略論煤炭液化技術

時間:2022-06-23 10:44:32

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略論煤炭液化技術

這樣就能夠在較小污染的前提下,將煤炭資源轉化為其他形式的能源進行儲存或者運輸。煤液化過(guo)程(cheng)可以(yi)(yi)通過(guo)圖1來表示(shi):煤中所存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)能量(liang)較(jiao)小的(de)(de)(de)C-C、C-N、C-O和(he)C-S等(deng)化(hua)(hua)學(xue)鍵,在(zai)(zai)反(fan)應的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)中發生斷(duan)裂,形成了數量(liang)眾多的(de)(de)(de)自由(you)基碎片。然而大(da)量(liang)存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)自由(you)基碎片又(you)可以(yi)(yi)通過(guo)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應,與溶(rong)劑和(he)氫(qing)氣中的(de)(de)(de)活性(xing)氫(qing)相結(jie)合,形成較(jiao)為(wei)穩定的(de)(de)(de)化(hua)(hua)合物(wu)。該化(hua)(hua)合物(wu)中的(de)(de)(de)H/C原子比將有0.8%上升至2.0%。在(zai)(zai)一系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應后(hou),之前(qian)煤中的(de)(de)(de)固態大(da)分子成為(wei)了液(ye)態小分子化(hua)(hua)合物(wu)。煤液(ye)化(hua)(hua)后(hou)就可以(yi)(yi)形成液(ye)化(hua)(hua)油、瀝青烯(xi)、前(qian)瀝青烯(xi)、液(ye)化(hua)(hua)殘渣(zha)、少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)水和(he)氣體。煤液(ye)化(hua)(hua)可以(yi)(yi)大(da)致分為(wei)熱溶(rong)解裂解、氫(qing)轉移和(he)加氫(qing)三大(da)步驟(zou)。

1、熱(re)溶解(jie)裂(lie)變:粉狀煤(mei)炭(tan)與循環溶劑制備(bei)成的混合油(you)煤(mei)漿在約250℃高溫的環境(jing)下,煤(mei)中鍵能較(jiao)小的化學鍵將會出(chu)現(xian)斷(duan)裂(lie),一旦(dan)溫度超過250℃,煤(mei)的大分(fen)子將發生熱(re)裂(lie)解(jie)反應,那些不(bu)穩定(ding)的化學鍵也會斷(duan)裂(lie)。煤(mei)中出(chu)現(xian)大量的自由基(ji)碎片(pian)。

2、氫轉移:煤(mei)(mei)中一些(xie)弱(ruo)堿(jian)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)所形成(cheng)的(de)(de)自(zi)由(you)基碎(sui)片,在(zai)斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)處會出現未(wei)配(pei)(pei)對(dui)的(de)(de)自(zi)由(you)電(dian)(dian)子(zi),這些(xie)帶(dai)有未(wei)配(pei)(pei)對(dui)電(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)自(zi)由(you)基碎(sui)片我們稱之為自(zi)由(you)基。煤(mei)(mei)基質或者溶(rong)劑(ji)中的(de)(de)活性(xing)氫原(yuan)子(zi)將與自(zi)由(you)基結(jie)合,達到穩定狀(zhuang)態。穩定狀(zhuang)態下(xia)的(de)(de)生(sheng)成(cheng)物(wu)中,分(fen)(fen)子(zi)量(liang)最大的(de)(de)就是前瀝(li)(li)青(qing)烯(xi),其次是瀝(li)(li)青(qing)烯(xi),分(fen)(fen)子(zi)量(liang)最小的(de)(de)就是液化油。大分(fen)(fen)子(zi)量(liang)前瀝(li)(li)青(qing)烯(xi)在(zai)經(jing)過(guo)加氫反(fan)應后,可以(yi)(yi)生(sheng)成(cheng)較小分(fen)(fen)子(zi)量(liang)的(de)(de)瀝(li)(li)青(qing)烯(xi)、油以(yi)(yi)及烴類(lei)氣體。同樣(yang),瀝(li)(li)青(qing)烯(xi)在(zai)經(jing)過(guo)加氫反(fan)應后也可以(yi)(yi)生(sheng)成(cheng)油或者烴類(lei)物(wu)質。

3、加(jia)(jia)氫(qing)(qing):煤(mei)(mei)(mei)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)過程(cheng)中,氫(qing)(qing)氣分(fen)(fen)子(zi)在(zai)(zai)壓力以(yi)及(ji)(ji)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下活化(hua)(hua)(hua)(hua),之后這些H分(fen)(fen)子(zi)可以(yi)直接與熱裂解所形成的(de)(de)(de)(de)自由基或者穩定(ding)分(fen)(fen)子(zi)進行(xing)(xing)(xing)反(fan)(fan)應(ying)。該(gai)過程(cheng)主要(yao)有芳烴加(jia)(jia)氫(qing)(qing)飽和,加(jia)(jia)氫(qing)(qing)脫(tuo)氧、氮、硫等雜(za)原子(zi)以(yi)及(ji)(ji)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)裂化(hua)(hua)(hua)(hua)等。根據加(jia)(jia)氫(qing)(qing)條件的(de)(de)(de)(de)約(yue)束程(cheng)度(du)(du)(du)不(bu)同,可以(yi)控制(zhi)加(jia)(jia)氫(qing)(qing)催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑活性(xing)已近加(jia)(jia)氫(qing)(qing)反(fan)(fan)應(ying)深度(du)(du)(du)。接下來對煤(mei)(mei)(mei)加(jia)(jia)堿預處理(li)過程(cheng)進行(xing)(xing)(xing)研(yan)究實(shi)(shi)(shi)驗(yan):預處理(li)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)作用(yong)就(jiu)是(shi)提(ti)(ti)高(gao)煤(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)活性(xing),本實(shi)(shi)(shi)驗(yan)采用(yong)0.4%-1.6%的(de)(de)(de)(de)NaOH堿溶(rong)液(ye)(ye)對煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)(xing)(xing)預處理(li),以(yi)研(yan)究堿處理(li)后的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)經(jing)過液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)其油(you)出率的(de)(de)(de)(de)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。表1給出了實(shi)(shi)(shi)驗(yan)結果。經(jing)過實(shi)(shi)(shi)驗(yan),我們可以(yi)發現,當(dang)NaOH堿溶(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)(du)(du)達到0.8%時(shi),輕餾分(fen)(fen)收率的(de)(de)(de)(de)值達到最大值19.1%,為(wei)不(bu)加(jia)(jia)堿時(shi)分(fen)(fen)收率(10.6%)的(de)(de)(de)(de)1.8倍;總(zong)油(you)出率61.8%,為(wei)不(bu)加(jia)(jia)堿時(shi)(57.2%)的(de)(de)(de)(de)1.08倍。對煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)(xing)(xing)預處理(li)能(neng)夠明(ming)顯(xian)提(ti)(ti)高(gao)油(you)出率。煤(mei)(mei)(mei)炭的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程(cheng)需要(yao)考(kao)慮很多方面的(de)(de)(de)(de)因素(su),溫(wen)度(du)(du)(du)、壓力、催化(hua)(hua)(hua)(hua)劑等等,很多環境條件都(dou)會(hui)對煤(mei)(mei)(mei)炭的(de)(de)(de)(de)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)結果產生影(ying)響。本文介紹了煤(mei)(mei)(mei)炭液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng),并對堿溶(rong)液(ye)(ye)在(zai)(zai)煤(mei)(mei)(mei)預處理(li)中所起到的(de)(de)(de)(de)作用(yong),以(yi)及(ji)(ji)對最終(zhong)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)油(you)出率影(ying)響進行(xing)(xing)(xing)了分(fen)(fen)析(xi)。在(zai)(zai)今(jin)后的(de)(de)(de)(de)工作中,筆者將對煤(mei)(mei)(mei)炭液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)其他過程(cheng)以(yi)及(ji)(ji)相應(ying)影(ying)響因素(su)進行(xing)(xing)(xing)更為(wei)深入(ru)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究,以(yi)期能(neng)夠進一步提(ti)(ti)高(gao)煤(mei)(mei)(mei)炭利用(yong)率。

本(ben)文作者:陳時爭工作單位:寧(ning)夏工業(ye)職業(ye)學院