煤炭液化技術(shù)復(fù)習(xí)資料x(chóng)

1、 第三章 1.什么是煤炭直接液化？ 定義：煤經(jīng)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化成潔凈的便于運(yùn)輸和使用的液體燃料、化學(xué)品或化工原料的一種先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)。煤在氫氣和催化劑作用下，通過(guò)加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過(guò)程稱為直接液化。 2.煤炭直接液化的途徑是什么？如何實(shí)施？ 途徑：煤先經(jīng)加氫裂解等過(guò)程轉(zhuǎn)化為液化油，再提質(zhì)加工得到成品油。具體實(shí)施：先熱解反應(yīng)產(chǎn)生自由基碎片再由自由基碎片加氫得到的油再經(jīng)脫雜（S，N，O等雜原子），縮合反應(yīng)得到成品油。 3.煤炭直接液化反應(yīng)有哪些？主要反應(yīng)是什么？ 煤的熱解反應(yīng) 自由基碎片的加氫反應(yīng) 脫雜原子反應(yīng) 縮合反應(yīng) 4.什么是自由基碎片？ 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

2、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 5.自由基碎片加氫反應(yīng)中氫的來(lái)源是什么？哪些是主要來(lái)源？ 供給自由基的氫源主要有： （1）外界供給的氫在催化劑作用下變?yōu)榛钚詺洌?（2）溶劑可供給的或傳遞的氫； （3）煤本身可供應(yīng)的氫（煤分子內(nèi)部重排、部分結(jié)構(gòu)裂解或縮聚形成的氫）； （4）化學(xué)反應(yīng)生成的氫，如CO和H2O反應(yīng)生成的氫等。 6.煤直接液化研究中油，瀝青烯，前瀝青烯，殘?jiān)侨绾味x的？ （1）油：可溶于正己烷的物質(zhì) （2）瀝青烯：不溶于正己烷而溶于苯 （3）前瀝青烯：不溶于苯而溶于四氫呋喃或吡啶 （4）殘?jiān)翰蝗苡谒臍溥秽蜻拎さ奈镔|(zhì) 7.描述煤炭直接液化反應(yīng)的歷程？ 首先

3、，煤在溶劑中膨脹形成膠體系統(tǒng)，有機(jī)質(zhì)進(jìn)行局部溶解，發(fā)生煤的解體破壞，350400左右發(fā)生分解、加氫、解聚、聚合以及脫雜原子等一系列反應(yīng)，生成瀝青質(zhì)含量很多的高分子物質(zhì)。 當(dāng)溫度達(dá)到450480時(shí)，溶劑中氫的飽合程度增加，使氫重新分配程度也相應(yīng)增加，從而使煤加氫液化過(guò)程逐步加深，使高分子物質(zhì)（瀝青質(zhì)）轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿赢a(chǎn)物油和氣。這個(gè)過(guò)程中也是存在分解、加氫、解聚、聚合以及脫雜原子等一系列反應(yīng) 1）先裂解后加氫。 2）反應(yīng)以順序進(jìn)行為主。雖然在反應(yīng)初期有少量氣體和輕質(zhì)油生成，不過(guò)數(shù)量不多。 3）前瀝青烯和瀝青烯是主要中間產(chǎn)物。 4）結(jié)焦反應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高，氫壓不足或反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，已形成的前瀝青

4、烯、瀝青烯以及煤裂解生成的自由基碎片可能縮聚成不溶于任何有機(jī)溶劑的焦；油亦可裂解、聚 合生成氣態(tài)烴和分子量更大的產(chǎn)物。 煤中礦物質(zhì)對(duì)煤碳直接液化有什么影響？8.、CoFe、 中的礦物質(zhì)對(duì)煤加氫液化既有催化作用，又有減弱催化劑的催化作用。例如：等元素阻礙液化進(jìn)行，易沉積、結(jié)MgCa、等元素對(duì)液化有促進(jìn)（催化）作用；Si、Al、Mo 垢，使催化劑失活，堵塞管道磨損設(shè)備并影響傳熱。 煤加氫液化的溶劑有哪些重要作用？9. 溶劑的作用 1）熱溶解煤 （ ）溶解氫氣 （2 ）供氫作用 （3 （ 4）溶劑直接與煤反應(yīng) ）其他作用 （5 催化劑有哪些特性？10. ）催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)速度；（1 ）催化劑不

5、改變化學(xué)平衡；（2 ）催化劑對(duì)反應(yīng)具有選擇性；（3 4（）催化劑在反應(yīng)中不被消耗； 5）催化劑具有一定的壽命。（ 11.催化劑在煤炭加氫液化中有什么作用？氫源與煤之間的氫傳遞。形成活性氫。促進(jìn)溶劑的再氫化、 降低氫分子的鍵合能使之活化， 選擇性作用。 加氫液化催化劑有工業(yè)價(jià)值的有哪些？12. 煤加氫催化劑的種類很多，有工業(yè)價(jià)值的主要是： ）金屬氧化物：鈷、鉬、鎳、鎢的氧化物等；（1 2）鐵系化合物：含氧化鐵的礦物或鐵鹽； （ ZnCl2、。3 （）金屬鹵化物：如SnCl2 13.煤液化過(guò)程中影響因素？ T升高原料先溶解后裂解最后缺氫產(chǎn)焦，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)間短）溫度（1 ）氫壓（只要設(shè)備滿足，壓力越

6、高越好）2（3）反應(yīng)時(shí)間（受溶劑，催化劑，煤種本身性質(zhì)，壓力，溫度以及對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求等因素有關(guān)） （4）氣氛 （5）煤炭性質(zhì) （6）溶劑 （7）催化劑 第四章 1煤的加氫液化生產(chǎn)過(guò)程一般由哪幾個(gè)工序組成？ 液化過(guò)程一般分為：（1）煤糊制備（2）液相加氫（3）氣相加氫（4）產(chǎn)品精制等四個(gè)階段 2.IG法液化殘?jiān)桃悍蛛x的方法？ 離心過(guò)濾 3.煤液化過(guò)程中液相加氫和氣相加氫的目的是什么？ 第一段煤糊液相加氫，目的是制得325餾分油，為氣相裂解加氫提供原料；第二段氣相裂解加氫，將325餾分油加氫裂解為汽油。 4.IGOR工藝和DT工藝有哪些異同點(diǎn)？改進(jìn)后有哪些突出優(yōu)點(diǎn)？聯(lián)合粗油精制工藝與聯(lián)合凈油精

7、制工藝有何區(qū)別？ 相同點(diǎn)：工藝過(guò)程依然是煤漿制備、加氫液化、固液分離、液化粗油精制等 不同點(diǎn)：DT工藝：傳統(tǒng)煤高壓加氫 IGOR：深度加氫 DT工藝：將煤液化粗油的加氫精制、飽和等過(guò)程與煤的糊相加氫液化整合在同一套高壓系統(tǒng)內(nèi) 優(yōu)點(diǎn)：縮短了工藝過(guò)程，直接生產(chǎn)出合格潔凈的燃料油，改善了生產(chǎn)操作環(huán)境，且為煤液化工業(yè)化的經(jīng)濟(jì)性改善創(chuàng)造了技術(shù)條件 聯(lián)合粗油精制：首先把一個(gè)固定床反應(yīng)器放置在中間分離器下游，使凈粗油在冷凝之前，以汽相狀態(tài)就進(jìn)行加氫精制 對(duì)重質(zhì)油和減壓閃蒸塔頂流出餾分用固定床反應(yīng)器進(jìn)行加氫精制 聯(lián)合凈油精制：改進(jìn)精制流程，對(duì)凈油（經(jīng)過(guò)一次加氫的清潔的合成油）也用固定床反應(yīng)器進(jìn)行加氫精制。 5

8、.簡(jiǎn)述IGOR工藝演變過(guò)程 （1）煤糊固體濃度大于50%，煤處理能力大 （2）煤加氫反應(yīng)采用懸浮床反應(yīng)器（固體煤、催化劑、未反應(yīng)煤等懸浮于溶劑中一起流動(dòng)），煤漿一次性通過(guò)，然后轉(zhuǎn)入后續(xù)設(shè)備。 （3）煤加氫反應(yīng)采用可棄性赤泥作催化劑； （4）液化殘?jiān)姆蛛x由離心過(guò)濾改為減壓蒸餾，設(shè)備處理能力增大，操作簡(jiǎn)化，蒸餾殘?jiān)邷叵氯钥杀盟停?（5）液化殘?jiān)苯託饣茪涠皇歉绅s； （6）循環(huán)油由重油改為中油，不含固體和瀝青烯，粘度大大降低，溶劑的供氫能力增強(qiáng)，反應(yīng)壓力降至30MPa （7）將糊相加氫與液化油提質(zhì)串聯(lián)在一套高壓系統(tǒng)，避免原來(lái)多套設(shè)備間壓力變化造成的能量損失； （8）粗油、凈油加氫反應(yīng)器采用固

9、定床反應(yīng)器，使用Mo-Ni型載體催化劑； （9）由IGOR工藝生產(chǎn)的精制合成原油與傳統(tǒng)煤加氫液化生產(chǎn)的合成原油性質(zhì)根本不同 6H-煤法工藝最大特點(diǎn)。 （1）反應(yīng)器：采用固、液、氣三相沸騰床催化反應(yīng)器，增強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)物料分布均衡、溫度; 均勻（2）催化劑：為高效柱狀Co-Mo/Al2O3； o（3）反應(yīng)溫度保持450-460 C，壓力20 MPa; （4）煤處理量為200-600 t/d。 7.為什么H-煤法煤漿的預(yù)熱溫度可以比液化反應(yīng)溫度低100左右？ 煤的加氫是強(qiáng)放熱反應(yīng) 8.H-煤法反應(yīng)后如何進(jìn)行固液分離？ 減壓蒸餾 9.CSTL工藝對(duì)H-煤法的最大改進(jìn)是什么？改進(jìn)后有何突出特點(diǎn)？ 改進(jìn)：增

10、加一套反應(yīng)器，其固液分離采用臨界溶劑脫灰裝置(CSD)，脫除液化產(chǎn)物中的礦物和未轉(zhuǎn)化的煤，比減壓蒸餾回收更多的重質(zhì)油， 工藝特點(diǎn)：（1）兩個(gè)沸騰床反應(yīng)器緊密連結(jié)，縮短了反應(yīng)產(chǎn)物在兩段間的停留時(shí)間，防止或減少縮合反應(yīng)，有利于餾分油產(chǎn)率提高。 （2）采用Kerr-McGee的臨界溶劑脫灰技術(shù)（CSD），脫除液化產(chǎn)物中的礦物和未轉(zhuǎn)化的煤 （3）兩段加氫液化都使用高活性Ni/Mo等催化劑，使更多的渣油轉(zhuǎn)變?yōu)榇植裼宛s分。 （4）部分含固體物溶劑循環(huán)，不但減少Kerr-McGee裝置的物料量，而且使灰濃縮物帶出的能量損失由22%減少到15% 特點(diǎn)：提高了煤轉(zhuǎn)化率和油產(chǎn)率，餾分油質(zhì)量好，N、S雜原子含量減少

11、，H利用率（油產(chǎn)率/氫耗量）提高。 10.CSTL工藝采用什么方法進(jìn)行固液分離？ 臨界溶劑脫灰裝置(CSD) 11.HTI法對(duì)CSTL工藝做了哪些改進(jìn)？ （1）催化劑：用膠體Fe催化劑代替Ni/Mo催化劑進(jìn)行煤的加氫； （2）反應(yīng)器流態(tài)：采用外循環(huán)全返混三相鼓泡懸浮床反應(yīng)器，強(qiáng)化了傳熱、傳質(zhì)，油產(chǎn)率高，氫耗低； （3）液化粗油在線加氫：與IGOR工藝類似，對(duì)液化粗油進(jìn)行在線加氫精制，提高了餾分油品質(zhì)； 12.HTI工藝采用什么方法進(jìn)行固液分離？ 采用溶劑萃取脫灰技術(shù) 13.試分析比較H-煤法、CSTL工藝和HTI工藝三者之間的異同點(diǎn)。 14.SRC法工藝特點(diǎn)有哪些？其主要工藝目的是什么？ SR

12、C-I工藝特點(diǎn) （1）不外加催化劑，利用煤灰自身催化作用； （2）反應(yīng)條件溫和，溫度400-450 ，壓力10-15 MPa，反應(yīng)時(shí)間20-60min； （3）氫耗低，約2； （4）主要產(chǎn)品為固體SRC，產(chǎn)率約60； （5）采用壓濾固液分離技術(shù) SRC-II工藝特點(diǎn) （1）用部分熱煤溶漿作循環(huán)溶劑 （2）采用減壓蒸餾法完成固液分離 （3）不外加催化劑，通過(guò)煤中礦物質(zhì)催化活性的有效利用 （4）反應(yīng)溫度、壓力高于SRC-I，分別為440-466 和 14 MPa，反應(yīng)熱較大，需要噴入冷氫控溫； ）反應(yīng)器流態(tài)，懸浮夾帶床；5（6）產(chǎn)品以油為主，氫耗比SRC-I高一倍。 目的：生產(chǎn)清潔的低硫低灰的固體

13、燃料和液體燃料。 15.SRC-I和SRC-II的固液分離方法各是什么？ 過(guò)濾 減壓蒸餾 16.SRC-I和SRC-II的主要區(qū)別有哪些？ （1）高溫氣液分離器底部的含固淤漿作循環(huán)溶劑。 （2）以減壓蒸餾代替過(guò)濾，效率得以提高。 （3）壓力溫度更高，加氫深度大，氫耗比SRC-I高一倍，產(chǎn)品以液體油為主。 17.SRC-II工藝的產(chǎn)物主要是液體的原因是什么？ 壓力溫度更高，加氫深度大，氫耗比SRC-I高一倍 18.Exxon供氫體溶劑法（EDS）的工藝特點(diǎn)有哪些？ （1）煤在非催化條件下加氫液化，通過(guò)專門(mén)加氫的溶劑供氫，增加了輕餾分產(chǎn)率和操作穩(wěn)定性； （2）溶劑加氫和煤加氫分開(kāi)進(jìn)行，避免了未反應(yīng)

14、煤、灰分等與高活性催化劑直接接觸，提高了催化劑壽命； （3）采用減壓蒸餾進(jìn)行固液分離。減壓蒸餾塔底物送靈活焦化裝置進(jìn)行焦化氣化，液體產(chǎn)率可增加5%10%。 （4）反應(yīng)條件溫和，430470 ，1116MPa。 19.“煤加氫抽提液化”與“煤直接加氫液化”兩類煤直接液化工藝的主要區(qū)別是什么？ 有無(wú)催化劑 20.日本NEDOL工藝特點(diǎn)有哪些？ 反應(yīng)器操作溫度430-465，壓力17-19MPa，反應(yīng)時(shí)間90-150min 固液分離：減壓蒸餾 循環(huán)溶劑催化加氫 重油 21.什么是煤油共煉？有何優(yōu)點(diǎn)？ 煤油共煉實(shí)質(zhì)是用石油渣油作為煤直接液化的溶劑， 優(yōu)點(diǎn)：煤和石油重油之間存在協(xié)同效應(yīng)，生成油總量比單獨(dú)

15、加工煤或重油要多 與煤液化相比，由于是一次通過(guò)，油品產(chǎn)量大大增加 氫耗降低，氫利用率大幅度提高 產(chǎn)品油與煤液化油相比，油品質(zhì)量大大提高，氫含量增加，芳烴降低，更容易加工成合格汽油、柴油 生產(chǎn)成本降低 22.簡(jiǎn)述神華煤直接液化工藝的工藝特點(diǎn)。 （1）采用兩段反應(yīng)，懸浮床反應(yīng)器，處理能力大，效率高，溫度455 、壓力19MPa，提高了煤漿空速； （2）采用合成超細(xì)鐵基催化劑，用量減少，同時(shí)避免了HTI膠體催化劑加入煤漿的難題； （3）取消溶劑脫灰工序，采用減壓蒸餾進(jìn)行固液分離； （4）循環(huán)溶劑全部加氫，提高溶解供氫能力； （5）液化粗油加氫采用離線加氫模式。 23.初級(jí)液化產(chǎn)品提質(zhì)加工的原因是什么

16、？ 煤加氫液化的目的主要是提供發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，但煤直接液化的初級(jí)產(chǎn)品中組成復(fù)雜、雜質(zhì)含量高、組分沸點(diǎn)范圍廣、穩(wěn)定性差等，不宜直接使用，必須經(jīng)過(guò)提質(zhì)加工，改善性能，才能得 到類似石油制品那樣的、符合使用要求的液體燃料。24.初級(jí)液化產(chǎn)品提質(zhì)的工藝目的有哪些？ （1）降低芳烴含量，滿足質(zhì)量要求的汽油、柴油產(chǎn)品； （2）芳烴特別是多環(huán)芳烴易吸附于催化劑表面發(fā)生縮聚而形成焦炭，導(dǎo)致催化劑失活，因此，加氫可延長(zhǎng)催化劑的壽命。 25.煤直接液化所使用的關(guān)鍵設(shè)備有哪些？ 反應(yīng)器、高壓煤漿泵、煤漿加熱爐、煤漿減壓閥、分離器 1. 費(fèi)托合成中最主要的產(chǎn)物是哪幾類？ 產(chǎn)物以直鏈烷烴、烯烴為主。 產(chǎn)品包括汽油、柴油、石

17、蠟、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛和酮等100多種。 產(chǎn)品: C1C50的化合物 乙烯、丙烯、丁烯（液化氣）； 汽油、柴油（燃料油）； 石蠟、聚合物（重油）； 烯烴、醇、醛和酮等（化學(xué)原料） 2. F-T合成的化學(xué)反應(yīng)包括哪些？ 3. 哪些因素對(duì)費(fèi)托合成轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品分布有影響？ 催化劑漿態(tài)床重質(zhì)組分產(chǎn)率最高，低碳烴產(chǎn)率低；固定床其次；氣流床重質(zhì)組分產(chǎn)率最反應(yīng)器： 低，低碳烴產(chǎn)率高比增加，生成烴類產(chǎn)品的H2/CO：比H2/CO比增加，硬蠟產(chǎn)率下降，甲烷產(chǎn)率增加。H2/CO 產(chǎn)率增加。合成反應(yīng)速度加快，但副反應(yīng)速度也加快。過(guò)大的壓力降低了催：增大壓力，反應(yīng)壓力F-T化劑的活性，需要高壓容器，設(shè)備的投資

18、費(fèi)用高；壓力增太，能耗隨之增大。壓力增大有利于長(zhǎng)鏈烴的生成。 溫度：化學(xué)平衡：溫度升高對(duì)F-T合成反應(yīng)不利。而積炭反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。升高溫度有利于積炭反應(yīng)的發(fā)生。過(guò)高的溫度易使催化劑超溫?zé)Y(jié)，縮短了使用壽命。動(dòng)力學(xué)：溫度升高，反應(yīng)速度加快，同時(shí)副反應(yīng)速度也隨之加快。操作溫度取決于所用催化劑。 空速 增加空速，可提高其生產(chǎn)能力，并有利于及時(shí)移走反應(yīng)熱，防止催化劑超溫。但空速增大，能耗增大?？账龠^(guò)小，不能滿足生產(chǎn)需求 ?？账僭龃?，轉(zhuǎn)化率降低，產(chǎn)物輕。 反應(yīng)氣組成 原料氣中的(CO+H2)含量高，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高，但反應(yīng)放出的熱量多，易使催化劑床層溫度升高。原料氣中V(H2)V(CO)的比值高，有

19、利于飽和烴的生成；V(H2)V(CO)的比值低，有利于生成烯烴及含氧化合物。一般要求（CO+H2）含量80%85%； V(H2)V(CO)=22.5。 4. Sasol公司使用的費(fèi)托合成反應(yīng)器有哪幾種類型？其名稱是什么？簡(jiǎn)述各自特點(diǎn)？ 固定床反應(yīng)器（Arge反應(yīng)器） A 反應(yīng)器特點(diǎn)： 管殼式，管內(nèi)裝填沉淀鐵催化劑；管外為沸騰水。 B 反應(yīng)熱的移出： 管外為沸騰水，通過(guò)水的蒸發(fā)移走管內(nèi)的反應(yīng)熱，產(chǎn)生蒸汽（為防止催化劑失活和積碳）。優(yōu)點(diǎn)：易于操作；催化劑和液體產(chǎn)品分離容易。缺點(diǎn)：反應(yīng)器制造昂貴。需要定期更換鐵基催化劑；拆卸復(fù)雜 循環(huán)流化床合成工藝 使用循環(huán)流化Synthol 反應(yīng)器 A 反應(yīng)器特點(diǎn)：熔鐵催化劑隨原料氣一起進(jìn)入反應(yīng)器，又隨反應(yīng)產(chǎn)物排出反應(yīng)器，催化劑在反應(yīng)器內(nèi)不停地運(yùn)動(dòng)，循環(huán)于反應(yīng)器和催化劑沉降室之間?？梢约尤胄麓呋瘎部梢砸谱吲f催化劑。 B 反應(yīng)熱的移出：反應(yīng)器上下兩段設(shè)油冷卻裝置，用以攜出反應(yīng)熱。