煤直接液化溶剂研究进展

分析了煤加氢液化的反应机理,发现溶剂在加氢液化过程中起着非常重要的作用。重点讨论了溶剂在反应过程中的热溶解作用以及供氢和传递氢作用,介绍了目前煤直接液化工业生产中溶剂的常用分类,最后指出开发新型溶剂,对缓和煤加氢液化条件和改善生产工艺具有重要意义。     

循环供氢溶剂在神华煤直接液化工艺中的应用

在神华煤直接液化工艺中,为达到理想的反应深度,煤直接液化反应需要供氢性能良好的循环供氢溶剂、氢气、煤粉及催化剂等原料。其中,经过预加氢处理后的循环溶剂,具有良好的供氢性能,使得煤直接液化反应条件温和。在煤直接液化过程中,溶剂起着溶解煤粒、溶胀分散、稳定自由基、提供和传递转移活性氢、稀释液化产物等作用。当前,提高循环供氢溶剂自身的供氢和传递氢能力是煤直接液化新技术开发的重点之一。     

煤高温快速液化过程中的单原子与双原子氢转移机理

氢转移对煤的加氢液化至关重要,理解氢转移机理对于改善煤液化过程具有重要意义。在微型反应釜中通过考察氢气的溶解、溶剂类型以及不同类型催化剂对煤高温快速液化的影响,揭示了煤高温快速液化过程中单原子氢和双原子氢的转移机理。结果表明,在以四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,主要的活性氢来源于溶剂所提供的单原子;在以四氢萘、氮气为条件的高温快速液化过程中,不同催化剂对溶剂提供单原子氢的影响不同。在以四氢萘和萘、氢气为条件的高温快速液化过程中,双原子氢基本未参与液化反应,溶解并不是其参与液化反应的主要影响因素。以萘为溶剂、氢气气氛下的高温快速液化过程中,双原子氢参与反应需要一定的时间。在以萘或四氢萘、氢气为条件的高温快速液化过程中通过加入一定量的催化剂,可以促使双原子氢快速参与反应。     

煤直接液化中溶剂的作用和种类

讨论了煤液化中溶剂的作用和种类,煤液化中溶剂的作用为溶解溶胀作用,稀释分散粒以及对煤热裂解生成的自由基的保护作用。并着重讨论了供氢溶剂的供氢作用和转移氢作用。溶剂的各类分为工业和研究中常用的普通混合溶剂,煤焦油,石油渣油等重质油溶剂和废塑料、废橡胶等废化学品溶剂,初步分析了它们的供氢作用和传递转移活性氢作用。     

洗油对五彩湾高惰质组煤直接液化性能的影响

以洗油为供氢溶剂,考察了溶煤比、反应温度和氢初压对新疆五彩湾煤样加氢液化性能的影响.结果表明,在煤液化中,洗油部分加氢,生成具有强供氢能力的物质,增强其供氢能力,可以作液化溶剂,且溶煤比由四氢萘为溶剂的3降低到1.75;虽然氢初压为8.0 MPa,但反应终压为16.3 MPa,与四氢萘为溶剂时相当;油产率达到59.24％,转化率达到81.05％.     

氢气在煤高温快速液化中的作用

首先利用实验室建立的一套平衡液相取样法实验装置测定了氢气在四氢萘和萘中的溶解规律,其次通过间歇式微型反应釜研究了氢气在煤高温快速液化中的作用。结果表明:①氢气在溶剂中的溶解度随温度与压力的增加而增加;在一定的温度与压力下,氢气在四氢萘和萘中的溶解度在5 min内达到最大溶解量的78.54%左右,之后溶解度开始逐步缓慢上升直到30 min时达到最大溶解量;②在充足的四氢萘作为溶剂的液化反应中,氢气对于煤高温快速液化反应几乎没有影响,活性氢主要来源于溶剂;在萘作为溶剂的液化反应中,钼酸铵催化剂促进了氢气参与反应,但是总转化率的变化较小,仅仅促进了沥青烯向油方向的转化。③压力对于煤高温快速液化中四氢萘的供氢性能有影响。     

煤直接液化初始阶段反应特性的研究

以杨村煤为例,在490℃和2倍四氢萘溶剂的条件下,反应仅5min煤直接液化总转化率就达到84．47％,表明煤在直接液化的过程中具有初始高反应活性的特点。在纯氢气气氛下随着初始压力从1．5MPa增大到7MPa,转化率从66．38％上升为83．27％,表明压力大小对煤液化转化率有较大影响。1．5MPa下溶煤比提高到4：1以后,转化率增大到79．0％就不再增长,表明用添加过量供氢溶剂的方法弥补由于降低系统压力所带来的转化率损失不可行。     

胜利煤的溶胀行为及溶胀煤的特性分析

为了考察溶胀作用对液化油煤浆黏度变化的影响作用,参照煤直接液化工艺条件,在四氢萘(THN)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、液化起始溶剂(STA)和液化循环溶剂(REC)等不同有机溶剂中对胜利煤进行了溶胀行为研究。采用扫描电镜、孔隙比表面积分析仪、红外光谱仪等手段,研究了不同条件下胜利溶胀煤的表面性质变化。结果表明,胜利煤在极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺中的溶胀度要大于在非极性溶剂四氢萘、起始溶剂和循环溶剂中的溶胀度;随着温度的升高,胜利煤的溶胀速率增大。溶胀后的胜利煤呈松散的云状结构,煤的形貌发生了一定程度变化;溶胀煤的孔径增大,比表面积减小。     

供氢溶剂法液化技术的最近发展

供氢溶剂法(EDS)是美国埃克森研究和工程公司开发的煤炭液化技术,与溶剂精炼煤法(SRC)及氢——煤法并列为国际上公认的很有发展前景的直接液化法。从1966年起,供氢溶剂法已在实验室和日处理一吨煤的小型中试装置上,进行了长期、系统的研究试验,取得了满意结果,每液化一吨干煤,可得到液化石油气、石脑油、燃料油     

煤液化油中低级酚生成的影响因素研究

为了探究反应温度、反应压力、催化剂添加量以及供氢溶剂对褐煤直接液化油中低级酚生成的影响以及低级酚生成的机理,利用模型化合物邻苄基苯酚在煤直接液化条件下进行加氢反应。实验结果表明:邻苄基苯酚在液化条件下主要发生桥键断裂反应生成低级酚,苯环不易被加氢饱和。温度升高对促进邻苄基苯酚桥键断裂有利;压力升高则不利于其桥键断裂;铁系催化剂添加量的增加会促进桥键断裂;供氢溶剂四氢萘相比十氢萘会抑制低级酚的生成。邻苄基苯酚加氢液化的产物以苯酚与甲苯为主,邻甲酚与苯相对较少。     

煤油共处理过程中的反应机理

主要从煤中键的裂解、氢转移机理以及逆反应等方面论述了近年来在煤液化过程特别是煤油共处理过程反应机理研究的新进展, 着重介绍了溶剂、催化剂对氢转移机理的影响, 指出今后应加强对煤油共处理反应机理的研究, 用于指导将来可能的工业实践．     

催化裂化（FCC）油浆作煤直接液化溶剂的研究进展

煤制油工艺等煤炭清洁高效转化技术是能源化工领域的研究热点,溶解性好、提供/传递氢能力强且热稳定性高,其溶剂选择、使用是影响煤制油工艺经济运行的关键。本文以煤液化溶剂作用为基础,通过对液化自身产物、废塑料及FCC油浆等煤直接液化溶剂的组成、性质及作用效果的综合评述,指出煤、溶剂、氢气间的混合并非理想混合,与煤H/C适宜、极性相近的溶剂在共处理过程表现出良好的协同作用,液化过程的转化率、轻质产物选择性明显提高。分析表明,协同作用的大小取决于煤、溶剂的组成、性质匹配。煤-重质烃共处理工艺利用富芳烃油浆溶解性好、提供/传递氢能力强的特点强化了煤热解加氢反应的进行,同时煤加氢液化产生的多孔残煤具有吸附性强的特点,有助于重质烃改质,使共处理转化率显著提高、轻质产物选择性增大。最后指出,煤-重质烃共处理的协同作用为改善煤、中质/重质芳烃的综合利用提供了可能。     

Fate of solvents in the non-catalytic depolymerization of Kentucky bituminous coal

To study the fate of the solvents in the non-catalytic liquefaction of Kentucky bituminous coal, a number of batch liquefaction experiments have been carried out using hydrophenanthrenes and coal-derived hydrogenated recycle solvents. Filtrates from the first runs have been rehydrogenated and used as solvents for additional liquefaction experiments. The reactions have been followed by detailed analysis of the feeds and products.At constant temperature and reaction time, the conversion levels are affected by the amount of transferable hydrogen, H_s (up to a value of about 0.6 wt.% of the feed), by the coal concentration and, to a lesser extent, by the pressurizing gas.The solvents are depleted by isomerization, cracking, and adduction-polymerization reactions. Only about 50% of the initial solvent is available for use in the second-pass runs. In addition, the quality of the second-pass solvents is lower than that of the initial solvents due to a decrease of 6-membered hydroaromatic rings and an increase of 5-membered hydroaromatic rings which are poor hydrogen donors.     

Solvolytic liquefaction of coals with a series of solvents

Solvolytic liquefaction of coals of different rank was studied with a variety of solvents at 370–390 °C under nitrogen in order to elucidate the role of solvent in coal liquefaction of this kind and to find a suitable solvent for the highest yields of liquefaction. The yield was found to depend strongly upon the nature of the coal as well as the solvent under these conditions. Pyrene and a SRC-BS pitch were excellent solvents for Miike coal, which was fusible with high fluidity at these temperatures. However, the former was less efficient for Itmann and Taiheiyō coals which were fusible at a higher temperature and non-fusible, respectively. The mechanism of solvolytic liquefaction is discussed, including nature of coal and solvent at reaction temperatures, in order to understand the properties required for high yields with non-fusible coals in solvolytic liquefaction. It is found that for liquefaction with a high yield if the coal is non-fusible, solvolytic reaction should take place between solvent and coal, so giving a liquid phase of low viscosity at the reaction temperature. The solvolytic reaction may be one of hydrogen transfer when SRC-BS is used as the solvent.     

煤液化产品的中间相微观结构分析

以不同溶剂、不同反应温度、不同氢初压及不同煤种所制取的煤液化产品为主。观察了这些产品经不同温度炭化后中间相球体的产生、长大及结合过程,并探讨了这些中间相球体的产生和所形成焦炭结构间的关系。     

煤直接液化性能的影响因素浅析

发展煤直接液化技术是我国缓解石油供需矛盾和保障能源安全的一个较好的战略选择,但影响煤直接液化性能的因素很多,对这些影响因素进行阐述分析是该技术进一步发展的关键。本文首先在反应原料方面,主要综述了煤的煤化程度、官能团、显微组分和无机矿物质,催化剂的种类、特点、作用、添加量和研究热点,溶剂的种类、作用和研究现状,反应气氛的种类和作用,并指出：煤化程度适中、镜质组含量较高、灰分较低的煤更适宜作为直接液化原料;煤粉担载的原位合成高分散铁基催化剂性能较好,并且经过了工业装置的验证;含有较多部分氢化稠环芳香烃的物料适宜作为煤直接液化溶剂;氢气提供活性氢的机理及其他廉价气体替代氢气气氛还需进一步研究。然后在工艺条件方面,主要分析讨论了反应温度、反应压力、煤浆浓度、进料空速和气液比高低的影响,认为需综合考虑较高的油收率和装置处理量及装置的平稳运行,选择适当的工艺条件。最后指出这些工作将为煤直接液化技术的完善提供一定的参考,我国的煤直接液化产业也将取得良好的发展前景。     

煤炭直接液化技术研究

我国煤炭直接液化技术研究已达到国际先进水平．兖州、天祝、神府烟煤和先锋．沈北、东胜褐煤都是较好的直接液化原料煤。煤直接液化的馏分油最适宜生产高辛烷值汽油、优质喷气燃料和催化重整制取芳烃原料油．两段催化液化由1t无水无灰煤生产5bb1馏分油．煤油共炼与直接液化相比较，简化了工艺过程，改进了馏分油产率和质量。我国煤直接工艺发展方向是煤油共炼或两段催化液化工艺。     

Effect of Wyodak coal properties on hydroliquefaction reactivity

The effect of Wyodak coal properties on liquefaction reactivity as measured by distillate yield and cyclohexane conversion has been investigated. Spot samples of four Wyodak subbituminous coals from the Anderson and Canyon coal seams in the Powder River Basin of NE Wyoming were liquefied in microautoclave and batch reactor experiments. Runs were made using two different Wyodak coal-derived solvents. Emphasis in this work was directed toward correlation of C₄-700 K distillate yield and cyclohexane conversion as functions of measurable physical, chemical and petrographic properties of the feed coal. Reactivity rankings were found to be the same using either measure of coal reactivity. However, the data indicated that distillate yields were a function of both solvent quality and feed coal properties. For each solvent studied, selected coal properties, including carbon content, total and organic sulphur content, vitrinite content and total reactive maceral (vitrinite plus exinite) content, were found to give statistically significant correlations with distillate production and cyclohexane conversion. Pyritic and sulphate sulphur contents did not appear to enhance liquefaction yield or conversion at the reaction conditions studied. However, any catalytic effects due to pyrite or sulphate sulphur may have been masked by the use of two high quality liquefaction solvents.     

Chemistry of solvents in coal liquefaction: Quantification of transferable hydrogen in coal-derived solvents

Hydrogen was evolved as hydrogen sulphide when coal-derived solvents for liquefaction were heated with sulphur (dehydrogenation method) and their naphthene contents were quantified by titration and ¹³C n.m.r. analysis to estimate the amount of transferable hydrogen from hydroaromatics present in the solvent. Examination of synthetic solvents consisting of model compounds confirmed the validity of both approaches. The content of transferable hydrogen, thus measured, in the various solvents correlated well with their liquefaction activities using Morwell brown coal. This suggests that the sufficient stabilization of radical fragments derived thermally from the coal at the initial stage of its liquefaction leads to high conversion. It was also shown that the dehydrogenation method was applicable to non-distillable heavy fractions of coal-derived liquids such as SRC which are difficult to measure by n.m.r. because of their limited solubility.     

煤直接液化制油技术研究现状及展望

煤直接液化制油技术是促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供需矛盾、保障我国能源安全的重要途径。为全面了解煤液化反应机理、动力学、催化剂及工艺的全过程,促进煤直接液化技术基础研究的快速进步和新工艺的开发,笔者综述了国内外在煤加氢液化反应机理、反应动力学、催化剂以及液化工艺方面取得的研究成果,重点介绍了德国IGOR、日本NEDOL和我国的神华煤液化工艺,分析了这些典型煤液化工艺的开发历程和特点;指明了煤直接液化制油技术发展趋势。煤的加氢液化反应是自由基反应机理,是一系列顺序反应和平行反应的综合结果,包含煤的热解、自由基加氢、脱杂原子和缩合反应等,总体上以顺序反应为主。借助同位素示踪、原位实时检测、等离子体技术以及微波快速加热技术等现代分析方法和试验手段,重点研究自由基的产生速率、活性氢产生速率及定量传递机理,有助于深入认识和精准阐明煤加氢液化反应机理。各国学者利用不同的研究方法,针对不同煤种、催化剂、工艺条件和供氢溶剂等,建立了各种各样的动力学模型。动力学模型从单组分到双组分和多组分,从连续反应、平行反应到复杂的网络反应,从最初的一步反应到后来较为合理的多段反应,模型越来越复杂,越来越接近工业应用。根据反应阶段不同进行分段处理的多组分"集总"反应动力学模型将是今后煤加氢液化反应动力学发展的主要方向。借助先进分析手段及科学的处理方法,建立真正揭示不同条件下煤液化动力学规律的通用型动力学模型是未来的发展趋势。借助纳米合成、等离子体等高新技术,调控组分配伍、降低催化剂粒径、优化制备方法是制备高活性催化剂的有效手段。强化系统合理配置和优化集成,重视煤的温和液化和分级转化,优化产品结构,发展直接液化-间接液化耦合技术是煤直接液化未来的发展趋势。