煤液化技术第七讲共56页文档
煤液化
没了
谢谢
①煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由 基； ②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由 基； ③氢气中的氢分子被催化剂活化； ④化学反应放出的氢。 注意，当外界提供的活性氢不足时， 自由基碎片可发生缩聚反应和高温下 的脱氢反应， 气化 气体净化与交换 催化合成烃类产品 催化 以及产品分离和改制加工 分离和改制加工
煤炭液化方面， 煤炭液化方面，完成了 具有不同技术特色的煤炭 间接液化技术中试！！ 间接液化技术中试！！
通过大力发展煤炭清洁、高效、 通过大力发展煤炭清洁、高效、 安全开发和利用技术， 安全开发和利用技术，提高了煤炭 利用效率，降低环境污染！！ 利用效率，降低环境污染！！
（2）加氢
在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件 下、自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油 分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢（H2）， 而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子。
（3）继续加氢
沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
先将煤全部气化 气化成合成气（一氧化碳和氢气） 气化 在一定温度和压力 一定温度和压力下，将其催化合成为烃类燃 一定温度和压力 料油及化工原料和产品
开发了低温浆态床 煤基间接液化合成 油技术，建成了750 油技术，建成了 吨中试装置！！ 吨中试装置！！
先进、 先进、高效的煤炭 气化和液化技术是我 气化和 是我 国煤炭利用的重要途 国煤炭利用的 径！！ ！！
6吨/天煤直接液化 吨 天煤直接液化 工艺中试置！！ 工艺中试置！！
科技部副部长马颂德致辞
的液化
化学四班王宏宇讲
的液化
化学四班王宏宇讲
的液化
什么是煤的液 化？
就是把固体 煤变成液体
煤液化是把固体煤 炭通过化学加工 化学加工过程， 化学加工 使其转化成为液体燃 液体燃 化工原料和产品 料、化工原料 产品 化工原料 的先进洁净煤技术。
第八章 煤的液化技术
图7
第二节 煤的直接液化
图九
第三节 煤的间接液化
一、概述 煤液化的另一条技术路线就是间接液化，其主
要思想是以煤气化生成的合成气为原料，在一 定的工作条件下，利用催化剂的作用将合成气 合成为液体油。 煤的间接液化技术的核心是费托合成，因此又 称为F-T合成法。（1923年，德国人发现在铁催 化剂的作用下，CO和H2可以反应生成烃类液体 产品，该过程称为F-T合成）。 由于南非不产石油，上世纪50-60年代由于国 内种族歧视，遭石油封锁，所在南非政府加大 开发F-T合成技术，利用丰富煤炭资源，相继建 成了Sasol-Ⅰ、Sasol-Ⅱ、Sasol-Ⅲ煤间接液化厂。
反应：
CO2H2 (CH2)H2OQ
2COH2 (CH2)CO2 Q
3COH2O(CH2)2CO2 Q
CO2 3H2 (CH2)2H2OQ
第三节 煤的间接液化
（1）F-T合成反应 由以上反应可以看出：
由于H2/CO的不同，F-T合成可以发生不同 的反应，产生不同的结果。大多数情况下， 其主要产物是烷烃和烯烃。
第八章 煤第一节 煤液化意义和概念
第一节 煤液化意义和概念
第一节 煤液化意义和概念
第一节 煤液化意义和概念
煤炭液化技术就是将固体的煤炭转化为液 体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技 术。
煤和石油同是可燃的矿产资源，其主要成 分都是碳、氢、氧、氮，但两者在组成和 性质上存在很大差别。
该工艺是把煤先磨成粉，再和自身产生的部 分液化油（循环溶剂）配成煤浆，在高温 （450ºC）和高压（20~30MPa）下直接加氢， 获得液化油，然后再经过提质加工，得到汽 油、柴油等产品。1吨无水无灰煤可产 500~600kg油，加上制氢用煤，约3~4吨原料 煤可产1吨成品油。其工艺过程如下图所示。
煤液化工艺技术
概述煤液化技术精酚四班王小轮煤液化技术就是把固体煤通过洗系列的化学加工，转化成液体燃料及其他化工原料的技术（俗称煤制油）。
煤液化技术是煤炭转化的高技术产业，是一种能彻底的高级洁净煤技术，是我国的能源战略储备技术。
煤的液化的方法有煤直接液化，煤间接液化和煤的部分液化三大类。
煤的直接液化也称加氢液化，是在高温，高压。
催化剂和溶剂作用下，煤进行裂解，加氢反应。
从而直接转化为相对分子质量较小的液态烃和化工原料的过程。
由于供氢方法和加氢深度的不同，又有不同的直接液化方法。
其代表工艺有以下七种工艺。
煤直接催化加氢液化工艺：该工艺包括氢气制备，煤浆相制备，加氢液化反应，油品加工等“先并后串”四个步骤。
液化过程中，将煤，催化剂和循环油制成煤浆，与制得的氢气混合进入反应器，在液化反应器内，煤受热分解成自由基，不稳定的自由基在氢气和催化剂存在下，形成相对分子质量较小的初级产物，经过三相分离器，得到气，液，固三相。
气相主要成分是氢，分离后循环返回反应器重新参加反应，液相为轻油，中油等馏分即重油。
液相馏分经提质加工，得到合格的液体产品。
固体为未反应的煤，矿物质和催化剂。
溶剂萃取法：该工艺是将干燥的粉煤与循环油以1:2比例混合，煤浆在10-15MPa压力下，进入高温（430℃）循环烟道气加热炉进行萃取。
萃取器后，反应物压力降至0.8MPa，在150℃下用陶质过滤器过滤，滤后进行干馏，滤液经蒸馏分离分到中油和高沸点萃取物，60%中有作为循环油（循环前须加氢处理），其余的中油送汽油裂解加氢制取汽油。
煤炭溶剂萃取加氢液化：该法将原料煤破碎、干燥后与供氢溶剂混合制成煤浆，煤浆与氢气混合后预热，然后送到液化反应器中，在器内由下向上活塞式流动，进行萃取加氢液化反应。
产物送入气液分离器，气体经过洗涤，分离获得富氢气循环利用，气态烃通过水蒸气重整制氢气，供反应系统应用，液相产物进入常压蒸馏塔，蒸出的轻油，塔底产物进入减压蒸馏塔分离出轻质燃料油、石脑油燃料油和重质燃料油。
《煤间接液化》课件
04
煤间接液化的环境保护与经济效益
环境保护措施
减少污染物排放
采用先进的煤液化技术，降低生产过程中的污染物排放，减轻对 环境的压力。
总结词
合成气净化是确保费托合成高效稳定运行的关键环节，对于提高 产品纯度和延长催化剂寿命具有重要作用。
详细描述
合成气净化技术主要包括湿法脱硫、干法脱硫、脱硝和除尘等工 艺，根据不同需求进行选择和组合。
费托合成技术
费托合成技术
将净化后的合成气转化为烃类燃料和化学品。
总结词
费托合成是煤间接液化的核心环节，其技术水平和操作条件直接影 响产品的产量和质量。
政策支持和市场引
导
积极争取政府政策支持和市场引 导，推动煤间接液化产业的可持 续发展。
应对政策和环境变化
关注政策动态
及时了解和掌握国内外政策动态，调整产业发展战略 。
环保合规性
确保生产过程符合国家和国际环保法规要求，降低环 境影响。
资源循环利用
加强废弃物资源化利用，降低碳排放，实现绿色可持 续发展。
煤干燥
使用干燥机将煤干燥至一 定水分含量，提高煤气化 效率。
煤粉制备
将破碎后的煤粉制备成适 合煤气化的煤浆。
煤气化
气化剂
使用氧气、水蒸气等作为气化剂，与煤反应生成 气体。
气化反应
在高温、高压条件下，煤与气化剂发生化学反应 ，生成气体。
灰渣排出
气化过程中产生的灰反应
详细描述
费托合成技术主要采用铁基或钴基催化剂，在高温高压条件下将合成 气转化为烃类燃料和化学品，产物通过分馏和精制得到不同的产品。
煤液化
煤炭液化技术概论引言：我国是一个典型的富煤贫油国家，煤炭资源探明储量远远大于石油储量。
面对国际市场油价不断攀升、世界石油储量逐渐枯竭的情况，我们应该扬长避短——充分利用中国采储量相对较大的煤炭资源，大力推进煤液化产业的成熟与发展。
所谓煤炭液化，是将煤中的有机质转化为液态产品，其目的就是活的和利用液态的碳氢化合物替代石油及其制品，来生产发动机用液体燃料和化学品。
根据加工路线的不同，通常把煤液化分为直接液化和间接液化两大类[]1。
一：煤炭直接液化技术煤炭直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液态燃料，转化过程是在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解聚，需要较高的压力和温度。
直接液化的优点是热效率较高、液体产品收率较高；主要缺点是煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
煤直接液化技术按照过程工艺特点可分为：①煤直接催化加氢液化工艺，②煤加氢抽提液化工艺，③煤热解和氢解液化工艺，④煤油混合共加氢液化工艺。
（一）：煤直接催化加氢液化工艺一般分为几段来进行，即：液相加氢段、气相加氢段和产品精制段。
在第一阶段，所谓液化加氢段中进行裂解加氢，使煤有机大分子热解生成中等奋战死的自由基碎片，随之与氢结合，获得沸点为324℃～340℃以下的产品（合成原油），同时还有O、N、S化合物的初步脱除，生成水、氨及硫化氢。
第二阶段、第三阶段，是在气相及有催化剂的固定床反应器中进行，通过预加氢装置、裂化重整装置，最后获得商品汽油和柴油为主要成分的精制产物。
在第一阶段之前通常还有一个煤浆制备阶段，目的是将细磨的煤粉和催化剂及焦油或循环油共同研磨制成煤糊，供液相加氢。
世界上现有或曾经有过的煤直接催化加氢液化工艺主要有：德国煤直接加氢液化老工艺；德国直接液化新工艺——IGOR工艺；煤氢法（H-Coal）；催化两端加氢液化（CTSL）工艺；HTI工艺。
（二）：煤加氢抽提液化工艺这类方法是在Pott-Broche溶剂抽提液化法基础上发展的，代表性的工艺有美国的溶剂精炼煤法、埃克森供氢溶剂法和日本NEDOL工艺。
煤液化
煤液化煤液化是指经过一定的加工工艺，将固体煤炭转化为液体燃料或液体化工原料的过程。
按化学加工方法的不同煤的液化可分为两类:①煤在较高温度和压力下加氢直接转化为液体产品。
煤的间接液化是指煤经气化产生合成气（CO + H2），再催化合成液体产品。
煤的液化是具有战略意义的一种煤转化技术，可将煤转化为替代石油的液体燃料和化工原料，有利于缓解石油资源的紧张局面。
从全世界能源消耗组成看，可燃矿物（煤、石油、天然气）占92%左右，其中石油44%，煤30%，天然气18%。
每个国家由于自身能源禀赋和工业发达程度的不同，各种能源所占的比重也不同。
目前全世界已探明的石油可采储量远不如煤炭，不能满足能源、石油化工生产的需求。
因此可以将储量相对较丰富的煤炭，通过煤炭液化转化为石油替代用品。
尤其由于我国相对“富煤、贫油、少气”的能源格局，煤炭液化技术对于保障国家能源战略安全和经济可持续发展具有重要的意义[1]。
煤的直接液化已经走过了漫长的历程。
1913年德国科学家F.Bergius发明了煤炭直接液化技术，为煤的加氢液化奠定了基础。
此后，德国IG公司在第二次世界大战期间实现了工业化，战后由于中东地区廉价石油的开发，煤炭液化失去了竞争力。
20世纪70年代由于石油危机煤炭液化又活跃起来。
日本、德国、美国等工业发达国家相继开发出一批煤炭液化工艺。
这些国家集中在如何降低反应条件的苛刻度，从而达到降低煤炭液化成本。
目前，世界上煤炭直接液化有代表性的是德国的IGOR工艺、日本的NEDOL工艺和美国的HTI工艺。
这些新工艺的特点是：反应条件与老液化工艺相比大大缓和，压力从40MPa降低到17-30MPa。
并且产油率和油的质量都有很大提高，具备了大规模建设液化厂的技术能力。
目前，国外没有实现工业化生产的主要原因是：由于原煤价格和液化设备造价以及人工费用偏高，导致液化成本相对于石油偏高，难以与石油竞争。
我国从20世纪70年代末开始进行煤炭直接液化技术的研究和攻关，其目的是用煤生产汽油、柴油等运输燃料和芳香烃等化工原料。
煤炭液化
液化过程的氢耗量与煤自由氢含量关系
• 加氢液化过程中的耗量与原料 煤中的自由氢含量成反比关系。 • 泥炭的自由氢最低（3.2g/100g 碳），褐煤（4.1~4.3），烟煤 （4.0~4.4）
• 氢气占煤液化成本的比例很高，一 般为30%或更高。
溶剂的作用
• 煤炭的加氢液化中一般要使 用溶剂，因为溶剂在煤炭液 化过程中有下列左右：①热 溶解煤；②溶解氢气；③供 氢作用；④溶剂直接与煤质 反应。
催化剂在煤炭加氢液化中的作用
• ①催化剂活化反应物，加速加氢反应速度， 提高煤炭液化的转化率和油收率 • ②促进溶剂的再加氢化和氢源与煤之间的 氢传递 • ③选择性作用 • 适合于作煤加氢液化催化剂的物质很多， 铁系催化剂，Co、Mo、Ni等金属氧化物催 化剂及金属卤化物催化剂。
催化剂的活性
• 各种催化剂的活性是不相同的。造成 催化剂活性不同的决定性因素是催化 剂的化学性质和结构。催化剂在使用 过程中显示出活性的大小与下列因素 有关：①催化剂用量；②催化剂加入 方式；③煤中矿物质；④溶剂的影响； ⑤ 炭 沉 积 和 蒸 汽 烧 结 。
• 影响煤加氢难易程度的 因素是煤本身的稠环芳 烃结构，稠环芳烃结构 越密和相对分子质量越 大，加氢越难。
脱氧、硫、氮杂原子反应
• 加氢液化过程，煤结 构中的一些氧、硫、 氮也产生断链分别生 成气体而脱除。
缩合反应
• 缩合反应会生成半焦和焦炭， 使液化产率降低。为了提高 液化效率，必须严格控制反 应条件和采取有效措施，抑 制缩合反应，加速裂解、加 氢 等 反 应 。
第三阶段
• 1982年至今，煤液化新工艺的研究 期。1982年后期石油市场供大于求， 石油价格不断下跌，各大煤液化试 验工厂纷纷停止试验.但是各发达国 家的实验室研究工作及理论研究工 作仍在大量的进行。如近年来开发 出来的煤油共处理新工艺和超临界 抽提煤工艺等。
煤直接液化基础PPT课件
将氢传递过去的反应）。 ➢在有催化剂或煤中矿物质的催化作用下，气态氢也可能直接与煤
分 子反应。如下表：
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3.12 煤直接液化影响因素
原料煤
挥发分高 H/C高 矿物质 含氧官能团：酯类促进液化
促进煤熔胀软化，使其有机质断键
第15页/共37页 0.1t/d小型连续实验装置工艺过程
3.7 煤直接液化催化剂
煤直接液化催化剂种类
第16页/共37页
3.7 煤直接液化催化剂
煤直接液化催化剂种类 一、铁系催化剂
铁基催化剂的开发
铁基催化剂由于来源广泛，价格便宜，并可作为可弃性催化剂 德国Lenna煤液化厂 铁基催化剂 制铝厂的残留物（氧化铁和氧化铝，极少 量氧化钛） 印度中央燃料研究所 三氯化铁、硫酸亚铁、氧化铁、氢氧化铁浸渍在煤上 作催化剂，加入S催化活性高，与浸渍钼酸铵的催化效果相同。
先将部分氢化的芳环中的氢供出与自由基结合，然后在催化剂作 用下本身被气相氢加氢还原为氢化芳环，如此循环，维持和增加 供氢体活性
提高煤液化的选择性，抑制煤的脱氢和缩合反应
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3.7 煤直接液化催化剂
催化剂 催化剂 液化反应 加入量 加入方式 溶剂
炭沉积
煤中 矿物质
第27页/共37页
3.8 煤直接液化过程中溶剂的作
供氢溶剂 促进氢转移：提供活性氢或传递活性氢
温度：最佳温度 420~450oC 工艺参数 压力：高压转化率和油收率提高，但能耗、
成本也提高 停留时间：增加停留时间，转化率提高， 沥青烯和油收率增加并出现最高点，气体
产率增加，氢耗量增加
催化剂
催化剂种类，催化剂加入量，加入方式， 第33页/共37页
煤直接液化学习
我国煤炭直接液化技术开发概况 第6页/共30页
第7页/共30页
第8页/共30页
第二节 煤直接液化化学基础
煤炭直接液化的功能
1、将煤的大分子结构分解成小分子； 2、提高煤的H/C原子比，以达到石油的H/C原子比水平； 3、脱除煤中氧、氮、硫等杂原子，使液化油的质量达到
石油产品的标准； 4、脱除煤中无机矿物质。
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煤加氢液化时可能发生的几种反应
第18页/共30页
煤炭加氢液化的实验室研究方法
试验过程与设备
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产物分析
煤液化产物可分为气相产物和液-固相产物。
气相产物（包括两部分：一是含杂原子的气体，如H2O、H2S、 NH3、CO2和CO等；二是气态烃，主要是C1-C3,有时包括C4，生产气 态烃会消耗大量氢，所以气态烃产率增加会导致氢耗量提高）经冷却、 计量后， 可用气相色谱或气-质联用进行气体分析。
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煤炭直接液化的原理
1、打断煤大分子的桥键； 2、加氢，改变分子结构，提高H/C比； 3、脱除煤中氧、氮、硫等杂原子； 4、脱除煤中无机矿物质。
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煤液化过程中的化学反应
煤的热解； 对自由基“碎片”的供氢； 脱氧、硫、氮杂原子反应； 缩合反应
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煤的热解
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煤炭与石油的根本区别
✓煤以缩合芳香环为主，石油以饱和烃为主； ✓煤的H/C原子比低，0.3-0.8，石油H/C原子比高，1.8； ✓煤是由缩合芳香环为结构单元通过桥键联在一起的大分 子固体物，石油是不同大小分子组成的液体混合物。
参考课本表2-1.
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煤层气液化技术Microsoft Word 文档
1、中国煤层气资源与环保能源发展策略1.1、煤层气及其主要特性煤层气，俗称煤矿瓦斯，即天然气。
它是与煤伴生、共生的气体资源，其主要成分为甲烷，甲烷含量一般为90%-99%。
每吨褐煤能生成38-50立方米煤层气，无烟煤可生成346-422立方米煤层气。
按热值计算,甲烷的热值为33.5-33.7kJ(8000-9000kcal/m3)，比1公斤标准煤的发热量还要高。
1000Nm3甲烷相当于1吨标准煤。
1.2、世界煤层气资源和开发利用世界煤层气储量约占世界天然气总储量的30%以上，世界上已经发现的26个最大的天然气田(>2830亿立方米)中，就有16个是煤层气田，其煤层气储量占天然气总储量的77%，位居世界前五位的特大气田均为煤层气田。
美国从80年代以来，为了发展煤层气产业，先后投入60多亿美元，进行了大规模的科研和试验，取得了总体勘探开发技术的突破。
1984年，美国国会通过了煤层气享受税款补贴政策。
在这项政策和大量科技成果的积极推动下，美国煤层气井由1986年的200口井，到1992年发展到6000口井。
美国快速发展煤层气产业的经验已引起世界各产煤国家的广泛关注，英、德、澳、波兰、印度等国都已经制定了相应的鼓励政策，积极推动本国煤层气的发展。
1.3、天然气在世界能源结构中的重要性煤，石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱,天然气在日本等某些能源消费大国已经成为第二大能源。
19世纪前期，人类以煤炭代替柴薪为主要能源，实现了工业革命，带来了世界资本主义的发展，是第一次能源革命。
20世纪中期，开始以石油代替煤炭为主要能源，带来了世界经济的繁荣，是第二次能源革命。
进入21世纪，全世界将出现以天然气代替石油为主要能源的又一次能源消费结构大变革，预计2010年，天然气在世界能源结构中将占35-40%，成为第一大能源，将是第三次能源革命，21世纪是清洁能源的时代。
目前世界天然气占能源比重的25%,自1990年以来每年以23%的速率增长。