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煤直接液化direct coal liquefaction

時間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
煤液化方法之一。將煤在氫氣和催化劑作用下通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程。因過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。
　　沿革 　煤直接液化技術(shù)早在19世紀(jì)即已開始研究。1869年，M.貝特洛用碘化氫在溫度270℃下與煤作用，得到烴類油和瀝青狀物質(zhì)。1914年德國化學(xué)家F.柏吉斯研究氫壓下煤的液化，同年與J.比爾維勒共同取得此項試驗的專利權(quán)。1926年，德國法本公司研究出高效加氫催化劑，用柏吉斯法建成一座由褐煤高壓加氫液化制取液體燃料(汽油、柴油等)的工廠。第二次世界大戰(zhàn)前，德國由煤及低溫干餾煤焦油生產(chǎn)液體燃料，1938年已達到年產(chǎn)1.5Mt的水平，第二次世界大戰(zhàn)后期，總生產(chǎn)能力達到4Mt；1935年，英國卜內(nèi)門化學(xué)工業(yè)公司在英國比靈赫姆也建起一座由煤及煤焦油生產(chǎn)液體燃料的加氫廠，年產(chǎn)150kt。此外，日本、法國、加拿大及美國也建過一些實驗廠。戰(zhàn)后，由于石油價格下降，煤液化產(chǎn)品經(jīng)濟上無法與天然石油競爭，遂相繼倒閉，甚至實驗裝置也都停止試驗。至60年代初，特別是1973年石油大幅度提價后，煤直接液化工作又受到重視，并開發(fā)了一批新的加工過程，如美國的溶劑精煉煤法、?？松淙軇┓?、氫煤法等。
　　?？松淙軇┓?#160;　簡稱EDS法，為美國?？松芯亢凸こ坦?976年開發(fā)的技術(shù)。原理是借助供氫溶劑的作用，在一定溫度和壓力下將煤加氫液化成液體燃料。建有日處理250t煤的半工業(yè)試驗裝置。其工藝流程主要包括原料混合、加氫液化和產(chǎn)物分離幾個部分（圖1）。

圖1

首先將煤、循環(huán)溶劑和供氫溶劑（即加氫后的循環(huán)溶劑）制成煤漿，與氫氣混合后進入反應(yīng)器。反應(yīng)溫度425～450℃，壓力10～14MPa，停留時間30～100min。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)蒸餾分離后，殘油一部分作為溶劑直接進入混合器，另一部分在另一個反應(yīng)器進行催化加氫以提高供氫能力。溶劑和煤漿分別在兩個反應(yīng)器加氫是EDS法的特點。在上述條件下，氣態(tài)烴和油品總產(chǎn)率為50％～70％(對原料煤)，其余為釜底殘油。氣態(tài)烴和油品中 C1～C4約占22％，石腦油約占37％，中油(180～340℃)約占37％。石腦油可用作催化重整原料，或加氫處理后作為汽油調(diào)合組分。中油可作為燃料油使用，用于車用柴油機時需進行加氫處理以減少芳烴含量。減壓殘油通過加氫裂化可得到中油和輕油。
　　溶劑精煉煤法 　簡稱SRC法，是將煤用溶劑制成漿液送入反應(yīng)器，在高溫和氫壓下，裂解或解聚成較小的分子。此法首先由美國斯潘塞化學(xué)公司于60年代開發(fā)，繼而由海灣石油公司的子公司匹茲堡－米德韋煤礦公司進行研究試驗，建有日處理煤50t的半工業(yè)試驗裝置。
　　按加氫深度的不同，分為SRC－Ⅰ和SRC－Ⅱ兩種。SRC-Ⅰ法（圖2）

圖2

以生產(chǎn)固體、低硫、無灰的溶劑精煉煤為主，用作鍋爐燃料，也可作為煉焦配煤的粘合劑、煉鋁工業(yè)的陽極焦、生產(chǎn)碳素材料的原料或進一步加氫裂化生產(chǎn)液體燃料。近年來，此法較受產(chǎn)業(yè)界重視。SRC-Ⅱ法用于生產(chǎn)液體燃料，但因當(dāng)今石油價格下降以及財政困難，開發(fā)工作處于停頓狀態(tài)。
　　兩種方法的工藝流程基本相似。最初用石油的重質(zhì)油作溶劑，在運轉(zhuǎn)過程中以自身產(chǎn)生的重質(zhì)油作溶劑和煤制成煤漿，與氫氣混合、預(yù)熱后進入溶解器，從溶解器所得產(chǎn)物有氣體、液體及固體殘余物。先分出氣體，再經(jīng)蒸餾切割出餾分油。釜底物經(jīng)過濾將未溶解的殘煤及灰分分離。SRC-Ⅰ法將濾液進行真空閃蒸分出重質(zhì)油，殘留物即為產(chǎn)品──溶劑精煉煤(SRC);SRC-Ⅱ法則將濾液直接作為循環(huán)溶劑。固液分離采用過濾，設(shè)備龐大，速度慢。近年試驗采用超臨界流體萃取脫灰法，操作條件：壓力10～14MPa、溫度450～480℃。以煙煤為原料，SRC-Ⅰ法可得約60％溶劑精煉煤，尚有少量餾分油。SRC-Ⅱ法可得10.4％氣態(tài)烴、2.7％石腦油及24.1%中質(zhì)餾分油和重質(zhì)油。
　　氫煤法 　由美國戴納萊克特倫公司所屬碳?xì)浠衔镅芯抗居?973年開發(fā)，建有日處理煤600t的半工業(yè)裝置。原理是借助高溫和催化劑的作用，使煤在氫壓下裂解成小分子的烴類液體燃料。與其他加氫液化法比較，氫煤法的特點是采用加壓催化流化床反應(yīng)器（圖3）。

圖3

操作溫度 430～450℃，壓力20MPa，煤速240～800kg/(h·m3)，催化劑補充量每噸煤為0.23～1.4kg催化劑。在以上條件下，約520℃的C4餾分油產(chǎn)率可達干煙煤的40％～50％(質(zhì)量)。催化劑為顆粒狀鉬鈷催化劑。利用反應(yīng)器的特殊結(jié)構(gòu)，以及適當(dāng)?shù)拿毫：痛呋瘎╊w粒大小的比例，反應(yīng)過程中殘煤、灰分及氣液產(chǎn)物，可以從反應(yīng)器導(dǎo)出，而催化劑仍留于反應(yīng)器內(nèi)，為了保持催化劑活性，運轉(zhuǎn)過程需排放少量已使用過的催化劑(每天約1％～3％)，由反應(yīng)器頂部再補加新催化劑。采用流化床反應(yīng)器的優(yōu)點是，可保持反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻，并可利用反應(yīng)熱加熱煤漿。由反應(yīng)器導(dǎo)出的液體產(chǎn)物可用石油煉制方法加工成汽油和燃料油。
　　  
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