煤质特性与煤直接液化关系分析

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1、煤质特性与煤直接液化关系分析--雒路斌（中国矿业大学应用技术学院进修化工10-2班）摘要简要讨论了原料煤特性对煤直接液化的影响，在煤的组成和物理性质等与煤液化关系之间建立良好的对应关系并总结了适合直接液化用煤种的一些特性。关键词洁净煤技术煤炭直接液化煤质特性前言传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术，即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术，目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术，发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等。是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导

2、技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。根据我国国情，洁净技术包括：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进的燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池（文献[5]）。煤炭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,转化过程是在在含煤粉、溶剂和催化剂的煤浆系统中进行加氢、解聚,需要较高的压力和温度。影响煤直接液化的因素有很多,主要有原料煤的性质、溶剂、气氛、工艺参数与催化剂等,在这里主要讨论原料煤的性质对煤直接液化的影响。全球能源消费持续增长，能源价格总体下降，能源生产与消费走向全球化，矿物能源资源丰富，

3、人们对能源关注的重点是捷径和高效，这将是21世纪影响能源科技与产业发展的总趋势。中国发展清洁能源的出路在于改善消费结构，合理、高效、捷径地开发利用丰富的煤炭资源。煤炭的洁净化加工和转化技术是洁净能源新技术的重要领域；能源资源的合理开发将是西部大开发中重点领域之一，调整能源结构，发展洁净能源需要一系列配套的政策和系统的法规支撑(文献[2])。对于煤的高效清洁利用(文献[4])：1)国外提出合成气园概念    各工业发达国家制定了21世纪能源和能源科技新世纪战略规划或计划，旨在解决能源利用造成的环境问题。例如，美国洁净煤技术计划（CCT）已转入“展望21”计划，制定了21世纪美国煤炭

4、能源工厂的发展规划。值得一提的是，Shell（壳牌）公司提出合成气园的概念，它亦以煤的气化或渣油气化为核心，所得的合成气用于整体煤气化联合循环（IGCC）发电、生产甲醇和化肥，并作为城市煤气供给用户。合成气园的概念比一般的多联产系统更为广泛，更接近工业生态科技园模式。2)国内：洁净煤技术仍待发展   “九五”及“十五”期间，我国洁净煤技术发展迅速，一些重点领域或关键技术的研究开发、推广应用取得突破。其中，煤炭洗选、配煤、水煤浆、循环流化床等技术已投入商业化应用；自主知识产权的超临界机组、烟气脱硫、大型煤气化技术等正在开发之中；以自主技术为主的煤炭液化、IGCC、煤层气开发等技术已

5、开始进入工业性示范阶段；型煤、中小型燃煤工业锅炉技术、煤矸石综合利用、粉煤灰综合利用、矿井水资源化利用等技术正在提高和完善之中。但当前的洁净煤技术尚不能适应国民经济发展及市场需求。1煤化程度与液化特性的关系一般说来,除无烟煤不能液化外,其他煤均可不同程度地被液化。煤炭加氢液化的难度随煤的变质程度的增加而增加,即泥炭<年轻褐煤<褐煤<高挥发分烟煤<低挥发分烟煤。另外腐泥煤比腐植煤容易加氢液化。表1列出了煤化程度与加氢液化转化率的关系(文献[1])。表1煤化程度与其加氢液化转化率的关系煤种液体收率气体收率总转化率中等挥发分烟煤622890高挥发分烟煤A71.52091.5高挥发分烟煤

6、B741791高挥发分烟煤C7321.594.5次烟煤B66.52692.5次烟煤C582987褐煤573087泥炭444084煤中挥发分的高低是煤化程度的一种表征指标,越年轻的煤挥发分越高、越易液化,通常选择挥发分大于35%的煤作为直接液化煤种。换言之，从制取油的角度出发，通常选用高挥发分烟煤和褐煤为液化用煤。与烟煤相比较，褐煤的氧含量较高，大部分高于20%，高的氧含量不但增加了氢含量，而且液化的水产率较高，使液体油产率相对较低。2煤的化学组成和煤岩组成与液化特性的关系煤的化学组成和煤岩组成对煤液化也有很大的影响。从研究多环芳烃的加氢速度可知，多环芳烃比单环芳烃加氢较快，其中多

7、环链状烃（如葱）比角状烃或中心状烃加氢更快；杂环化合物比碳环化合物容易加氢，因为环中存在的杂原子破坏了环的对称性，通常先在杂环中加氢。煤的化学组成中自由氢的含量与加氢液化过程中所消耗的氢气数量呈反比关系。所谓自由氢是指原料分解时分配到作为液态和加氢产物（如烃类、含硫化合物、含氧化合物和含氨化合物）中的那一部分氢。同一煤化程度的煤，由于形成煤的原始植物种类和成分不同，成煤初期沉积环境的不同，导致煤岩组成也有所不同，其加氢液化的难易程度也不同。研究证实，煤中惰质组（主要是丝质组分）在