煤制油残渣高附加值利用技术浅析

在简述煤液化残渣组成结构和性质的基础上,系统总结了当前国内外对煤液化残渣的利用技术研究进展,主要包括:简单利用技术,如作为燃料燃烧或掺烧、作为道路沥青改性剂;深度利用技术,如气化制合成气或氢气、热解和加氢再液化回收油品;萃取分离优质组分生产高品质炭材料实现高附加值利用技术。对应用技术存在问题进行了探讨,指出煤液化残渣萃取分离优质组分生产高品质炭材料利用技术有望是煤液化残渣资源化、高附加值利用的最有效方法,具有广阔的前景。     

煤直接液化残渣利用的发展现状和趋势

煤直接液化是煤在高温、高压及催化加氢的条件下生产液体燃料的一种技术。然而煤直接液化过程中,同时产生20%~30%的液化残渣。如何合理地利用煤液化残渣将影响煤直接液化工艺整体的经济性。目前,煤直接液化残渣的利用方式有气化制氢、燃烧、低温焦化、萃取回收重质液化油、制备碳材料等,同时煤直接液化残渣也可用于道路沥青改性。     

煤加氢液化残渣的性质及应用研究进展

为了实现液化残渣的清洁高效化利用,介绍了近年来液化残渣的组成、性质研究进展;从热解、气化、萃取、制备碳材料、燃烧以及改性沥青等方面,系统地综述了当前国内外关于煤加氢液化残渣的应用研究进展,并对应用过程中存在的问题进行了探讨。     

煤直接液化残渣的萃取和利用研究

根据煤液化残渣的组成特点,选取不同馏分段的煤液化油和煤焦油洗油作为溶剂进行了残渣萃取分离实验研究.结果表明,在常温下,溶剂和残渣质量比为2∶1时,馏程为137℃~213℃的煤液化油对煤液化残渣的萃取率(干燥基)为22.85%,与煤液化残渣中的正己烷可溶物含量相当;馏程为230℃~317℃的煤焦油洗油,对煤液化残渣的萃取率为44.63%,与煤液化残渣中的四氢呋喃可溶物含量相当.采用煤液化油和煤焦油洗油对煤液化残渣进行了两级萃取分离,得到了萃取物和萃余物,并分别在煤加氢液化循环溶剂和水煤浆制备等应用方面进行了探索性研究.     

煤液化残渣中硫的迁移和转化研究现状及展望

为了解煤液化残渣利用过程中,硫化物迁移和转化规律,介绍了煤液化残渣中硫的来源及分布,总结了煤液化残渣在加氢液化、气化制氢、热解、燃烧等过程中硫化物的迁移和转化过程及影响因素,并对煤液化残渣中硫的迁移和转化的研究前景进行展望。结果表明,无机硫逐渐向有机硫转化,H2S是转化过程中的重要介质;H_2S、CS_2、SO_2等气态硫化物是煤液化残渣利用过程中的主要气态副产物;部分硫化物转化为大分子有机硫进入二次产品,影响产品质量和使用效果。为了合理有效地利用煤液化残渣,需寻找残渣中无机硫转化为单质硫或大分子有机硫的新方法,循环利用气体硫化物,开发新型煤液化催化剂,减少单质硫助剂使用量。     

煤直接液化残渣萃取技术现状及发展趋势

为实现煤液化残渣的高效利用,分析了煤直接液化残渣特性,论述了煤直接液化残渣经萃取提取高附加值有机物,如沥青和重油的研究现状,阐述了煤直接液化残渣萃取溶剂的种类、萃取工艺条件的选择以及萃取物的性能和用途等,提出了煤直接液化残渣萃取技术的发展趋势。采用合适的萃取剂和萃取条件可从液化残渣中萃取出制备沥青的原料和可作为液化循环溶剂使用的油分,萃取剂可包括各种已知的常规萃取溶剂及其混合物、离子液复合萃取剂和各种煤液化或石化馏分油,萃取出的沥青类物质可制备高级碳材料,特别是碳纤维材料,萃取出的油分可用作煤液化循环溶剂或燃料。提出未来应开发针对煤直接液化残渣的高效、低廉的新型有机溶剂萃取剂,研究多步或多级萃取工艺,实现萃取工艺的进一步优化和简化,形成萃取工艺和其他工艺,如加氢裂化工艺和加氢精制工艺结合的复合工艺。     

煤直接液化残渣的性质及利用现状

为了高效地利用煤直接液化残渣,从液化残渣的组成、结构特性、热解特性、溶解特性4个方面论述了液化残渣的物理化学性质的研究现状。研究发现:残渣在组成和结构特性上都保留了原煤的部分特性。在对直接液化残渣热解特性的研究中,论述了各种不同研究手段,例如热重分析仪、实验室移动床、小型焦炉、高压釜等对液化残渣的热解过程的研究进展及热解机理的解析现状。在对液化残渣的溶解性进行研究时,讨论了残渣溶解性研究的意义及其在各种溶剂中表现出的不同特征。最后论述了煤直接液化残渣的利用研究现状、分析了其潜在的高附加值利用方式、发展前景和存在的问题。     

煤炭直接液化残渣加氢研究进展

在煤炭直接液化生产过程中,会产生占液化原煤质量30％左右的液化残渣。它是一种高碳、高灰和高硫的物质,主要由未转化的煤、液化中间产物、无机矿物质以及煤液化催化剂组成。煤炭直接液化残渣有很高的利用价值,无论从经济角度还是环保角度出发,都需要对残渣进行利用,这也是煤炭直接液化工业化必须解决的问题。综述了煤炭直接液化残渣的来源、组成、性质、加氢研究现状及应用等。     

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、CO_2配比、残留催化剂及灰分对残渣半焦CO_2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CO_2气化的煤气组成。结果表明:提高气化温度及CO_2配比对提高残渣半焦CO_2气化反应速率均具有明显的促进作用;直接液化残渣中残留催化剂及灰分对残渣气化起到了明显的催化作用;直接液化残渣半焦CO_2气化煤气中合成气(H_2+CO)的含量在66%～78%,煤气低位热值约为8.7～10.0 MJ/m~3;在不同CO_2配比下,直接液化残渣半焦气化的反应速率常数k均随温度的升高而增加,反应总级数介于0.7194～0.7628之间,活化能介于160.98～170.94 kJ/mol之间。     

煤直接液化残渣资源化利用研究进展

煤直接液化残渣是直接液化工艺副产物，产量约占原煤质量的10%～30%。液化残渣组成成分复杂、环境危害大且处理成本高，同时其含有重质油和沥青烯等物质，有潜在的二次利用价值，因而资源化利用煤直接液化残渣，间接提高煤有机质原子利用率并降低工艺经济成本，成为当前煤直接液化工艺亟待解决的关键技术问题。综述了煤直接液化技术及液化残渣资源化利用的最新研究进展，深入探讨了不同影响液化残渣高效转化的关键因素，分析比较了不同液化残渣处理工艺技术的特点，以期为煤直接液化技术发展及液化残渣资源化利用提供指导。     

煤直接液化油渣萃取溶剂煤焦油洗油烃类组成分析

煤焦油洗油作为煤直接液化油渣萃取项目重要萃取溶剂,其烃类组成直接影响煤直接液化性能和油渣萃取效能。本文建立了固相萃取-气相色谱-质谱法(SPE-GC-MS)测定煤焦油洗油烃类组成,可完全满足快速、准确分析煤焦油洗油烃类组成的要求,对油渣萃取工艺具有一定的指导意义。     

煤直接液化残渣性质及高附加值应用研究进展

介绍了煤直接液化残渣的组成，结构和性质，综述了液化残渣高附加值研究现状。总结前人研究成果，取得成绩及面临问题的基础上，指出了今后研发的焦点——沥青改性剂和炭材料，摒弃液化残渣的传统低效率应用，对于中国的煤直接液化事业具有重要的指导意义。     

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。     

低阶煤催化热解研究进展及展望

为推动煤催化热解技术的发展,论述了金属类催化剂、负载类催化剂和煤基催化剂的催化机理及其对煤热解转化特性、产物分布的影响。根据催化机理不同,将煤催化热解工艺分为直接催化热解工艺、间接催化热解工艺和热解产物催化热解工艺,并论述了各工艺的研究现状。过渡金属、分子筛可改变低阶煤热解产物分布,提高焦油产率;金属氧化物催化剂可提高热解转化率,调节气体产品分布,提高气相产品收率。液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,提高热解焦油产率,影响气相产物分布。首次提出煤直接液化残渣与煤混合热解所产生的正协同作用也可看成是一种对煤热解的正向催化。     

CCSI技术将煤炭"吃干榨尽"

正9月下旬,延长石油集团碳氢高效利用技术研究中心自主研发的煤提取煤焦油与制合成气一体化(CCSI)技术万吨级工业试验装置,实现144小时连续平稳运行,煤焦油产率达16.23%,合成气有效气大于35%,各项指标均达到或超过设计值,为工业化应用奠定坚实基础。CCSI技术将粉煤热解与粉焦气化有机结合在一个反应器内分级转化和优化集成,以空气作为气化剂,完成煤的热解和气化反应过程,直接将煤炭转     

煤液化残渣利用的研究进展

论述了国内外煤液化残渣的加氢及热解性能以及不同液化残渣不同反应条件其加氢动力学的研究现状,并介绍了煤液化残渣的加氢液化、气化、干馏(热解、焦化)以及燃烧等方面的研究进展及取得的成果,在总结国内外研究成果的基础上,提出了今后煤液化残渣的利用的研究方向。     

万吨级煤制煤焦油合成气一体化装置实现平稳运行

正2016年9月下旬,延长石油集团碳氢高效利用技术研究中心自主研发的煤提取煤焦油与制合成气一体化(CCSI)技术万吨级工业试验装置,实现144 h连续平稳运行,煤焦油产率达16.23%,合成气有效气大于35%,各项指标均达到或超过设计值,为工业化应用奠定坚实基础。CCSI技术将粉煤热解与粉焦气化有机结合在一个反应器内分级转化和优化集成,以空气作为气化剂,完成煤的热解和气化反应过程,直接将煤炭转化成煤焦油和粗合成气,不仅高收率获得煤焦油,而且使油中的氢资源得到充分利用,还     

褐煤与煤直接液化残渣共气化研究

褐煤与煤直接液化残渣共气化可充分利用二者的资源特性和反应特性。本研究对不同比例的胜利褐煤与神华煤直接液化残渣在800℃下进行水蒸气气化实验,探讨了混料比对褐煤与煤直接液化残渣共气化的影响规律。结果表明当液化残渣掺混比较低时,液化残渣的添加对焦油和气体逸出、碳转化率的提高均有较好的促进作用,半焦产率相应下降,当液化残渣掺混比在30%左右时,共气化表现出良好的协同作用,之后随着原料中液化残渣掺混比的增加,促进效果下降。     

液化残渣气化过程钠/铁协同催化作用及对焦结构演化的影响规律

高钠煤直接液化后碱金属钠富集于液化残渣中，相比原煤，残渣的钠含量升高4～10倍，利用残渣固有钠及残留的铁基液化催化剂对液化残渣进行催化气化提质，是其资源化高效利用的理想方案。通过煤直接液化实验制取了钠含量较高的高碱液化残渣，研究了高碱液化残渣在气化过程中钠/铁协同催化的反应性，并建立适宜的动力学模型，考察了协同催化反应的动力学过程。围绕钠/铁间高温相互作用规律，通过联合FTIR,XRD,ICP-AES等技术，详细分析了气化焦有机结构、矿物质组成及钠高温释放率等。结果表明：钠/铁协同催化过程的活化能为66 kJ/mol～69 kJ/mol,与高碱液化残渣单独气化相比均有所降低，残渣最高气化反应性指数超过0.45°/min,相同温度下液化残渣最大反应速率分别增大了1.17倍(900℃)、1.33倍(1 000℃)和1.14倍(1 100℃);双金属间表现出明显的协同催化效应，n(Na)/n(Fe)对液化残渣气化反应性有一定影响，铁含量较高时易形成弱催化活性的铁/碱金属化合物K-Fe, Na-Fe和Li-Fe等，从而降低协同催化活性，且气化温度升高有利于强化铁与碱金属间结合作用；XRD分析同...     

煤直接液化残渣热解特性研究

介绍了煤直接液化残渣热解特性的基础实验研究,主要为温度对液化残渣干馏产物产率及性质的影响,给出了部分煤直接液化残渣热解特性基础数据,可为液化厂液化残渣的回收利用提供参考。