煤炭直接液化技术基础讲解课件.ppt

1、提质加工提质加工加氢加氢煤煤液化油液化油成品油成品油精炼精炼气化气化煤煤合成气合成气合成油合成油成品油成品油合成合成投产日期投产日期所在地名所在地名原料原料反应压力反应压力（MPa）生产能力生产能力（万吨（万吨/年）年）1931Leuna褐煤和焦油褐煤和焦油20651936Bohlen褐煤和焦油褐煤和焦油30251936Magdeberg褐煤和焦油褐煤和焦油30221936Scholven烟煤烟煤30281937Welheim沥青沥青70131939Gelsenberg烟煤烟煤70401939Zeitz褐煤和焦油褐煤和焦油30281940Lutzkendorf煤焦油煤焦油5051940Poli

2、tz烟煤烟煤70701941Wesseling褐煤褐煤70251942Brux褐煤和焦油褐煤和焦油30601943Blechhammer烟煤和焦油烟煤和焦油3042国国别别装置名装置名规模规模t/d试验时试验时间间地点地点开发机构开发机构试验煤种试验煤种美美国国SRC/501974-1981Fort LewisGulfIllinois,WyomingSRC61974-1992WilsonvilleEPRI Catalytic Inc.高硫烟煤高硫烟煤次烟煤次烟煤EDS2501979-1983BaytonExxonIllinois,烟煤烟煤Wyoming次次烟煤烟煤Texas褐煤褐煤H-COAL

3、 6001979-1982CatlettsburgHRIIllinois,Wyoming国别国别装置名装置名规模规模t/d试验时试验时间间地点地点开发机构开发机构试验煤种试验煤种德国德国IGOR2001981-1987Bottrop RAGVEBA鲁尔烟煤鲁尔烟煤PYROSOL61977-1988SaarSAAR Coal烟煤烟煤日本日本NEDOL 1501992-1999日本鹿日本鹿岛岛NEDO烟煤烟煤BCL501986-1990澳大利澳大利亚亚NEDO褐煤褐煤英国英国LSE2.51988-1992Point of AyrBritish Coal次烟煤次烟煤前苏前苏联联ST-551986-1

4、990图拉市图拉市褐煤褐煤步步 骤骤条条 件件功功 能能1加氢液化加氢液化高温、高压、氢气环高温、高压、氢气环境境桥键断裂、自由基加桥键断裂、自由基加氢、固体转化成液体氢、固体转化成液体2固液分离固液分离减压蒸餾、过滤、萃减压蒸餾、过滤、萃取、沉降取、沉降脱除无机矿物和未反脱除无机矿物和未反应煤应煤3提质加工提质加工催化加氢催化加氢提高提高H/C原子比、脱原子比、脱除杂原子、打开芳香除杂原子、打开芳香环环尾气尾气水水液化油液化油残渣残渣循环溶剂循环溶剂催催化化剂剂煤煤煤浆煤浆制备制备液液 化化分分 离离氢气氢气循环氢循环氢提提 质质加加 工工成品油成品油缩合缩合CO、CO2CH4C4H10NH

5、3、H2SH2O残渣残渣煤煤高分子高分子化合物化合物焦炭焦炭H供氢供氢溶剂溶剂溶剂溶剂加氢加氢 H2催化加氢催化加氢沥 青沥 青烯烯前沥青前沥青烯烯自 由 基自 由 基碎片碎片裂解稳定加氢裂化加氢裂化烟煤的大分子结构烟煤的大分子结构Wiser模型模型自由基链反应自由基链反应k4C1C3C4b.p.220b.p.220350b.p.350538CI CB CA PAAOb.p.538THFSCO2H2COH2OH2SNH3nH2k6k5k2 k3k1kCAk7k8k10+k9K H2O煤液化反应机理及动力学模型煤液化反应机理及动力学模型PAAOGMaMc王勇论文模型王勇论文模型基本假设基本假设1

6、.Ma是由各种反应性能不同的若干（可以是很多）组分构成是由各种反应性能不同的若干（可以是很多）组分构成2.各组分的反应符合一级动力学行为各组分的反应符合一级动力学行为3.各组分转化为沥青烯、油、气等产物速率常数的比例相同各组分转化为沥青烯、油、气等产物速率常数的比例相同aiiaidMk Mk Mdt00exp()()exp()iiiiiiiaiiikMkMk tkk tMMk t则，则，上式的分子、分母以上式的分子、分母以Taylor公式展开，取前三项近似：公式展开，取前三项近似：220.5()10.5ab tc tk ta tb t 00iiiaMkaM200iiiaMkbM300iiiaM

7、kcM00()exp()tccMMMk t dtM00acMMM对于煤的转化，对于煤的转化，其中：其中：未转化煤分率未转化煤分率M可以表达为：可以表达为：20222222221()exp2()arctan()2222()arctan()2()ln)222ccaMMMa cbcbabababta cbcab bctbacatbtabM积分可得：积分可得：并可以得到并可以得到 PAA、O、G的动力学关系：的动力学关系：MPaPAAdPAAkk(t)MkPAAdtMOaPOdOkk(t)MkPAAdtMGaPGdGkk(t)MkPAAdt00exp()exp()exp()()tPAAPAAMPPAA

8、aPAAPAAktktkkt k t M dt00()tMOaPOOOkk t MkPAA dt00()tMGaPGGGkk t MkPAA dt得到微分方程的解：得到微分方程的解：k(t)T/M a b c PAAk(t)Ok(t)Gk(t)450 Ma0 Mc PAA 22.72 0 0.046 0 3.2910-3 0 1.2510-4 0 0.6585 0 0.2715 0 0.0173 0.0364 0 0.0068 430 Ma0 Mc PAA 43.72 5.309 0.057 0 3.2110-3 0 9.8510-5 0 0.8669 0 0.1284 0 0.0143 0.

9、009 0 0.0014 430，450的动力学参数：的动力学参数：该模型考虑了煤的复杂性，将各个组分的反应常数看作是一定的分布，而该模型考虑了煤的复杂性，将各个组分的反应常数看作是一定的分布，而不是单一的反应，虽然数据处理难度增加，但是该模型的方法更趋合理。不是单一的反应，虽然数据处理难度增加，但是该模型的方法更趋合理。模型回归的数据得到模型回归的数据得到430的模拟曲线的模拟曲线模型回归的数据得到模型回归的数据得到450的模拟曲线的模拟曲线煤液体煤液体己烷可溶己烷可溶（油）（油）己烷不溶己烷不溶甲苯可溶甲苯可溶（沥青烯）（沥青烯）甲苯不溶甲苯不溶THF可溶可溶（前沥青烯）（前沥青烯）H2H

10、2供供4个个H制备高性能炭材料制备高性能炭材料 等离子体法制备纳米碳纤维等离子体法制备纳米碳纤维 规则孔结构炭材料规则孔结构炭材料原料进原料进:催化剂催化剂煤煤氢气氢气循环溶剂循环溶剂轻油轻油中油中油尾气尾气残渣残渣循环氢循环氢目的：降低氢气消耗、减少气体产率目的：降低氢气消耗、减少气体产率 提高液化油产率、省去循环泵提高液化油产率、省去循环泵热解脱氧热解脱氧第二反应器第二反应器中温分离器低温分离器轻油分离器新氢新氢煤浆煤浆尾气尾气水水第一循环压缩机第二循环压缩机去催化剂配制第一反应器第一反应器产品油产品油催化剂催化剂循环循环溶剂溶剂高温分离器减压蒸馏COX内循环环流反应器内循环环流反应器进料

11、进料出料出料基本概念基本概念气泡形状简图气泡形状简图U02-(Ug+UL+U0)+Ug=0日本日本PP模拟流场模拟流场：a)冷油；冷油；b)第一反应器，煤浆浓度第一反应器，煤浆浓度40%，450 c)第一反应器，煤浆第一反应器，煤浆48%；d)第三反应器，煤浆浓度第三反应器，煤浆浓度40%试算试算BSU、PDU和示范工程反应器的气含率和示范工程反应器的气含率采用公式：采用公式：U02-(Ug+UL+U0)+Ug=0 U0=10 cm/s试算结果试算结果:悬浮床悬浮床:液体强制循环鼓泡床液体强制循环鼓泡床运转时间运转时间20072007年年1010月月0707年年1212月月至至0808年年1

12、1月月第一反应器操作模式第一反应器操作模式强制循环强制循环环流环流煤样编号煤样编号1#1#1#1#Mad,%2.262.263.193.19Ad,%（每批实测平均）（每批实测平均）5.315.313.523.52试验结果试验结果实际蒸馏油收率实际蒸馏油收率(不含不含C4），），daf48.3148.3147.1247.12实际油收率实际油收率(含含C4+)，daf%49.0849.0848.3748.37水，水，daf%10.8310.8311.6511.65C1-C3，daf%6.676.676.966.96COx，daf%2.572.572.082.08H2S，daf%0.150.150.170.17气产率，气产率，daf%9.399.399.219.21H2耗，耗，daf%4.214.214.264.26转化率，转化率，daf85.1985.1987.9587.95隔离泵示意图隔离泵示意图美国减压阀美国减压阀日本减压阀日本减压阀