它们的组成是不确定的，在不同反应阶段，生成的沥青烯和前 沥青烯肯定不同，由它们转化成油的速率较慢，需活性较高的催化 剂；
④也有可能发生结焦的逆反应。
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原煤的选择
（3）加氢液化的原料
①H/C：年轻煤的H/C高； ②灰分：＜10%； ③煤中矿物质成分：
最好富含硫铁矿（催化剂）。
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溶剂
许多有机溶剂能在一定条件下溶解一定量的煤。 溶剂的作用：
• 煤炭间接液化：煤 — 合成气 — 油
气化
合成
精炼
煤
合成气
合成油
成品油
8
一、煤直接液化
1.煤直接液化的定义：
又称加氢液化
基本公式：煤+氢气→液体产物+气体产物+ 固体残渣
将煤与某种溶剂充分混合后，通入氢气，在 一定温度和压力下，经过复杂的物理、化学过程， 使固体煤转化为液体产物的过程称为煤的直接液化。
甚至高达70MPa 。
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4.煤直接液化基本原理
煤炭与石油的性质比较
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碳% 氢% 氧% 氮% 硫% 氢 /碳 原 子 比
石油 87-88 13-14
1.8
煤炭 75-80 5.0-6.0 10.0-20.0
1 0.5-2.0
0.8
主要元素组成对比
13
煤分子
14
（1）煤直接转化为液体的可能性
c.煤的干馏：焦化过程中的液体产物约占煤重的15~20%.
d. 煤的抽提：在煤热分解温度之下的过程，是纯物理溶解过
程所生成的产物。
6
煤液化的定义
煤炭液化是把固体煤炭通过化学加工 过程，使其转化成为液体燃料、化工原 料和产品的先进洁净煤技术。
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两种加工路线
• 煤炭直接液化
煤
加氢
液化油
提质加工 成品油
①与煤配成煤浆，便于煤的输送和加压； ②溶解煤，防止煤热解产生的自由基碎片缩聚； ③溶解气相氢，有利于氢分子向煤和催化剂表面
扩散；
④向自由基碎片直接供氢或传递氢。
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催化剂
催化剂的作用： ①催化剂活化反应物，加速加氢反应速度，提高 煤炭液化的转化率和油收率。 ②促进溶剂的再氢化和氢源与煤之间的氢传递。 ③选择性作用。
9
2.煤的直接液化工艺流程简图
催化剂
氢气
煤
煤浆制
备单元
反应 单元
循环溶剂
气体
汽油
分离 单元
提质加 工单元
柴油
航空燃料
残渣
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3.煤直接液化的工艺特点
（1）液化油收率高； （2）煤消耗量小，一般情况下，1吨无水无灰煤能
转化成半吨以上的液化油； （3）馏份油以汽、柴油为主，目标产品的选择性相
对较高； （4）氢耗量大 ； （5）反应条件相对较苛刻，如德国老工艺液化压力
主要反应
①热裂解反应：煤 30自0℃由基碎片 ∑Ro
②加氢反应： ∑Ro +H = ∑R H
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、氮也产生断链， 分别生成 H2O（或CO2、CO）H2S和 NH3气体而脱除。
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④缩合反应 由于温度过高或氢供应不足；
煤的自由基碎片或反应物分子及产物分子会发生 缩合反应，生成半焦和焦炭。
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气体（包括两部分）： ①杂原子的H2O，H2S，NH3，CO2和CO等； ②气态C1-C4。其产率与煤种和工艺条件有关。
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历程特点
①煤不是组成均一的反应物
煤中有易液化的成分，也有难液化的成分；
②反应以顺序进行为主
即反应产物的分子量由高到低，结构从复杂到简单，出现的时间 先后大致有一次序；
③前沥青烯和沥青烯是中间产物
缩合反应将使液化产率降低，为了提高液化效率， 必须严格控制反应条件和采取有效措施，抑制缩 合反应，加速裂解、加氢等反应。
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C1是煤有机质主体； C2是煤中低分子化合物； C3是惰性成分；
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液体： ①前沥青烯： 是指不溶于苯但可溶于吡啶和四氢呋喃的重质煤液化产物， 其平均分子量约1000，杂原子含量较高。 ②沥青烯： 是指可溶于苯，但不溶于正己烷或环己烷的部分，类似石 油沥青质的重质煤液化产物，其平均分子量约为500。 ③油： 是轻质的可溶于正己烷或环己烷的产物，其分子量大约 在300以下。 轻油或石脑油：沸点<200℃部分；中油：沸点200～ 325℃部分。
25
催化剂种类： 铁系催化剂； Co、Mo、Ni等金属氧化物催化剂； 金属卤化物催化剂。
26
完！
27
煤炭与石油在元素组成、分子结构上 的相似性，给“煤变油”技术提供了可能。
15
①打断煤大分子的桥键
切断煤炭结构中的C-C键; 由高分子化合物变为低分子化合物；
②煤的分子结构中加入足够的氢，改变分子结 构，提高H/C原子比
③脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子,脱除煤炭中 无机矿物质
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（2）煤炭加氢液化的反应机理
第4章 煤炭液化基础知识
教师：刘春颖
1
导入：液体燃料能源中的重要地位
能源的形式（按自然形态划分）
不可再生能源: 化石能源(一次性能源)： a. 煤炭 b.石油 c.天然气 等
核能(一次性能源)：
可再生能源： a.水力能 b.太阳能 e.生物质能
c.风能
d.地热能
2
液体燃料： 点燃式发动机燃料（汽油）； 柴油机燃料（柴油） 喷气发动机燃料（航空煤油）； 锅炉燃料（燃料油）四大类。
各种汽车、船舶、飞机、机车、工程机械和 坦克等运输工具都大量使用液体燃料，他们主要是 汽油、柴油、喷气燃料等石油产品。
3
石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题
• 中国石油资源相对短缺； • 中国石油产量难以大幅度提高； • 中国石油需求量快速增长； • 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； • 中国的能源安全主要是石油供需问题。
4
煤液化的目的之一是寻找石油的替代 能源。
煤炭资源10倍于石油，所以认为液化煤 是石油最理想的替代能源。
5溶解、萃取Fra biblioteka.煤的直接液化 煤的热解，生成自由基
三个过程
加氢反应，活性氢与自由基反应
行为是共存的。
煤液化 b.煤液的体间产接物液(F化T：合先成将甲煤醇气)，化进成一CO步2和合H成2的为合汽成、气柴，油再类合。成为