化学反应生成的氢。提高供氢能力的主要措施有：增加溶剂的供氢能力；提高液化系统氢气压力；使用高活性催化剂；在气相中保持一定的H2S浓度等。 6、煤有机结构中的氧存在形式主要有：含氧官能团，如－COOH、－OH、－CO和醌基等；醚键和杂环（如呋喃）。煤有机结构中的硫以硫

醚、硫醇和噻吩等形式存在，脱硫反应与上述脱氧反应相似。由于硫的负电性弱，所以脱硫反应更容易进行。煤中的氮大多存在于杂环中，少数为氨基，与脱硫和脱氧相比，脱氮要困难得多。 7、为提高煤液化过程的液化效率，可采取以下措施防止结焦：（1）提高系统的氢分压（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。 8、煤液化中生成的气体主要包括两部分：（1）含杂原子的气体，如H2O、H2S、NH3、CO2、CO等；（2）气态烃，C1～C3（有时包括C4)。生成气态烃要消耗大量氢，所以气态烃产率增加会导致氢耗量提高。 9、选择加氢液化原料煤，主要考虑以下3个指标：（1）干燥无灰基原料煤的液体油收率高；（2）煤转化为低分子产物的速度,即转化的难易度；（3）氢耗量。 10、常用催化剂有三大类：铁类、过渡金属和卤化物。 11、影响煤液化的主要工艺参数：（1）反应温度（2）反应压力（3）停留时间 12、采用高压的目的主要在于加快加氢反应速度。氢气压力提高，有利于氢气在催化剂表面吸附，有利于氢向催化剂孔隙深处扩散，使催化剂活性表面得到充分利用，因此催化剂的活性和利用效率在高压下比低压时高。压力提高，煤液化过程中的加氢速度就加快，阻止了煤热解生成的低分子组分裂解或综合成半焦的反应，使低分子物质稳定，从而提高油收率；提高压力，还使液化过程有可能采用较高的反应温度。 13、从生产角度出发，一般要求反应时间越短越好，因为反应时间短意味着高空速、高处理量。

前三章习题

第一章第二章复习题 1、下列各种物质中不属于“三烯”的是（）。 A、乙烯 B、丙烯 C、丁二烯 D、戊烯 2、在自然界中分布最广、最常见的煤是（）。 A、残植煤 B、腐植煤 C、腐泥煤 D、藻煤 3、煤的干馏的产品不包括（）。 A、焦炉煤气 B、煤焦油 C、合成气 D、粗苯 4、煤的低温干馏温度一般为（）。 A、300-400℃ B、400-500℃ C、500-600℃ D、700-900℃ 5、工业电石的主要成分是（）。 A、氧化钙 B、氢氧化钙 C、碳化钙 D、碳酸钙 6天然石油中一般不含（）。 A、烷烃 B、烯烃 C、烷烃 D、芳烃 7、原油进入炼油装置前，要求水的质量分数小于（）。 A、0.05% B、0.1% C、0.2% D、0.5% 8、下列油品中，沸程最低的是（）。 A、汽油 B、煤油 C、柴油 D、润滑油 9、原油的一次加工过程是（） A、热裂化 B、催化裂化 C、常减压蒸馏 D、催化重整 10、常减压蒸馏过程初馏塔塔顶分离出来的石脑油一般是指（）。 A、轻柴油 B、重柴油 C、轻汽油 D、航空煤油 11、下列物质中，属于催化重整的原料是（）。 A、轻质油料 B、常压重油 C、减压渣油 D、减压馏分油 12、下列物质中，不属于催化重整的主要产品的是（）。 A、高辛烷值汽油 B、氢气 C、芳烃 D、液化气 13、下列各种金属中对催化重整铂催化剂最为敏感的是（）。 A、铝 B、砷 C、硫 D、氮 14、天然气的主要成分（）。 A、甲烷 B、乙烷 C、丙烷 D、丁烷

15、下列气体中属于湿气的是（）。 A、气田气 B、气井气 C、煤田伴生气 D、油田伴生气 16、化学工艺学是指原料物质经过转变为产品的方法和过程，包括实现这种转变的全部化学和物理措施。 17、化工工艺学本质上就是研究产品生的、、。 18、基础化工原料中的三苯指的是、、。 19、由于成煤的植物和生成的条件不同，煤一般可以分为三大类分别为：、、 20、按加热终温不同，煤的干馏可分为、、。21煤高温干馏后的气体产物经洗涤、冷却处理后可制得、、。 22、煤的气化就是煤、焦或半焦在高温、加压或常压条件下，与气化剂（水蒸气、空气或它们的混合气）反应制得的过程。 23、工业上进行煤气化方法应用较广的是和。 24、煤的加工路线主要有、、和煤制电石。 25、煤的间接液化主要有两个工艺路线分别是和。 26、在油田脱过水后的石油，是一种油包水型乳化液，这种乳化液的性质相对稳定，在生产中一般采用的是加和的联合作用，来处理。 27、石油的常减压蒸馏是各个物质的的差别进行的分离工艺过程，该过程属于过程（填“化学”或者“物理”）。 28、是衡量汽油抗爆震性能的指标。 29、加氢裂化催化剂是具有和的双功能催化剂。 30、加氢裂化与催化裂化相比，所得汽油的辛烷值（填“高”或“低”），需要通过来改善。 31、天然气根据压缩是否有液体产生，分为和。 32、基础化工原料的“三酸”一般指的是盐酸、硝酸、硫酸。（） 33、煤的低温干馏和高温干馏生成的煤焦油成分相近。（） 35、向煤层交替的通入空气和水蒸气制得的煤气称为水煤气。（） 36、工业电石水解可以得到纯乙炔。（）

煤液化

煤液化煤液化是指经过一定的加工工艺，将固体煤炭转化为液体燃料或液体化工原料的过程。按化学加工方法的不同煤的液化可分为两类:①煤在较高温度和压力下加氢直接转化为液体产品。煤的间接液化是指煤经气化产生合成气（CO + H2），再催化合成液体产品。煤的液化是具有战略意义的一种煤转化技术，可将煤转化为替代石油的液体燃料和化工原料，有利于缓解石油资源的紧张局面。从全世界能源消耗组成看，可燃矿物（煤、石油、天然气）占92%左右，其中石油44%，煤30%，天然气18%。每个国家由于自身能源禀赋和工业发达程度的不同，各种能源所占的比重也不同。目前全世界已探明的石油可采储量远不如煤炭，不能满足能源、石油化工生产的需求。因此可以将储量相对较丰富的煤炭，通过煤炭液化转化为石油替代用品。尤其由于我国相对“富煤、贫油、少气”的能源格局，煤炭液化技术对于保障国家能源战略安全和经济可持续发展具有重要的意义[1]。煤的直接液化已经走过了漫长的历程。1913年德国科学家F.Bergius发明了煤炭直接液化技术，为煤的加氢液化奠定了基础。此后，德国IG公司在第二次世界大战期间实现了工业化，战后由于中东地区廉价石油的开发，煤炭液化失去了竞争力。20世纪70年代由于石油危机煤炭液化又活跃起来。日本、德国、美国等工业发达国家相继开发出一批煤炭液化工艺。这些国家集中在如何降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤炭液化成本。目前，世界上煤炭直接液化有代表性的是德国的IGOR工艺、日本的NEDOL工艺和美国的HTI工艺。这些新工艺的特点是：反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力从40MPa降低到17-30MPa。并且产油率和油的质量都有很大提高，具备了大规模建设液化厂的技术能力。目前，国外没有实现工业化生产的主要原因是：由于原煤价格和液化设备造价以及人工费用偏高，导致液化成本相对于石油偏高，难以与石油竞争。我国从20世纪70年代末开始进行煤炭直接液化技术的研究和攻关，其目的是用煤生产汽油、柴油等运输燃料和芳香烃等化工原料。煤炭科学研究总院先后从日本、德国、美国引进直接液化试验装置。经过近20年的试验研究，找出了14种适于直接液化的中国煤种；选出了5种活性较高的、具有世界先进水平的催化剂；完成了4种煤的工艺条件试验。为开发适于中国煤种的煤直接液化工艺奠定了基础，成功地将煤液化后的粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油等。目前，从煤一直到合格产品的全流程已经打通，煤炭直接液化技术在中国已完成基础性研究，为进一步工艺放大和建设工业化生产厂打下了坚实的基础。 1923年，德国出现了煤炭间接液化技术。第二次世界大战时期，建造了9个煤炭间接液化工厂。战后，同样由于廉价的石油开发，导致这项技术停滞不前。之后，由于铁系催化剂的研制成功，新型反应器的开发和利用，煤炭液化技术得到了发展。但是，由于煤炭间接液化工艺复杂，初期投资大，成本高，除了南非外，其他国家对间接液化的兴趣相对于直接液化来说逐渐淡弱。间接液化的技术主要3种，南非的费一托合成法、美国的莫比尔法和正在开发的直接合成法。目前间接液化技术在世界上已实现商业化生产。全世界共有3家商业生产厂正在运行，其中有南非的萨索尔公司和新西兰、马来西亚的煤炭间接液化厂。新西兰采用莫比尔法液化工艺，但是只进行间接液化的第一部反应，即利用天然气或者煤气化合成气生产甲醇。马来西亚煤炭间接液化厂采用的工艺和南非的类似，但不同的是以天然气为原料来生产优质柴油和煤油。因此，从严格意义上来说，南非的萨索尔公司是世界上唯一的煤炭间接液化商业化生产企业。该公司生产的汽油和柴油可满足南非28%的需求量，其煤炭间接液化技术处于世界领先地位。我国从20世纪50年代初即开始进行煤炭间接液化技术的研究，曾在锦州进行过煤间接液化试验，后因发现大庆油田而中止。由于70年代的两次石油危机，以及“富煤少油”的能源结构带来的一系列问题，我国自80年代初又恢复对煤间接液化合成汽油技术的研究，

煤炭液化技术

煤炭液化技术 [编辑本段] 煤炭液化技术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。根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类：一、直接液化直接液化是在高温（400℃以上）、高压（10MPa以上），在催化剂和溶剂作用下使煤的分子进行裂解加氢，直接转化成液体燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油，又称加氢液化。１、发展历史煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的，并于二战期间在德国实现了工业化生产。德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产，到1944年，德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。二战后，中东地区大量廉价石油的开发，煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。 70年代初期，由于世界范围内的石油危机，煤炭液化技术又开始活跃起来。日本、德国、美国等工业发达国家，在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺，其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤液化油生产成本的目的。目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。这些新直接液化工艺的共同特点是，反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力由40MPa降低至17～30MPa，产油率和油品质量都有较大幅度提高，降低了生产成本。到目前为止，上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d级以上大型中间试验，具备了建设大规模液化厂的技术能力。煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术，在技术上是可行的。目前国外没有工业化生产厂的主要原因是，在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高，难以与石油竞争。２、工艺原理煤的分子结构很复杂，一些学者提出了煤的复合结构模型，认为煤的有机质可以设想由以下四个部分复合而成。第一部分，是以化学共价键结合为主的三维交联的大分子，形成不溶性的刚性网络结构，它的主要前身物来自维管植物中以芳族结构为基础的木质素。第二部分，包括相对分子质量一千至数千，相当于沥青质和前沥青质的大型和中型分子，这些分子中包含较多的极性官能团，它们以各种物理力为主，或相互缔合，或与第一部分大分子中的极性基团相缔合，成为三维网络结构的一部分。

煤炭液化技术复习资料

第三章 1.什么是煤炭直接液化? 定义:煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术.煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。 2.煤炭直接液化的途径是什么？如何实施？途径：煤先经加氢裂解等过程转化为液化油,再提质加工得到成品油.具体实施：先热解反应产生自由基碎片再由自由基碎片加氢得到的油再经脱杂（S，N，O等杂原子），缩合反应得到成品油。 3.煤炭直接液化反应有哪些？主要反应是什么? 煤的热解反应自由基碎片的加氢反应脱杂原子反应缩合反应 4.什么是自由基碎片? 在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受热分解,而使煤分解成以结构单元缩合芳烃为单个分子的独立的自由基碎片 5.自由基碎片加氢反应中氢的来源是什么？哪些是主要来源？供给自由基的氢源主要有：（1）外界供给的氢在催化剂作用下变为活性氢； (2）溶剂可供给的或传递的氢；（3)煤本身可供应的氢(煤分子内部重排、部分结构裂解或缩聚形成的氢）; (4)化学反应生成的氢,如CO和H2O反应生成的氢等. 6.煤直接液化研究中油，沥青烯，前沥青烯，残渣是如何定义的？（1）油：可溶于正己烷的物质 (2）沥青烯：不溶于正己烷而溶于苯（3）前沥青烯：不溶于苯而溶于四氢呋喃或吡啶（4)残渣：不溶于四氢呋喃或吡啶的物质 7.描述煤炭直接液化反应的历程？首先，煤在溶剂中膨胀形成胶体系统,有机质进行局部溶解，发生煤的解体破坏，350~400℃左右发生分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应，生成沥青质含量很多的高分子物质。当温度达到450~480℃时，溶剂中氢的饱合程度增加，使氢重新分配程度也相应增加，从而使煤加氢液化过程逐步加深，使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物-油和气。这个过程中也是存在分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应 1）先裂解后加氢。 2）反应以顺序进行为主。虽然在反应初期有少量气体和轻质油生成，不过数量不多。 3）前沥青烯和沥青烯是主要中间产物。 4）结焦反应的发生.当反应温度过高，氢压不足或反应时间过长，已形成的前沥青烯、沥青烯以及煤裂解生成的自由基碎片可能缩聚成不溶于任何有机溶剂的焦；油亦可裂解、聚合生成气态烃和分子量更大的产物。

煤炭直接液化技术总结

洁净煤技术——直接液化技术一、德国IGOR工艺 1981年，德国鲁尔煤矿公司和费巴石油公司对最早开发的煤加氢裂解为液体燃料的柏吉斯法进行了改进，建成日处理煤200吨的半工业试验装置，操作压力由原来的70兆帕降至30兆帕，反应温度450～480摄氏度；固液分离改过滤、离心为真空闪蒸方法，将难以加氢的沥青烯留在残渣中气化制氢，轻油和中油产率可达50％。原理图： IGOR直接液化法工艺流程工艺流程：煤与循环溶剂、催化剂、氢气依次进入煤浆预热器和煤浆反应器，反应后的物料进入高温分流器，由高温分流器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸，分出残渣和闪蒸油，闪蒸油又通过高压泵打入系统，与高温分离器分出的气体及清油一起进入第一固定床反应器，在此进一步加氢后进入分离器。中温分离器分出的重质油作为循环溶剂，气体和轻质油气进入第二固定床反应器再次加氢，通过低温分离器分离出提质后的轻质油品，气体经循环氢压机压缩后循环使用。为了使循环气体中的氢气浓度保持在所需的水平，要补充一定数量的新鲜氢气。液化油经两步催化加氢，已完成提质加工过程。油中的氮和硫含量可降低到10－5数量级。此产品经直接蒸馏可得到直馏汽油和柴油，再经重整就可获得高辛烷值汽油。柴油只需加少量添加剂即可得到合格产品。与其他煤的直接液化工艺相比，IGOR工艺的煤处理能力最大，煤液化反应器的空速为0. 36～0. 50 t /( m3·h)。在反应器相同的条件下，IGOR工艺的生产能力可比其他煤液化工艺高出50%～100%。由于煤液化粗油的提质加工与煤的液化集为一体，IGOR煤液化工艺产出的煤液化油不仅收率高，而且油品质量好。工艺特点：把循环溶剂加氢和液化油提质加工与煤的直接液化串联在一套高压系统中，避免了分立流程物料降温降压又升温升压带来的能量损失，并在固定床催化剂上使二氧化碳和一氧化碳甲烷化，使碳的损失量降到最小。投资可节约20％左右，并提高了能量效率。反应条件苛刻（温度470℃，压力30MPa)；催化剂使用铝工业的废渣（赤泥）；液化反应和加氢精制在高压下进行，可一次得到杂原子含量极低的液化精制油；循环溶剂是加氢油，供

煤化工复习题及答案

1.煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业。 2.煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。从煤加工过程区分，煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品。 3.炼焦是应用最糟的工艺。 4.煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏（或称炼焦、焦化）。按加热终温的不同可分为三种：500—600为低温干馏，900—1100为高温干馏，700—900为中温干馏。 5.立式炉干馏介于高温、低温干馏之间，目前在中国多用于生产城市煤气。 6.煤低温干馏过程仅是一个热加工过程，常压生产，不用加氢，不用氧气，即可制的煤气和焦油，实现煤的部分气化和液化。 7.低温干馏产品：的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。一般焦油产率为6%—25%，半焦产率为50%—70%，煤气产率为80—200m3/t（原料干煤） 8.低温干馏半焦的孔隙率为30%—50%，反应性和比电阻都比高温焦炭高得多。原料煤的煤化度越低，半焦的反应能力和比电阻越高。 9.低温干馏煤气密度为0.9—1.2kg/ m3，含有较多甲烷及其他烷烃。 10.干馏产品的影响因素：低温干馏产品的产率和性质与原料煤性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。干馏炉的形式、加热方法和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。 11.低温干馏温度为600.o c，所得焦油是煤的一次热解产物，称一次焦油。煤热解到400.o c 以前主要是黄铁矿分解生成硫化氢，在较高温度时由于煤中有机硫的热解作用形成硫化氢。腐泥煤一次热解焦油中酚类和沥青少，组分中主要为直链烷烃和环烷烃。 12.煤干馏终温是产品产率和组成的重要影响因素，也是区别干馏类型的标志。焦油形成于约500.o c，故510—600.o c为低温干馏的适宜温度。 13.提高煤的加热速度能降低半焦产率，增加焦油产率，煤气产率稍有减少。加热速度快时，焦油产率高。 14.一般，压力增大焦油产率较少，半焦和气态产物产率增大。 15.低温干馏炉主要炉型：沸腾床干馏炉、气流内热式炉、鲁奇三段炉、立式炉。干馏炉是低温干馏生产工艺中的主要设备，它应保证过程效率高，操作方便可靠。其中主要要求干馏物料加热均匀，干馏过程易控制，可用的原料煤类别宽，原料煤粒尺寸范围大，导出的挥发物二次热解作用小。干馏炉的供热方式可分为外热式和内热式。外热式炉供给的热量是由炉墙外部传入的；内热式炉借助热载体把热量传给煤料，气体热载体直接进入干馏室，穿过块粒状干馏料层，把热量传给料层。 16.内热式低温干馏与外热相比，有下述优点： ○1热载体向煤料直接传热，热效率高，低温干馏耗热量低。 ○2所有装入料在干馏不同阶段加热均匀，消除了部分料块过热现象。 ○3内热式炉没有加热的燃室或火道，简化了干馏炉结构，没有复杂的加热调节设备。缺点如下： ○1装入煤料必须是块状的，并且希望粒度范围窄 ○2气体热载体稀释了干馏气态产物，容积增大，增大了处理设备的容积和输送动力。

煤的液化和气化

煤的液化和气化煤的液化是先进的煤炭转化技术之一, 是以煤为原料制取液体烃类为主要产品的技术。煤液化分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类. 一.煤炭直接液化是把煤直接转化成液体燃料，煤直接液化的操作条件苛刻，对煤种的依赖性强。典型的煤直接液化技术是在400摄氏度、150个大气压左右将合适的煤催化加氢液化，产出的油品芳烃含量高，硫氮等杂质需要经过后续深度加氢精制才能达到目前石油产品的等级。一般情况下，一吨无水无灰煤能转化成半吨以上的液化油。煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空燃料。但是适合于大吨位生产的直接液化工艺目前尚没有商业化，主要的原因是由于煤种要求特殊，反应条件较苛刻，大型化设备生产难度较大，使产品成本偏高。煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。二.煤间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气

（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。特点在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。编辑本段煤间接液化技术的发展 70 年代以后, 德国、美国、日本等主要工业发达国家, 为提高效率、降低生成成本, 相继开发了许多我国煤炭直接液化技术的开发研究为了解决我国石油短缺的问题, 寻求廉价生产人造石油的有效途径, 我国自1980 年重新开展煤炭直接液化技术研究。在煤炭科学研究总院北京煤化学研究所建成具有先进水平的煤炭直接液化、油品提质加工、催化剂开发和分析检验实验室, 开展了基础和技术研究, 取得了一批科研成果, 培养了一支技术队伍, 为深入进行工艺开发和筹建大型煤炭直接液化生产厂奠定了基础。煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的

【知识】煤炭液化工艺

煤制油关键技术：煤炭液化 2014-03-01化化网煤化工煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工，使其转化为液体产品（液态烃类燃料，如汽油、柴油等产品或化工原料）的技术。煤炭通过液化可将硫等有害元素以及灰分脱除，得到洁净的二次能源，对优化终端能源结构、解决石油短缺、减少环境污染具有重要的战略意义。煤炭液化是将煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤炭液化方法包括直接液化和间接液化。煤直接液化煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。比较著名的直接液化工艺有：溶剂精炼法（SRC-1、SRC-2)，供氢溶剂法（EDS)、氢煤法(H-Coal )、前苏联可燃物研究所法（NTN)、德国液化新工艺、日澳褐煤液化、煤与渣油联合加工法、英国的溶剂萃取法和日本的溶剂分离法等，它们在工艺和技术上都取得了不同程度的突破。直接液化是目前可采用的最有效的液化方法。在合适的条件下，液化油收率超过70%（干燥无矿物质煤）。如果允许热量损失和其它非煤能量输入的话，现代液化工艺总热效率（即转化成最终产品的输入原料的热值比例，%）一般为60-70%。煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。煤炭间接液化技术主要有：南非Sasol公司的F-T合成技术、荷兰Shell公司的SMDS技术、Mobil公司的MTG合成技术等。还有一些先进的合成技术，如丹麦TopsФe公司的Tigas法和美国Mobil公司的STG法等。煤炭液化的可行性主要决定于液化工艺的经济性。这需要大量的品位低、价格低的煤炭，且石油和天然气缺乏或成本较高。也就是说，未来石油价格的上涨将引起人们重新对煤炭液化技术的极大兴趣，并可能导致大规模的商业化煤炭液化生产。反应机理 1、直接液化机理。煤加氢液化的机理是煤受热分解及产生的不稳定自由基碎片进行加氢裂解，使结构复杂的高分子煤转化成H/C原子比较高的低分子液态产

煤液化技术

第一章绪论 1、我国石油能源面临的形势和对策答：形势：我国石油消费不断增长，大大超过了同期原油生产的增长速度，致使石油共需缺口逐年扩大，不得不进口以补充国内资源不足对策：加大国内石油勘探开发力度，加强国际间的合作多渠道进口石油资源和增加石油的战略储备，加强对煤炭资源的利用。 2、简述煤炭液化的发展史答：1913年，德国人Bergius发明煤炭在高温高压下加氢能转化成液体油品；1931年，德国IG公司的煤直接液化厂投入运转，生产能力为产油10万吨/年第二次世界大战期间，德国有12家生产厂，总生产能力423万吨/年；40年代，日本、英国、美国也有试验装置。1949年，美国矿业局建立了煤炭处理量为50~60 t/d中试装置；1952年，美国矿业局制定了煤炭液化的发展计划，规划建设2座煤直接液化厂联合碳化物公司；从1935年开始就研究煤炭直接液化技术，到五十年代初发展到300 t/d的试验规模，试图生产各种芳香烃类化学品； 1960年，成立了煤炭研究办公室（OCR）一直支持一些公司和研究机构从事以气化、液化为重点的煤炭加工利用的研究。 3、为什么说煤炭液化是我国的战略选择答：中国有丰富的可供液化的煤炭资源；中国石油资源短缺；中国政府非常重视石油资源短缺问题，地方积极性也高；是实现煤炭资源高效洁净利用的有效途径之一，提高了煤炭转换过程中的效率及控制了污染，提供了优质替代燃料，优化终端能源结构，保障能源安全。第二章煤炭与石油的基本性质和分类 1、煤的大分子是如何构成的？答：煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成。基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，可分为规则部分和不规则部分。 2、什么是煤的族组成？答:在一定条件下，对煤的分子结构没有破坏的情况下，进行分子分离后得到的组成 3、煤的溶剂抽提有哪几种？答:普通、特殊、抽提热解、化学抽提氢解和超临界抽提 4、什么是煤的容胀？答：高聚物中的高分子键通过一定数量的化学键相交联形成三维空间结构 5、发动机燃料有哪几种？答：汽油、柴油、喷气燃料 6、对液体燃料有哪些要求？答：蒸发性、燃烧性、安定性、腐蚀性、低温流动性 7、原油及其馏分族组成表示中，N、P、O、A 分别表示什么？答：分为链烷烃

、环烷烃、烯烃、芳香烃 8、什么是催化重整？原料和产物是什么？答：催化重整是指在催化剂作用下，烃类分子的结构发生重排生成所需要的新的化合物的工艺过程。产物：苯、甲苯和二甲苯。原料：石油 9、什么是催化裂化？答：催化裂化是重质油在酸性催化剂存在下，于480～520℃和近于常压下发生裂解反应。 10、什么是加氢裂化？答：加氢裂化是通过催化加氢提高油料的氢碳比，然后进行裂化，实现重油轻质化。