[【煤化工】煤的气化、液化和干馏技术【2】煤的液化和干馏
煤炭气化与液化技术
所以有五大因素影响煤液化反应的有效进行（1）温度；（2）氢压；（3） 溶剂；（4）煤种本身的性质；（5）催化剂。
• 2004年，我国第一个“煤变油”项目一神华集团
煤液化项目在内蒙古鄂尔多斯市开工，是中国产 煤区能源转换的重点示范工程。国务院于2001年3 月批准了该项目的项目建议书。2002年8月批准了
可行性研究报告。按照规划。神华“煤变油”项 目到2008年一期工程完成煤直接液化首条生产线 108万吨／年和间接液化16万吨，年煤制油示范项
基团→ H2S：为了达到该目的，需要向系统输入一定的能量 （1）给系统加热， 温度应高于煤热分解的温度，因煤阶不同而不同，一般不超过500℃ ，否则成 焦反应和生成气体反应严重。（2）加压：通氢气，增加反应物的浓度。
增加H/C：需要向系统加氢气，以提高反应速度，相当高的氢气压力可以抑制 成焦反应和生成大量气体。另外，通过加入供氢溶剂也可以增加系统氢的浓度。
煤液化的定义：
基本公式：煤+氢气→液体产物+气体产物+固体残渣
狭义定义：将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气， 在一定温度和压力下，经过复杂的物理、化学过程， 使固体煤转化为液体产的物理、化学作用转 化为液态产物的过 程称为煤液化。
2019/8/13
目，目前做试车前准备工作，一期工程计划于 2013年建成年产500万吨油品的规模，二期工程的 总产量是1000万吨。
2006年，16万吨煤基合成油示范项目在山西潞安集团屯留煤 油循环经济园区正式开工建设，这是目前我国煤间接液化自 主技术产业化第一个项目，也是通过国家级项目招标确定的 国内第一个间接液化煤基合成油示范工厂。2008年底各项生 产装置基本建成，工程全面转入设备调试阶段，于2009年具 备首次投料的基本条件，之后进行二期工程建设，最终达到 520万吨油当量的生产规模。中科院山西煤炭化学研究所均在 对神华集团、伊泰集团、潞安矿业集团等示范项目提供技术 支持，首批示范项目成功后，将推动我国百万吨级以上的煤 制油自主技术产业化。此外，新疆、山东、陕西、贵州、宁 夏等10多个省份的其他企业竞相谋划建设煤制油项目，单条 生产线一般在10多万吨至100万吨不等。专家预计，按目前的 发 展 态 势 ， 至 2020 年 我 国 的 煤 制 油 产 能 将 达 到 3000 万 吨 至 5000万吨。
煤的气化液化是物理还是化学变化
煤的气化液化是物理还是化学变化
煤的气化和液化都是化学变化
①煤气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程,煤的气化属于化学变化.
②煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术.根据不同的加工路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类,煤的液化属于化学变化。
煤炭气化原理
煤炭气化原理一、引言煤炭气化是一种将煤炭转化为合成气的技术，通过高温和缺氧环境下的反应使煤炭中的有机物发生热解、干馏、燃烧等化学变化，产生一种含有一氧化碳和氢气的混合气体，称为合成气。
本文将对煤炭气化的原理进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二、煤炭气化的基本反应煤炭气化的主要反应可以分为三个步骤：热解、干馏和燃烧。
2.1 热解煤炭在高温下分解，释放出挥发性物质和焦炭。
这个过程称为热解反应。
热解主要由以下三个步骤组成： 1. 原煤脱水：煤炭中的水分在高温下蒸发。
2. 碳氢化合物分解：煤炭中的碳氢化合物（如烃类）在高温下发生热解，产生小分子气体和炭质残留物。
3. 炭质残留物退变：煤炭中的炭质残留物在高温下发生退变，产生焦油和焦炭。
2.2 干馏在热解的基础上，进一步进行干馏反应。
干馏是指将挥发性物质和焦炭分离的过程。
干馏过程主要包括以下几个步骤： 1. 挥发性物质分离：将挥发性物质（包括一氧化碳、二氧化碳、水蒸气、重烃等）从煤中分离出来。
2. 固体焦炭生成：将挥发性物质分离后得到的残渣进一步热解，生成固体焦炭。
2.3 燃烧燃烧是指将产生的一氧化碳（CO）和水蒸气（H2O）与外部供气中的氧气（O2）反应，产生二氧化碳（CO2）和热能的过程。
煤炭气化中的燃烧反应主要包括以下几个步骤： 1. 供气：将外部的氧气供应到煤炭气化反应器中。
2. 氧化反应：一氧化碳与氧气发生氧化反应，生成二氧化碳。
3. 氢化反应：水蒸气与一氧化碳发生氢化反应，生成二氧化碳和水。
4. 燃烧释能：燃烧反应放出的热能可以用于产生蒸汽、发电等。
三、煤炭气化的影响因素煤炭气化过程受到许多因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1 温度温度对煤炭气化速率和产物组成有显著影响。
较高的温度可以促进煤炭中的碳氢化合物热解和干馏反应，加快气化反应速率。
同时，高温条件下还有利于催化剂的活性和稳定性。
3.2 压力压力对气化反应的平衡和速率同样具有重要影响。
chap6-3煤炭转化之液化
第 六 章 煤 炭 转 化
(6)ＮＥＤＯＬ工艺 ＮＥＤＯＬ工艺是日本独创的煤液化法。它 集聚了“直接加氢法”、“溶剂萃取法”和“溶剂分解法”这3种烟煤液 化法的优点。该工艺由煤炭预处理、液化反应、液化油蒸馏设备及溶剂加 氢4部分组成。该工艺的特点是:温和的反应条件,液化催化剂采用天然黄铁 矿,溶剂是液化重质馏分加氢后的供氢溶剂;适用于从次烟煤至煤化度低的 烟煤等广泛煤种。利用该技术在日本鹿岛建有一套日处理煤量150ｔ的工 业性试验装置。 (7)ＦＦＩ低压加氢液化工艺 是俄罗斯在开发研制的煤直接加氢 液化成液体燃料的新工艺。以褐煤和烟煤为原料生产液体燃料产品和化工 产品。利用此工艺于1987年建立了日处理煤5～10ｔ的工艺开发装置,连续 运转了7年。还进行了年生产300万ｔ液体产品的工业企业的工厂设计。该 工艺的特点是:原料准备阶段采用了先进的高效振动碾磨机;采用了瞬间煤 涡流舱干燥技术,使煤发生爆炸式湿度分离、热粉碎和气孔爆裂,干燥时间 大大减少;采用了高效可再生催化剂钼酸铵和三氧化二钼,85%～90%的催化 剂可以经再生回收;煤液化压力降至6～10ＭＰａ,降低了设备制运费用、 减少了气体压缩及液体泵送的电能消耗。
第 六 章 煤 炭 转 化
(2)ＳＲＣ溶剂精炼煤工艺 以高硫煤为原料,将煤用供氢溶剂萃取加氢,生产清洁的低硫低灰的固 体燃料和液体燃料。可分为ＳＲＣ-Ⅰ及ＳＲＣ-Ⅱ法,ＳＲＣ-Ⅰ以生产固态 溶剂精煤为主,ＳＲＣ-Ⅱ以生产液体燃料为主。主要有以下特点:反应条件 缓和,固液分离分别采用过滤和减压蒸馏技术;煤中黄铁矿就是催化剂,不外 加催化剂,反应剂活化氢主要来源于供氢溶剂。建有50ｔ/ｄ的中试装置。 (3)ＣＴＳＬ工艺 是美国碳氢化合物公司在Ｈ-Ｃｏａｌ工艺基础上发展起来的催化两 段液化工艺。特点是反应条件缓和,采用2个与Ｈ-Ｃｏａｌ工艺相同的反应 器,达到全返混反应器模式;催化剂采用专利技术制备的铁系胶状催化剂,催 化剂活性高、用量少;在高温分离器后面串联有加氢固定床反应器,起到对 液化油加氢精制的作用;固液分离采用临界溶剂萃取的方法,从液化残渣中 最大限度回收重质油。
煤化工工艺学知识点
1．煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。
2．煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
从煤加工过程区分，煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等。
3．煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏（又称炼焦、焦化）。
煤低温干馏产品为：半焦、煤气、焦油。
按加热终温不同分为：低.中.高温干馏煤低温干馏产物的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。
4．煤低温干馏产品的产率和性质与原料煤的性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。
干馏炉的形式、加热方法和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。
煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。
5．一般压力增大，焦油产率减少，气态产物产率增加，半焦产率和强度增加。
6．干馏供热方式：内热式和外热式。
7.内热式与外热式相比的优点（1）热载体向煤料直接传热，热效率高，干馏耗热量低。
（2）煤料在干馏不同阶段加热均匀，消除了部分料块过热现象。
（3）内热式炉简化了干馏炉结构。
8.沸腾床干馏炉：将粒度小于6mm的预先干燥过的粉煤连续加入沸腾炉，炉子用燃料气和空气燃烧加热，炉内形成沸腾的焦粉床层，煤料在炉内干馏。
不粘结性煤用螺旋给料器加入，粘结性煤用气流吹入法。
干馏的热量由焦炭、焦油蒸气以及煤气在沸腾层中部分燃烧和燃料气燃烧提供的。
或者不送入燃料气和空气，则送入热烟气。
干馏产物焦粉经过一满流管由炉子排出。
在气体冷却系统中分出焦油、中油以及被燃烧烟气稀释了的干馏煤气。
9.鲁奇三段炉流程：（1）煤在竖式炉中料层下行，热气流逆向通入进行加热。
（2）粉状褐煤和烟煤要预先压块。
（3）煤在移动过程中可分成三段：干燥段，干馏段，焦炭冷却段。
在最上段循环热气流把煤干燥预热到150℃，在中段即干馏段，热气流把煤加热到500-850℃，在下段，焦炭被冷循环气流冷却到100-150℃，最后排出。
煤化工工艺学课件 第五章 煤的气化
总反应速率受到具有最大阻力步骤（限速步骤）的限制。 如反应总速率受化学反应速率限制时，称为化学动力学控制，如受物理过程速率限
制时，则称为扩散控制。
5.1.3 煤气化动力学
其中温度是判断反应是否处于化学动力学控制的一个重要因素，在较低的温 度范围（T<1000℃）下，表面反应（步骤3）是气化过程中的限速步骤。随着 温度升高，反应物通过孔和边界层（步骤1）的扩散对表观反应速率的影响越 来越大。
物的解吸是限速步骤。
R
k1 pCO2
1 k2 pCO2 k3 pCO2
式中p是每种组分的分压，k1，k2和k3分别是反应5-1，反应5-2和5-3的速率常数。
5.1.3 煤气化动力学
• 5.1.3.2 碳与水蒸气的反应机理
碳与水蒸气的反应模型为：
式中Cf为碳表面上的活性中心 限速步骤是碳氧表面配合物的解吸附。基于此，部分学者提出如下反应速率方程式：
Δr HΘm 84.3 kJ/mol Δr HΘm 247 .0 kJ/mol
（5-7） （5-8）
在发生气化反应的温度条件下，水煤气变换反应以及甲烷与水蒸气重整反应也 是煤气化过程中的重要反应。
CO H2O CO2 H2 CH 4 H2O CO 3H2
Δr HΘm 41.2 kJ/mol
煤的干馏知识点总结
煤的干馏知识点总结煤的组成煤是一种含碳丰富的矿物质，主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。
煤的组成和性质主要取决于其形成时的植物残体类型、保存条件和历史。
一般来说，煤可以分为褐煤、炼焦煤和烟煤等不同类型，它们的碳含量和能量密度各不相同。
对于不同类型的煤，其干馏产物也会有所不同。
干馏的原理煤的干馏是指在高温条件下将煤分解成气体、液态和固态产物的过程。
在干馏过程中，煤的有机物质会发生裂解和重组反应，产生一系列挥发性和不挥发性产物。
干馏的原理主要包括热裂解、气相反应和固相反应等过程，这些过程对干馏产物的种类和数量起着决定性的作用。
干馏的产物煤的干馏会产生多种产物，包括气体、液态和固态产品。
气体产品主要包括可燃气体和不可燃气体，可燃气体主要是一氧化碳、氢气和甲烷等，而不可燃气体主要是二氧化碳和一氧化碳等。
液态产品主要是焦油和挥发性有机物，其中焦油是一种混合的复杂化合物，包括苯系化合物和多环芳烃等。
固态产品主要是焦炭，它是一种含碳丰富的固体材料，具有较高的热值和化学稳定性。
干馏产物的应用煤的干馏产物具有多种应用，主要包括燃料、化学品和其他产品。
气体产品可以用作燃料或化学原料，例如甲烷可以用于发电或城市燃气供应，一氧化碳可以用于合成化工产品。
液态产品中的焦油可以用于生产染料、颜料和沥青等化学品，挥发性有机物可用于生产溶剂和涂料等。
固态产品的焦炭主要用于铁制品生产和化工反应的还原剂。
总结煤的干馏是一种重要的能源利用方式，通过在低氧气环境下将煤加热至高温，产生一系列气体、液态和固态产物。
这种技术在煤炭化学工业中具有广泛的应用，可以生产液体燃料、化学品和其他高附加值产品。
了解煤的组成、干馏的原理、产物及应用对于深入理解煤的干馏技术和发展具有重要意义，也有助于促进煤的综合利用和产业升级。
希望本文对读者能够有所帮助，谢谢！。
煤气化课件
第四节 气化工艺分类
煤在气化炉中，在高于700℃条件下与气化剂反应， 固体转化成气体，只剩下含灰的残余物。通常气化剂用 H2和CH4，伴生气体是CO2、H2O和N2等。此外还有硫化 物，烃类产物和其他微量成分。各种煤气组成取决于煤 的种类、气化工艺、气化剂的组成、影响气化反应的热 力学和动力学条件。
指在一定的条件下，煤炭与不同气化介质(如二氧化碳、氧、
煤气成分及热效率等。不论何种气化工艺，活性高总是有利的。
表示煤炭反应性的方法很多，诸如煤的着火点、活
化能、气化剂的转化率和直接反应速度(或速度常数)。
着火点和反应性有一定的相关性，但它又明显与煤中挥 发分有关。反应性以活化能表示较为麻烦，受到数据处 理的误差的影响，所以常用后两种方法（气化剂的转化 率和直接反应速度）。
3) 民用煤气。一般热值在12.54~14.63MJ/m3 。要求CO小于 10%，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到．采用鲁奇炉较为适用。 与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境 污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境 效益。
4) 冶金还原气。煤气中的CO和H2具有很强 的还原作用。在冶金工业中，利用还原气可直接 将铁矿石还原成铁；在有色金属工业中，镍、铜、 钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。 5) 联合循环发电燃气。整体煤气化联合循 环发电(简称IGCC)是先将煤气化，产生的煤气经 净化后驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生 高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。
H2O和CO2，以及氧(空气)，粗煤气中的目的产物是CO、
气化工艺分类以燃料种类和形态，以及过程参数为
依据。
(1) 以原形态为主进行分类，有固体燃烧气化、液体燃料气化、
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【煤化工】煤的气化、液化和干馏技术【2】煤的液化和干馏
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03-20原文
二.煤的液化
煤液化是把煤转化为液体产物，包括直接液化和间接液化。
I.煤的直接液化：
煤的直接液化是通过加氢使煤中复杂的有机化学成分直接转化为液体燃料，转化过程是在含煤粉和溶剂的浆液系统中进行加氢，需要较高的压力和温度。
直接液化的优点是热效率高，液体产品收率高；主要缺点是煤浆加氢工艺过程中，各步骤的操作条件相对苛刻，对煤种适应性差。
德国是最早研究和开发直接液化工艺的国家，其最初的工艺被称为IG 工艺。
气候不断改进，开发出被认为世界上最先进的IGOR工艺。
其后美国也在煤液化工艺的开发上做了大量的工作，开发出供氢溶剂（EDS）、氢煤（H-Coal）、催化两段液化工艺（CTSL/HTI）和煤油共炼等代表工艺。
此外日本的NEDOL工艺也有相当出色的液化性能。
此外，我国在建的神华煤直接液化所采用工艺也是在其他工艺的基础
上发展的具有自身特色的液化工艺。
1.德国的IG工艺和IGOR工艺
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。
德国的IG工艺流程
20世纪80年代，德国在IG法的基础上开发了更为先进的煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR)。
其最大的特点是原料煤经该工艺过程液化后，可直接得到加氢裂解及催化重整工艺处理的合格原料油，从而改变了两段加氢的传统IG模式，简化了工艺流程，避免了由于物料进出装置而造成的能量消耗和大量的工艺设备。
IGOR直接液化法工艺流程
2.美国的H-Coal、CTSL和HTI工艺
H-Coal工艺是美国HRI公司在20世纪60年代，从原有的重油加氢裂化工艺(H-oil)的基础上开发出来的，它的主要特点是采用了高活性的载体催化剂和流化床反应器，属于一段催化液化工艺。
H-Coal工艺流程
CTSL为两段液化工艺。
CTSL工艺流程
美国HRI公司并入HTI公司后，HTI公司在原有的H-Coal和CTSL工艺基础上开发了HTI煤液化工艺。
3.美国的EDS工艺和日本的NEDOL工艺
EDS工艺石油美国的Exxon石油公司于1966你那首先开发的对循环溶剂进行加氢的直接液化工艺，又称供氢溶剂煤液化工艺。
即让循环溶剂在进入煤预处理过程之前，先经过固定床加氢反应器对溶剂加氢，以提高溶剂的供氢性能。
美国的EDS工艺流程
NEDOL工艺是20世纪80年代日本在“阳光计划”的研究基础上开发的一项直接液化工艺，在流程上与EDS工艺十分类似，都是先对液化重油进行加氢后再作为循环溶剂。
主要不同是其在煤浆加氢液化
过程中加入铁系催化剂（合成硫铁矿或天然硫铁矿），并采用更加高效和稳定的真空蒸馏的方法进行固液分离。
日本的NEDOL工艺流程
4.煤油共炼工艺
煤油共炼工艺是将石油加氢裂化和没直接液化相结合的工艺，其实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，在反应器内，煤加氢液化为液体油，石油渣油也进一步裂化为较低熔点的液体油。
5.中国神华煤液化项目工艺
神华煤液化项目工艺方案自项目启动到现在，出现多次变化，并在持续建设当中。
神华一期项目工艺流程
II.煤的间接液化：
煤的间接液化是先将煤气化制成合成气(CO+H2),再经过催化合成为液体燃料。
属于间接液化的费托（Fischer-Tropsch）合成和甲醇转化制汽油（MTG）的莫比尔（Mobil）工艺，已实现工业化生产。
费托合成在南非建成三座萨索尔（SASOL）工厂。
甲醇转化制汽油的莫比尔工艺，已在新西兰建成工业化装置，该法由合成气合成甲醇，再
转化制成汽油。
合成气制醋酐，即所谓伊斯特曼煤制醋酐已在美国实现工业生产。
煤间接液化的优点是煤种适应性宽，操作条件比直接液化相对温和，煤灰
等三废问题主要在气化过程中解决，其缺点是涉及到气化合成气过程，总
效率低。
三.煤的热解
煤的热解是将煤在惰性气氛中持续加热到较高温度时发生的包括一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
煤的热解又称干馏，通过热解可获得固体焦炭，液体焦油和煤气等，所以也可以把煤热解看作是液化和部分气化过程。
煤热解可分为高温焦化和低温热解，高温焦化的加热终温一般高于900摄氏度，低温热解加热终温一般低于700摄氏度。
高温焦化：
煤的高温焦化是伴随着炼铁工业，煤气生产和有机化工等部门生产而发展起来。
在炼铁工业和煤气生产，炼焦的目的是制取焦炭和煤气，作为炼铁原料和燃料；有机化学工业的主要目的是制取煤化学产品。
在高温焦化过程中，煤受热后开始热分解，煤中的挥发分首先逸出，最后生成几乎不含煤气和烃类化合物的残留物，即焦炭。
低温热解：
煤低温热解的产品有煤气，焦油以及含有挥发分的半焦，低温热解又分为慢速热解和快速热解。
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