煤直接液化與殘?jiān)鼰峤饧夹g(shù)

張善新（惠生南京清潔能源股份有限公司,南京 210047）

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煤直接液化與殘?jiān)鼰峤饧夹g(shù)

張善新（惠生南京清潔能源股份有限公司,南京 210047）

摘 要：在技術(shù)迅速發(fā)展的今天，我國煤直接液化技術(shù)不斷成熟，保持穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。相關(guān)企業(yè)多年運(yùn)行實(shí)踐證明，煤直接液化與殘?jiān)鼰峤饧夹g(shù)相融合，既可以提高整體循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益，又能最大程度上較少排放，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：煤直接液化；熱解；溫度

煤直接液化可為市場提供密度大，潔凈的高質(zhì)量油品，同時(shí)又能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境友好可持續(xù)發(fā)展的呼吁。煤直接液化在工藝流程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生液化殘?jiān)舨缓侠砝茫瑢?duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境都會(huì)造成較大損失。煤化工相關(guān)企業(yè)以煤直接液化的殘?jiān)鼮榈琢辖?jīng)過各種化學(xué)工藝獲得瀝青，然后瀝青再開發(fā)碳制品進(jìn)入市場中，最后能夠保證殘?jiān)母吒郊又道谩１疚膶?duì)煤直接液化后的殘?jiān)鼰峤饧夹g(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，以期為液化殘?jiān)幚硖峁├碚撘罁?jù)。

1 煤直接液化和殘?jiān)芯楷F(xiàn)狀

由于石油的需求量不斷上升而地球儲(chǔ)量不斷減少，全球面臨石油原料短缺危機(jī)，煤直接液化技術(shù)是解決這一問題最佳途徑之一。

二戰(zhàn)前后，德國，澳大利亞，前蘇聯(lián)，美國等開始了對(duì)煤直接液化這一技術(shù)的研究，我國在70 年代也加入了煤直接液化的研究，并對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展做了詳細(xì)規(guī)劃， 前后制定了多種政策促進(jìn)煤直接液化的研究發(fā)展。液化殘?jiān)敲褐苯右夯母碑a(chǎn)物，殘?jiān)休^高炭灰和硫，通過減壓蒸餾這種工藝最后得到的殘?jiān)话愠尸F(xiàn)半流動(dòng)狀態(tài)。

2 液化殘?jiān)饕煞?/h2>

液化殘?jiān)ǔＪ且恍└咛款悾呋腋吡蝾惓煞郑话闶欠磻?yīng)中礦物質(zhì)、催化劑及未完全反應(yīng)的煤構(gòu)成,其性質(zhì)主要由液化煤的材料種類、相關(guān)工藝條件及固液分離技術(shù)等因素所影響。殘?jiān)恼扯入S著灰分和炭含量的指數(shù)的增大而表現(xiàn)出升高趨勢，而黏結(jié)性越大，殘?jiān)幱谌廴跁r(shí)的流動(dòng)性就越差，但這種情況下?lián)]發(fā)分含量特別高，發(fā)熱量也就更高［1］。同時(shí)灰分里的鐵氧化物和硫氧化物含量較原來上升較多，殘?jiān)M分中油類物質(zhì)占得比例較高，回收價(jià)值很可觀。

3 液化殘?jiān)臒峤馓匦?/h2>

近幾年國內(nèi)外許多學(xué)者研究了液化殘?jiān)臒峤馓匦裕饕芯苛瞬煌瑹峤鉁囟葘?duì)殘?jiān)慕M成性質(zhì)及殘?jiān)母绅s半焦產(chǎn)率的影響。

王鵬等學(xué)者的研究結(jié)果表明在500 ℃時(shí)半焦產(chǎn)率最低，油產(chǎn)率為25.64 %，半焦產(chǎn)率在熱解溫度不斷升高的情況下不斷下降，油組分以不能回收利于的瀝青質(zhì)類為主，熱解溫度在700 ℃以上可回收油類［2］。

范蕓珠等學(xué)者試驗(yàn)結(jié)果表明，液化殘?jiān)M分存在臨界升溫速率點(diǎn)（40—50 ℃/min） ，低于這個(gè)數(shù)值有機(jī)組會(huì)分析大約50%的量，高于這個(gè)數(shù)值，熱解溫度在1200 ℃，液化殘?jiān)挠袡C(jī)組分將全部脫除［3］。

劉文郁也研究了液化殘?jiān)臒峤馓匦裕怨潭ù矡峤庋b置考察了液化殘?jiān)兔汗矡峤鈺r(shí)在溫度900 ℃時(shí)產(chǎn)物的分布和析出順序，研究結(jié)果表明： 當(dāng)熱解溫度在600 ℃升高至 800 ℃的情況下，H2的析出量呈現(xiàn)出上升趨勢，體積分?jǐn)?shù)從49. 49% 升高至62.79%。熱解溫度從800 ℃升高至 900 ℃，H2體積分?jǐn)?shù)增長速度開始減緩。當(dāng)液化殘?jiān)兔禾幱?00 ℃條件下共熱解時(shí)，他們不同配比比例，半焦產(chǎn)率都表現(xiàn)出上升趨勢，但煤氣和焦油的產(chǎn)率都有所降低［4］。

李軍等研究者利用固定床熱解、熱重和紅外光譜等技術(shù)研究了液化殘?jiān)鼰峤猱a(chǎn)物的組成及分布［5］，最終總結(jié)了回最佳收油品的條件。他的研究結(jié)果表明： 相同溫度下，在熱解油產(chǎn)率方面，神華液化殘?jiān)哂趧倮囊夯瘹堅(jiān)瑴囟雀哂?50 ℃ 后焦油產(chǎn)率受溫度的影響變小，但瀝青烯會(huì)不斷增加。

4 液化殘?jiān)臒峤鈾C(jī)理

煤液化之后所得產(chǎn)物液化殘?jiān)臒峤鈾C(jī)理是自由基反應(yīng)。煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)弱鍵斷裂引發(fā)自由基，如果從外部 H2，自身的氫及供氫溶劑獲取充足氫，那么自由基會(huì)飽和穩(wěn)定下來產(chǎn)生揮發(fā)分，如果得不到足夠的氫與它飽和，自由基就會(huì)相互縮聚最后形成焦炭或半焦。

李建廣等研究員發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度處于 450—550 ℃時(shí)液化殘?jiān)鼤?huì)熔融兒成為液態(tài)，一些油類物質(zhì)會(huì)隨著蒸餾析出，溫度升至 750 ℃，揮發(fā)分的析出速率不斷加快，半焦體積不斷膨脹變大，提溫到到 850 ℃，大量的揮發(fā)分逐步析出，產(chǎn)生的壓力也隨之減小，沸騰強(qiáng)度減弱，半焦的體積就減小了［6］。

楚希杰發(fā)現(xiàn)： 殘?jiān)臒崾е亟?jīng)歷三個(gè)過程， 173—510 ℃這個(gè)階段會(huì)發(fā)生瀝青烯、重質(zhì)油、前瀝青烯這三個(gè)組分的熱分解和揮發(fā)，這是殘?jiān)е剌^多的階段，溫度低于 500 ℃時(shí)，大部分重質(zhì)油會(huì)揮發(fā)至油相中，當(dāng)溫度升高至 649 ℃以上，有機(jī)成分縮聚和礦物質(zhì)的分解是殘?jiān)е氐闹饕颉?/p>

5 小結(jié)

本文主要概述了煤直接液化和殘?jiān)芯楷F(xiàn)狀，液化殘?jiān)饕煞郑夯瘹堅(jiān)臒峤馓匦约盁峤鈾C(jī)理，希望能夠?yàn)楹竺鎸W(xué)者研究液化殘?jiān)暮侠砝茫@得較高品質(zhì)及的高回收率的油類產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］陳明波,王彬,趙奇等.煤直接液化殘?jiān)够匦匝芯浚跩］.潔凈煤技術(shù),2005,11（01）：29-33.

［2］王鵬,步學(xué)朋,忻仕河等.煤直接液化殘?jiān)鼰峤馓匦匝芯浚跩］.煤化工,2005（02）：20-23．

［3］范蕓珠.煤直接液化殘?jiān)托再|(zhì)及應(yīng)用的探索性研究［D］.上海：華東理工大學(xué),2010．

［4］劉文郁.煤直接液化殘?jiān)鼰峤馓匦匝芯浚跠］.北京：煤炭科學(xué)研究總院,2005．

［5］李軍,楊建麗,劉振宇.煤直接液化殘?jiān)臒峤馓匦匝芯浚跩］.燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2010,38（04）：385-390．

［6］李建廣,房倚天,張永奇等.煤直接液化殘?jiān)焖贌峤獍虢固匦缘难芯浚跩］.燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2008,36（03）：273-278．

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.060