煤加氢的原理
煤焦油加氢—煤焦油加氢工艺简介(石油加工课件)
<5.0
辛烷值
＞90
＞160℃柴油调和馏分
相对密度/（20℃）/kg·m-3
850.0~880.0
硫含量/(μg/g)
＜10
十六烷值
35~45
煤焦油加氢工艺简介
固定床两段法加氢工艺
流程比较简单，液收产品较高。 产品质量改善幅度较大，加氢柴油 馏分十六烷值较高、凝点较低，是 非常好的柴油调和组分。
这是目前市场主流工艺，但是由于增加加氢裂化段，装置的建设投资将有 所增加。
＜160℃汽油调和馏分
760.0~770.0
<5.0 <5.0 ＞85
＞160℃柴油调和馏分
870.0~890.0 ＜10 30~40
煤焦油加氢工艺简介
一般固定床加氢精制工艺
优点
在脱除低温煤焦油馏分的硫、氮、 氧等杂质的同时，饱和烯烃，改善了 油品的颜色，提高十六烷值和高安定 性。该工艺流程比较简单，液收产品 较高，投资较少。
相对密度/（20℃）/kg·m-3 S/×10-6 N/×10-6 十六烷指数 闪点/ ℃ ASTM 1%/ ℃
石脑油
0.7649 ＜1 ＜1 —
D86 50.9
柴油
0.8492 ＜5
46 68 D86 182.5
产品
10%/ ℃ 30%/ ℃ 50%/ ℃ 90%/ ℃ 95%/ ℃ 98%/ ℃
缺点
由于只有加氢精制段，产品质量 改善幅度不大，加氢柴油馏分十六烷 值较低、凝点较高只能作为0#柴油调 合组分。同时由于没有装填裂化催化 剂，可能会产生部分未转化油。
煤焦油加氢工艺简介
固定床两段法加氢工艺
两段法加氢工艺流程
煤焦油加氢工艺简介
煤间接液化的原理
煤间接液化的原理
煤间接液化是一种将煤转化为液态燃料的技术。
其原理是先将煤转化为气态或液态的中间产物，再通过加氢等反应将中间产物转化为液体燃料。
煤间接液化技术通常分为两个步骤：煤气化和合成。
在煤气化过程中，煤被加热至高温，转化为气体，主要产物为一氧化碳和氢气。
在合成过程中，将一氧化碳和氢气在催化剂的作用下进行加氢反应，生成液态燃料。
这种液态燃料可以替代石油燃料，被广泛应用于工业和交通领域。
煤间接液化技术具有能源资源利用效率高、减少化石燃料排放等优点。
然而，其过程中产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成负面影响，因此需要采取有效的措施进行减排。
- 1 -。
煤油加氢工艺技术
煤油加氢工艺技术煤油加氢工艺技术是一种将煤油分子中的硫、氮和氧等杂质去除的技术。
煤油是一种可燃的石油产品，主要用作燃料，但其中的硫、氮和氧等杂质会影响煤油的质量和燃烧性能。
因此，煤油加氢工艺技术的研发和应用对于提高煤油质量和节能减排具有重要意义。
煤油加氢工艺基本上是将煤油与氢气在高温高压的条件下进行反应，通过催化剂的作用，将煤油中的硫、氮和氧等杂质转化为相应的无害物质。
这种工艺主要包括加氢脱硫、加氢脱氮和加氢脱氧三个步骤。
加氢脱硫是煤油加氢工艺的关键步骤之一。
在高温高压下，氢气与煤油中的硫化物反应生成硫化氢，并通过催化剂的作用转化为硫化碳，并进一步与化学改性剂反应生成稳定的化合物。
这样，大部分硫类杂质就被去除了，从而降低了煤油的硫含量。
加氢脱氮是另一个重要的步骤。
通过加入催化剂，将煤油中的氮化物与氢气反应，转化为氨气。
然后，通过进一步反应，氨气与其他成分反应生成无害的氮化物，从而去除煤油中的氮杂质。
加氢脱氧是煤油加氢工艺的最后一个步骤。
在高温高压下，通过加氢反应，将煤油中的氧化物转化为水。
这样，煤油中的氧含量也可以降低。
煤油加氢工艺技术的应用可以显著提高煤油质量和燃烧性能。
首先，去除掉硫、氮和氧等杂质后，煤油的质量得到了提高，可以减少烧结锅炉和锅炉壁管温度上升、锅炉腐蚀、防污剂增加等问题。
其次，去除硫杂质还可以减少大气污染物排放，如二氧化硫等。
此外，该工艺技术还可以降低能耗和二氧化碳排放。
不过，煤油加氢工艺技术也存在一些问题和挑战。
首先，该工艺需要高温高压的条件，能源消耗较大。
其次，催化剂的选择和制备也是一个关键问题。
不同的催化剂对于不同的杂质去除效果有所差异，选择合适的催化剂对于工艺的实施至关重要。
综上所述，煤油加氢工艺技术通过将煤油中的硫、氮和氧等杂质去除，可以改善煤油的质量和燃烧性能，减少大气污染物排放。
然而，该技术的应用还面临一些问题和挑战，需要进一步研究和改进。
煤的直接液化
煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气（CO+H 2）为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。
通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG （液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX （苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。
煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S 再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913 年，德国化学家柏吉乌斯（Bergius）首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。
煤炭直接加氢液化一般是在较高温度（400 C以上），高压（10MPa以上），氢气（或CO+H 2,C0+H20）、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。
煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。
煤与石油主要都是由C、H、O 等元素组成。
煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C原子比比石油低，氧含量比石油高I 煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。
煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。
通过加氢，改变煤的分子结构和H/C 原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。
煤的直接液化
煤的直接液化概述煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。
煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类，煤的直接液化是煤直接催化加氢转化成液体产物的技术．煤的间接演化是以煤基合成气(CO+H2)为原料，在一定的温度和压力下，定向催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺，包括煤气化制取合成气及其挣化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。
通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG（液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化台物。
煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化威H2S再经分解可以得到元素硫产品．本篇专门介绍煤炭直接液化技术早在1913年，德国化学家柏吉乌斯(Bergius)首先研究成功了煤的高压加氢制油技术，并获得了专利，为煤的直接液化奠定了基础。
煤炭直接加氢液化一般是在较高温度(400℃以上)，高压(10MPa以上)，氢气(或CO+H2, CO+H2O)、催化剂和溶剂作用下，将煤的分子进行裂解加氢，直接转化为液体油的加工过程。
煤和石油都是由古代生韧在特定的地质条件下，经过漫长的地质化学滴变而成的。
煤与石油主要都是由C、H、O等元素组成。
煤和石油的根本区别就在于：煤的氢含量和H／C 原子比比石油低，氧含量比石油高I煤的相对分子质量大，有的甚至大干1000．而石油原油的相对分子质量在数十至数百之间，汽油的平均分子量约为110；煤的化学结构复杂，它的基本结构单元是以缩合芳环为主体的带有侧链和官能团的大分子，而石油则为烷烃、环烷烃和芳烃的混合物。
煤还含有相当数量的以细分散组分的形式存在的无机矿物质和吸附水，煤也含有数量不定的杂原子（氧，氮、硫）、碱金属和微量元素。
通过加氢，改变煤的分子结构和H/C原子比，同时脱除杂原子，煤就可以液化变成油。
1927年德国在莱那(Leuna)建立了世界上第一个煤直接液化厂，规模10×l04 t/a。
第7章 煤的气化
（1）理想发生炉煤气 C + 0.5O2 === CO
C + H2O === CO + H2 假设气化过程在下述理想情况下进行：
在t＜1200℃下进行时，CO与CO2两种产物分子数量相等， 首先是二个溶解的氧分子渗入石墨晶格中并使之活化。
其次是由气相空间来的第三个氧分子与碳氧配合物进行 如下反应：
4C+ 3O2 --→ 2CO2 + 2CO 上述反应为一级反应。
t＞1600℃下，氧分子仅与碳周围的原子进行反应。而 所形成的碳氧配合物在高温下直接发生热分解，所得氧 化产物之比为CO2 /CO=0.5,且反应速度具有零级特征， 反应按下式进行:
（2）外热式煤的水蒸汽气化 使煤仅与水蒸汽反应，从气化炉外部供
给热量。
图7.3外热式煤的水蒸汽气化原理
（3）煤的加氢气化 煤与氢气在800~1800℃温度范围内和加压下 反应生成CH4，该煤气可称作代用天然气。
图7.4煤的加氢气化原理
（4）煤的水蒸汽气化和加氢气化相结合 煤先进行加氢气化，残余焦炭再与水蒸汽
温度对平衡常数的影响，可用下式表示：
表7.1不同温度下的平衡组成
7.1.2.2 压力的影响 如反应的进行伴随着气相体积的增加或
减少，则升高总压力时，反应向减少总压力 的方向（即减少体积的方向）进行。反之， 降低总压力时，将使反应向增加总压力的方 向（即增加体积的方向）进行。
式中QP为等压下的反应热效应。
7.2.1 气固相反应器类型
图7.8气一固反应器的主要类型图 1-反应物；2-产物气
加氢液化的主要反应
加氢液化的主要反应引言加氢液化是一种常见的化学反应，广泛应用于石油、煤炭和天然气的加工过程中。
它通过在催化剂的作用下，将碳氢化合物与氢气反应，生成低碳烃，并伴随液化的过程。
本文将对加氢液化的主要反应进行全面、详细、完整且深入地探讨。
1. 加氢液化反应的基本原理在加氢液化反应中，主要涉及的原理是加氢反应和液化过程。
加氢反应是指将碳氢化合物与氢气反应生成低碳烃的过程。
液化过程则是指将气态物质转化为液态的过程。
2. 加氢液化反应的催化剂加氢液化反应中常用的催化剂主要有镍基催化剂、铁基催化剂和钴基催化剂。
这些催化剂能够有效地催化加氢反应，提高反应速率和选择性。
2.1 镍基催化剂镍基催化剂是最常用的加氢液化反应催化剂之一。
它具有良好的活性和稳定性，对于多种碳氢化合物的加氢反应都具有良好的催化效果。
2.2 铁基催化剂铁基催化剂在加氢液化反应中也有广泛应用。
与镍基催化剂相比，铁基催化剂具有较高的催化活性和选择性，但在稳定性方面稍逊于镍基催化剂。
2.3 钴基催化剂钴基催化剂是近年来研究较多的一类加氢液化反应催化剂。
它具有良好的催化活性和选择性，且在反应过程中不易受到反应物中的杂质和中毒物质的影响。
3. 加氢液化的主要反应加氢液化反应主要包括以下几种反应类型：裂解反应、重合反应、异构反应和脱氮反应。
3.1 裂解反应裂解反应是加氢液化过程中常见的一种反应类型。
它是指高碳烷烃分子断裂为低碳烷烃和烯烃的过程。
裂解反应可以显著提高原料的转化率和产物的选择性。
3.2 重合反应重合反应是指碳氢化合物分子中的烯烃通过加氢反应与其他烯烃或烷烃发生重合，生成高碳烷烃的过程。
重合反应可以提高产品的数量和质量，促进液化过程的进行。
3.3 异构反应异构反应是指碳氢化合物中的直链烷烃通过加氢反应发生分子内氢原子迁移，生成支链烷烃的过程。
异构反应可以改变碳氢化合物的结构，提供更多的液化产品。
3.4 脱氮反应脱氮反应是加氢液化过程中的一个重要环节，它是指碳氢化合物中的芳香烃分子通过加氢反应脱去其中的氮原子，生成烷基苯的过程。
煤焦油加氢技术
煤焦油加氢技术
煤焦油加氢技术是一项改善煤焦油品质，延长煤焦油服务寿命、提升煤焦油加工效率的新型技术。
它通过把氢气添加到煤焦油中，使煤焦油的耐高温性能得到显著改善。
煤焦油加氢技术的特点在于使用氢气使煤焦油去除高炔烃、烯烃等多种有害物质，使得具有更好的治理效果。
不仅可以减少排放的污染物，还可以提高炼焦的质量和产量。
煤焦油加氢技术有多种优点。
首先，它具有节能减排的优点，可以在低温、低消耗、低能耗的条件下，将低品质焦油转化为高品质焦油。
它还能在较低温度下去除污染物，有助于降低二次污染，可以环保。
此外，煤焦油加氢技术可以把原来一次性排放的污染物转化为可使用的燃料，可以把排放物转化成可回收的柴油。
由于煤焦油加氢技术的独特性，能够节能减排，提高煤焦油的质量和效率，它已经受到了企业的青睐，几家焦化企业正在采用这一技术，改善煤焦油的性能，提高煤焦油的品质和加工效率。
总之，煤焦油加氢技术是一项具有巨大应用价值的新型技术，可以提高煤焦油的质量，改善煤炭加工效率，降低污染物的排放，节约能源，惠及环境。
煤加氢直接液化工艺
◎20世纪70年代工艺
◎20世纪80年代工艺
◎21世纪 (2004) 工艺
神华工艺(基于HTI和NEDOL), 中国, 神华
4.1 煤直接液化工艺分类
□单段液化工艺
通过一个主液化反应器生产液体产品。这种工
艺可能包含一个在线加氢反应器或离线加氢反应器，对液体产 品提质而不能直接提高总转化率。 SRC-II，EDS，H-Coal，IGOR，NEDOL，CT-5
1.3 煤直接液化工艺开发过程
煤直接液化工艺的开发过程要经历一系列逐步放大的装置 的实验。根据工艺发明原理确定工艺路线后，要通过反复 的装置试验来验证工艺的可行性，以降低日后工业放大及 商业化的风险。
实验室规模试验装置 日本称为： BSU( bench scale unit) 美国称为： CFU (continuous flow unit) 目的：每天处理煤炭数千克至数百千克：验证工艺的可操 作性、确定产物产率构成和产物分析检验方法、提供动力学 数据和催化剂、煤种适应性等数据。
化老工艺是世界其他国家开发同类工艺的基础。
德国的IG工艺可分为两段加氢过程，第一段加氢是在高 压氢气下，煤加氢生成液体油（中质油等），又称煤浆液 相加氢。第二段加氢是以第一段加氢的产物为原料，进行 催化气相加氢制得成品油，又称中油气相加氢，所以IG 法也常称作两段加氢法。
3.1 工艺流程
第一段液相加氢
年开始运转， 1983年运转结束。
它的主要特点是采用了沸腾床催化反应器，这是H-Coal工 艺区别于其他液化工艺的显著特点，属于一段催化液化工 艺。
4.2 氢煤法（H-Coal）
工艺流程
工艺特点
操作灵活性大，对原料煤种的适应
煤焦油制燃料油技术原理.
煤焦油制燃料油（加氢转化裂化）基本原理煤焦油加氢催化转化技术就是采用加氢处理技术将煤焦油所含的S、N等杂原子脱除，并将其中的烯烃和芳烃类化合物进行饱和，生产质量优良的石脑油馏分和柴油馏分。
一般煤焦油加氢后生产的石脑油S、N含量均低于50ppm，芳潜含量均高于80%；生产的柴油馏分S含量低于50ppm，N含量均低于500ppm，十六烷值均高于35，凝点均低于-35℃～-50℃，是优质的清洁柴油调和组分。
1.煤焦油加氢技术概述1.1煤焦油的主要化学反应煤焦油加氢为多相催化反应，在加氢过程中，发生的主要化学反应有加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、烯烃和芳烃加氢饱和以及加氢裂化等反应：①加氢脱硫反应；②加氢脱氮反应；③芳烃加氢反应；④烯烃加氢反应；⑤加氢裂化反应；⑥加氢脱金属反应。
1.2影响煤焦油加氢装置操作周期、产品质量的因素主要影响煤焦油加氢装置操作周期、产品收率和质量的因素为：反应压力、反应温度、体积空速、氢油体积比和原料油性质等。
1.2.1反应压力提高反应器压力或循环氢纯度，也是提高反应氢分压。
提高反应氢分压，不但有利于脱除煤焦油中的S、N等杂原子及芳烃化合物加氢饱和，改善相关产品的质量，而且也可以减缓催化剂的结焦速率，延长催化剂的使用周期，降低催化剂的费用。
不过反应氢分压的提高，也会增加装置建设投资和操作费用。
1.2.2反应温度提高反应温度，会加快加氢反应速率和加氢裂化率。
过高的反应温度会降低芳烃加氢饱和深度，使稠环化合物缩合生焦，缩短催化剂的使用寿命。
1.2.3体积空速提高反应体积空速，会使煤焦油加氢装置的处理能力增加。
对于新设计的装置，高体积空速，可降低装置的投资和购买催化剂的费用。
较低的反应体积空速，可在较低的反应温度下得到所期望的产品收率，同时延长催化剂的使用周期，但是过低的体积空速将直接影响装置的经济性。
1.2.4氢油体积比氢油体积比的大小主要是以加氢进料的化学耗氢量为依据，描述的是加氢进料的需氢量相对大小。
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煤加氢的原理
煤加氢是一种利用氢气使煤分子发生结构变化，转化为液体燃料的过程。
该过程是一种重要的煤转化技术，被广泛应用于煤化工、石油化工和新能源领域。
煤是一种含碳高、含杂原子低的燃料，其主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等。
在煤加氢过程中，通过在高温高压条件下，将煤与氢气反应，可以使煤分子结构发生改变，形成燃料或化工原料。
煤加氢的反应过程可以分为三个主要步骤：煤的液化、液化烃的生成和气体的生成。
首先是煤的液化过程。
在高温高压条件下，煤分子中的键能被破坏，煤的结构发生改变。
煤中的芳香环被打开，碳与氢原子结合形成饱和链烷烃，同时杂原子如氧、硫、氮也发生改变。
在液化过程中，产物液的主要成分是液化烃。
接下来是液化烃的生成过程。
液化烃是指在煤液化过程中产生的烃类化合物，包括饱和烃、不饱和烃和芳香烃等。
这些烃类化合物可以作为液体燃料或化工原料使用。
在液化烃生成过程中，一些具有催化性能的物质（如铁、镍等金属）被引入反应体系中，以加速反应速度和提高产率。
最后是气体的生成过程。
在煤加氢过程中，除了液化烃外，还会产生一部分气体。
主要的气体产物包括甲烷、乙烷、乙烯等。
这些气体可以作为燃料、制冷剂或化
工原料使用。
煤加氢的原理在于通过引入氢气并改变煤的结构，使其转化为液体燃料或化工原料。
这种转化过程可以发挥煤炭资源的高效利用，减少对传统石油资源的依赖，同时还可以减少大气污染物的排放。
煤加氢技术的应用非常广泛，可以用于生产液体燃料、化工原料、润滑剂等。
其中，煤直接液化(DCL)是煤加氢的一种重要方法，广泛应用于煤化工领域。
煤间接液化(ICL)是另一种常用的煤加氢技术，其通过将煤转化为合成气，再经过催化反应生成液体燃料。
煤加氢技术的优势在于可以将煤这种传统能源转化为液体燃料，提高能源利用效率。
煤加氢还可以减少石油资源的依赖，降低石油价格的波动对经济的影响。
此外，煤加氢过程还可以减少大气污染物的排放，对环境有较好的影响。
然而，煤加氢也存在一些技术挑战。
首先是催化剂的选择和催化剂失活问题。
催化剂的选择对煤加氢过程的反应速率和产物分布有重要影响。
另外，煤加氢过程中会存在催化剂的失活问题，这会降低催化剂的使用寿命和反应效果。
其次是氢气的供应问题。
煤加氢过程需要大量的氢气作为反应试剂，如何高效获取和利用氢气是一个关键问题。
目前，通过水煤气化、电解水等方式可以生产氢气，但如何降低氢气生产成本和提高氢气利用效率是煤加氢技术的挑战之一。
煤加氢作为一种煤转化技术，是可持续能源发展的重要一环。
通过改变煤的结构和性质，将煤转化为液体燃料和化工原料，可以提高煤的利用效率，降低对传统石油资源的依赖，减少环境污染。
随着煤加氢技术的不断创新和发展，相信其在能源、化工和环境领域的应用将会越来越广泛。