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。     

煤直接液化低分油加氢脱硫脱氮反应动力学研究

为了进一步了解煤直接液化油中硫氮化合物的形态和性质,采用石油研究中的先进分析手段GC-PFPD和GC-NCD,对煤直接液化低分油进行了分析,获得了详细的硫氮化合物组成含量。结果发现:煤直接液化低分油中含有大量的杂环化合物,S主要以苯并噻吩类和二苯并噻吩类化合物存在,N主要以五元环化合物形式存在。在高压釜中进行了催化剂添加量和不同温度条件下的加氢实验,对总硫总氮的加氢反应动力学进行了研究。通过计算得到了高压釜煤液化油加氢脱硫反应的一级反应动力学模型,且通过模型计算的S含量与反应实测的S含量相对误差仅为7.8%;对实验得到的震荡式高压釜中煤液化油加氢脱氮反应的一级反应动力学模型进行验证,发现相对误差也仅为0.97%。     

神华上湾煤恒温阶段直接液化反应动力学

为考察神华上湾煤的直接液化性能及反应动力学,以加氢蒽油-洗油混合油作为溶剂、负载型FeOOH作为催化剂,在0.01 t·d^-1煤直接液化连续实验装置上考察了不同反应温度（435~465℃）、不同停留时间（7~110 min）下液化产品组成的演变规律。研究发现,随着煤的裂解及加氢反应的进行,煤及沥青类物质（PAA）收率不断减小,重质液化产物逐步向轻质液化产物转化。当反应温度为455℃、停留时间为90 min时,煤转化率为90.41%（质量分数（,油收率为61.28%（质量分数（。随着反应条件进一步苛刻,油收率下降。基于上湾煤直接液化反应特性及其产物收率变化规律建立了11集总煤直接液化反应动力学候选模型,以BFGS优化算法对实验数据搜索、选优,确定了动力学模型参数。检验结果表明所建立的动力学模型可用于恒温阶段直接液化行为的模拟计算。     

神华上湾煤恒温阶段直接液化反应动力学

为考察神华上湾煤的直接液化性能及反应动力学,以加氢蒽油-洗油混合油作为溶剂、负载型FeOOH作为催化剂,在0.01 t·d~(-1)煤直接液化连续实验装置上考察了不同反应温度(435~465℃)、不同停留时间(7~110 min)下液化产品组成的演变规律。研究发现,随着煤的裂解及加氢反应的进行,煤及沥青类物质(PAA)收率不断减小,重质液化产物逐步向轻质液化产物转化。当反应温度为455℃、停留时间为90 min时,煤转化率为90.41%(质量分数),油收率为61.28%(质量分数)。随着反应条件进一步苛刻,油收率下降。基于上湾煤直接液化反应特性及其产物收率变化规律建立了11集总煤直接液化反应动力学候选模型,以BFGS优化算法对实验数据搜索、选优,确定了动力学模型参数。检验结果表明所建立的动力学模型可用于恒温阶段直接液化行为的模拟计算。     

煤直接液化柴油深度加氢脱芳烃反应动力学

为了研究煤直接液化柴油加氢脱芳烃反应规律,采用贵金属加氢催化剂在30 mL连续加氢实验装置上对煤直接液化柴油进行了深度加氢实验,考察了不同反应压力6～12 MPa,反应温度80～240℃,体积空速0.4～1.2 h-1条件下煤直接液化柴油芳烃饱和行为。研究表明,在合适的加氢条件下产品油中芳烃质量分数可以降低到0.01%以下。将外扩散传质过程与芳烃加氢反应过程相结合,通过动力学方程推导建立了直接液化柴油芳烃加氢反应动力学模型方程。模型预测结果表明,随着流体空塔流速提高,外扩散有效因子先增大然后趋于1,芳烃转化率呈先增大后趋于不变;反应温度越高,消除外扩散影响所需的流体空塔流速越大。可通过模型预测得到,在消除外扩散影响下,保证直接液化柴油馏分油加氢后芳烃含量低于0.01%所需的反应温度和体积空速。     

煤液化基础研究进展

综述了煤结构、煤相关模型化合物反应及煤与生物质共液化的研究进展 .着重讨论了煤结构的研究方法、煤的物理结构及煤分子结构的发展情况 ,供氢溶剂、金属及其硫化物在煤液化中的作用 ,模型化合物的分子结构和反应性的关系及模型化合物反应的动力学 ,煤与废塑料和木屑共液化等 .指出基于煤分子结构和煤液化理论研究的突破 ,可望开发出可行的煤液化工艺 ,实现煤的高附加值转化 .     

煤直接液化残渣性能及应用研究进展

煤直接液化过程中经减压蒸馏产生了约30%左右的煤液化残渣,煤直接液化残渣主要由未分离的重油、未转化的煤、催化剂等有机质与无机质构成,开发煤直接液化残渣的高效清洁利用方式,有利于实现煤炭资源的合理化应用,有利于提高煤液化工艺的完整性、降低液化成本。论述了煤直接液化残渣的组成与结构,介绍了煤直接液化残渣中有机沥青烯、前沥青烯、有机大分子残渣、无机灰渣、催化剂的化学组成,通过不同的萃取方式,可以实现煤液化残渣的高效萃取及应用。系统介绍了煤直接液化残渣在气化制氢、气化制浆、共气化工艺及气体排放等方面研究,煤直接液化残渣的热解可以制备煤焦油,共热解方式改变了煤焦油的结构,提高了煤焦油的产率。煤直接液化残渣作为碳素制品可以为其提供碳源,同时煤直接液化残渣中的无机催化剂促进了新型炭材料的形成。煤直接液化残渣的结构与天然湖沥青结构相似,是潜在的沥青改性剂,利用族组成分析法评价了改性沥青的改性效果,其能够实现对石油沥青的改性;通过相容性评价,进一步优化了煤直接液化残渣的改性性能。对煤直接液化残渣的应用做了进一步展望,煤直接液化残渣在性质与应用方面的研究相当一部分还处于试验研究阶段,煤直接液化残渣的萃取与应用存在许多问题。     

煤直接液化残渣半焦CO2气化特性及动力学研究

为探索煤直接液化残渣的气化利用途径,以神华煤直接液化残渣及其脱灰残渣制得的半焦为研究对象,利用常压热天平研究了气化温度、CO2配比、残留催化剂及灰分对残渣半焦CO2气化反应特性的影响,采用混合反应模型求取了气化反应动力学参数,并测定了液化残渣半焦CO2气化的煤气组成.结果表明:提高气化温度及CO2配比对提高残渣半焦CO...     

煤液化过程中供体溶剂的相互作用

在煤的直接液化过程中,溶剂流复杂的相互作用是极其重要的,但尚未完全了解.以前的研究集中在工业溶剂的特性和在典型工艺条件下的模型化合物的效率上.这里报道的工作的目的是要阐明用在多组分溶剂萃取两种标准英国煤过程中,溶剂流内组分间的相互作用.     

煤直接液化车用汽油制备研究

介绍了以煤直接液化石脑油重整产品拔头油、重整汽油为主要原料,生产煤直接液化车用汽油的工艺方法。提出适合煤直接液化汽油调和的扩展虚拟纯组分法模型,在此模型基础上,以煤直接液化拔头油、重整汽油及煤制烯烃混合碳五、MTBE为原料,进行了调和实验,制备车用汽油。实验结果表明:以此方法制备的煤直接液化车用汽油,优于同类石油基产品质量指标。     

煤炭直接液化技术及其在我国的发展

介绍了煤炭直接液化工艺过程 ,几种典型煤炭直接液化工艺特点 ,煤炭科学研究总院北京煤化学研究所的煤炭直接液化技术研究情况以及目前国内煤炭直接液化产业化进展等情况     

铁基催化剂对煤炭直接液化的影响

基于煤直接液化铁基催化剂在煤炭直接液化过程中的反应机理及研究现状,从催化剂粒度大小、反应温度、催化剂类型等方面探讨了黄铁矿铁基催化剂对煤炭直接液化过程的催化影响。对2007--2012年中国的原煤产量、火电发电进行了详细分析,揭示了中国目前的煤炭企业现状。通过煤直接液化项目的影响因素分析阐明了目前在中国大力推广该技术具有较广阔的应用前景。最后从实际应用角度指出了煤直接液化待解决的问题。     

煤直接液化技术开发新进展

煤直接液化技术作为石油替代的重要途径之一,长期以来一直受到人们的关注。本文结合世界上第一套煤直接液化工业示范工程的实践,划分和描述了煤直接液化技术的不同发展历程和煤直接液化技术的进展,对煤液化最新技术的开发过程、技术特点、试验情况和关键技术研究等进行了阐述,并指出了煤直接液化技术将在煤液化特性、分级转化、反应器大型化、工艺优化、主副产品结构优化等方向作为未来的研究开发方向。     

煤直接液化残渣改性沥青的可行性研究

介绍了道路沥青的组成、性质和评价指标,以及煤直接液化残渣的来源和组成特性。简单介绍了煤直接液化残渣制备改性沥青的工艺,对国内的研究现状进行总结及分析,总结前人研究成果,并指出煤直接液化残渣作为沥青改性剂在实验研究中是可行的,但能否适用于工业化应用还需要开展更加深入的研究性工作。     

甘肃省发展煤液化的前景分析

煤炭液化工艺技术已发展成熟,投入商业化是今后的发展方向;从社会效益与经济效益分析,煤炭液化前景看好;甘肃省适宜液化的煤炭资源较丰富,大有煤与天祝煤配煤液化油产率极高,进行产业化开发十分必要。     

开滦集团发展煤炭液化技术的思考

介绍了煤炭液化的实质、主要方法以及煤炭液化技术的发展状况 ,建议开滦集团应加快煤炭直接液化技术的试验研究和间接液化技术应用项目的研究。     

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。     

煤液化技术进展及展望

简述了煤的液化技术发展概况、煤液化反应机理及工艺分类,介绍了国内外煤液化典型流程,如德国IGOR工艺、南非Sasol煤间接液化工艺、日本NEDOL工艺、美国HIT工艺等,分析了煤的直接液化技术和间接液化技术的优缺点,提出了煤液化技术的发展趋势:开发新型催化剂、开发新型溶剂、工艺和设备的改革、配煤技术的研究、煤间接液化技术与煤化工技术的融合等。     

神华煤直接液化项目工程示范性的思考

煤直接液化是煤炭转化的高技术产业,介绍了神华煤直接液化项目进展情况,阐述了神华煤直接液化工艺流程和技术特点以及项目采用的先进技术,结合项目对煤炭液化技术的产业化进行了分析,指出神华煤直接液化项目是煤炭液化产业化发展的典范。