煤炭間接液化

前言

2008年，中國(guó)的煤炭產(chǎn)量高達(dá)27.93億噸，是1978年6.18億噸的4.52倍，占2008年世界煤產(chǎn)量的42%，而增量占世界的80%以上。多年來(lái)，在中國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤約占70%，另外兩種化石能源石油和天然氣分別約占20%和3.5%；中國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中，燃煤發(fā)電一直占主導(dǎo)地位，比例約為77%；中國(guó)的化工原料結(jié)構(gòu)中，煤炭占一半以上。中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)到2010年全國(guó)煤炭需求量在30億噸以上，而中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院通過(guò)戰(zhàn)略研究預(yù)計(jì)，到2050年，煤在中國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例中仍將高居首位，占40%以上，這一比例對(duì)應(yīng)的煤量為37.8億噸，比2010年的需求量多26%。由此可見(jiàn)，無(wú)論是比例還是數(shù)量，在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和化工原料結(jié)構(gòu)很難改變。事實(shí)上，根據(jù)2008年BP公司的報(bào)告，在化石能源中，無(wú)論是中國(guó)還是世界，煤的儲(chǔ)采比（中國(guó)45，世界133）都是石油的2倍左右。因此，盡管煤在世界的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中僅占28%，低于石油的36%，但“煤炭在未來(lái)50年將繼續(xù)是世界的主要能源之一”（英國(guó)皇家學(xué)會(huì)主席Martin Rees，路透社2008年6月10日）；“越來(lái)越多的化學(xué)制品公司正在將煤作為主要原料”（美國(guó)《化工新聞》高級(jí)編輯A.H.Tullo，2008年3月17日）。但是，由于煤的高碳性和目前利用技術(shù)的落后，煤在作為主要能源和化工原料的同時(shí)也是環(huán)境的主要污染源。據(jù)中國(guó)工程院的資料，2006年，我國(guó)排放的SO2和NOx的總量達(dá)4000萬(wàn)噸以上，源于燃煤的比例分別為85%和60%，燃煤排放的CO2和煙塵也分別占到總排放量的85%和70%。至于以煤為原料的焦炭、電石等傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)過(guò)程，除對(duì)大氣污染外，其廢水、廢渣對(duì)環(huán)境的影響也十分嚴(yán)重。據(jù)荷蘭環(huán)境署統(tǒng)計(jì)，2006年中國(guó)的CO2排放量為6.2Gt，而2007年又增加了8%。雖然我國(guó)的人均CO2排放量遠(yuǎn)低于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，但由于化石能源的碳強(qiáng)度系數(shù)高［據(jù)日本能源統(tǒng)計(jì)年鑒，按噸（煤）計(jì)算：煤排放2.66t CO2，石油排放2.02t CO2，天然氣排放1.47t CO2］和我國(guó)較長(zhǎng)時(shí)期仍以化石能源為主（中國(guó)科學(xué)院數(shù)據(jù)，到2050年，化石能源在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占70%，其中煤40%、石油20%、天然氣10%），和其他污染物一樣，CO2的排放與治理也必須高度重視并采取有效措施。煤炭的上述地位和影響，對(duì)世界，特別是對(duì)中國(guó)，無(wú)疑是一種兩難選擇?？上驳氖?，“發(fā)展煤化工，開(kāi)發(fā)和推廣潔凈煤技術(shù)是解決兩難的現(xiàn)實(shí)選擇”已成為人們的共識(shí)并取得重要進(jìn)展。遺憾的是，在石油價(jià)格一度不斷飆升的情況下，由于缺乏政策引導(dǎo)、科學(xué)規(guī)劃，煤化工出現(xiàn)了不顧原料資源、市場(chǎng)需求、技術(shù)優(yōu)劣等客觀條件盲目發(fā)展的勢(shì)頭。為此，筆者將20余年來(lái)對(duì)煤化工科學(xué)發(fā)展積累的知識(shí)、實(shí)踐、認(rèn)識(shí)和理解編撰成《煤化工發(fā)展與規(guī)劃》一書(shū)，于2005年9月由化學(xué)工業(yè)出版社出版發(fā)行。與此同時(shí)，作為我國(guó)化學(xué)化工類圖書(shū)出版之“旗艦”和科技圖書(shū)出版之“先鋒”的化學(xué)工業(yè)出版社，在原化工部副部長(zhǎng)譚竹洲、李勇武的指導(dǎo)下，極具戰(zhàn)略眼光，決定在全國(guó)范圍內(nèi)組織編寫(xiě)《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱《叢書(shū)》），出版社誠(chéng)邀筆者擔(dān)任該《叢書(shū)》主編，成立了由筆者和李勇武會(huì)長(zhǎng)（中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)）為主任的編委會(huì)，并于2006年4月18日在太原召開(kāi)《叢書(shū)》第一次編寫(xiě)會(huì)議。就在編委會(huì)緊鑼密鼓地組織、協(xié)調(diào)、推薦作者、確定內(nèi)容、審定大綱的不到兩年間，國(guó)內(nèi)的煤化工又有了強(qiáng)勢(shì)的發(fā)展和規(guī)劃。據(jù)有關(guān)方面的粗略統(tǒng)計(jì)，2007年全國(guó)煤制甲醇生產(chǎn)、在建、計(jì)劃產(chǎn)能總計(jì)達(dá)6000萬(wàn)噸，2008年實(shí)際產(chǎn)量1126.3萬(wàn)噸；2008年二甲醚產(chǎn)能約410萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量200萬(wàn)噸；直接和間接液化法“煤制油”的在建和計(jì)劃產(chǎn)能也超過(guò)千萬(wàn)噸；技術(shù)尚未成熟的煤制低碳烯烴、醇、醚等化工原料在建和計(jì)劃項(xiàng)目也此起彼伏，層出不窮。煤化工這種強(qiáng)勢(shì)的發(fā)展與規(guī)劃不僅面臨著市場(chǎng)需求和技術(shù)成熟度的有力挑戰(zhàn)，而且還受到原料煤、水資源、環(huán)境容量等條件很大限制，其中尤以水資源為甚。美國(guó)淡水研究權(quán)威、太平洋研究所所長(zhǎng)稱：“當(dāng)水資源受到限制和污染，或者經(jīng)濟(jì)活動(dòng)不受限制而且缺乏恰當(dāng)?shù)墓芾頃r(shí)，嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題就可能發(fā)生。而在中國(guó)，這些因素的積聚將產(chǎn)生更為嚴(yán)重、復(fù)雜的水資源挑戰(zhàn)?！卑船F(xiàn)行技術(shù)，煤制甲醇、二甲醚、油（間接液化）的單位產(chǎn)品水耗（t/t）分別為15、22、16。雖然，大量的溫室氣體排放來(lái)源于化石能源無(wú)節(jié)制的使用，特別是燃煤發(fā)電和工業(yè)鍋爐，但目前的煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過(guò)程排放的溫室氣體也不容忽視，英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》網(wǎng)站說(shuō)“用煤生產(chǎn)液體燃料的過(guò)程所產(chǎn)生的溫室氣體是常規(guī)石油燃料的兩倍以上”。至于傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，還對(duì)原料煤有苛刻的要求，如固定床造氣需要無(wú)煙塊煤或焦炭，而焦化和電石生產(chǎn)的原料煤是焦煤和肥煤，但這些優(yōu)質(zhì)煤種的保有儲(chǔ)量?jī)H占煤炭資源保有總量的16.9%（無(wú)煙煤）和3.7%（焦煤和肥煤）。針對(duì)上述情況，2009年2月19日，國(guó)務(wù)院提出“停止審批單純擴(kuò)大產(chǎn)能的焦炭、電石等煤化工項(xiàng)目，堅(jiān)決遏制煤化工盲目發(fā)展的勢(shì)頭”，并要求石化產(chǎn)業(yè)的調(diào)整振興必須“技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、節(jié)能減排”。這使得煤化工的發(fā)展必須要以提高能效、減少能耗、降低排放為目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化選擇、合理布局。但是，由于成煤物質(zhì)和成煤年代等差異所導(dǎo)致的煤的復(fù)雜性和煤化學(xué)工程的學(xué)科特性，煤化工具有基礎(chǔ)研究學(xué)科交叉、工程開(kāi)發(fā)技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模生產(chǎn)投資巨大的顯著特點(diǎn)。這些特點(diǎn)對(duì)以煤氣化為基礎(chǔ)，以一碳化學(xué)為主線，以優(yōu)化集成為途徑，生產(chǎn)各種替代燃料和化工產(chǎn)品的現(xiàn)代煤化工尤其突出。要做到煤化工產(chǎn)業(yè)的科學(xué)規(guī)劃、健康發(fā)展就必須全面了解、充分把握這些特點(diǎn)。應(yīng)運(yùn)而生的《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū)》正是為滿足這一需求，力求通過(guò)分冊(cè)組成合理、學(xué)術(shù)實(shí)用并舉、集成精粹結(jié)合、內(nèi)容形式統(tǒng)一的編撰，體現(xiàn)現(xiàn)代煤化工的特點(diǎn)；希冀通過(guò)對(duì)新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的指導(dǎo)作用，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步；期望通過(guò)提供基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的原理數(shù)據(jù)、可靠信息、科學(xué)思路推進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。為此，在選擇《叢書(shū)》編撰者時(shí)，優(yōu)先考慮的是理論基礎(chǔ)扎實(shí)、學(xué)術(shù)思想活躍、資料掌握充分、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的分領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)軍人或精英。在要求《叢書(shū)》分冊(cè)編寫(xiě)時(shí)，突出體現(xiàn)“新、特、深、精”。新，是指四新，即新思路、新結(jié)構(gòu)、新內(nèi)容和新文獻(xiàn)；特，是有特色，即寫(xiě)法和內(nèi)容都要有特色，與同類著作相比，特色明顯；深，是說(shuō)深度，即基礎(chǔ)論述要深，闡述規(guī)律要準(zhǔn)；精，是要成為精品，即《叢書(shū)》不成“傳世”之作，也要成業(yè)界人士的“案頭”之作。根據(jù)上述指導(dǎo)思想和編寫(xiě)原則，《叢書(shū)》由以下分冊(cè)組成。1.《煤化工概論》（謝克昌、趙煒編著）：以煤的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為主線，以煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)分章節(jié)，闡述煤化工的基本原理，提供煤化工的總體輪廓。2.《煤炭氣化技術(shù)》（于遵宏、王輔臣等編著）：在工藝過(guò)程分析、氣化過(guò)程原理論述的基礎(chǔ)上，比較各種氣化過(guò)程的優(yōu)劣，給出自主創(chuàng)新的煤炭氣化實(shí)例。3.《氣體凈化分離技術(shù)》（上官炬、常麗萍、苗茂謙編著）：以氣化煤氣凈化與分離的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題為基礎(chǔ)，比較各種凈化工藝與技術(shù)，以解決現(xiàn)存問(wèn)題，提供最佳技術(shù)選擇。4.《煤的等離子體轉(zhuǎn)化》（呂永康、龐先勇、謝克昌編著）：作為煤的非常規(guī)轉(zhuǎn)化的重要組成，以多年的實(shí)驗(yàn)工作為基礎(chǔ)，介紹等離子體應(yīng)用于煤轉(zhuǎn)化的主要技術(shù)。5.《煤的熱解、煉焦和煤焦油加工》（高晉生主編）：以煤的熱解為主線，將熱解、煉焦和煤焦油加工有機(jī)結(jié)合，通過(guò)新技術(shù)的闡述，推動(dòng)傳統(tǒng)煤化工的革新。6.《煤炭直接液化》（吳春來(lái)編著）：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。7.《煤炭間接液化》（孫啟文編著）：在介紹費(fèi)托合成反應(yīng)基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)核心問(wèn)題——催化劑和反應(yīng)器的研發(fā)做詳細(xì)闡述。8.《煤基合成化學(xué)品》（應(yīng)衛(wèi)勇編著）:開(kāi)發(fā)煤基合成化學(xué)品的新產(chǎn)品、新技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的重要組成。面向企業(yè)，以闡述煤基化學(xué)品的生產(chǎn)技術(shù)、工藝和應(yīng)用為主。9.《煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)及工藝過(guò)程分析》（李文英、馮杰、謝克昌編著）：以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)是公認(rèn)的煤潔凈高效利用的主要技術(shù)途徑，通過(guò)非多聯(lián)產(chǎn)和多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的分析給出多聯(lián)產(chǎn)的創(chuàng)新優(yōu)化實(shí)例。10.《煤基醇醚燃料》（李忠、謝克昌編著）：作為重要的車用替代燃料，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐，重點(diǎn)介紹甲醇、二甲醚和乙醇燃料的性質(zhì)、制備和應(yīng)用。11.《煤化工過(guò)程中的污染與控制》（高晉生、魯軍、王杰編著）：在客觀分析煤化工過(guò)程對(duì)環(huán)境污染的基礎(chǔ)上，通過(guò)該過(guò)程中有害元素的遷移與控制論述，介紹主要污染物的凈化、減排和利用技術(shù)。12.《煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（張慶庚、李凡、李好管編著）：煤化工新技術(shù)、新工藝的產(chǎn)業(yè)化離不開(kāi)整體考慮和合理設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)基礎(chǔ)來(lái)源于全面的知識(shí)和成功的實(shí)踐。由以上《叢書(shū)》各分冊(cè)的簡(jiǎn)介可以看出，各分冊(cè)獨(dú)立成冊(cè)，卻內(nèi)涵相連，各分冊(cè)既非學(xué)術(shù)專著，又非設(shè)計(jì)手冊(cè)，但發(fā)揮之作用卻不僅在于科研、教學(xué)之參考，更在于應(yīng)用、實(shí)踐之指導(dǎo)。鑒于中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)、化學(xué)工業(yè)出版社對(duì)這套《叢書(shū)》寄予厚望，國(guó)家新聞出版總署將其列為國(guó)家“十一五”重點(diǎn)圖書(shū)，身居煤化工“冷熱不均”卻舍之不得，仍拼搏奮斗在第一線的諸位作者深感責(zé)任重大，均表示要寫(xiě)成精品之作，以饗讀者。但因分冊(cè)內(nèi)容不同，作者情況有別，《叢書(shū)》難以整體同時(shí)問(wèn)世，敬請(qǐng)讀者原諒。“縱浪大化中，不喜亦不懼”，煤化工的發(fā)展道路可能有起有伏，坎坷不平，但其在中國(guó)的地位與作用如同其理論基礎(chǔ)和基本原理一樣難以撼動(dòng)，在通過(guò)潔凈煤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高碳性的煤炭低碳化利用，并與可再生能源一起，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程中，現(xiàn)代煤化工必將發(fā)揮不可替代的作用。誠(chéng)望這套立意雖高遠(yuǎn)、內(nèi)容難全面、力求成經(jīng)典、水平限心愿的《叢書(shū)》能在煤化工界同仁的“不喜亦不懼”中，成為讀者為事業(yè)不懈追求的忠實(shí)伙伴。2009年9月9日

內(nèi)容概要

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū)：煤炭間接液化》以煤炭間接液化基本理論為基礎(chǔ),詳細(xì)介紹了煤間接液化技術(shù)的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備、主要工藝單元以及大型煤間接液化工業(yè)過(guò)程。全書(shū)共分七章，內(nèi)容豐富全面，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和新穎性，可供從事煤間接液化技術(shù)研究、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的技術(shù)人員參考,也可供大專院校煤化工專業(yè)師生參考。

作者簡(jiǎn)介

作者：孫啟文，煤液化及煤化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，研究員

書(shū)籍目錄

1概論 1.1發(fā)展煤炭間接液化技術(shù)的意義 1.1.1能源構(gòu)成 1.1.2煤炭資源與有效利用 1.1.3煤炭資源對(duì)能源安全的影響 1.2煤間接液化核心技術(shù)費(fèi)托合成的基本概念及發(fā)展歷史 1.2.1費(fèi)托合成（Fischer Tropsch Synthesis）技術(shù) 1.2.2發(fā)展歷史 1.3我國(guó)煤間接液化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 參考文獻(xiàn) 2費(fèi)托合成反應(yīng)基本原理 2.1費(fèi)托合成反應(yīng) 2.2轉(zhuǎn)化率與選擇性 2.2.1轉(zhuǎn)化率 2.2.2選擇性 2.3反應(yīng)熱力學(xué) 2.3.1反應(yīng)熱 2.3.2反應(yīng)的吉布斯自由能 2.3.3反應(yīng)的平衡常數(shù) 2.3.4二次反應(yīng)的熱力學(xué)分析 2.4反應(yīng)機(jī)理 2.4.1活性吸附過(guò)程 2.4.2費(fèi)托合成反應(yīng)機(jī)理 2.4.3費(fèi)托合成中水煤氣變換反應(yīng)機(jī)理 2.5反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 2.5.1基于反應(yīng)物消耗速率的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 2.5.2基于烴類產(chǎn)物生成速率的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 2.5.3水煤氣變換反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 2.6費(fèi)托合成產(chǎn)物選擇性與ASF（Anderson Schulz Flory）分布 2.6.1費(fèi)托合成產(chǎn)物選擇性的特點(diǎn) 2.6.2費(fèi)托合成反應(yīng)產(chǎn)物的ASF（Anderson Schulz Flory）分布模型 2.6.3費(fèi)托合成產(chǎn)物分布與操作條件的關(guān)系 2.6.4催化劑對(duì)費(fèi)托合成產(chǎn)物分布的影響 2.6.5實(shí)際產(chǎn)物分布與ASF模型的偏離 主要符號(hào)說(shuō)明 參考文獻(xiàn) 3費(fèi)托合成反應(yīng)催化劑 3.1發(fā)展歷史 3.2鐵基催化劑 3.2.1低溫鐵基催化劑 3.2.2高溫鐵基催化劑 3.3鈷基催化劑 3.3.1催化劑制備方法 3.3.2催化劑物理性質(zhì) 3.3.3催化劑還原與使用 3.3.4催化劑反應(yīng)性能 3.3.5催化劑失活 3.4鈷基催化劑與鐵基催化劑比較 主要符號(hào)說(shuō)明 參考文獻(xiàn) 4費(fèi)托合成反應(yīng)器 4.1發(fā)展歷史 4.2固定床反應(yīng)器 4.2.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 4.2.2固定床反應(yīng)器特點(diǎn) 4.3漿態(tài)床反應(yīng)器 4.3.1反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及內(nèi)構(gòu)件 4.3.2漿態(tài)床反應(yīng)器特點(diǎn) 4.3.3漿態(tài)床反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 4.4流化床反應(yīng)器 4.4.1循環(huán)流化床反應(yīng)器 4.4.2固定流化床反應(yīng)器 4.4.3流化床反應(yīng)器放大設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 4.5反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬 4.5.1固定床反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬 4.5.2漿態(tài)床反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬 4.5.3固定流化床反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬 主要符號(hào)說(shuō)明 參考文獻(xiàn) 5費(fèi)托合成原料氣體的生產(chǎn) 5.1費(fèi)托合成對(duì)原料氣的要求 5.1.1費(fèi)托合成反應(yīng)計(jì)量化學(xué)及對(duì)合成氣組成的要求 5.1.2費(fèi)托合成反應(yīng)對(duì)氣體含硫量的要求 5.2煤的氣化 5.2.1煤在氣化過(guò)程中的變化 5.2.2煤氣化過(guò)程的熱力學(xué)平衡模型 5.2.3煤氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 5.2.4煤的氣化性質(zhì) 5.2.5氣化爐及氣化工藝 5.2.6不同氣化工藝比較 5.3CO變換 5.3.1反應(yīng)方程式 5.3.2反應(yīng)熱力學(xué) 5.3.3反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 5.3.4工藝流程和主要設(shè)備 5.3.5變換催化劑 5.4合成氣脫硫技術(shù) 5.4.1低溫甲醇洗（Rectisol）技術(shù) 5.4.2NHD（Selexol）技術(shù) 5.4.3其它技術(shù) 5.5CO2脫除 5.5.1改良熱鉀堿法 5.5.2甲基二乙醇胺法 5.6硫回收技術(shù) 5.6.1克勞斯（Claus）工藝 5.6.2斯考特（Scot）工藝 主要符號(hào)說(shuō)明 參考文獻(xiàn) 6 費(fèi)托合成產(chǎn)品深加工 6.1費(fèi)托合成尾氣處理 6.1.1費(fèi)托合成尾氣的特點(diǎn) 6.1.2尾氣加工單元 6.1.3費(fèi)托合成尾氣加工分離流程 6.2費(fèi)托合成油深加工 6.2.1費(fèi)托合成油組成特點(diǎn) 6.2.2費(fèi)托合成油適合加工的目標(biāo)產(chǎn)品 6.2.3費(fèi)托合成油加工方法 6.2.4傳統(tǒng)煉油工藝對(duì)費(fèi)托合成油品加工過(guò)程的適應(yīng)性及環(huán)境影響評(píng)估 6.2.5費(fèi)托合成油加工工藝流程 6.3費(fèi)托合成反應(yīng)水的加工處理 6.3.1費(fèi)托合成反應(yīng)水的特點(diǎn) 6.3.2不同組分的分離過(guò)程 6.3.3費(fèi)托合成反應(yīng)水加工分離工藝 6.3.4費(fèi)托合成反應(yīng)水加工分離過(guò)程分析 參考文獻(xiàn) 7 費(fèi)托合成與大型煤間接液化工藝過(guò)程 7.1費(fèi)托合成工藝 7.1.1低溫費(fèi)托合成工藝 7.1.2高溫費(fèi)托合成工藝 7.2大型煤間接液化工藝過(guò)程 7.3煤間接液化過(guò)程分析 7.3.1費(fèi)托合成過(guò)程分析 7.3.2兗礦榆林百萬(wàn)噸級(jí)煤間接液化示范裝置分析 7.4其它應(yīng)用 7.4.1聯(lián)產(chǎn)電力的分析 7.4.2與甲醇過(guò)程的聯(lián)合生產(chǎn) 7.4.3與直接液化的聯(lián)合生產(chǎn) 7.5發(fā)展趨勢(shì) 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   CO在金屬表面上的吸附常以羰基金屬絡(luò)合物表示，C原子上的5σ孤立電子向金屬原子的空軌道提供電子，首先形成二者之間的強(qiáng)σ鍵，然后金屬原子的d軌道將電子反饋給CO的反鍵2π軌道，形成金屬與CO間的π鍵，由于這兩個(gè)鍵的共同作用，CO依靠C原子在金屬表面被牢固吸附，但由于π反饋使得C與O之間的反鍵增強(qiáng)，碳氧鍵被削弱而變得不穩(wěn)定，即吸附的CO被活化，這種反應(yīng)性可以近似地認(rèn)為與π反饋的大小有關(guān)。如果π反饋進(jìn)一步增大，碳氧鍵就會(huì)更加不穩(wěn)定直到發(fā)生斷裂，即CO在金屬表面上發(fā)生解離吸附（8）。 CO在金屬表面上的吸附類型也不是單一的。一般來(lái)講，在費(fèi)托合成催化劑的UPS、XPS和IR光譜中，以C原子端垂直吸附在過(guò)渡金屬表面的COads是唯一可以辨識(shí)的穩(wěn)定的表面含氧物種，波數(shù)高于2000cm—1的C—O振動(dòng)對(duì)應(yīng)于線性吸附的CO分子，有的還有非常弱的孿式吸附，而波數(shù)低于2000cm—1的振動(dòng)對(duì)應(yīng)于高配位數(shù)的CO橋式吸附，此外還有雙聯(lián)、多聯(lián)等類型，最常見(jiàn)的是線性吸附和橋式吸附。 CO分子參與反應(yīng)，主要有以下特征。 （1）最高占有軌道上5σ孤對(duì)電子具有弱Lewis堿的性質(zhì)，與強(qiáng)的Lewis酸反應(yīng)可以生成加成產(chǎn)物；與具有空軌道的某些過(guò)渡金屬作用能形成金屬羰基絡(luò)合物。在絡(luò)合物中，CO的5σ孤對(duì)電子進(jìn)入金屬的空軌道形成σ鍵，同時(shí)金屬的d電子也可以反饋到CO的空軌道上形成π*鍵。 （2）由于CO的最低空軌道是反鍵性的，當(dāng)金屬的反鍵電子進(jìn)入該軌道時(shí)，與形成的σ鍵共同作用，其結(jié)果是使C—O鍵受到削弱，由于不同金屬的特性不同，C—M鍵的強(qiáng)度不同，所以C—O鍵被削弱的程度也會(huì)不同； （3） CO分子同時(shí)具有還原作用，尤其是與H2O共存時(shí)，因?yàn)樗簹庾儞Q反應(yīng)的存在，使體系具有較強(qiáng)的還原能力。 CO是以分子態(tài)吸附于催化劑表面上直接與吸附氫反應(yīng)，還是解離成表面碳進(jìn)行反應(yīng)，或者是解離和非解離的CO在催化劑上同時(shí)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，是費(fèi)托合成反應(yīng)機(jī)理研究中的重要問(wèn)題。辛采芬等（13）采用脈沖法和熱重法對(duì)費(fèi)托合成鐵系催化劑上CO化學(xué)吸附進(jìn)行了研究，認(rèn)為對(duì)于熔鐵催化劑，在—78～0℃CO催化劑表面上以物理吸附為主，0～200℃范圍內(nèi)以分子態(tài)化學(xué)吸附為主，200～280℃CO分子態(tài)與解離態(tài)兩種吸附共存，280℃以上以解離吸附為主。沉淀鐵催化劑有著類似的吸附狀態(tài)，但溫度范圍和起始解離溫度有所不同。 2. 4.2費(fèi)托合成反應(yīng)機(jī)理 目前提出的大多數(shù)費(fèi)托合成反應(yīng)機(jī)理均假設(shè)烴生成可以視為聚合反應(yīng)，盡管具體的反應(yīng)歷程不同，但基本均可以概括為鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止／脫附等三個(gè)階段。弄清楚合成反應(yīng)機(jī)理是深入研究反應(yīng)的引發(fā)、鏈的增長(zhǎng)、產(chǎn)物分布和動(dòng)力學(xué)規(guī)律的前提?？偨Y(jié)起來(lái)最少有十幾種機(jī)理用于解釋費(fèi)托合成反應(yīng)，但目前尚無(wú)一種為大家所共同接受。下面分別對(duì)幾種典型的費(fèi)托合成反應(yīng)機(jī)理加以討論。

編輯推薦

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書(shū):煤炭間接液化》為“十一五”國(guó)家重點(diǎn)圖書(shū)。在介紹費(fèi)托合成反應(yīng)基礎(chǔ)理論、技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)核心問(wèn)題——催化劑和反應(yīng)器的研發(fā)做詳細(xì)闡述。

圖書(shū)封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    煤炭間接液化 PDF格式下載

---