第二章煤直接液化课件-3.pptVIP

第五节??煤性质对煤液化的影响 1 煤阶对煤液化的影响 将各种阶位的煤中所含活性组分对苯可溶物转化率作图如下： 各种变质程度的煤作实验都得出相似的结果。镜质组和壳质组是活性组分。镜质组对煤液化有利。 其中有的煤样含镜质组较低，而壳质组较高，转化率也较高，这说明壳质组也是有利于液化的组分。 一般认为，直接液化选择的煤种应尽可能选择惰质组含量低的煤，30%比较好。 3 煤的孔结构与煤液化的关系 煤粒中有非常小的孔（300 ）结构，孔隙率5-10%。其中大约1/3孔隙的孔径很小，有机物溶剂不能进入；另外，1/3的孔隙只能使溶剂分子和低分子量产物分子进入。在溶解过程中，这两种孔隙只稍微有所增加。其他1/3是大孔和裂纹。故认为煤的孔隙结构对溶解不起什么重要作用。溶解主要是按逐层机理进行的，即由外向内逐层进行。 用两种粒度的煤100-200目、28-48目进行液化实验，得出颗粒不同，其液化动态没有多大差别。若属于内扩散控制，粒径变化，反应速度会有较大的变化。 第六节 液化动力学 6.1 自由基机理 Attar机理 煤的自由基机理包括三个步骤（与化学经典的自由基机理相似）， （1）引发反应； （2）传递反应； （3）终结反应。该反应机理可表 示如下： 6.2 煤液化反应集合机理 煤是一种非常复杂的化合物，其液化产物组成也非常复杂。不能像 一般简单有机化学反应那样，按化合物的结构变化写出其分子反应式来 研究动力学。而是将液化产物分成四大类研究其动力学。 Weller.S（1951年）认为沥青烯是煤液化成油类的中间物 煤转化为沥青烯较快，沥青烯转化为油较慢。 日本的忠雄认为煤液化分为两个阶段 Whitehurst 认为机理如下 第七节 煤液化热溶解过程机理总结 煤在温度、供氢溶剂和氢气的作用下发生热溶解的机理概括如下： 煤在溶剂中进行加热，当达到一定高的温度时，首先是溶在煤立体结构孔隙中的低分子化合物和煤本体结构中连接键最弱的部分断裂，进入液相（单联键支链部分）。 当温度升至足够高时，煤在非常短的时间内生成各种各样的中间反应物（自由基中间体），这些中间物的生成与溶剂的性质，有无气态氢的存在关系不大，是纯粹的热行为。这时溶剂将煤中富氢部分的氢传至煤中缺氢部分。即此时反应所用的少量氢来自煤本身。 时间稍长，热裂解作用明显增大，生成大量分子量较小的碎片分散在溶剂中（因为煤结构是立体网状的，所以这部分裂解除需要足够高的温度外，还需要一定的时间），这种碎片具有自由基性质，是亚稳定的，他们与其他原子、分子相遇时，可结合成较稳定的化合物。这时溶剂的性质起着非常重要的作用，若在供氢溶剂中，供氢溶剂具有供出氢原子的能力，当氢原子与煤热裂解生成的自由基碎片相结合就生成了低分子量可溶于苯的化合物。若这时处于非供氢溶剂或供氢能力很差的溶剂中时，自由基碎片能够相互结合生成不溶于苯的大分子化合物。 在某一温度范围内，随反应时间延长，煤转化为苯可溶物或THF可溶物的转化率可达到一平衡值。温度升高，该平衡值增大，达到平衡值的时间缩短。（我们所作的实验结果表明：过了最佳转化率后，转化率开始降低，没有平衡值） 采用较高的氢压时，可较快地得到高转化率。一种观点认为 “分子加氢”和“供氢溶剂加氢”都很重要，它们对煤热解生成的自由基加氢的能力大致相等。另一种观点认为氢本身是以供氢溶剂为中间体使煤加氢液化，即供氢溶剂将氢传递给煤分子碎片，自己成为非供氢体，氢气又使非供氢体加氢重新成为供氢体（氢气不直接与煤反应，而是通过溶剂将氢传递过去的反应）。 在有催化剂或煤中矿物质的催化作用下，气态氢也可能直接与煤分子反应。如下表： 煤加氢液化产品的分布，从某种程度上讲取决于所用的氢源形式。 第八节 反应条件对煤液化的影响 一、煤浆浓度（粘度） 1）煤浆浓度高，反应器的利用率高 2）煤浆浓度高，粘度高，影响煤浆的输送和煤浆的预热过程。 二、反应压力 反应压力指氢气分压 三、反应温度 四、反应停留时间 四、气液比 * 2.5.1 煤的基础知识（自学) 2.5.2 煤阶对煤液化的影响 2.5.3 煤岩相组成对煤液化的影响 2.5.4 煤的孔结构与煤液化的关系 2.5.5 煤中矿物质对煤液化的影响 （1）如右图所示，含碳80-87%daf的中阶位煤可作液化原料，液化产率最高；煤的液化转化率与镜煤反射率、挥发分含量、 H/C、煤中硫含量都有较好的相关性。 （2）C88%缩合芳环数急剧增加，几乎不含活性氢，其活性很 低，反应速度很慢，液体产率很低，这种煤不适合作液化原料。