煤炭液化方法有几种?
煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。
(1)煤直接液化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煤炭直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。
(2)煤间接液化间接液化是以煤为原料,先气化制成合成气,然后,通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。更多相关煤炭信息点击中国煤炭信息网问吧频道。
煤的气化:是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。
煤的液化:就是在一定条件下(温度、压力、催化剂、溶剂、氢气等)将固体煤炭转化为烃类液体燃料和化工原料的过程。煤炭液化油也叫人造石油,煤和石油都是主要由C、H、O这三种元素构成,但煤的平均分子量大于石油,且H元素含量较低,煤的液化主要指的是使煤的大分子变小,并通过催化加氢而液化,其主要任务是将煤中的H/C比调整至适当的数值。
煤的高温干馏:是以煤为原料,在隔绝空气条件下,加热到950℃左右,经高温干馏生产焦炭,同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。产品用途:煤经焦化后的产品有焦炭、煤焦油、煤气及其他化学产品等。
拓展资料:
煤用于炼焦,可以产生煤焦油及氨水。焦碳是用于炼铁的重要原料。煤焦油可提取多种工业用的重要化合物。很多人以为煤气是从煤制造出来的,但事实是煤气是从原油提炼出来的石脑油再加以提炼而成的。煤也可以直接汽化,生成水煤气(一氧化碳和氢的混合物),直接用做清洁燃料。
煤,尤其是烟煤(任何挥发分较高的煤)直接作为燃料会冒出黑烟,浪费其中挥发分并造成大气污染,英国由于气候多雾,对污染尤其敏感,早在20世纪初即颁布法律禁止将原煤直接作为燃料,只能燃烧焦碳或半焦。
焦煤和焦炭利用:焦碳作为炼铁的重要原料,对生铁的质量有关键的作用,如果含硫和磷高,会严重降低生铁质量,灰分高会降低热值。因此用于炼焦的煤必须经过洗选,以降低其灰分和硫含量。炼出的焦碳必须选大块坚实的,不能在高炉中被压碎,以便可以通风。选出的碎焦只能做燃料,碎焦做燃料发热量大,不冒烟,是很好的燃料。
参考资料:百度百科-煤
埃克森供氢溶剂法
简称EDS法,为美国埃克森研究和工程公司1976年开发的技术。原理是借助供氢溶剂的作用,在一定温度和压力下将煤加氢液化成液体燃料。建有日处理250t煤的半工业试验装置。其工艺流程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离几个部分(图1)。首先将煤、循环溶剂和供氢溶剂(即加氢后的循环溶剂)制成煤浆,与氢气混合后进入反应器。反应温度425~450℃,压力10~14MPa,停留时间30~100min。反应产物经蒸馏分离后,残油一部分作为溶剂直接进入混合器,另一部分在另一个反应器进行催化加氢以提高供氢能力。溶剂和煤浆分别在两个反应器加氢是EDS法的特点。在上述条件下,气态烃和油品总产率为50%~70%(对原料煤),其余为釜底残油。气态烃和油品中 C1~C4约占22%,石脑油约占37%,中油(180~340℃)约占37%。石脑油可用作催化重整原料,或加氢处理后作为汽油调合组分。中油可作为燃料油使用,用于车用柴油机时需进行加氢处理以减少芳烃含量。减压残油通过加氢裂化可得到中油和轻油。
溶剂精炼煤法
简称SRC法,是将煤用溶剂制成浆液送入反应器,在高温和氢压下,裂解或解聚成较小的分子。此法首先由美国斯潘塞化学公司于60年代开发,继而由海湾石油公司的子公司匹兹堡-米德韦煤矿公司进行研究试验,建有日处理煤50t的半工业试验装置。
按加氢深度的不同,分为SRC-Ⅰ和SRC-Ⅱ两种。SRC-Ⅰ法(图2)以生产固体、低硫、无灰的溶剂精炼煤为主,用作锅炉燃料,也可作为炼焦配煤的黏合剂、炼铝工业的阳极焦、生产碳素材料的原料或进一步加氢裂化生产液体燃料。近年来,此法较受产业界重视。SRC-Ⅱ法用于生产液体燃料,但因当今石油价格下降以及财政困难,开发工作处于停顿状态。
两种方法的工艺流程基本相似。最初用石油的重质油作溶剂,在运转过程中以自身产生的重质油作溶剂和煤制成煤浆,与氢气混合、预热后进入溶解器,从溶解器所得产物有气体、液体及固体残余物。先分出气体,再经蒸馏切割出馏分油。釜底物经过滤将未溶解的残煤及灰分分离。SRC-Ⅰ法将滤液进行真空闪蒸分出重质油,残留物即为产品──溶剂精炼煤(SRC)SRC-Ⅱ法则将滤液直接作为循环溶剂。固液分离采用过滤,设备庞大,速度慢。近年试验采用超临界流体萃取脱灰法,操作条件:压力10~14MPa、温度450~480℃。以烟煤为原料,SRC-Ⅰ法可得约60%溶剂精炼煤,尚有少量馏分油。SRC-Ⅱ法可得10.4%气态烃、2.7%石脑油及24.1%中质馏分油和重质油。
氢煤法
由美国戴纳莱克特伦公司所属碳氢化合物研究公司于1973年开发,建有日处理煤600t的半工业装置。原理是借助高温和催化剂的作用,使煤在氢压下裂解成小分子的烃类液体燃料。与其他加氢液化法比较,氢煤法的特点是采用加压催化流化床反应器(图3)。操作温度 430~450℃,压力20MPa,煤速240~800kg/(h·m),催化剂补充量每吨煤为0.23~1.4kg催化剂。在以上条件下,约520℃的C4馏分油产率可达干烟煤的40%~50%(质量)。催化剂为颗粒状钼钴催化剂。利用反应器的特殊结构,以及适当的煤粒和催化剂颗粒大小的比例,反应过程中残煤、灰分及气液产物,可以从反应器导出,而催化剂仍留于反应器内,为了保持催化剂活性,运转过程需排放少量已使用过的催化剂(每天约1%~3%),由反应器顶部再补加新催化剂。采用流化床反应器的优点是,可保持反应器内温度均匀,并可利用反应热加热煤浆。由反应器导出的液体产物可用石油炼制方法加工成汽油和燃料油。
煤直接液化技术是由德国人于1913年发现的,并于二战期间在德国实现了工业化生产。德国先后有12套煤炭直接液化装置建成投产,到1944年,德国煤炭直接液化工厂的油品生产能力已达到423万吨/年。二战后,中东地区大量廉价石油的开发,煤炭直接液化工厂失去竞争力并关闭。
70年代初期,由于世界范围内的石油危机,煤炭液化技术又开始活跃起来。日本、德国、美国等工业发达国家,在原有基础上相继研究开发出一批煤炭直接液化新工艺,其中的大部分研究工作重点是降低反应条件的苛刻度,从而达到降低煤液化油生产成本的目的。目前世界上有代表性的直接液化工艺是日本的NEDOL工艺、德国的IGOR工艺和美国的HTI工艺。这些新直接液化工艺的共同特点是,反应条件与老液化工艺相比大大缓和,压力由40MPa降低至17~30MPa,产油率和油品质量都有较大幅度提高,降低了生产成本。到目前为止,上述国家均已完成了新工艺技术的处理煤100t/d级以上大型中间试验,具备了建设大规模液化厂的技术能力。煤炭直接液化作为曾经工业化的生产技术,在技术上是可行的。目前国外没有工业化生产厂的主要原因是,在发达国家由于原料煤价格、设备造价和人工费用偏高等导致生产成本偏高,难以与石油竞争。