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。     

神华煤直接液化性能及固体酸催化可行性研究

利用微型压热釜考察了气氛、温度、氢气初压及煤溶剂比等工艺条件对神华煤直接液化转化率和产物分布的影响,结合神华煤的溶剂抽提性能和产物表征,系统地研究了神华煤加氢液化性能,并通过与FeS和FeS＋S等催化剂对比实验,初步探讨了SO2^2-／MxOy型固体酸催化煤加氢液化的可行性．结果表明,神华煤中以非共价键作用结合的小分子化合物含量较低,煤中的羟基主要位于大分子骨架结构中;神华煤具有良好的液化性能,400℃,煤／四氢萘比为1：2,SO4^2-／ZrO2为催化剂时最高转化率达到76．3％,气氛、初压、液化温度及煤溶剂比对液化转化率具有较大影响,较高温度及强的供氢体系有利于提高煤的转化率及油气产率．三种催化剂的催化活性顺序为：FeS〈FeS＋S〈SO4^2-／ZrO2,其中SO4^2-／ZrO2固体酸不仅具有良好的液化转化率,而且油气收率高,值得进一步研究开发．     

甲烷气氛下铁基催化剂对低阶煤温和液化的影响

针对煤直接液化的高温高压苛刻反应条件和高昂的氢气成本问题,通过降低煤液化反应温度、压力和更换供氢气氛等方法来优化工艺过程。选用四种铁基催化剂研究低阶煤在甲烷气氛下温和液化的反应特性,研究结果表明：神华黑山长焰煤HS在温度350℃、初始压力3 MPa的甲烷气氛下液化产物为轻质气体、液化油和沥青质;以FeSO₄为催化剂时沥青质的产率最高达到8.03%,并将煤液化的转化率提升了6.10%;以FeS为催化剂时油气产率提升了3.48%;助剂硫元素的加入对煤液化反应总转化率的提升有着重要作用;Fe粉、Fe+S和FeS催化剂的加入有助于提升煤液化油中单环芳烃的含量。     

生物质高压液化技术研究进展

综述了国内外生物质高压液化技术的研究概况。对生物质高压液化的主要影响因素原料种类、催化剂与溶剂、反应温度与时间、反应压力、液化的气氛等进行了总结和分析。指出生物质高压液化技术是具有较大开发潜力的生物质转化途径之一。     

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。     

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。     

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。     

催化剂和溶剂在煤液化中的作用

用带有连续取样装置的半连续反应器进行了一些试验,以阐明催化剂和溶剂在煤液化过程中的作用。结果表明,在预热期间,溶剂具有较大的作用,而催化剂在这个阶段没有什么效果。在反应条件为450℃和大约20mpa,对于促进液化,催化剂比溶剂更为有效。供氢能力高的溶剂能增加油的效率,如果有催化剂存在能提供成倍的效果。因此,在煤直接液化工艺研究开发中,溶剂的选择同催化剂的选择同样重要。     

氢气在煤液化初始高活性阶段的作用机理

采用GJ-2型共振搅拌反应釜,首先研究了一定条件下煤液化转化率随时间的变化关系.结果表明,煤液化反应过程中存在着初始高活性反应阶段,而且煤在该阶段完成了绝大部分液化反应;接着研究了氢气在煤液化初始高活性阶段的作用机理.结果如下:1)在无催化液化条件下,氢气在煤液化初始高活性阶段几乎不参与煤液化反应;2)煤液化初始高活性阶段氢气能够快速溶解于煤液化溶剂中,因此氢气的溶解过程不是其未有效参与煤液化反应的主要原因;3)在煤液化初始高活性阶段添加高分散性铁系催化剂和助剂硫,氢气在催化剂作用下参与了煤液化反应,进而使液化总转化率提高7%以上.     

煤直接液化用溶剂的研究现状

对前人在煤直接液化研究中所使用的溶剂的种类、作用和优缺点进行综述,指出开发新的溶剂,使煤液化在较低温度和压力下完成并获得高的油收率是煤直接液化更容易实现和产业化的关键。     

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。     

Solvolytic liquefaction of coals with a series of solvents

Solvolytic liquefaction of coals of different rank was studied with a variety of solvents at 370–390 °C under nitrogen in order to elucidate the role of solvent in coal liquefaction of this kind and to find a suitable solvent for the highest yields of liquefaction. The yield was found to depend strongly upon the nature of the coal as well as the solvent under these conditions. Pyrene and a SRC-BS pitch were excellent solvents for Miike coal, which was fusible with high fluidity at these temperatures. However, the former was less efficient for Itmann and Taiheiyō coals which were fusible at a higher temperature and non-fusible, respectively. The mechanism of solvolytic liquefaction is discussed, including nature of coal and solvent at reaction temperatures, in order to understand the properties required for high yields with non-fusible coals in solvolytic liquefaction. It is found that for liquefaction with a high yield if the coal is non-fusible, solvolytic reaction should take place between solvent and coal, so giving a liquid phase of low viscosity at the reaction temperature. The solvolytic reaction may be one of hydrogen transfer when SRC-BS is used as the solvent.     

煤炭直接液化技术及其发展趋势

煤炭直接液化技术属于洁净煤技术的一种。文章简要论述了煤炭直接液化技术的化学反应机理和化学反应过程,直接液化对原料煤的要求以及适合煤直接液化的煤种;回顾了液化技术的发展历史,国外煤直接液化技术的发展状况;介绍了我国煤碳直接液化的现状;展望今后煤炭直接液化的发展方向,对有关学者提出的"煤的分级集成利用技术"的概念进行了分析。     

油煤浆黏温特性研究进展

煤直接液化技术是缓解石油供需矛盾、实现煤炭清洁高效利用的重要技术途径之一,油煤浆的黏温特性对其配制、输送、加压、预热及反应性能具有重要影响。本文从油煤浆黏温特性的变化规律、研究方法、变化机理、影响因素等方面的研究进展进行了综述。在升温过程中,油煤浆流变特性表现为非牛顿流体,具有剪切稀化特性;高温高压下黏度测定方法主要有4种;分析黏温特性变化机理：煤浆制备和升温阶段黏度变化主要由溶胀作用导致,高温阶段主要由煤裂解产生沥青质（尤其是前沥青烯）导致;从溶剂、煤的性质（煤阶、显微组分及粒径分布）、剪切速率、油煤浆浓度、催化剂和氢分压等方面分析了油煤浆黏温特性的影响因素。最后指出了未来油煤浆黏温特性的研究方向,为我国煤直接液化技术的进一步发展提供参考。     

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。     

非纯氢气氛下煤直接液化的研究

介绍了4种非纯氢气氛下煤的直接液化技术研究现状:是在甲烷气氛下进行煤的液化;二是在焦炉气下进行煤的热解和加氢及模拟焦炉气进行煤的液化;三是在合成气或合成气-水体系下进行煤的液化;四是在CO和H2O体系下进行煤的液化。分析了上述几种非纯氢气氛下煤液化的转化率和液化产物的选择性等问题,并指出发高活性和高选择性的催化剂是非纯氢气氛下煤直接液化的研究方向。     

催化裂化（FCC）油浆作煤直接液化溶剂的研究进展

煤制油工艺等煤炭清洁高效转化技术是能源化工领域的研究热点,溶解性好、提供/传递氢能力强且热稳定性高,其溶剂选择、使用是影响煤制油工艺经济运行的关键。本文以煤液化溶剂作用为基础,通过对液化自身产物、废塑料及FCC油浆等煤直接液化溶剂的组成、性质及作用效果的综合评述,指出煤、溶剂、氢气间的混合并非理想混合,与煤H/C适宜、极性相近的溶剂在共处理过程表现出良好的协同作用,液化过程的转化率、轻质产物选择性明显提高。分析表明,协同作用的大小取决于煤、溶剂的组成、性质匹配。煤-重质烃共处理工艺利用富芳烃油浆溶解性好、提供/传递氢能力强的特点强化了煤热解加氢反应的进行,同时煤加氢液化产生的多孔残煤具有吸附性强的特点,有助于重质烃改质,使共处理转化率显著提高、轻质产物选择性增大。最后指出,煤-重质烃共处理的协同作用为改善煤、中质/重质芳烃的综合利用提供了可能。     

我国煤液化制烯烃研究进展

概括了我国发展煤制烯烃产业的可行性和必要性,介绍了直接液化和间接液化技术的生产原理和工艺流程及我国煤液化制烯烃研究的进展状况,阐述了煤液化技术在乙烯、丙烯制备方面的应用,指出了煤液化技术在我国具有广阔的市场前景、发展空间及巨大的研究价值。煤液化技术对我国国民经济持续、健康、稳定的发展和国家安全以及缓解我国原油紧缺的压力都具有非常重要的意义。指出了发展煤液化技术是保证我国煤炭工业可持续发展、缓解环境恶化、解决石油短缺、优化能源结构、保证能源供应安全的有效途径之一。     

煤的结构对直接液化反应性影响的分析

系统地分析了煤的组成结构及液化前的预处理对直接液化反应性的影响，包括煤阶、岩相组成、各种矿物质及酸洗脱除、水分及烘干、孔隙性、物理结构及预溶胀、H／C比等，指出不同的工艺条件下它们对直接液化的影响是不同的。