化工新技術(shù)結(jié)課論文

化工新技術(shù)結(jié)課論文---煤炭直接液化用催化劑的研究進(jìn)展2011.10煤炭直接液化用催化劑的研究進(jìn)展中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院趙蒙恩江蘇徐州221008【摘要】我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富,煤液化制油技術(shù)是緩解我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中原油供應(yīng)不足的措施。而催化劑在煤直接液化中發(fā)揮著重要的作用。本文論述了煤炭直接液化用催化劑的分類，催化原理以及應(yīng)用前景及進(jìn)展。論述了鐵催化劑、超微高分散性催化劑、微生物酶催化劑在煤液化方面的研究。以推進(jìn)煤直接液化的工業(yè)應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】煤炭直接液化催化劑進(jìn)展0．引言世界上煤的儲(chǔ)量比石油豐富得多，有可能成為未來(lái)燃料的主要來(lái)源[1]。煤直接液化能夠提供分子量比原煤低，H/C原子比比原煤高的液體燃料,仍是廣泛研究的從煤制備潔凈液體材料的重要途徑[2],公認(rèn)的比較成功的煤直接液化工藝有兩段或多段工藝和煤油共處理工藝，近年來(lái)還有鐵基催化劑、超微高分散性催化劑、微生物酶催化劑、煤與廢塑料在直接液化應(yīng)用中的研究。從某種程度上來(lái)講，一種煤直接液化工藝開發(fā)的成功與否,取決于其采用的催化劑。根據(jù)煤直接液化工藝的特點(diǎn),可將煤液化催化劑分為兩大類:一類用于從煤直接生成液化油,另一類用于將液化油進(jìn)一步提質(zhì)制備滿足市場(chǎng)需要的運(yùn)輸燃料油。1．煤直接液化的原理煤直接液化是煤在一定溫度、壓力和催化劑的作用下加氫轉(zhuǎn)化的過(guò)程[3]，煤分子中的一些鍵能較小的化學(xué)鍵發(fā)生熱斷裂，成較小分子的自由基。在加氫反應(yīng)中所使用的循環(huán)油通常采用H/C較高的飽和烴，在加壓時(shí)又有相當(dāng)量的氣相氫溶于循環(huán)油中，兩者均提供使自由基穩(wěn)定的氫源。由于C—H鍵比H—H鍵活潑而易于斷裂。因此，循環(huán)油是主要的供氫載體，催化劑的功能是促進(jìn)溶于液相中的氫與脫氫循環(huán)油間的反應(yīng)，使脫氫循環(huán)油加氫并再生。在直接液化過(guò)程中，煤的大分子結(jié)構(gòu)首先受熱分解，而使煤分解成以結(jié)構(gòu)單元縮合芳烴為單個(gè)分子的獨(dú)立的自由基碎片。在高壓氫氣和催化劑存在下，這些自由基碎片又被加氫，形成穩(wěn)定的低分子物。自由基碎片加氫穩(wěn)定后的液態(tài)物質(zhì)可分成油類、瀝青烯和前瀝青烯等三種不同成分,對(duì)其繼續(xù)加氫，前瀝青烯即轉(zhuǎn)化成瀝青烯，瀝青烯又轉(zhuǎn)化為油類物質(zhì)。油類物質(zhì)再繼續(xù)加氫，脫除其中的氧、氮和硫等雜原子，即轉(zhuǎn)化為成品油。成品油經(jīng)蒸餾，按沸點(diǎn)范圍不同可分為汽油、航空煤油和柴油等[4]。催化劑的作用是吸附氣體中的氫分子,并將其活化成活性氫以便被煤的自由基碎片接受。煤直接液化是生產(chǎn)液體燃料的替代品和煤基材料的重要方法，是煤炭高效潔凈利用技術(shù)的方向之一。經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的研究和發(fā)展，煤直接液化技術(shù)已基本成熟。要使煤炭直接液化達(dá)到商業(yè)可行的目標(biāo)，開發(fā)有效、環(huán)境友好和成本低廉的催化劑是關(guān)鍵技術(shù)之一。2.煤直接液化用催化劑2.1煤直接液化用催化劑的分類作為煤炭直接液化催化劑，可分為三大類。第一類是鈷（Co）鉬（Mo）、鎳（Ni）催化劑；第二類是金屬鹵化物催化劑，如ZnCl2、SnCl2等；第三類是鐵系催化劑，包括含鐵的天然礦石、含鐵的工業(yè)廢渣和各種純態(tài)鐵的化合物（如鐵的氧化物、氫氧化物和硫化物）。研究表明，第一類催化劑的催化活性較高，但這類催化劑價(jià)格比較昂貴而且丟棄對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重，因此用后需要回收。第二類金屬鹵化物催化劑屬酸性催化劑，裂解能力強(qiáng)，但對(duì)煤液化裝置有較強(qiáng)的腐蝕作用。第三類鐵系催化劑活性/價(jià)格比高，進(jìn)入灰渣對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，是目前煤炭直接液化催化劑研究的重點(diǎn)方向。2.2催化原理究還很不夠,應(yīng)積極投入,迎頭趕上,以促進(jìn)煤直接液化工藝的大規(guī)模工業(yè)化,及盡快被市場(chǎng)所接受。煤炭液化技術(shù)至關(guān)重要，我們?nèi)孕鑼?duì)煤直接液化技術(shù)中用的催化劑做進(jìn)一步研究?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】[1]SrivastavaRD.McllvriedH,PrePap-AmChemSovDicFuelchem.1995,40(3):513[2]MochidaI.SakanishiK.AdvancesinCatalysisNewYork:Acadimicpress,1994,40:39-85[3]舒歌平、李文博等。一種高分散鐵基煤直接液化催化劑的制備方法。2005-02-16，B01J23/745C10G1/06[4]任潤(rùn)厚.煤炭液化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2005,33(12):67-69.[5]MitsubishiChemIndLtd.Methodofcoalliquefaction(BR)purpose:JP,55116794A[P]1980.09.08[6]NipponBrownCoalLiquefactionCorp.Methodofliquefyingcoal:JP,07224283A[P].1995.08.22[7]SumitomoMetalIndLtd.Coalliquefactionusingironcontainingcatalyst:JP,59068390A[P]1984.04.18[8]中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所.煤液化催化劑的制造方法:中國(guó),95106156[P].1998212221煤直接液化催化劑的研究和開發(fā)是降低液化成本、提高液化油收率的關(guān)鍵[9]申峻,王志忠.煤炭轉(zhuǎn)化,1999,22(1):6～9[10]王村彥,黃摹杰,吳春來(lái),等.煤炭科學(xué)技術(shù),1998,26(4):24～25[11]朱曉蘇.煤炭轉(zhuǎn)化.2001,24(2):66～70[12]CuginiAV,KnmslmmDLettRG,etal.CatalysisToday,1994,(19):395[13]董麗輝,張朝輝,周曉云,等.煤炭轉(zhuǎn)化,2003,26(1):12～15[14]王英,王力,王學(xué)民,等.煤炭轉(zhuǎn)化,2006,29(1):19～22