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煤液化技术

来源：洁净煤技术

行业视野: 煤化工
类别; 110个
关键词; 51位
专家; 32篇
论文; 20026IP
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煤间接液化合成油技术研究现状及展望

作者(Author)：王学云, 胡发亭, 王光耀

摘要：发展煤炭间接液化技术是缓解我国油品短缺和促进煤炭清洁利用的有效途径。笔者综述了早期经典的费托合成机理如碳化物机理、CO插入机理、中间体缩聚机理，以及近期提出的C2活性物种机理、稀烃再吸附的碳化物理论、网络反应机理等，并指出各机理的合理性和局限性；论述了费托合成反应动力学模型如CO消耗速率动力学模型和详细动力学模型的特点和研究进展。CO消耗动力学模型不考虑碳链增长过程，可很好地预测CO转化率。详细动力学模型含有反应物消耗速率和产物分布信息，其可靠性依据费托合成反应机理。综述了工业上常用的铁基催化剂和钴基催化剂的特点以及在相变、催化机理等方面的研究进展，讨论了新型费托合成催化剂如复合型催化剂、多元金属催化剂和新型载体催化剂的研发进展；介绍了国内外煤间接液化工艺的发展历程，分析了工业化应用中存在的问题和改进方向，重点论述了我国山西煤化所和兖矿集团开发的煤间接液化工艺的特点和工艺流程。最后对未来费托合成反应机理、反应动力学、催化剂及煤间接液化工艺的研究重点和发展方向进行了展望。

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洁净煤技术

2020年第01期

691

364
煤直接液化制油技术研究现状及展望

作者(Author)：胡发亭, 王学云, 毛学锋, 李军芳, 赵鹏

摘要：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。

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洁净煤技术

2020年第01期

957

560
煤焦油加氢油品中重质芳烃的溶剂萃取规律

作者(Author)：赵渊, 王光耀

摘要：为研究煤焦油中重质芳烃的溶剂萃取规律，以煤焦油加氢产品中220～270 ℃馏分为原料，分别进行单一溶剂、复合溶剂、单级萃取以及多级萃取试验。结果表明，6种单一萃取剂中，N,N-二甲基甲酰胺（DMF）对芳烃的溶解性最佳，重质芳烃分配系数高达0.28，萃余相中的芳烃含量从原料的40.00%降至10.65%。二甲亚砜（DMSO）萃取重质芳烃的分配系数虽然与环丁砜（SULF）相当，但其分离因数高达75.00%，对重质芳烃具有较好的选择性。DMSO、DMF均属于非质子型极性溶剂，其介电常数和偶极矩均较大，因此极性较强，对于芳烃的溶解性及选择性均优于TRIG。其中，DMF含有N—C及C=O基团，溶解能力较强，但通常含—S—基团的溶剂有较好的选择性，因此DMS选择性优于DMF，但同时由于DMSO中含有S=O共轭双键基团，因此DMSO对芳烃的溶解性仅次于DMF。以DMSO为主萃取剂，添加20% DMF助剂进行复合溶剂萃取试验时，重质芳烃的分配系数从单萃取剂的0.09升至0.15，分离因数从单萃取剂的74.49%降至53.45%，重芳烃的萃取效率有所增加，但也增加了部分环烷烃的损失。经复合溶剂三级萃取最终可将总重质芳烃含量降至8.7%，其中二环芳烃与三环芳烃较易脱除，而单环芳烃含量仍高达8.20%。一环芳烃中茚满类、四氢萘类含量从原料的18.20%降至2.80%，总萃取率为84.60%；茚类的含量从原料的14.90%降至1.30%，总萃取率为91.30%，而烷基苯原料中含量为6.70%，经过三级萃取后，降至4.10%，总萃取率仅为38.80%。影响萃取效果的主要原因是单环芳烃中烷基苯类化合物较难被常规极性溶剂萃取。C9以上一环芳烃中的烷基苯主要结构特点是苯环侧链上带有较长的链烷基或环烷基，如苯基环己烷、甲基苯基环己烷等，一方面其分子结构中苯环上的非芳烃侧链较长或结构较复杂，与主萃取剂DMSO的结构差异较大，另一方面烷基苯的极性与四氢萘、茚类等其他一环芳烃化合物的极性相比，其与DMSO极性的差距更大，因此无论从结构还是极性来说，烷基苯在DMSO中的溶解性均弱于四氢萘类以及茚类。

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洁净煤技术

2019年第05期

519

223
渣油加氢转化过程结焦物分析与表征

作者(Author)：钟金龙, 毛学锋, 朱肖曼

摘要：渣油加氢过程中易发生结焦现象,生成的结焦物可能会导致装置堵塞、催化剂失活、产物收率降低等。为了防止结焦现象的发生,需揭示结焦物的基本特性,以便为渣油加氢工艺设计、煤油共炼工艺设计、催化剂设计和工业生产提供参考。采用间歇式高压釜装置,模拟工业装置渣油加氢裂化条件,获取渣油加氢裂化的结焦物。采用红外光谱分析(IR)、核磁共振分析(NMR)、热重分析(TG)、X 射线衍射分析(XRD)、扫描电镜-能谱仪分析(SEM-EDS)、元素分析等对渣油加氢过程中的结焦物进行分析和表征。结果表明,常压渣油在450℃加氢裂解时,出现结焦现象,氢耗率为2．19%,气产率为8．90%,结焦物产率达6．95%;结焦物的H/C原子比为0．66,结焦过程发生剧烈的脱氢反应。渣油的芳香环缩合度为0．6994,芳碳率为0．3956;结焦物的芳香环缩合度为0．4005,芳碳率为 0．7695。结焦物中含有大量的芳香环结构,在187℃和584℃失重最为剧烈;结焦物的主要成分是 C,还含有少量O、Na、Cl、Ca、V等元素;结焦物呈球状和不规则块状,尺寸为30~50nm,部分结焦物堆积后呈多孔状,孔径为500~1000nm。

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洁净煤技术

2019年第04期

660

206
新疆东疆褐煤直接加氢液化特性

作者(Author)：赵鹏

摘要：为实现新疆东疆煤的清洁高效利用,对新疆东疆褐煤进行煤质与组成分析,以新疆东疆褐煤与加氢溶剂为原料,在500mL搅拌式高压釜中进行加氢液化的过程调控试验,考察了反应温度、反应压力和停留时间对氢耗率、气产率、转化率、油产率、沥青质产率的影响规律,探究了不同工艺参数对液化性能及各类产物分布的内在作用机制,进行了0．01t/d连续试验的验证,并深入解析了液化初级油品的结构组成特征。结果表明,新疆东疆褐煤液化活性组分高达90%,具有高挥发分和高H/C原子比的煤质特征,在反应温度430℃,反应压力15MPa和60min的缓和反应条件下,煤的转化率高达94%,油产率57%,依然呈现出与传统反应条件(反应温度450℃,反应压力17MPa,反应时间60 min)相当的反应性能和液化效果,是一种适宜直接加氢液化的优质原料,反应条件的缓和使反应器温控更加平稳,有利于降低大型液化设备的能耗。过程调控表明,反应温度升至430℃,有效促进了煤和沥青质向油和气的转化,导致转化率和油产率增加;高氢压有利于氢气在液化体系中的溶解,有利于稳定自由基碎片,增强了沥青质中稠环芳烃加氢向小分子的转化;30min新疆东疆褐煤已呈现出良好的液化效果和反应性能,时间延长至90min,铁系催化剂的活性相Fe7S8 在加氢液化反应过程中逐渐转变为Fe9S10,甚至是FeS等非活性态,催化能力明显降低,引发了沥青质的缩聚反应,导致沥青质产率升高,转化率和油产率下降。 0．01t/d新疆东疆褐煤连续试验获得的直接加氢液化初级油保留了煤的一些结构组成特征,具有高密度、高芳烃、高氮低硫的特点,<220℃馏分油20℃密度为 851．2kg/m3,220~350℃馏分油20℃密度为953．5kg/m-3,2 种馏分初级油的主要组成为单环芳烃,均为60%左右,这是由多环芳烃易加氢生成单环芳烃,而单环芳烃加氢或开环反应较为困难所致。 <220℃馏分油氮含量为2500×10-6,220~350℃馏分油氮含量为4800×10-6,均比各自的硫含量高一个数量级。

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洁净煤技术

2019年第04期

536

143
煤直接液化沥青基道路改性沥青老化性能研究

作者(Author)：盛英, 张胜振, 梁文斌, 卓锦德, 魏建明

摘要：煤直接液化沥青(DCLA)是煤直接液化过程的副产品,由约50%的沥青类物质和约50%的固体颗粒组成,以DCLA为基础改性剂复合SBS高分子聚合物,制备了道路改性沥青即DCLA-改性沥青。沥青组分对沥青的各项性能有直接影响,并最终体现为改性沥青路面使用性能的改变,因此,研究改性沥青老化后的性能更重要。通过沥青旋转薄膜加热试验(简称RTFOT)模拟DCLA改性沥青老化试验,并对DCLA-改性沥青的老化特性进行研究,建立其微观组分特性和宏观性能的联系。通过分析DCLA改性沥青原料及改性沥青老化前后的分子质量、红外光谱(FTIR)、氧含量等,发现 DCLA-改性沥青的老化不是单一反应,是活性物质氧化、轻质组分挥发、沥青分子团聚、SBS分子断裂等多种反应的综合结果,表现为DCLA改性沥青平均分子质量由13865g/mol降到11983g/mol,氧含量由0．9%升至1．3%,SK90的平均分子质量由1906g/mol团聚增长到2068g/mol,SBS发生断裂平均分子质量由41482g/mol降至20647g/mol。 DCLA-改性沥青老化性能的变化由体系中沥青质和胶质的变化量决定。沥青质能提高改性沥青的抗老化性,但同时会降低改性沥青本身的延度。为达到JTGF40—2017的I-D改性沥青延度标准,即5℃的延度不小于20cm,则改性沥青体系中沥青质含量不能超过12．9%,其残留针入度比为72%。胶质能改善改性沥青的低温延度,但胶质是一个不稳定的物质,易被空气氧化生成沥青质,从而造成老化后残留延度降低,这体现在红外谱图中出现的羰基C O与亚砜基S O。当体系中胶质含量为28%时老化后延度降低率达到70%。控制原料沥青质含量并降低原料中胶质的反应活性是提高改性沥青老化后性能的有效途径。

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洁净煤技术

2019年第04期

588

155
我国煤制燃料油技术进展及工业化现状

作者(Author)：胡发亭, 颜丙峰, 王光耀, 谷小会, 常秋连

摘要：我国富煤贫油少气，以煤为原料生产清洁燃料油具有重要意义。为实现我国煤制燃料油产业健康有序快速发展，论述了煤直接液化、煤间接液化、煤油共炼3种煤制燃料油技术的定义、原理以及工艺流程，概述了煤制燃料油技术在我国的发展历程、技术研究进展及工业化应用现状。对3种煤制燃料油技工业应用过程中存在的问题、技术难点进行分析，并展望了应用前景。3种煤制燃料油技术在我国均已建成工业示范项目，步入了商业化发展阶段，煤直接液化和煤油共炼由于技术和原料的特殊性，目前均只是建设了一套工业示范装置，而我国已投产或试车成功的煤间接液化项目有10个左右，总产能近千万吨。煤直接液化技术吨油煤耗小，投资和运行成本低，今后应重点提高循环溶剂的质量和数量；煤间接液化技术成熟，是我国重点推广的煤制燃料油技术，未来的发展趋势是拓展产品种类，提高产品附加值；在同时具备适合液化的煤和重质油资源的企业适宜发展煤油共炼产业。国家应加大煤制油研发投入，重点解决目前存在的水耗、能耗、碳排放高等问题，并给予政策支持，促进煤制油产业快速发展，保障国家能源安全。以规划为先导，积极稳妥发展煤制燃料油产业，是煤炭行业未来发展的新格局新趋势。

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洁净煤技术

2019年第01期

791

311
重质油和低阶煤共加氢油煤浆的黏温特性

作者(Author)：胡发亭, 赵渊, 颜丙峰

摘要：针对重质油油煤浆输送过程存在沉积和阻力过大等问题，采用旋转黏度计和高温黏度仪，考察了催化裂化油浆、煤焦油重油和低阶煤共处理时的油煤浆黏温特性及变化机理。结果表明，常压低温条件下，温度对油煤浆黏度的影响很大，随温度升高，煤浆黏度起初下降较快，随后下降变缓，催化裂化油浆配制的油煤浆的活化能高于煤焦油重油配制的油煤浆。高温高压条件下，以催化裂化油浆配制的油煤浆黏度随温度升高基本呈下降趋势，在350～370 ℃黏度略有增加;以煤焦油重油配制的油煤浆的黏度随温度升高起初呈下降趋势，温度超过140 ℃时，油煤浆黏度逐渐上升，338 ℃时，黏度达到最大值，随温度进一步升高，黏度呈下降趋势。

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洁净煤技术

2018年第06期

628

159

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