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第六章 煤化工反应单元工艺
6.1 煤的干馏
6.2 煤的气化
6.3 煤制油技术
6.4 煤基化工产品
6.5 煤炭多联产技术
6.3 煤制油技术
煤制油技术
所谓煤炭液化，是将煤中有机质大分子转化为中等分子的液态产物，其目的就是来生产发动机用液体燃料和化学品。
煤炭液化有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。
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煤加氢液化机理
(1) 煤加氢液化过程中的反应
1.煤的热解
2.对自由基“碎片”的供氢
3.脱氧、硫、氮杂原子反应
4.缩合反应
煤炭直接加氢液化
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(2) 煤加氢液化的产物
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
图6-3-01 煤直接液化产物的分离流程
(3)煤加氢液化的反应历程
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
由煤加氢液化生成SRC－Ⅰ、SRC－Ⅱ的反应历程。
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
几种煤加氢液化工艺简介
(1) 德国直接液化新工艺——IGOR+工艺
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(2) 氢煤法（H－Coal）
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(3) 日本NEDOL工艺
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
（4）煤油共炼（COP）工艺
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
（5） 中国神华煤直接液化工艺
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
煤加氢液化的影响因素
(1) 原料煤
(2) 溶剂 溶剂的作用主要是热溶解煤、溶解氢气、供氢和传递氢作用、溶剂直接与煤质反应等。
(3) 气氛 高压氢气有利于煤的溶解和加氢液化转化率的提高。
(4) 催化剂 ①金属催化剂主要是钴、钼、镍、钨等，多用重油加氢催化剂；②铁系催化剂，含氧化铁的矿物或铁盐，也包括煤中含有的含铁矿物；③金属卤化物催化剂。
(5) 反应温度和压力
(6) 液固分离
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
煤直接液化与一般炼油的投资和消耗指标对比
项目 煤液化 炼油 项目 煤液化 炼油
建设投资/万元 1 579 104 277917 原料消耗
固定资产/万元 1 389 930 243077 原料/万元 88 004 426 250
装置部分/万元 1 176 020 182192 辅助材料/万元 43 888 3 005
系统及辅助工程/万元 213 910 60885
无形资产/万元 38 905 5800 公用工程消耗
递延资产/万元 11 034 1400 新鲜水／(万t／a) 1516 235
预备费/万元 139 235 27640 电／(万kW.h／a) 149 136 18 900
流动资金/万元 27 135 43062 燃料／(万t／a) 煤76，燃料气34，燃料油6.5 燃料气26
建设期利息/万元 120 651 15916
总投资/万元 1 726 890 336895
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
煤炭间接液化
所谓间接液化是相对于被称为直接液化的煤高压加氢路线而言，指的是先将煤气化制成合成气，然后通过催化合成，得到以液态烃为主要产品的技术。
此法由德国皇家煤炭研究所的F.Fischer和H.Tropsch发明，所以又称为Fischer－Tropsch（F-T）合成或费托合成。
随着碳一化工的发展，间接液化的范畴也在不断扩大，如由合成气－甲醇－汽油的MTG技术，由合成气直接合成二甲醚和低碳醇燃料的技术也属于煤间接液化之列。
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
费托（F-T）合成
(1) 费托合成反应 费托合成是CO和H2在催化剂作用下，以液态烃类为主要产品的复杂反应系统。
①烷烃生成反应
②烯烃生成反应
③醇类生成反应
④醛类生成反应
⑤生成碳的反应
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(2) 费托合成反应的热力学分析
由热力学数据分析可以得到以下规律：
①生成烃类和二氧化碳的概率高于生成烃类和水的反应；
②从烃类化合物类型讲，烷烃最易生成，其次是烯烃、双烯烃、环烷烃和芳烃，炔烃不能生成；
③对同一种烃类，随碳数增加，生成概率增加；
④温度升高，对主要产物的生成均不利，尤其是多碳烃类和醇类。相对比较，温度高有利于烷烃特别是低碳烷烃的生成，温度低有利于不饱和烃和含氧化合物生成。
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(3) 费托合成催化剂
①沉淀铁催化剂 属低温型铁催化剂，反应温度＜280 ℃，活性高于熔铁催化剂，其成分除Fe外，还有Cu，K，Si等助剂。
②熔铁催化剂多以轧钢厂的轧屑或铁矿石作原料，磨碎至＜16目，添加少量助催化剂，送入敞开式电弧炉中共熔。
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
(4) 费托合成工艺
① 固定床合成工艺
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——煤制油技术
②循环流化床合成工艺
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——煤制油技术
③ 三相浆态床F-T合成
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术
（5）产品加工
Sasol公司的产品可分以下六类：①发动机燃料：汽油、柴油和煤油等；②烯烃：乙烯、丙烯、 1 －戊烯和1 －己烯等；③焦油产品：酚类、芳烃、燃料油等；④石蜡和润滑油；⑤含氧化合物：醇类、酮类、醛类和酸类；⑥其他：硫黄、硫铵、工业炸药、胺类、丙烯腈纤维和甲基异丁基酮等。
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——煤制油技术
甲醇转化制汽油——MTG技术
（1）甲醇转化为烃类的基本原理
由甲醇转化为烃类的过程也是一个十分复杂的反应系统，甲醇在一定条件下通过ZSM-5型沸石分子筛催化剂，发生脱水、低聚合和异构化作用转化成汽油，其总反应式可表示如下：
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——煤制油技术
（2）固定床转化工艺
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（3）流化床转化工艺
煤化工反应单元工艺
——煤制油技术

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