煤炭液化技術復習資料

1、 第三章1. 什么是煤炭直接液化？ 定義：煤經化學加工轉化成潔凈的便于運輸和使用的液體燃料、化學品或化工原料的一種先進的潔凈煤技術。煤在氫氣和催化劑作用下，通過加氫裂化轉變?yōu)橐后w燃料的過程稱為直接液化。2. 煤炭直接液化的途徑是什么？如何實施？ 途徑：煤先經加氫裂解等過程轉化為液化油，再提質加工得到成品油。具體實施：先熱解反應產生自由基碎片再由自由基碎片加氫得到的油再經脫雜（S，N，O等雜原子），縮合反應得到成品油。3. 煤炭直接液化反應有哪些？主要反應是什么？ 煤的熱解反應 自由基碎片的加氫反應 脫雜原子反應 縮合反應4. 什么是自由基碎片？在直接液化過程中，煤的大分子結構首先受熱分解，而使

2、煤分解成以結構單元縮合芳烴為單個分子的獨立的自由基碎片5. 自由基碎片加氫反應中氫的來源是什么？哪些是主要來源？ 供給自由基的氫源主要有：（1）外界供給的氫在催化劑作用下變?yōu)榛钚詺洌唬?）溶劑可供給的或傳遞的氫；（3）煤本身可供應的氫（煤分子內部重排、部分結構裂解或縮聚形成的氫）；（4）化學反應生成的氫，如CO和H2O反應生成的氫等。6. 煤直接液化研究中油，瀝青烯，前瀝青烯，殘渣是如何定義的？ （1）油：可溶于正己烷的物質 （2）瀝青烯：不溶于正己烷而溶于苯 （3）前瀝青烯：不溶于苯而溶于四氫呋喃或吡啶 （4）殘渣：不溶于四氫呋喃或吡啶的物質7. 描述煤炭直接液化反應的歷程？ 首先，煤在溶劑

3、中膨脹形成膠體系統(tǒng)，有機質進行局部溶解，發(fā)生煤的解體破壞，350400左右發(fā)生分解、加氫、解聚、聚合以及脫雜原子等一系列反應，生成瀝青質含量很多的高分子物質。 當溫度達到450480時，溶劑中氫的飽合程度增加，使氫重新分配程度也相應增加，從而使煤加氫液化過程逐步加深，使高分子物質（瀝青質）轉變?yōu)榈头肿赢a物油和氣。這個過程中也是存在分解、加氫、解聚、聚合以及脫雜原子等一系列反應 1）先裂解后加氫。 2）反應以順序進行為主。雖然在反應初期有少量氣體和輕質油生成，不過數量不多。 3）前瀝青烯和瀝青烯是主要中間產物。4）結焦反應的發(fā)生。當反應溫度過高，氫壓不足或反應時間過長，已形成的前瀝青烯、瀝青烯以

4、及煤裂解生成的自由基碎片可能縮聚成不溶于任何有機溶劑的焦；油亦可裂解、聚合生成氣態(tài)烴和分子量更大的產物。8. 煤中礦物質對煤碳直接液化有什么影響？ 中的礦物質對煤加氫液化既有催化作用，又有減弱催化劑的催化作用。例如： Fe、Co、Mo等元素對液化有促進（催化）作用；Si、Al、Ca、Mg等元素阻礙液化進行，易沉積、結垢，使催化劑失活，堵塞管道磨損設備并影響傳熱。9. 煤加氫液化的溶劑有哪些重要作用？溶劑的作用 （1）熱溶解煤 （2）溶解氫氣 （3）供氫作用 （4）溶劑直接與煤反應 （5）其他作用10. 催化劑有哪些特性？（1）催化劑能夠改變化學反應速度；（2）催化劑不改變化學平衡；（3）催化劑

5、對反應具有選擇性；（4）催化劑在反應中不被消耗；（5）催化劑具有一定的壽命。11. 催化劑在煤炭加氫液化中有什么作用？ 降低氫分子的鍵合能使之活化，形成活性氫。促進溶劑的再氫化、氫源與煤之間的氫傳遞。選擇性作用。12. 加氫液化催化劑有工業(yè)價值的有哪些？煤加氫催化劑的種類很多，有工業(yè)價值的主要是： （1）金屬氧化物：鈷、鉬、鎳、鎢的氧化物等； （2）鐵系化合物：含氧化鐵的礦物或鐵鹽； （3）金屬鹵化物：如SnCl2、ZnCl2。13. 煤液化過程中影響因素？（1） 溫度（T升高原料先溶解后裂解最后缺氫產焦，反應達平衡時間短）（2） 氫壓（只要設備滿足，壓力越高越好）（3） 反應時間（受溶劑，催

6、化劑，煤種本身性質，壓力，溫度以及對產品的質量要求等因素有關）（4） 氣氛（5） 煤炭性質（6） 溶劑（7） 催化劑第四章1煤的加氫液化生產過程一般由哪幾個工序組成？液化過程一般分為：（1）煤糊制備（2）液相加氫（3）氣相加氫（4）產品精制等四個階段2.IG法液化殘渣固液分離的方法？離心過濾3.煤液化過程中液相加氫和氣相加氫的目的是什么？第一段煤糊液相加氫，目的是制得<325餾分油，為氣相裂解加氫提供原料；第二段氣相裂解加氫，將<325餾分油加氫裂解為汽油。4.IGOR工藝和DT工藝有哪些異同點？改進后有哪些突出優(yōu)點？聯(lián)合粗油精制工藝與聯(lián)合凈油精制工藝有何區(qū)別？相同點：工藝過程依然

7、是煤漿制備、加氫液化、固液分離、液化粗油精制等不同點：DT工藝：傳統(tǒng)煤高壓加氫 IGOR：深度加氫DT工藝：將煤液化粗油的加氫精制、飽和等過程與煤的糊相加氫液化整合在同一套高壓系統(tǒng)內優(yōu)點：縮短了工藝過程，直接生產出合格潔凈的燃料油，改善了生產操作環(huán)境，且為煤液化工業(yè)化的經濟性改善創(chuàng)造了技術條件聯(lián)合粗油精制：首先把一個固定床反應器放置在中間分離器下游，使凈粗油在冷凝之前，以汽相狀態(tài)就進行加氫精制 對重質油和減壓閃蒸塔頂流出餾分用固定床反應器進行加氫精制聯(lián)合凈油精制：改進精制流程，對凈油（經過一次加氫的清潔的合成油）也用固定床反應器進行加氫精制。5.簡述IGOR工藝演變過程（1）煤糊固體濃度大于5

8、0%，煤處理能力大（2）煤加氫反應采用懸浮床反應器（固體煤、催化劑、未反應煤等懸浮于溶劑中一起流動），煤漿一次性通過，然后轉入后續(xù)設備。（3）煤加氫反應采用可棄性赤泥作催化劑；（4）液化殘渣的分離由離心過濾改為減壓蒸餾，設備處理能力增大，操作簡化，蒸餾殘渣高溫下仍可泵送；（5）液化殘渣直接氣化制氫而不是干餾；（6）循環(huán)油由重油改為中油，不含固體和瀝青烯，粘度大大降低，溶劑的供氫能力增強，反應壓力降至30MPa（7）將糊相加氫與液化油提質串聯(lián)在一套高壓系統(tǒng)，避免原來多套設備間壓力變化造成的能量損失；（8）粗油、凈油加氫反應器采用固定床反應器，使用Mo-Ni型載體催化劑；（9）由IGOR工藝生產的

9、精制合成原油與傳統(tǒng)煤加氫液化生產的合成原油性質根本不同6H-煤法工藝最大特點。（1）反應器：采用固、液、氣三相沸騰床催化反應器，增強反應器內物料分布均衡、溫度均勻;（2）催化劑：為高效柱狀Co-Mo/Al2O3；（3）反應溫度保持450-460 oC，壓力20 MPa;（4）煤處理量為200-600 t/d。7.為什么H-煤法煤漿的預熱溫度可以比液化反應溫度低100左右？煤的加氫是強放熱反應8.H-煤法反應后如何進行固液分離？減壓蒸餾9.CSTL工藝對H-煤法的最大改進是什么？改進后有何突出特點？改進：增加一套反應器，其固液分離采用臨界溶劑脫灰裝置(CSD)，脫除液化產物中的礦物和未轉化的煤，

10、比減壓蒸餾回收更多的重質油，工藝特點：（1）兩個沸騰床反應器緊密連結，縮短了反應產物在兩段間的停留時間，防止或減少縮合反應，有利于餾分油產率提高。（2）采用Kerr-McGee的臨界溶劑脫灰技術（CSD），脫除液化產物中的礦物和未轉化的煤（3）兩段加氫液化都使用高活性Ni/Mo等催化劑，使更多的渣油轉變?yōu)榇植裼宛s分。（4）部分含固體物溶劑循環(huán)，不但減少Kerr-McGee裝置的物料量，而且使灰濃縮物帶出的能量損失由22%減少到15%特點：提高了煤轉化率和油產率，餾分油質量好，N、S雜原子含量減少，H利用率（油產率/氫耗量）提高。10.CSTL工藝采用什么方法進行固液分離？臨界溶劑脫灰裝置(CS

11、D)11.HTI法對CSTL工藝做了哪些改進？（1）催化劑：用膠體Fe催化劑代替Ni/Mo催化劑進行煤的加氫；（2）反應器流態(tài)：采用外循環(huán)全返混三相鼓泡懸浮床反應器，強化了傳熱、傳質，油產率高，氫耗低；（3）液化粗油在線加氫：與IGOR工藝類似，對液化粗油進行在線加氫精制，提高了餾分油品質；12.HTI工藝采用什么方法進行固液分離？采用溶劑萃取脫灰技術13.試分析比較H-煤法、CSTL工藝和HTI工藝三者之間的異同點。14.SRC法工藝特點有哪些？其主要工藝目的是什么？SRC-I工藝特點（1）不外加催化劑，利用煤灰自身催化作用；（2）反應條件溫和，溫度400-450 ，壓力10-15 MPa，

12、反應時間20-60min；（3）氫耗低，約2；（4）主要產品為固體SRC，產率約60；（5）采用壓濾固液分離技術SRC-II工藝特點（1）用部分熱煤溶漿作循環(huán)溶劑（2）采用減壓蒸餾法完成固液分離（3）不外加催化劑，通過煤中礦物質催化活性的有效利用（4）反應溫度、壓力高于SRC-I，分別為440-466 和 14 MPa，反應熱較大，需要噴入冷氫控溫；（5）反應器流態(tài)，懸浮夾帶床；（6）產品以油為主，氫耗比SRC-I高一倍。目的：生產清潔的低硫低灰的固體燃料和液體燃料。15.SRC-I和SRC-II的固液分離方法各是什么？過濾 減壓蒸餾16.SRC-I和SRC-II的主要區(qū)別有哪些？（1）高溫氣

13、液分離器底部的含固淤漿作循環(huán)溶劑。（2）以減壓蒸餾代替過濾，效率得以提高。（3）壓力溫度更高，加氫深度大，氫耗比SRC-I高一倍，產品以液體油為主。17.SRC-II工藝的產物主要是液體的原因是什么？壓力溫度更高，加氫深度大，氫耗比SRC-I高一倍18.Exxon供氫體溶劑法（EDS）的工藝特點有哪些？（1）煤在非催化條件下加氫液化，通過專門加氫的溶劑供氫，增加了輕餾分產率和操作穩(wěn)定性；（2）溶劑加氫和煤加氫分開進行，避免了未反應煤、灰分等與高活性催化劑直接接觸，提高了催化劑壽命；（3）采用減壓蒸餾進行固液分離。減壓蒸餾塔底物送靈活焦化裝置進行焦化氣化，液體產率可增加5%10%。（4）反應條件

14、溫和，430470 ，1116MPa。19.“煤加氫抽提液化”與“煤直接加氫液化”兩類煤直接液化工藝的主要區(qū)別是什么？有無催化劑20.日本NEDOL工藝特點有哪些？反應器操作溫度430-465，壓力17-19MPa，反應時間90-150min固液分離：減壓蒸餾循環(huán)溶劑催化加氫 重油21.什么是煤油共煉？有何優(yōu)點？ 煤油共煉實質是用石油渣油作為煤直接液化的溶劑，優(yōu)點：煤和石油重油之間存在協(xié)同效應，生成油總量比單獨加工煤或重油要多 與煤液化相比，由于是一次通過，油品產量大大增加 氫耗降低，氫利用率大幅度提高 產品油與煤液化油相比，油品質量大大提高，氫含量增加，芳烴降低，更容易加工成合格汽油、柴油

15、生產成本降低 22.簡述神華煤直接液化工藝的工藝特點。（1）采用兩段反應，懸浮床反應器，處理能力大，效率高，溫度455 、壓力19MPa，提高了煤漿空速；（2）采用合成超細鐵基催化劑，用量減少，同時避免了HTI膠體催化劑加入煤漿的難題；（3）取消溶劑脫灰工序，采用減壓蒸餾進行固液分離；（4）循環(huán)溶劑全部加氫，提高溶解供氫能力；（5）液化粗油加氫采用離線加氫模式。23.初級液化產品提質加工的原因是什么？煤加氫液化的目的主要是提供發(fā)動機燃料，但煤直接液化的初級產品中組成復雜、雜質含量高、組分沸點范圍廣、穩(wěn)定性差等，不宜直接使用，必須經過提質加工，改善性能，才能得到類似石油制品那樣的、符合使用要求的

16、液體燃料。24.初級液化產品提質的工藝目的有哪些？（1）降低芳烴含量，滿足質量要求的汽油、柴油產品；（2）芳烴特別是多環(huán)芳烴易吸附于催化劑表面發(fā)生縮聚而形成焦炭，導致催化劑失活，因此，加氫可延長催化劑的壽命。25.煤直接液化所使用的關鍵設備有哪些？反應器、高壓煤漿泵、煤漿加熱爐、煤漿減壓閥、分離器1. 費托合成中最主要的產物是哪幾類？產物以直鏈烷烴、烯烴為主。 產品包括汽油、柴油、石蠟、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛和酮等100多種。產品: C1C50的化合物 乙烯、丙烯、丁烯（液化氣）； 汽油、柴油（燃料油）； 石蠟、聚合物（重油）； 烯烴、醇、醛和酮等（化學原料）2. F-T合成的化學反應包括

17、哪些？ 3. 哪些因素對費托合成轉化率、產品分布有影響？催化劑 反應器：漿態(tài)床重質組分產率最高，低碳烴產率低；固定床其次；氣流床重質組分產率最低，低碳烴產率高 H2/CO比：H2/CO比增加，硬蠟產率下降，甲烷產率增加。H2/CO比增加，生成烴類產品的產率增加。反應壓力：增大壓力，F(xiàn)-T合成反應速度加快，但副反應速度也加快。過大的壓力降低了催化劑的活性，需要高壓容器，設備的投資費用高；壓力增太，能耗隨之增大。壓力增大有利于長鏈烴的生成。溫度：化學平衡：溫度升高對F-T合成反應不利。而積炭反應為吸熱反應。升高溫度有利于積炭反應的發(fā)生。過高的溫度易使催化劑超溫燒結，縮短了使用壽命。動力學：溫度升高

18、，反應速度加快，同時副反應速度也隨之加快。操作溫度取決于所用催化劑?？账?增加空速，可提高其生產能力，并有利于及時移走反應熱，防止催化劑超溫。但空速增大，能耗增大。空速過小，不能滿足生產需求 ?？账僭龃?，轉化率降低，產物輕。反應氣組成 原料氣中的(CO+H2)含量高，反應速度快，轉化率高，但反應放出的熱量多，易使催化劑床層溫度升高。原料氣中V(H2)V(CO)的比值高，有利于飽和烴的生成；V(H2)V(CO)的比值低，有利于生成烯烴及含氧化合物。一般要求（CO+H2）含量80%85%； V(H2)V(CO)=22.5。4. Sasol公司使用的費托合成反應器有哪幾種類型？其名稱是什么？簡述各自特點？固定床反應器（Arge反應器）A 反應器特點： 管殼式，管內裝填沉淀鐵催化劑；管外為沸騰水。B 反應熱的移出： 管外為沸騰水，通過水的蒸發(fā)移走管內的反應熱，產生蒸汽（為防止催化劑失活和積碳）。優(yōu)點：易于操作；催化劑和液體產品分離容易。缺點：反應器制造昂貴。需要定期更換鐵基催化劑；拆卸復雜循環(huán)流化床合成工藝 使用循環(huán)流化Synthol 反應器A 反應器特點：熔鐵催化劑隨原料氣一起進入反應器，又隨反應產物排出反應器，催化劑在反應器內不停地運動，循環(huán)于反應器和催化劑沉降室之間。可以加入新催化劑，也可以移走舊催化劑。B 反應熱的移出：反應器上下兩段設油冷卻裝置，用以