煤炭液化技术复习资料

1、 第三章1. 什么是煤炭直接液化？ 定义：煤经化学加工转化成洁净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。2. 煤炭直接液化的途径是什么？如何实施？ 途径：煤先经加氢裂解等过程转化为液化油，再提质加工得到成品油。具体实施：先热解反应产生自由基碎片再由自由基碎片加氢得到的油再经脱杂（S，N，O等杂原子），缩合反应得到成品油。3. 煤炭直接液化反应有哪些？主要反应是什么？ 煤的热解反应 自由基碎片的加氢反应 脱杂原子反应 缩合反应4. 什么是自由基碎片？在直接液化过程中，煤的大分子结构首先受热分解，而使

2、煤分解成以结构单元缩合芳烃为单个分子的独立的自由基碎片5. 自由基碎片加氢反应中氢的来源是什么？哪些是主要来源？ 供给自由基的氢源主要有：（1）外界供给的氢在催化剂作用下变为活性氢；（2）溶剂可供给的或传递的氢；（3）煤本身可供应的氢（煤分子内部重排、部分结构裂解或缩聚形成的氢）；（4）化学反应生成的氢，如CO和H2O反应生成的氢等。6. 煤直接液化研究中油，沥青烯，前沥青烯，残渣是如何定义的？ （1）油：可溶于正己烷的物质 （2）沥青烯：不溶于正己烷而溶于苯 （3）前沥青烯：不溶于苯而溶于四氢呋喃或吡啶 （4）残渣：不溶于四氢呋喃或吡啶的物质7. 描述煤炭直接液化反应的历程？ 首先，煤在溶剂

3、中膨胀形成胶体系统，有机质进行局部溶解，发生煤的解体破坏，350400左右发生分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应，生成沥青质含量很多的高分子物质。 当温度达到450480时，溶剂中氢的饱合程度增加，使氢重新分配程度也相应增加，从而使煤加氢液化过程逐步加深，使高分子物质（沥青质）转变为低分子产物油和气。这个过程中也是存在分解、加氢、解聚、聚合以及脱杂原子等一系列反应 1）先裂解后加氢。 2）反应以顺序进行为主。虽然在反应初期有少量气体和轻质油生成，不过数量不多。 3）前沥青烯和沥青烯是主要中间产物。4）结焦反应的发生。当反应温度过高，氢压不足或反应时间过长，已形成的前沥青烯、沥青烯以

4、及煤裂解生成的自由基碎片可能缩聚成不溶于任何有机溶剂的焦；油亦可裂解、聚合生成气态烃和分子量更大的产物。8. 煤中矿物质对煤碳直接液化有什么影响？ 中的矿物质对煤加氢液化既有催化作用，又有减弱催化剂的催化作用。例如： Fe、Co、Mo等元素对液化有促进（催化）作用；Si、Al、Ca、Mg等元素阻碍液化进行，易沉积、结垢，使催化剂失活，堵塞管道磨损设备并影响传热。9. 煤加氢液化的溶剂有哪些重要作用？溶剂的作用 （1）热溶解煤 （2）溶解氢气 （3）供氢作用 （4）溶剂直接与煤反应 （5）其他作用10. 催化剂有哪些特性？（1）催化剂能够改变化学反应速度；（2）催化剂不改变化学平衡；（3）催化剂

5、对反应具有选择性；（4）催化剂在反应中不被消耗；（5）催化剂具有一定的寿命。11. 催化剂在煤炭加氢液化中有什么作用？ 降低氢分子的键合能使之活化，形成活性氢。促进溶剂的再氢化、氢源与煤之间的氢传递。选择性作用。12. 加氢液化催化剂有工业价值的有哪些？煤加氢催化剂的种类很多，有工业价值的主要是： （1）金属氧化物：钴、钼、镍、钨的氧化物等； （2）铁系化合物：含氧化铁的矿物或铁盐； （3）金属卤化物：如SnCl2、ZnCl2。13. 煤液化过程中影响因素？（1） 温度（T升高原料先溶解后裂解最后缺氢产焦，反应达平衡时间短）（2） 氢压（只要设备满足，压力越高越好）（3） 反应时间（受溶剂，催

6、化剂，煤种本身性质，压力，温度以及对产品的质量要求等因素有关）（4） 气氛（5） 煤炭性质（6） 溶剂（7） 催化剂第四章1煤的加氢液化生产过程一般由哪几个工序组成？液化过程一般分为：（1）煤糊制备（2）液相加氢（3）气相加氢（4）产品精制等四个阶段2.IG法液化残渣固液分离的方法？离心过滤3.煤液化过程中液相加氢和气相加氢的目的是什么？第一段煤糊液相加氢，目的是制得325馏分油，为气相裂解加氢提供原料；第二段气相裂解加氢，将325馏分油加氢裂解为汽油。4.IGOR工艺和DT工艺有哪些异同点？改进后有哪些突出优点？联合粗油精制工艺与联合净油精制工艺有何区别？相同点：工艺过程依然是煤浆制备、加氢

7、液化、固液分离、液化粗油精制等不同点：DT工艺：传统煤高压加氢 IGOR：深度加氢DT工艺：将煤液化粗油的加氢精制、饱和等过程与煤的糊相加氢液化整合在同一套高压系统内优点：缩短了工艺过程，直接生产出合格洁净的燃料油，改善了生产操作环境，且为煤液化工业化的经济性改善创造了技术条件联合粗油精制：首先把一个固定床反应器放置在中间分离器下游，使净粗油在冷凝之前，以汽相状态就进行加氢精制 对重质油和减压闪蒸塔顶流出馏分用固定床反应器进行加氢精制联合净油精制：改进精制流程，对净油（经过一次加氢的清洁的合成油）也用固定床反应器进行加氢精制。5.简述IGOR工艺演变过程（1）煤糊固体浓度大于50%，煤处理能力

8、大（2）煤加氢反应采用悬浮床反应器（固体煤、催化剂、未反应煤等悬浮于溶剂中一起流动），煤浆一次性通过，然后转入后续设备。（3）煤加氢反应采用可弃性赤泥作催化剂；（4）液化残渣的分离由离心过滤改为减压蒸馏，设备处理能力增大，操作简化，蒸馏残渣高温下仍可泵送；（5）液化残渣直接气化制氢而不是干馏；（6）循环油由重油改为中油，不含固体和沥青烯，粘度大大降低，溶剂的供氢能力增强，反应压力降至30MPa（7）将糊相加氢与液化油提质串联在一套高压系统，避免原来多套设备间压力变化造成的能量损失；（8）粗油、净油加氢反应器采用固定床反应器，使用Mo-Ni型载体催化剂；（9）由IGOR工艺生产的精制合成原油与传

9、统煤加氢液化生产的合成原油性质根本不同6H-煤法工艺最大特点。（1）反应器：采用固、液、气三相沸腾床催化反应器，增强反应器内物料分布均衡、温度均匀;（2）催化剂：为高效柱状Co-Mo/Al2O3；（3）反应温度保持450-460 oC，压力20 MPa;（4）煤处理量为200-600 t/d。7.为什么H-煤法煤浆的预热温度可以比液化反应温度低100左右？煤的加氢是强放热反应8.H-煤法反应后如何进行固液分离？减压蒸馏9.CSTL工艺对H-煤法的最大改进是什么？改进后有何突出特点？改进：增加一套反应器，其固液分离采用临界溶剂脱灰装置(CSD)，脱除液化产物中的矿物和未转化的煤，比减压蒸馏回收更

10、多的重质油，工艺特点：（1）两个沸腾床反应器紧密连结，缩短了反应产物在两段间的停留时间，防止或减少缩合反应，有利于馏分油产率提高。（2）采用Kerr-McGee的临界溶剂脱灰技术（CSD），脱除液化产物中的矿物和未转化的煤（3）两段加氢液化都使用高活性Ni/Mo等催化剂，使更多的渣油转变为粗柴油馏分。（4）部分含固体物溶剂循环，不但减少Kerr-McGee装置的物料量，而且使灰浓缩物带出的能量损失由22%减少到15%特点：提高了煤转化率和油产率，馏分油质量好，N、S杂原子含量减少，H利用率（油产率/氢耗量）提高。10.CSTL工艺采用什么方法进行固液分离？临界溶剂脱灰装置(CSD)11.HTI

11、法对CSTL工艺做了哪些改进？（1）催化剂：用胶体Fe催化剂代替Ni/Mo催化剂进行煤的加氢；（2）反应器流态：采用外循环全返混三相鼓泡悬浮床反应器，强化了传热、传质，油产率高，氢耗低；（3）液化粗油在线加氢：与IGOR工艺类似，对液化粗油进行在线加氢精制，提高了馏分油品质；12.HTI工艺采用什么方法进行固液分离？采用溶剂萃取脱灰技术13.试分析比较H-煤法、CSTL工艺和HTI工艺三者之间的异同点。14.SRC法工艺特点有哪些？其主要工艺目的是什么？SRC-I工艺特点（1）不外加催化剂，利用煤灰自身催化作用；（2）反应条件温和，温度400-450 ，压力10-15 MPa，反应时间20-6

12、0min；（3）氢耗低，约2；（4）主要产品为固体SRC，产率约60；（5）采用压滤固液分离技术SRC-II工艺特点（1）用部分热煤溶浆作循环溶剂（2）采用减压蒸馏法完成固液分离（3）不外加催化剂，通过煤中矿物质催化活性的有效利用（4）反应温度、压力高于SRC-I，分别为440-466 和 14 MPa，反应热较大，需要喷入冷氢控温；（5）反应器流态，悬浮夹带床；（6）产品以油为主，氢耗比SRC-I高一倍。目的：生产清洁的低硫低灰的固体燃料和液体燃料。15.SRC-I和SRC-II的固液分离方法各是什么？过滤 减压蒸馏16.SRC-I和SRC-II的主要区别有哪些？（1）高温气液分离器底部的含

13、固淤浆作循环溶剂。（2）以减压蒸馏代替过滤，效率得以提高。（3）压力温度更高，加氢深度大，氢耗比SRC-I高一倍，产品以液体油为主。17.SRC-II工艺的产物主要是液体的原因是什么？压力温度更高，加氢深度大，氢耗比SRC-I高一倍18.Exxon供氢体溶剂法（EDS）的工艺特点有哪些？（1）煤在非催化条件下加氢液化，通过专门加氢的溶剂供氢，增加了轻馏分产率和操作稳定性；（2）溶剂加氢和煤加氢分开进行，避免了未反应煤、灰分等与高活性催化剂直接接触，提高了催化剂寿命；（3）采用减压蒸馏进行固液分离。减压蒸馏塔底物送灵活焦化装置进行焦化气化，液体产率可增加5%10%。（4）反应条件温和，43047

14、0 ，1116MPa。19.“煤加氢抽提液化”与“煤直接加氢液化”两类煤直接液化工艺的主要区别是什么？有无催化剂20.日本NEDOL工艺特点有哪些？反应器操作温度430-465，压力17-19MPa，反应时间90-150min固液分离：减压蒸馏循环溶剂催化加氢 重油21.什么是煤油共炼？有何优点？ 煤油共炼实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，优点：煤和石油重油之间存在协同效应，生成油总量比单独加工煤或重油要多 与煤液化相比，由于是一次通过，油品产量大大增加 氢耗降低，氢利用率大幅度提高 产品油与煤液化油相比，油品质量大大提高，氢含量增加，芳烃降低，更容易加工成合格汽油、柴油 生产成本降低 2

15、2.简述神华煤直接液化工艺的工艺特点。（1）采用两段反应，悬浮床反应器，处理能力大，效率高，温度455 、压力19MPa，提高了煤浆空速；（2）采用合成超细铁基催化剂，用量减少，同时避免了HTI胶体催化剂加入煤浆的难题；（3）取消溶剂脱灰工序，采用减压蒸馏进行固液分离；（4）循环溶剂全部加氢，提高溶解供氢能力；（5）液化粗油加氢采用离线加氢模式。23.初级液化产品提质加工的原因是什么？煤加氢液化的目的主要是提供发动机燃料，但煤直接液化的初级产品中组成复杂、杂质含量高、组分沸点范围广、稳定性差等，不宜直接使用，必须经过提质加工，改善性能，才能得到类似石油制品那样的、符合使用要求的液体燃料。24.

16、初级液化产品提质的工艺目的有哪些？（1）降低芳烃含量，满足质量要求的汽油、柴油产品；（2）芳烃特别是多环芳烃易吸附于催化剂表面发生缩聚而形成焦炭，导致催化剂失活，因此，加氢可延长催化剂的寿命。25.煤直接液化所使用的关键设备有哪些？反应器、高压煤浆泵、煤浆加热炉、煤浆减压阀、分离器1. 费托合成中最主要的产物是哪几类？产物以直链烷烃、烯烃为主。 产品包括汽油、柴油、石蜡、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛和酮等100多种。产品: C1C50的化合物 乙烯、丙烯、丁烯（液化气）； 汽油、柴油（燃料油）； 石蜡、聚合物（重油）； 烯烃、醇、醛和酮等（化学原料）2. F-T合成的化学反应包括哪些？ 3. 哪

17、些因素对费托合成转化率、产品分布有影响？催化剂 反应器：浆态床重质组分产率最高，低碳烃产率低；固定床其次；气流床重质组分产率最低，低碳烃产率高 H2/CO比：H2/CO比增加，硬蜡产率下降，甲烷产率增加。H2/CO比增加，生成烃类产品的产率增加。反应压力：增大压力，F-T合成反应速度加快，但副反应速度也加快。过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，设备的投资费用高；压力增太，能耗随之增大。压力增大有利于长链烃的生成。温度：化学平衡：温度升高对F-T合成反应不利。而积炭反应为吸热反应。升高温度有利于积炭反应的发生。过高的温度易使催化剂超温烧结，缩短了使用寿命。动力学：温度升高，反应速度加快，

18、同时副反应速度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。空速 增加空速，可提高其生产能力，并有利于及时移走反应热，防止催化剂超温。但空速增大，能耗增大。空速过小，不能满足生产需求 。空速增大，转化率降低，产物轻。反应气组成 原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高。原料气中V(H2)V(CO)的比值高，有利于饱和烃的生成；V(H2)V(CO)的比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物。一般要求（CO+H2）含量80%85%； V(H2)V(CO)=22.5。4. Sasol公司使用的费托合成反应器有哪几种类型？其名称是什么？简述各自特点？固定床反应器（Arge反应器）A 反应器特点： 管壳式，管内装填沉淀铁催化剂；管外为沸腾水。B 反应热的移出： 管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽（为防止催化剂失活和积碳）。优点：易于操作；催化剂和液体产品分离容易。缺点：反应器制造昂贵。需要定期更换铁基催化剂；拆卸复杂循环流化床合成工艺 使用循环流化Synthol 反应器A 反应器特点：熔铁催化剂随原料气一起进入反应器，又随反应产物排出反应器，催化剂在反应器内不停地运动，循环于反应器和催化剂沉降室之间。可以加入新催化剂，也可以移走旧催化剂。B 反应热的移出：反应器上下两段设油冷却装置