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。     

我国煤直接液化技术的研究与开发

本文对我国煤直接液化技术的研究与开发状况进行了综述,包括煤种液化性能的评价、工艺条件的选择、催化剂的研究、液化油的提质等。对煤直接液化技术在我国的发展前景进行了预测。     

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。     

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。     

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。     

煤直接液化工业化示范装置操作预案的试验研究

为探索和积累神华处理能力为6000t／d的煤直接液化示范装置的操作经验,在6t／d的工艺开发装置（PDU）上分别进行了模拟催化剂、助催化荆硫供应减少或中断等异常情况下的操作预案研究。研究结果表明当催化剂供应量减少一半或助催化剂硫供应中断时,对煤直接液化操作的影响可以通过采取适当提高煤浆预热炉负荷的措施加以克服;尽管催化剂供应全部中断时可以维持装置操作,但对煤液化产品质量有较严重影响。     

煤直接液化用新型柱撑蒙脱石催化剂研究及展望

基于煤直接液化催化剂的发展现状,提出以蒙脱石作为催化剂载体,选择对煤液化有良好加氢活性的Fe与Cr、Co、Ni等作为活性组分,通过"柱撑"工艺制备适用于煤炭直接液化的新型柱撑蒙脱石催化剂。分析了柱撑蒙脱石催化剂在煤直接液化工艺中的优势,考察了国内外柱撑蒙脱石制备工艺的研究进展,指出了影响柱撑蒙脱石催化活性、热稳定性的关键因素及进一步研究方向。将活性金属组分"柱撑"到蒙脱石层间所得的柱撑蒙脱石催化剂具有优异的催化加氢性能,但是需要在柱撑工艺、催化剂热稳定性、孔径分布调控等方面进一步深入探究。     

煤直接液化催化剂中总可溶性铁含量分析方法研究

针对煤直接液化催化在煤直接液化工艺过程中的重要性和特殊性质,本论文通过研究煤直接液化催化剂中铁含量的分析过程和影响因素,包括样品取样量、盐酸的使用量、煮沸时间及固液分离方法,获取最佳的实验方案。研究发现,当盐酸量为25mL时,样品质量为0.250g,煮沸时间为5min时,选择抽滤法固液分离,分析效果最优,方法相对标准偏差（RSD,n=20）小于5%。该分析方法减少了分析过程中人为因素导致的结果重复性、再现性差等问题,对煤直接液化催化剂中铁含量的分析和煤直接液化催化剂质量控制有现实指导意义。     

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。     

煤直接液化催化剂研究进展

综述了煤直接液化中催化剂的研究,开发,催化机理等方面的进展,重点介绍了超微高分散性催化剂,微生物酶催化剂以及煤—废弃塑料共催化液化催化剂的研究进展情况,并指出了当前新型高效催化剂的开发动向。     

煤间接液化技术及其发展状况

介绍了煤间接液化技术的特点,从其原理、工艺路线、关键技术及发展现状等方面对间接液化技术进行了详细的阐述,指出发展煤间接液化是解决我国油品短缺的根本途径。     

Coal liquefaction using ore catalysts

Ores and ore concentrates containing minerals of Co, Mo, Ni, Fe, and other potentially active metals have been investigated as slurry catalysts for liquefaction of Blacksville mine, Pittsburgh seam, bituminous coal. The tests were conducted batchwise in a stirred autoclave for 30 min at 425°C and 13.79 MPa (2000 psig) hydrogen pressure according to a two-cycle scheme. In the first cycle, the reaction charge consisted of ground coal, catalyst, hydrogen, and SRC-II heavy distillate. The product of the first cycle was hot-filtered, and the liquid product served as a vehicle for the second cycle, which was otherwise run identically to the first. Reaction products from each cycle were analysed to determine conversion of coal, yield of liquids, liquid product viscosity, and group type (preasphaltene, asphaltene, and oil). Mixtures of ores containing iron pyrites and minerals containing other catalytically active transition metals were compared to pyrites alone and to a pulverized supported Co-Mo-alumina catalyst. An ore catalyst containing both Fe and Ni was superior to another that contained an equivalent mass of iron alone. The best ore catalysts tested, in terms of high liquid yields and low product viscosities, were mixtures of pyrites and molybdenum- and cobalt-containing ores. The latter yielded results that approached those obtained with an equivalent mass of cobalt and molybdenum on an alumina support.     

Organic titanium in coal and the deposition of titanium on direct liquefaction catalysts: An alternative view

Evidence for the presence of soluble organic titanium species in coals and coal-derived materials was sought by the application of dialysis procedures. Dialysates prepared from a heavy direct liquefaction product, an SRC-1, and extracts of the corresponding feed coals contained < 2 ppm titanium. A series of model organic titanium compounds traversed the dialysis membrane at a rate similar to that of the direct liquefaction product. The membrane was also permeable to porphyrinic metals of the type existing in petroleum crudes. These results suggest that mechanisms for the deposition of titanium on coal liquefaction catalysts that do not involve the postulation of significant concentrations of organic titanium species should be considered. A mechanism based upon the deposition of inorganic titanium in microparticulate or colloidal form is consistent with recent findings on the distribution of inorganic titanium in coals, the behaviour of titanium under liquefaction conditions, and the observed deposition on spent catalyst.     

煤直接液化催化剂研究的新进展

催化剂在煤直接液化中发挥着重要的作用．论述了几年来煤直接液化中催化剂材料的选用、催化剂的制备与加入方法、催化机理等方面的发展,指出应该加强对催化剂的引入方式、铁基催化剂活性的提高以及催化剂等方面的研究,以推进煤直接液化的工业应用     

铁系催化剂在煤直接液化中的应用研究进展

概述了煤直接液化过程中铁系催化剂的反应机理、催化剂活性的影响因素及表征方法, 探讨了催化剂存在的不足与研究方向。     

Hydrogenation of a brown coal pretreated with water-soluble nickel/molybdenum and cobalt/molybdenum catalysts

Loy Yang brown coal treated with cobalt acetate/ammonium molybdate (Co/Mo) gave lower conversions than the very high values obtained for the same coal treated with nickel acetate/ammonium molybdate (Ni/Mo) when reacted with hydrogen at 400°C. The difference in conversions obtained between the two catalyst systems decreased with increasing time. Addition of sulphur as carbon disulphide (CS₂) eliminated the difference between the Co/Mo and Ni/Mo catalyst systems, but neither system was more active than a sulphided Mo catalyst. Addition of a hydrogen donor solvent, tetralin, to a reaction in the absence of sulphur decreased conversion for the Ni/Mo catalysed system, but increased that for the Co/Mo system. The order of activity in reactions without solvent or added sulphur for the coal treated with the individual metals was CoMo < Ni. In the presence of sulphur the order was Co Ni < Mo; the addition of sulphur led to no significant improvement with Co catalysts.     

煤催化气化技术的研究现状与展望

煤催化气化由于可以大幅度降低操作条件,实现定向转化,目前正受到国内外重视。本文综述了碱金属、碱土金属、过渡金属催化剂与复合催化剂在煤催化气化过程中的活性、优缺点、反应机理等。对影响煤催化气化的各类因素如煤阶、矿物质、催化剂添加方式、添加量、气化条件等进行了分析。介绍了当前催化气化工业化进程以及合成天然气甲烷和催化气化制氢两种工艺。当前研究的难点是兼顾催化剂的效率与经济性,煤催化气化未来将以开发高活性、易回收且廉价的催化剂为研究方向。     

分形学在煤直接液化催化剂表征中的应用

采用表面分散维Ｄ表征浸渍前后煤样的表面不均匀性的变化,并进一步关联助剂的添加,干燥温度对催化剂前驱体在煤样表面上分散性和反应活性的影响作用。结果表明,适量添加助剂可以有效地防止前驱体在煤表面的局部聚集,提高浸渍煤样的表面分数维和反应性,较低的干燥有利于催化剂前驱体在煤表面分散均匀。     

热解过程中煤氮定向转化为N2的研究

煤的热解过程中含氮物向无污染的N2定向转化是氮氧化物形成之前抑制其生成的经济有效的方法,介绍了国内外关于煤氮定向转化为N2的催化作用机理,着重讨论了碱金属、碱土金属、过渡金属催化剂的作用及其最新研究进展,通过比较认为多功能复合型添加剂是今后煤氮向环境友好的N2转化研究的发展方向之一。