煤直接液化残渣改性沥青的研究

采用煤直接液化残渣作为沥青改性剂.研究了煤直接液化残渣添加量、配混工艺及配混温度对改性沥青性能的影响.通过与天然沥青TLA改性沥青性能对比发现,当两者改性沥青性能相近时,煤直接液化残渣的用量明显低于TLA,这显现出煤直接液化残渣改性沥青的经济性.     

神华煤直接液化残渣的萃取分离与利用研发进展

以煤焦油馏分油为溶剂,采用萃取—固液分离—溶剂回收等工艺,分离出了约占煤液化残渣总量50%的煤液化沥青,研究了固液分离对煤液化沥青灰分等参数的影响。对不同灰分的煤液化沥青进行了元素、工业和组分等分析,并在防水卷材、C/C复合材料浸渍剂沥青、中间相炭微球、针状焦和高比表面活性炭等方面进行了应用研究。剩下约50%的萃余物可作为气化原料,从而实现了煤液化残渣的高效、清洁利用,形成了一套煤液化残渣萃取分离及应用技术。     

煤直接液化残渣气化利用研究现状及展望

在煤直接液化的产物分布中,残渣一般要占12%⁴0%(无水无灰基)。随着我国煤直接液化工作的发展,煤直接液化残渣的利用成为煤液化技术产业化中急需解决的问题之一。在煤气化技术基础上发展起来的残渣气化技术,被认为是最理想的利用方式,是残渣高效洁净利用的途径之一。文章综述了煤直接液化残渣的性质、残渣气化利用研究现状并对其将来可能的利用工艺做了展望。     

煤直接液化与残渣热解联合加工技术

为解决煤直接液化技术中残渣收率偏高和溶剂油短缺等问题,开发了煤直接液化与残渣热解联合加工技术,通过试验研究了神华煤直接液化技术所得液化残渣的热解过程的反应规律,得到了适宜的工艺条件以及该条件下的产品分布和产品性质,研究了残渣热解油在加氢处理过程中产品的芳碳率与反应条件的关系,确定了产品芳碳率在0.40～0.45范围内的工艺条件。试验结果表明,残渣热解油经适当的加氢后可以为煤直接液化装置提供理想的供氢性溶剂油,说明煤直接液化与残渣热解联合加工从技术上是可行的。与煤直接液化单独加工技术相比,联合加工技术可以增加液体产品收率5.8%（对煤直接液化原料煤）,并且可以补充4%（对煤直接液化原料煤）的理想的供氢性溶剂油。     

神华煤及其直接液化残渣热解动力学试验研究

为研究神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程,对神华煤和神华煤直接液化残渣在不同的升温速率下进行了热重分析.根据不同升温速率的热解试验结果,采用分布活化能模型(Distributed Activation Energy Model,DAEM)对神华煤和残渣的热解动力学进行了分析,得到了热解动力学参数活化能和反应速率常数.研究表明:神华煤热解的活化能为53.98～279.38 kJ/mol;神华煤直接液化残渣热解活化能约为170 kJ/mol.对神华煤和残渣热解失重率随温度变化的试验曲线和模拟计算所得曲线进行比较,发现神华煤和神华煤直接液化残渣的试验曲线和模拟曲线重合较好,说明DAEM模型能够较准确地描述神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程.     

新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究

为获得新疆东疆地区丰富煤炭资源合理高效利用的途径,分析了新疆淖毛湖煤的煤质特点,进行了新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,在2 L高压釜中进行加氢液化试验,考察了反应温度、反应压力、停留时间以及催化剂对氢耗率、气产率、转化率、油产率和沥青类物质产率的影响规律。结果表明,新疆淖毛湖煤具有高挥发分,高镜质组含量和高氢碳比的煤质特征,特别是加氢液化的活性组分高达96.4%; 420℃,15 MPa和60 min的反应条件下,煤的转化率可达93%,油产率65%,是一种直接加氢液化的优质原料。直接加氢液化过程中,普通铁系催化剂的添加体系有利于350℃轻质馏分油生成,气产率,水产率和氢耗率均呈现小幅增加; 420℃前后的2段反应温区,温度变化对液化效果及产物分布影响呈现显著差异;反应压力对转化率和油产率的影响缓和,高氢压有利于沥青类物质向油和气转化,也有利于350℃液化轻质馏分油生成;30 min,淖毛湖煤呈现出良好的液化效果和反应性能,60 min,有利于沥青类物质向气和350℃的轻质馏分油转化,停留时间进一步延长将引发沥青类物质的缩聚反应和液化油的过度加氢,导致油产率降低。淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究为淖毛湖煤加氢液化工艺放大研究提供了基础数据,也为新疆立足本区资源优势,促进经济发展提供了技术参考。     

煤低温热解与直接液化联产系统研究

煤低温热解和直接液化之间具有很多耦合要素,提出将两者集成联产系统,用煤气制氢替代煤气化制氢来降低成本、用煤焦油作补充溶剂油实现提质加工、将液化残渣与煤共热解提取高附加值油品,实现各副产物综合利用,达到系统价值最大化。基础实验研究表明,神东长焰煤与液化残渣（煤渣质量比为95∶5）共热解焦油干基产率约为8.0%,煤气有效成分大于85%;为使共热解过程不结块,液化残渣掺入量应小于30%。模拟计算表明,百万吨级煤直接液化与千万吨级煤低温热解联产,可以省却煤气化制氢及空分装置,系统能量转化效率达到75%以上,协同效应显著。     

新疆淖毛湖煤直接液化富产芳烃的催化加氢过程

为提升煤直接液化油品的附加值,凸显其高芳烃的结构优势,以新疆淖毛湖煤(NMH)和循环溶剂为原料,利用2 L高压釜研究了NMH煤加氢液化富产芳烃的过程调控和催化剂调控规律,借助~1H-NMR进行了不同催化体系中馏程150℃轻质油的芳香结构特征比对分析,借助傅里叶红外(FTIR)和热重(TG)研究了不同催化体系中间产物沥青质(PAA)芳香分子结构的改变,借助XRD,饱和磁化强度和扫描电镜对四氢呋喃不溶物(THFI)形貌,铁的晶型和磁性能进行了解析,分别探究了铁系催化剂在煤液化条件下的相变过程对NMH煤轻质转化影响。结果表明,420℃,17 MPa和60 min是NMH煤加氢液化富产芳烃的最优工艺参数,适宜的反应温度和停留时间能够降低沥青质(PAA)的缩聚和液化油的过度加氢,有利于馏程150℃轻质油的生成,反应压力的提升有利于PAA的轻质转化,但对馏程150℃轻质油的生成影响不大。传统催化剂的活性态Fe_7S_8在煤直接液化初期发挥了催化作用,加氢液化后期,Fe_7S_8活性态逐步向Fe_9S_(10)和FeS非活性态转变。与传统铁系催化剂相比,复合型催化剂在加氢液化过程中降低了Fe_7S_8活性态向非活性态的转化程度,显著促进煤和PAA的轻质转化,馏程150℃轻质油产率提高了25.64%,具有更多的芳香分子结构,芳潜提升明显。采用复合型催化剂进行过程调控研究,初步形成煤直接液化富产芳烃的工艺基础。     

新疆艾丁褐煤直接液化反应动力学

为研究褐煤直接液化反应动力学,在100 m L微型高压釜中,对艾丁褐煤进行等温加氢液化实验研究,建立了褐煤直接液化反应的动力学模型,并通过Origin软件回归出各反应速率常数及相应的活化能和指前因子。结果表明,煤中的反应组分生成各产物的反应速率顺序为:非酚油沥青质酚气体;反应组分M1主要生成非酚油和沥青质,是直接转化成非酚油和酚的主要来源,沥青质向非酚油的转化是非酚油产率增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化速率是酚产率增加的速率控制步骤,实行分级加氢液化更有利于控制和提高非酚油和酚的产率;褐煤中仅生成CO2的组分M2在一定温度条件下,短时间即可转化为CO2,并转化完全;液化反应中反应组分(M1)向气体(Gas)转化,以及沥青质(PAA)向酚(Phe)转化过程对温度较敏感。     

煤直接液化催化剂及其作用机理研究进展

煤直接液化是高效洁净利用低变质煤资源的重要技术途径,而催化剂的性能优劣直接决定整个工艺的经济性和可操作性。简述了煤直接液化工艺概况及反应历程,对液化反应历程中煤大分子热解、氢气活化、溶剂加氢、沥青烯加氢、自由基之间的相互反应等过程进行分析和总结,指出煤直接液化反应过程是非均相催化,催化剂在促进煤及沥青烯热裂解的同时为大分子自由基输送H自由基。在结合活性评价分析煤直接液化催化剂作用机理的基础上,提出铁系催化剂活性优化及贵金属催化剂成本优化,即催化剂的微粒径、抗团聚、高活性和低成本仍将是进一步研究的重要方向。     

煤直接液化产品特性与产业应用

为深入研究煤直接液化产品种类及其产业应用,本文探讨了煤直接液化柴油、石脑油、汽油、白油和沥青等产品的特殊结构和性质,并分析了煤直接液化产品市场需求和发展趋势,同时介绍了煤直接液化柴油依靠低凝环保的产品特性已应用于军事领域和极寒地区,白油、沥青等新产品的开发延伸了煤直接液化产业链.本文从2方面对煤直接液化产业发展进行分析...     

神华煤直接液化残渣半焦表征特性分析

煤炭直接液化残渣的合理与有效利用,可提高液化过程的资源利用率及经济性,残渣半焦的表征特性对其后续利用有着显著的影响。以神华煤直接液化残渣半焦为研究对象并与其脱灰残渣半焦进行对比分析,采用能谱扫描电镜、X射线衍射仪及物化吸附分析仪等试验手段,考察神华煤直接液化残渣半焦及其脱灰残渣半焦的表征特征。结果表明:残渣半焦的主要组成部分为片层状结构和颗粒状结构,在片层状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙,颗粒状结构较多,主要附着在片层状结构的外表面且成团聚状。脱灰残渣半焦的主要组成部分为片层状结构、颗粒状结构和植物细胞状结构,在植物细胞状结构中分布有微米级圆形和椭圆形孔道及空隙,颗粒状结构较少且成离散状。残渣半焦中主要含有碳、氧、铁、硫和硅,脱灰残渣半焦中主要含有碳和氧元素。残渣半焦和脱灰残渣半焦均含有芳香碳微晶和脂肪碳微晶,脱灰残渣半焦的芳香碳微晶层片定向程度更好,残渣半焦样品的尖峰确定为CaS、SiO_2、Fe2O_3。残渣半焦的比表面和孔容显著大于脱灰残渣半焦,脱灰残渣半焦较残渣半焦有更多的微孔,但脱灰残渣半焦的中孔显著少于残渣半焦,说明在脱灰过程中产生微孔。     

神华煤直接液化残渣成浆性能研究

以神华煤直接液化残渣为原料,采用干法制浆的方式制得水煤浆。研究了神华煤直接液化残渣的成浆性能,分析了添加剂种类及添加剂添加量对成浆性能的影响,得出选用3#木质素改性添加剂、加入量为0.3%时,制得水煤浆指标性能好,成浆浓度可达到71%以上。液化残渣中内在水分含量特别低是其成浆浓度高的主要原因。     

炼锌残渣与助剂硫对神华煤催化性能的研究

进行了炼锌残渣与助催化剂硫对神华煤催化性能研究,发现助催化剂硫的添加能够明显提高反应转化率和液化油产率.催化剂的最佳用量可通过相应条件下转化率、油产率、气产率、氢耗、催化剂成本几方面进行经济核算获得.研究发现,随着催化剂用量的增加,沥青烯的产率减少,而前沥青烯的产率增加,这是由于催化剂对活性较差煤液化过程中的不同慢反应历程的强化程度不同而造成的.     

煤直接液化沥青脱固技术研究综述

通过对煤直接液化沥青组成性质的分析后发现,煤直接液化初级沥青固含量高且成分复杂较难脱除。目前国内外常用的沥青净化处理方法主要有溶剂处理法、超临界萃取法、热过滤法、闪蒸缩聚法等。经过对比分析后发现,溶剂沉降法工业化应用最多;超临界萃取法在分离粘稠重质油沥青方面很有优势,有望应用于煤液化沥青脱固;热过滤法属于纯物理方法,操作简单、能耗低且分离效率高,但直接应用于煤直接液化沥青脱固易堵塞滤芯孔道,可作为一种辅助精细脱固方法生产超纯沥青;闪蒸缩聚法是用沥青闪蒸后的轻质组分生产精制沥青,适于低软化点沥青脱固。深入研究了煤直接液化油渣沥青类物质有效分离技术,并开发出高附加价值产品。     

几种煤炭液化工艺的性能分析(下)

３ 共同液化 它指同时对煤和非煤烃类液体的提质加工。烃类液体也可作为制备煤浆和运移煤的介质,通常是一种价值低、沸点高的物质,例如传统原油提炼过程中生产的沥青、超重质原油、蒸馏残渣或焦油。共同液化的基本工艺采用单段或两段形式,溶剂不进行循环使用。一般地,共同液化技术基于现有的直接液化工艺,是一次通过无循环的液化过程。大部分液体产生于油,而不是煤。 共同液化在煤炭液化的同时将石油提炼出的溶剂提质,这样可以降低单位产品的投资和操作费用。但是,非煤溶剂的物理性能较差,其供氢能力也弱。这将导致煤转化成液体产…     

“煤直接液化先进技术工艺”专题主持语

煤炭是我国的主体能源,加快煤炭清洁高效利用已成为煤炭高质量发展的重要方向。2008年底,世界唯一一条具有我国自主知识产权的百万吨级煤直接液化生产线落地内蒙鄂尔多斯,给国人带来诸多欢欣和鼓舞。如今11年过去了,虽然国际油价和高额的燃油消费税一直在压缩煤制油企业的利润空间,但却没有阻挡我们在相关技术工艺和废水治理、废渣利用领域创新发展的脚步。本期本公司与《中国煤炭》杂志合作推出“煤直接液化先进技术工艺”专题策划,展示近几年公司在煤直接液化工艺、液化残渣利用等方面的创新突破,同时对煤直接液化油品的优异性能进行深入技术分析和阐述;以期让更多的读者关注持续创新的煤制油企业。     

神华煤及其液化残渣水蒸气气化动力学研究

为研究神华煤半焦和神华煤直接液化残渣半焦的水蒸气气化动力学过程,利用不同温度下神华煤半焦和残渣半焦水蒸气气化碳转化率曲线,采用均相反应模型（HM）和未反应缩芯模型（SCM）对神华煤和残渣的水蒸气气化动力学进行了模拟,得到煤半焦和残渣半焦均相反应模型和未反应缩芯模型的Arrhenius方程式。将模拟结果和试验数值进行比较,发现均相反应模型和未反应缩芯模型都能较好地模拟煤半焦和残渣半焦的水蒸气气化过程,且均相反应模型的模拟结果要好于未反应缩芯模型的模拟结果。     

加氢液化复杂多相体系氢传递催化机理

煤直接液化复杂多相体系中重组分轻质化过程中,氢传递与催化机理的探究对于了解煤液化过程,提高氢利用程度以及煤的加氢转化都有非常重要的意义。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料,分别在N2和H2气氛下进行了高压釜试验研究,并与各自的催化剂添加体系比对,讨论了临氮热裂化,临氮催化裂化,临氢热裂化和临氢催化裂化不同供氢环境下,煤加氢液化复杂多相体系催化机理和氢的过程传递。结果表明,催化剂促进了气相氢的活化,促进了活性氢分别向煤的热解产物和溶剂转移,也促进了溶剂中的氢向煤的热解产物转移,有利于煤的转化和油产率的提升。本实验条件下,与气相氢相比,溶剂对于活性氢的贡献更大,约为气相氢贡献的2倍,且气相氢供氢量和溶剂供氢量均与煤和沥青质向油气转化呈正向相关。     

神华煤液化残渣的热解特性研究

以N2为载气,流速为20 mL/min,升温速率分别为15,30,45和60 ℃/min,终温1 200 ℃ 的条件下,用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的热解特性试验研究.实验得到了神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的.在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程.低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了神华煤液化残渣重量的30%~40%.神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在240~370 ℃区间内可挥发物质迅速热解完毕.其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10%~13%.随着升温速率的增加,低温段和高温段热解的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的热解产率提高.此外,还给出了不同升温速率下的神华煤液化残渣热解特性数据和化学反应动力学参数.