煤加氢液化原理：2、煤加氢液化过程中的主要反应.pptVIP

单击此处编辑母版标题样式 一般认为，煤加氢液化过程中，氢不能直接与煤分子反应使煤裂解，而是煤分子本身受热分解生成不稳定的自由基裂解“碎片”，此时若有足够的氢，自由基就能得到饱和而稳定下来，若氢不够，则自由基之间相互结合转变为不溶性的焦。所以，在煤的初级液化阶段，煤有机质热解和供氢是两个十分重要的反应。 煤是非常复杂的有机物，在加氢液化过程中化学反应也及其复杂，它是一系列顺序反应和平行反应的综合，可认为发生下列四类化学反应。 * * * 煤直接液化 （二）煤加氢液化过程中的主要反应 （二）煤加氢液化过程中的主要反应 1、热解反应 2、供氢反应 3、加氢裂解反应 4、缩聚反应 5、脱杂原子反应 R-CH2-CH2-R′ RCH2·+ R′CH2· H(供氢溶剂)+R· RH 脱烷基、芳香结构饱和加氢、环破裂 S H2S O H2O N NH3 煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度，煤的化学结构中键能最弱的部位开始断裂，呈自由基碎片： 煤 随温度升高，煤中一些键能较弱和较高的部位也相继断裂，呈自由基碎片。 2.1 煤的热解 * 热裂解 自由基碎片∑R· * * 煤直接液化 煤加氢液化过程中的化学反应 煤热解产生的自由基碎片是不稳定的，它只有与氢结合后才能变得稳定，成为分子量比原料煤要低得多的初级加氢产物，其反应为： * ∑R·＋H ∑RH 2.2 加氢反应 * * 煤直接液化 供给自由基的氢源主要来自以下几个方面： （1）溶解于溶剂油中的氢在催化剂的作用下变为活性氢； （2）溶剂油可供给的或传递的氢； （3）煤本身可供应的氢； （4）化学反应生成的氢。 2 煤加氢液化过程中的化学反应 当液化反应温度提高，裂解反应加剧时，需要有相应的供氢速率相配合，否则就有结焦的危险。 提高供氢能力的主要措施有： 增加溶剂的供氢能力； 提高液化系统氢气压力； 使用高活性催化剂； 在气相中保持一定的H2S浓度等。 * * 煤直接液化 2.2 加氢反应 2 煤加氢液化过程中的化学反应 * 加氢液化过程中，煤结构中的一些氧、硫、氮也产生断裂，分别生成H2O (或CO2、CO）、H2S和NH3气体而被脱除。 （1）脱氧反应 煤有机结构中的氧存在形式主要有： ?含氧官能团，如－COOH、－OH、－CO和醌基等 ?醚键和杂环（如呋喃） 上述基团在加热条件下可生成H2O、CO2或CO * * 煤直接液化 2.3 脱氧、硫、氮杂原子反应 2 煤加氢液化过程中的化学反应 * （2）脱硫反应 煤有机结构中的硫以硫醚、硫醇和噻吩等形式存在，脱硫反应与上述脱氧反应相似。由于硫的负电性弱，所以脱硫反应更容易进行。 杂环硫化物在加氢脱硫反应中，C－S键在碳环被饱和前先断开，硫生成H2S，加氢生成的初级产品为联苯；其它噻吩类化合物加氢脱硫机理基本类似。 * * 煤直接液化 2.3 脱氧、硫、氮杂原子反应 2 煤加氢液化过程中的化学反应 （3）脱氮反应 煤中的氮大多存在于杂环中，少数为氨基，与脱硫和脱氧相比，脱氮要困难得多。 在轻度加氢中，氮含量几乎没有减少，一般脱氮需要激烈的反应条件和有催化剂存在时才能进行，而且是先被氢化后再进行脱氮，耗氢量很大。 * * * 2.3 脱氧、硫、氮杂原子反应 2 煤加氢液化过程中的化学反应 （4）缩合反应 在加氢液化过程中，由于温度过高或供氢不足，煤热解的自由基“碎片”彼此会发生缩合反应，生成半焦和焦炭。缩合反应将使液化产率降低，它是煤加氢液化中不希望发生的反应。 为提高煤液化过程的液化效率，可采取以下措施防止结焦： a.提高系统的氢分压 b.提高供氢溶剂的浓度 c.反应温度不要太高 d.降低循环油中沥青烯含量 e.缩短反应时间 * * * 煤直接液化 2.3 脱氧、硫、氮杂原子反应 2 煤加氢液化过程中的化学反应 单击此处编辑母版标题样式