第一章 煤炭液化技术概论PPT.pptVIP

煤炭液化技术 主讲教师：曹建亮 caojianliang@hpu.edu.cn 1.1.1 能源的形式（按自然形态划分） 不可再生能源: 化石能源(一次性能源)： a. 煤炭 b.石油 c.天然气 d.油页岩（油砂）等 核能(一次性能源)： a.核裂变　　b.核聚变 　　 可再生能源： a.水力能 b.太阳能 c.风能 d.地热能 e.生物质能 1.2 发动机燃料 1.2.1 概论 通常液体燃料可分为点燃式发动机燃料（汽油），柴油机燃料（柴油）、喷气发动机燃料（航空煤油）和锅炉燃料（燃料油）四大类。参看p8，表1-5。 液体燃料在各种能源中占有十分重要的地位。各种汽车、船舶、飞机、机车、工程机械和坦克等运输工具都大量使用液体燃料，他们主要是汽油、柴油、喷气燃料等石油产品。 1.2.1.1 液体燃料的分类与应用 由于各种发动机的工作原理和工况互不相同，它们对燃料的质量要求显然不同。根据长期的使用经验，各种发动机对所用液体燃料的品质有不少共同要求： 1.2.1.2 对液体燃料的一般要求 （1）、适当的蒸发性；各种燃料的蒸发性好坏对使用和储存均有密切关系。各种燃料的蒸发性应符合标准，不过低也不过高。 （2）、良好的燃烧性；所有燃料都应用较高的热值、易着火，着火后燃烧既平稳又安全，燃烧排气中的有害物质浓度尽量低。 （3）、高度的安定性；液体燃料的性质应安定，不易氧化变质，不会产生悬浮物或沉淀。 （4）、无腐蚀性；良好的液体燃料应限制其全硫量和其他引起腐蚀的成分，腐蚀性指标应合格。 （5）、良好的低温性；低温性主要指低温下的流动性，低温下析出烃类结晶或冰晶固体的有关性质。 （6）、良好的洁净性；发动机燃料不应含固体杂质，否则会堵塞油路，并造成接触部件的磨损。另外，原则上也不应含水，因为水在低温下会结成冰粒，影响供油；影响添加剂效率，减低安定性，增加腐蚀性，影响正常燃烧。 煤液化是提高煤炭资源利用率，减轻燃煤污染的有效途径之一，是洁净能源技术之一。 1.6.2 煤液化的实质 煤液化的目的之一是寻找石油的替代能源。煤炭资源10倍于石油，所以认为液化煤是石油最理想的替代能源。下面是煤与石油的异同点： 名称 煤 石油 状态 固体 液体 分子量 5000~10000 吡啶萃取物的分子量约2000 平均值200 高沸点渣油的分子量600 结构 以烟煤的有机结构为例：2-4个环或更多的 芳香环构成的芳核，环上含有氧、氮、硫 等官能团及侧链，成为煤的结构单元。由非芳香结构—CH2—，—CH2—CH2—或醚键—O—，—S—连接几个结构单元（5-10个）呈现空间立体结构的高分子聚合物。 主要由直链烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。但芳香烃含量少。? 元素 无烟煤 中等挥发分烟煤 高挥发 分烟煤 褐煤 泥炭 石油 汽油 CH4 C 93.7 88.4 80.3 71.7 50-70 83-87 86 75 H 2.4 5.0 5.5 5.2 5.0-6.1 11-14 14 25 O 2.4 4.1 11.1 21.3 25-45 0.3-0.9 ? ? N 0.9 1.7 1.9 1.2 0.5-1.9 0.2 ? ? S 0.6 0.8 1.2 0.6 0.1-0.5 1.0 ? ? H/C(原子比) 0.31 0.67 0.82 0.87 -1.00 1.76 1.94 4 相同点：二者均是由C, H, O, N, S组成。不同点：煤的H含量低，O含量高，C含量相差不大。 煤和石油的元素组成（%） 相同点：二者均是由C,H,O,N,S组成。不同点：煤的H含量低，O含量高，C含量相差不大。 由以上四方面的比较分析，可得煤转化为液体燃料的实质： 破坏煤的空间立体结构：大分子结构→较小分子结构；多环结构→单环结构或双环结构；环状结构→直链；含O基团→ H2O；含N基团→ NH3；含S基团→ H2S.为了达到该目的，需要向系统输入一定的能量 （1）给系统加热，温度应高于煤热分解的温度，因煤阶不同而不同，一般不超过500℃ ，否则成焦反应和生成气体反应严重。（2）加压：通氢气，增加反应物的浓度。 增加H/C：需要向系统加氢气，以提高反应速度，相当高的氢气压力可以抑制成焦反应和生成大量气体。另外，通过加入供氢溶剂也可以增加系统氢的浓度。 使用合适的溶剂：使煤粒能很好的分散；让煤的热熔解过程有效进行（有助于结构单元间的键断裂）；使煤热裂解后的自由基碎片得到一定的稳定；必须有可利用的氢原子或自由基氢；