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2、对自由基“碎片”的供氢
煤热解产生的自由基碎片是不稳定的，它只有与氢结 合后才能变得稳定，成为分子量比原料煤要低得多的 初级加氢产物，其反应为： ∑R·＋H ∑RH
供给自由基的氢源主要来自以下几个方面： （1）溶解于溶剂油中的氢在催化剂的作用下变为活
性氢； （2）溶剂油可供给的或传递的氢； （3）煤本身可供应的氢； （4）化学反应生成的氢
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直接液化
1979年～1996年： 国家支持下，进行了50多种中国煤种评价，筛选了十 几种适宜直接液化的矿点。掌握了中国煤炭应用于直 接液化的基本特性和规律。也有进一步扩展的潜力。
要将煤转化为液体产物，首先要将煤的大分子裂解为较小 的分子，而要提高H/C原子比，降低O/C比，就必须增加 H原子或减少C原子。
煤液化的实质就是在适当温度、氢压、溶剂和催化剂条件 下，比提高H/C ，使固体煤转化为液体的油。
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直接液化
制氢
煤制备 油煤浆 制备
催化剂
加氢液化
450OC，20MPa
循环溶剂
分离 单元
加氢 精制
油品 化工品
残渣
CO2 、CO
热解
加氢
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四、煤加氢液化过程中的化学反应
1、煤的热解 煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，煤的化学结构
中键能最弱的ห้องสมุดไป่ตู้位开始断裂，呈自由基碎片：
煤 热裂解 自由基碎片∑R·
随温度升高，煤中一些键能较弱和较高的部位也相 继断裂，呈自由基碎片。
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国内外煤直接液化技术简介
开发国 德国 德国 英国 美国 德国 美国 日本 前苏 中国
工艺名称 Betgirs法
IG I.C.I C.C.C IGOR H-Coal NEDOL ST-S NEDOL
开发时间 1921
1935~39 1929 1952
1981-87 1979-82
1996 1986~90
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4、缩合反应
在加氢液化过程中，由于温度过高或供氢不足，煤热解的 自由基“碎片”彼此会发生缩合反应，生成半焦和焦炭。 缩合反应将使液化产率降低，它是煤加氢液化中不希望发 生的反应。 为提高煤液化过程的液化效率，可采取以下措施防止结焦： （1）提高系统的氢分压 （2）提高供氢溶剂的浓度 （3）反应温度不要太高 （4）降低循环油中沥青烯含量 （5）缩短反应时间
•煤炭通过液化将其中的硫等有害元素以及矿物质脱除,产品为洁净燃料 。
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一、煤制油技术分类
直接液化 间接液化 煤
MTG
干馏
燃料、化工品 燃料、化工品
汽油 液体燃料
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二、煤直接液化基本原理
煤炭的直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分 子结构直接转化为较低分子的液体燃料，转化过程是 在含煤粉、溶剂和催化剂的浆液系统中进行加氢、解 聚，需要较高的压力和温度。
（2）脱硫反应 煤有机结构中的硫以硫醚、硫醇和噻吩等形式存在，脱硫反应与上
述脱氧反应相似。由于硫的负电性弱，所以脱硫反应更容易进行。
（3）脱氮反应
煤中的氮大多存在于杂环中，少数为氨基，与脱硫和脱氧相比，脱氮 要困难得多。一般脱氮需要激烈的反应条件和有催化剂存在时才能进 行，而且是先被氢化后再进行脱氮，耗氢量很大。
高压蒸汽
液化油
煤 浆 预 热 器 煤浆
2020/9/26
第第 一二 反反 应应 器器
高中 温温 分分 离离 器器
低 温 分 离 器
常 减 压 蒸 馏
加 氢 反 应 装 置
常 压 蒸 馏
煤直接液化
残渣
循环溶 剂去制 煤1浆155
工艺特点：
①采用两段反应，反应温度455℃、压力１9Ｍ Ｐａ，提高了煤浆空速； ②采用人工合成超细铁基催化剂 ③固液分离采用成熟的减压蒸馏； ④循环溶剂全部加氢，提高溶剂的供氢能力； ⑤液化粗油精制采用离线加氢方案。
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3、脱氧、硫、氮杂原子反应
加氢液化过程中，煤结构中的一些氧、硫、氮也产生断裂，分别生成 H2O (或CO2、CO）、H2和NH3气体而被脱除。
（1）脱氧反应 煤有机结构中的氧存在形式主要有： 含氧官能团，如－COOH、－OH、－CO和醌基等 环 上述基团在加热条件下可生成H2O、CO2或CO
醚键和杂
1982
形成规模 5t/d
12套，42.3Mt/a 100t/d 300t煤/d
200t煤/d 600t煤/d 150t煤/d 7t煤/d 0.1t煤/d
技术特点 试验装置 70MPa 烟煤，70MMP 30-40Mpa 470°、30Mpa 工业试验厂
17~20Mpa 低压法
小型连续试验装置
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中国神华煤直接液化工艺 新氢
煤直接液化技术现状与发展 趋势
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1、背景
目录
2、煤直接液化
3、发展
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研究背景
中国是一个富 煤贫油少气的 国家，而煤炭 液化技术也将 成为新型煤化 工产业的重要 方向之一
在应对当今石油 供需矛盾和贯彻 节能减排政策中， 煤炭液化不仅具 有重大的环保意 义，而且具有保 障能源安全的战 略意义。
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五、煤加氢液化催化剂种类
（1）金属氧化物催化剂 对煤加氢液化催化活性大小顺序： SnO2、ZnO2、GeO2、MoO3、
PbO、Fe2O3、TiO2、 Bi2O3、V2O5. （2）铁系催化剂
主要为三氯化铁、硫酸亚铁、或者加入无水氧化铁，有的加硫或 者不加硫。 （3）卤化物催化剂 使用卤化物催化剂有两种方式： 一种是使用少量催化剂；另一种是使用大量催化剂，熔融金属卤 化物，催化剂与煤的质量比可高达1。
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六、煤炭直接液化的工艺
煤炭直接液化的工艺过程主要包括 ：煤的破碎与干燥、 煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分 馏和精制，以及煤气化制取氢气等部分。
目前，煤炭直接液化工艺已经发展到第三代，典型的工艺 有：德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究（HTI）公司的 两段催化液化工艺和日本的NEDOL工艺等。我国从八十 年代初开始开展煤炭直接液化技术研究，目前具有自主知 识产权的神华煤直接液化工艺及成套技术已在神华鄂尔多 斯百万吨直接液化项目上成功应用。
优点: 热效率较高，液体产品收率高； 缺点:煤浆加氢工艺过程的总体操作条件相对苛刻。
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三、煤与液体油的差异
煤与石油都是由碳、氢、氧为主的元素组成的天然有机矿 物燃料，但它们在外观和化学组成上都有明显差别。
煤与石油、汽油在化学组成上最明显的差别就是煤中氢含 量低、氧含量高、H/C原子比低、O/C原子比高。