煤直接液化加氢工艺氢气系统优化研究

介绍了煤直接液化加氢工艺的氢气需求和为提高氢气利用率所采取的措施。该工艺采用两套煤气化制氢、一套天然气制氢和一套重整装置制氢为煤炭液化和液化油品加氢等提供所需的氢气。煤直接液化装置采用膜分离系统将循环氢中的氢气含量从86%提高到96%。同时,采用变压吸附装置(PSA)回收煤直接液化加氢工艺的富氢排放气中的氢气。因膜分离系统受原料制约,其使用效率随运行周期逐渐降低,致使氢气回收率下降、尾气中氢气含量逐渐升高,即降低了膜分离效率,又增加了后续PSA运行能耗;各工段塔顶气经过轻烃回收后所产干气含氢量在49～61%之间,氢气没有得到有效回收利用,直接进入燃料气管网用于燃烧加热,造成了氢气的浪费。因此膜分离系统进行优化配置、干气系统进行氢气回收,对提高煤直接液化加氢工艺的氢气利用率及整个工艺过程的节能降耗具有重要意义。     

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。     

膜分离在煤液化项目中应用及故障在线处理

神华煤直接液化的煤液化反应部分采用了气体膜分离工艺,以保证煤液化反应所必须的氢气用量和氢纯度,是煤液化反应部分的重要组成部分。在膜分离效果下降时,为保证煤液化反应装置的高效运行,必须采取必要的处理措施。     

氢气在煤液化反应中的作用

综述了近年来关于煤液化反应中氢气的作用及供氢机理方面的研究成果 ,并介绍了提高煤液化中活性氢的方法。     

提高煤直接液化油品收率研究

本文针对目前煤直接液化项目煤转化油品收率偏低、煤直接液化项目经济性相对较差的问题,提出从煤粉原料、催化剂活性组分、溶剂油供氢性、反应条件、减底油品拔出等方面研究,调整操作,摸索最佳工艺条件。通过摸索研究,固化最佳工艺条件,煤转化油品收率显著提高,提高煤直接液化项目经济性。     

煤液化干气对加氢催化剂可行性研究

介绍了煤直接液化干气的利用现状,论证适用煤直接液化干气制取氢气的催化剂,分析装置原料变化对催化剂运行现状,提出存在的问题、改进措施、论证催化剂可行性。对催化剂配比调整,分析加工两种原料,使用寿命,最终提出优化方案利用资源,解决了多余的煤直接液化干气焚烧排放的问题,具有较好的经济效益和社会效益。     

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。     

铁系催化剂对煤高温快速液化的影响

以兖州煤为研究对象,采用微型反应釜研究了两种铁系催化剂对煤高温快速液化的影响.结果表明,担载Fe2S3的催化剂和高分散铁系催化剂对煤的热解行为影响较小;担载Fe2S3催化剂促进了氢气参与反应和煤液化产物向轻质化转化,在优秀和足量的供氢溶剂条件下,溶剂的供氢速度明显优于氢气转换的供氢速度,催化剂的作用不明显;对比添加高分散铁系催化剂并加助剂S和添加Fe2S3催化剂的煤高温快速液化,发现元素S的作用与S和主催化剂铁的结合形态有关.     

温和条件下褐煤直接液化的集成工厂及其经济效益分析

国家科技成果重点推广计划、<利用煤炭直接液化制取柴油>项目,珠海三金煤制油技术有限公司使用自有专利知识产权的<热溶催化煤制油方法>,及液化残渣气化集成,把1984年德国Cornils提出、并经我国刘振宇等在1998年分析论证其合理性的集成煤直接液化工厂概念(Integrated Coal-hydrogenation Plant),优化为现实可行的方案<珠海三金煤直接液化集成方案>(Zhuhai San-jin Integrated Coal Plant,简称SJICL).SJICL全盘考虑煤直接液化的总体经济效益、工艺简单、设备制造容易有利国产化、操作稳定、安全.煤在温和条件下液化(温度390～440℃,反应压力3.5～8 MPa,不加气体氢),液化残渣用于气化和制造氢气,提供自用燃气和煤液化产品粗油精制用氢气,不再需要液化煤以外的煤供热和制造氢气.用SJICL方法概括做出500万吨/年褐煤液化的集成工艺路线,并做出经济效益概算与投资风险分析,结果表明SJICL方案适合我国国情,在安全,稳定和环保条件下有良好的经济效益和抗风险能力.     

氢气在无催化煤液化中的反应机理

采用平衡液相取样法气体溶解度测定装置测定了氢气在萘中的溶解规律,并采用间歇式微型反应釜研究了氢气在无催化煤液化中的反应机理.结果表明:1)氢气在萘中的溶解随着温度和压力的升高而增加,溶解速率先快后慢,在5min时达到最大溶解量的76.21%左右,直到30min达到平衡;2)在萘溶剂的无催化煤液化反应中,氢气的溶解不是控制步骤,溶解氢参与液化反应的速度才是控制步骤;3)在较短时间的萘溶剂无催化煤液化时,氢气在萘溶剂中的预溶解提高了无催化煤液化的总转化率,其主要原因是部分预溶氢提前活化,使得煤液化反应初期活性氢增加;4)在较长时间的萘溶剂无催化煤液化时,预溶氢对总转化率的提高很小,但促进了液化产物的进一步裂解加氢轻质化.     

煤直接液化干气综合利用研究

介绍了煤直接液化干气的利用现状,提出了一种利用煤直接液化干气制取氢气的新工艺。将该工艺应用于烃类-蒸汽转化的制氢装置,并进行了经济性评价。通过优化利用资源,解决了多余的煤直接液化干气焚烧排放的问题,具有较好的经济效益和社会效益。     

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。     

煤炭直接液化溶剂的研究

讨论了煤炭直接液化过程中溶剂的特点、作用及质量要求,煤液化溶剂具有一般溶剂的功能,同时还具有良好的供氢和传递氢的功能特点,起到溶解、分隔煤裂解生成的自由基的作用,溶剂必须具有一定的分子结构和分子大小。初步讨论了表征煤液化循环溶剂供氢性的指标,指出普通溶剂如四氢萘和二氢萘等部分饱和的芳香化合物可直接用作煤液化溶剂,多环芳烃含量较高的煤焦油和石油系重质油,经过预加氢处理提高溶剂的供氢性后,可作为煤液化过程的起始溶剂或替代溶剂。     

合成气环境下的煤直接液化反应

我国煤炭资源丰富,一直是主要的能源和化工原料。随着国际市场原油价格的不断上涨,为了有效地利用煤炭资源,发展洁净煤技术,对煤直接液化的研究又重新成为热点。本文对新疆硫磺沟煤的液化性能进行了研究。在500ml间歇液化反应釜装置上,研究了氢初压、催化剂加入量、液化气氛等工艺参数对硫磺沟煤液化的影响。结果表明硫磺沟煤具有良好液化性能。硫磺沟煤直接液化最佳工艺条件反应温2液化气氛CO／H2为0．5时,硫磺沟煤的转化率和油产率与纯氢气氛条件下相当。添加O．5％的Ni后,油产率进一步提高。     

煤直接液化干气制氢应用研究

介绍了煤直接液化干气的利用现状,提出了一种利用煤直接液化干气制取氢气的新工艺。将该工艺应用于烃类-蒸汽转化的制氢装置,并进行了经济性评价。通过优化利用资源,解决了多余的煤直接液化干气焚烧排放的问题,具有较好的经济效益和社会效益。     

煤直接液化催化剂的制备、优化及应用研究进展

煤直接液化是通过在高温高压下加入氢气提高氢碳比,将煤(H/C≈0.8)转化为液体燃料(H/C≈2)的技术。本文综述了从20世纪初至今,3类煤直接液化催化剂的研究进展,重点介绍了6种提高催化剂性能的改良方法及铁基催化剂的应用前景。     

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。     

煤直接液化油加氢催化剂活性评价

以神华煤直接液化示范装置加氢稳定单元进料为原料,在300mL加氢装置上进行了煤直接液化油加氢稳定催化剂活性评价实验.结果表明:与HTS-358进口催化剂相比,FFT-1B国产催化剂在降低生成油密度和氮含量、提高溶剂油供氢性能方面有较大优势,加氢反应化学氢耗高0.2%(质量分数),但裂化活性低;FFT-1B催化剂的活性金属含量较高.