煤的液化

从煤中产生液体燃料的一系列方法的统称

煤的液化是指从煤中产生液体燃料的一系列方法的统称。最初的液化方法是先利用煤产生氢和一氧化碳的混合气体，然后使这种气体在催化作用下成为液态碳氢化合物燃料。更先进的直接的煤液化方法是高温热解法和溶剂萃取法；前者是通过高温热解煤产生蒸气，蒸气凝结成燃料油；后者是把粉碎了的煤与油混合，再经过热催化反应达到液化的目的；

特点

（1）液化油收率高。例如采用HTI工艺，升华煤的油收率可高达63%-68%；

（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，加上制氢用煤，约3-4吨原料产1吨液化油。

（3）馏份油以汽、柴油为主，目标产品的选择性相对较高；

（4）油煤浆进料，设备体积小，投资低，运行费用低；

（5）反应条件相对较苛刻，如德国老工艺液化压力甚至高达70MPa，现代工艺如IGOR、HTI、NEDOL等液化压力也达到17-30MPa，液化温度430-470℃；

（6）出液化反应器的产物组成较复杂，液、固两相混合物由于粘度较高，分离相对困难；

（7）氢耗量大，一般在6%-10%，工艺过程中不仅要补充大量新氢，还需要循环油作供氢溶剂，使装置的生产能力降低。

产物和目的

液化产物有液态的碳氢化合物、煤气和水。这些产物的生成量受到多种条件的影响，主要是煤的煤化程度(煤种)、液化用的溶剂、液化工艺及操作条件等。

液化目的是获得液态的碳氢化合物。这些液态碳氢化合物可进一步加工，制成汽油、柴油和煤油等产品，也可将液态碳氢化合物直接用作锅炉燃料；或作为原料进一步加工，以制造电极、碳纤维、粘结剂等。副产的煤气是高热值气体燃料。

加工工艺

煤经化学加工转化为液体产品的过程。可分为五类加工工艺：

（1）煤在高压下加氢的直接加氢液化法；

（2）煤的溶剂抽出油加氢的抽出油化法；

（3）煤的干馏生成油加氢的干馏液化法；

（4）先将煤生成以一氧化碳和氢气为主要成分的煤气，再用催化合成法制得液态油的合成液化法；

（5）煤经溶剂处理的高温分解液化法。在液化过程中，氢将煤中的硫转化为硫化氢，进而被部分氧化成元素硫和水。煤的液化可使煤脱硫率在85%以上。

技术路线

根据加工过程的不同路线，煤的液化分为直接液化和间接液化两种。主要产物是柴油(或汽油)、石脑油和液化石油气(LPG)。

煤直接液化是油煤浆在一定的温度和压力及催化剂作用条件下，通过一系列加氢反应生成液态烃类及气体烃，脱除煤中氧、氮和硫等杂原子的深度转化过程。

典型的煤直接加氢液化工艺包括：氢气制备、油煤浆制备、加氢液化反应、油品加工等先并联后串联4个步骤。氢气制备是加氢液化的重要环节，通常采用煤气化或天然气转化而获得。在煤液化过程中，将煤、催化剂和循环油制成的油煤浆，与制得的氢气混合送入反应器。在液化反应器内，煤首先发生热解反应，生成自由基“碎片”，不稳定的自由基“碎片”再与氢在催化剂存在条件下结合，形成相对分子质量比煤低得多的初级加氢产物。出反应器的产物成分十分复杂，包括气、液、固三相。气相的主要成分是氢气，分离后循环返回反应器重新参加反应；固相为未反应的煤、矿物质及催化剂；液相则为轻油(粗汽油)、中油等馏分油及重油。液相馏分油经提质加工(如加氢精制、加氢裂化和重整)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等产品。重质的液固淤浆经进一步分离得到循环重油和残渣。

煤间接液化是将煤先经气化制成合成气(CO+H2)，再在催化剂的作用下，经Ficher-Tropsch(F-T费托，下同)合成反应，生成烃类产品和化学品的过程。典型煤间接液化工艺包括：煤的气化及煤气净化、变换和脱碳；F-T合成反应；油品加等3个串联步骤。气化装置产出的粗煤气经除尘、冷却得到净煤气，净煤气经CO宽温耐硫变换和酸性气体(包括H2S和CO2等)脱除，得到成分合格的合成气。合成气进入合成反应器，在一定温度、压力及催化剂作用下发生F-T合成反应，H2和CO转化为直链烃类、水以及少量的含氧有机化合物。生成物经三相分离，水相去提取醇、酮、醛等化学品；油相采用常规石油炼制手段(如常压、减压蒸馏)，根据需要切割出产品馏分，经进一步加工(如加氢精制、异构降凝、催化重整、加氢裂化等工艺)得到合格的油品或中间产品；气相经冷冻分离及烯烃转化得到LPG、聚合级丙烯、聚合级乙烯及中热值燃料气。

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