煤炭直接液化

前言

20世紀(jì)70年代世界發(fā)生石油危機(jī)之后，原國(guó)家科委就把煤炭氣化、液化作為能源領(lǐng)域新技術(shù)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一，安排國(guó)家科技項(xiàng)目，組織煤炭科學(xué)研究總院、太原理工大學(xué)、華東理工大學(xué)、中科院山西煤炭化學(xué)研究所、鞍山熱能研究院等單位開(kāi)展煤直接液化技術(shù)的科技攻關(guān)。 筆者在煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所工作期間，主持并參加煤的直接液化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和工程化工作多年。現(xiàn)將筆者與同事們的科研成果以及有關(guān)文獻(xiàn)匯編成冊(cè)，希望能為同行們提供一本比較全面、翔實(shí)的參考資料。也以此書(shū)獻(xiàn)給曾經(jīng)一道參加攻關(guān)而今已仙逝的前輩：筆者的導(dǎo)師汪寅人教授、凌大崎教授、楊煌研究員和李志龍研究員。 “煤的液化”通常是指主要產(chǎn)物是“液體”的煤轉(zhuǎn)化過(guò)程。煤的液化是先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)和煤轉(zhuǎn)化技術(shù)之一，煤液化是用煤為原料加工轉(zhuǎn)化以制取替代石油及其制品——液體烴類(lèi)為主要產(chǎn)品的技術(shù)。 按煤液化的目的產(chǎn)物分類(lèi)大致有：①生產(chǎn)潔凈的固體燃料（SRC）、重質(zhì)燃料油，替代直接燃煤和石油燃料油，供發(fā)電鍋爐以及工業(yè)窯爐等使用；②替代石油生產(chǎn)汽油、柴油、航空煤油等發(fā)動(dòng)機(jī)燃料；③脫除煤中硫分和礦物質(zhì)，生產(chǎn)“人造肥煤”用作煉焦配煤的黏結(jié)組分，或生產(chǎn)電極等碳素制品的原料；④生產(chǎn)化工原料，如芳烴、酚類(lèi)含氧化合物等。

內(nèi)容概要

本書(shū)是《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū)》分冊(cè)之一，是介紹煤炭直接液化技術(shù)、工藝與工程化的專(zhuān)著。本書(shū)從我國(guó)煤炭資源特點(diǎn)出發(fā)，在論述煤炭直接液化基本原理的同時(shí)，確定了液化用煤的優(yōu)選原則，介紹了煤的低溫?zé)峤?、溶劑萃取、加氫液化、?油共煉、液化油提質(zhì)加工等技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)、催化劑、工藝條件以及典型工藝、主要設(shè)備與工程問(wèn)題。本書(shū)比較翔實(shí)地介紹了我國(guó)煤炭直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及所取得的成果，并敘述了煤炭直接液化產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，具有較高參考價(jià)值。    本書(shū)可供從事煤轉(zhuǎn)化、煤制油的研究人員、工程技術(shù)人員、管理人員和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生參考。

書(shū)籍目錄

1  煤炭直接液化的基本原理和液化用煤的選擇  1.1  煤的基本性質(zhì)    1.1.1  煤的巖相組成    1.1.2  煤的基本分析指標(biāo)    1.1.3  我國(guó)煤的分類(lèi)及各類(lèi)煤的基本特性與主要用途    1.1.4  煤的結(jié)構(gòu)特征    1.1.5  煤基本結(jié)構(gòu)單元周?chē)臓顟B(tài)    1.1.6  煤分子中的基本結(jié)構(gòu)單元    1.1.7  煤分子中的橋鍵與交聯(lián)鍵    1.1.8  煤的大分子結(jié)構(gòu)模型  1.2  適宜直接液化的煤種    1.2.1  煤直接液化的基本原理    1.2.2  適宜直接液化的煤品種    1.2.3  煤種液化特性評(píng)價(jià)試驗(yàn)  1.3  煤的直接液化反應(yīng)模型    1.3.1  認(rèn)為原料煤是單一組分的反應(yīng)模型    1.3.2  將原料煤分成不同組分的研究    1.3.3  考慮可逆反應(yīng)的模型    1.3.4  關(guān)于反應(yīng)活化能的特殊處理    1.3.5  日本學(xué)者的動(dòng)力學(xué)模型  1.4  煤直接液化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2  工藝條件、循環(huán)溶劑和催化劑對(duì)煤加氫液化反應(yīng)的影響  2.1  煤加氫液化工藝條件對(duì)液化反應(yīng)的影響    2.1.1  煤漿濃度    2.1.2  反應(yīng)壓力    2.1.3  反應(yīng)溫度    2.1.4  反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)停留時(shí)間    2.1.5  氣液比  2.2  煤加氫液化循環(huán)溶劑的作用和特點(diǎn)  2.3  煤加氫液化催化劑    2.3.1  概述    2.3.2  煤加氫液化催化劑的種類(lèi)    2.3.3  有工業(yè)價(jià)值的煤加氫液化催化劑    2.3.4  催化劑在煤加氫液化中的作用    2.3.5  影響催化劑活性的因素    2.3.6  催化劑生產(chǎn)    2.3.7  煤直接液化工業(yè)催化劑的研發(fā)重點(diǎn)  2.4  關(guān)于采用CO+H2O作反應(yīng)劑的研究  2.5  煤中礦物質(zhì)在煤液化中的作用    2.5.1  煤中礦物質(zhì)的類(lèi)型及其在液化產(chǎn)物中的分布    2.5.2  礦物質(zhì)殘留物3  煤的溶劑萃取  3.1  煤的溶劑萃取分類(lèi)    3.1.1  普通萃取    ……4  煤加氫直接液化工藝5  煤液化油的提質(zhì)加工6  煤直接液化主要設(shè)備和若干工程問(wèn)題7  中國(guó)煤炭直接液化技術(shù)的開(kāi)發(fā)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：煤一油共處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：①相配適宜的煤和石油重油之間存在協(xié)同效應(yīng)，生成油總量比單獨(dú)加工煤或重油要多；②由于煤的存在，重油中的金屬元素可吸附在未反應(yīng)煤上，促進(jìn)了金屬元素的脫除，同時(shí)重油在高溫下少量的結(jié)焦僅在煤顆粒上發(fā)生，而不會(huì)在反應(yīng)器內(nèi)壁上產(chǎn)生；③與煤液化相比，由于大多是一次通過(guò)，生產(chǎn)裝置的處理能力大大增加；④氫耗降低，氫利用率大幅度提高；⑤產(chǎn)品油與液化油相比，油品質(zhì)量有很大提高，氫含量大為增加，芳烴含量顯著降低，更容易加工成合格汽油、柴油；⑥生產(chǎn)成本也大為降低，因而具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。原料性質(zhì)和配比對(duì)煤油共處理的影響分述如下。（1）重質(zhì)油種類(lèi)和性質(zhì)  如前所述，煤加氫液化所用溶劑的主要作用有：與煤配成煤漿，便于輸送和加壓；溶脹和溶解煤、防止煤熱解的自由基碎片縮聚；溶解氣相氫，使氫分子向煤或催化劑表面擴(kuò)散；向自由基碎片直接供氫或傳遞氫等。煤油共處理中所用溶劑通常是石油渣油、稠油或其他重質(zhì)油，這些重質(zhì)油中主要含有長(zhǎng)鏈烷烴或環(huán)烷烴，不論其是否帶支鏈都并不具備良好的溶煤能力和供氫能力，這從相似者相溶原則和烷烴的結(jié)構(gòu)上很容易理解。環(huán)烷烴用作煤液化溶劑時(shí)比長(zhǎng)鏈烷烴效果要好一些，但也不具有供氫能力，煤在其中的轉(zhuǎn)化率也不高，飽和芳烴的供氫性能比環(huán)烷烴高得多，不同的飽和芳烴也有差別，過(guò)氫芘、過(guò)氫菲等具有好的供氫能力，而十氫萘的供氫能力就很差，甚至還不如甲基萘。在有甲基萘的煤液化系統(tǒng)中氫從氣相通過(guò)甲基萘到煤的交換轉(zhuǎn)移是很快的。對(duì)煤油共處理所用重質(zhì)油要有所選擇。

編輯推薦

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū):煤炭直接液化》為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)。以扎實(shí)的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，提出直接液化用煤、生產(chǎn)工藝的優(yōu)選原則，實(shí)現(xiàn)理論性和應(yīng)用性的并重。

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