略論煤炭液化技術(shù)
時間:2022-06-23 10:44:32
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這樣就能夠在較小污染的前提下,將煤炭資源轉(zhuǎn)化為其他形式的能源進(jìn)行儲存或者運輸。煤液化過程可以通過圖1來表示:煤中所存在的能量較小的C-C、C-N、C-O和C-S等化學(xué)鍵,在反應(yīng)的過程中發(fā)生斷裂,形成了數(shù)量眾多的自由基碎片。然而大量存在的自由基碎片又可以通過化學(xué)反應(yīng),與溶劑和氫氣中的活性氫相結(jié)合,形成較為穩(wěn)定的化合物。該化合物中的H/C原子比將有0.8%上升至2.0%。在一系列的化學(xué)反應(yīng)后,之前煤中的固態(tài)大分子成為了液態(tài)小分子化合物。煤液化后就可以形成液化油、瀝青烯、前瀝青烯、液化殘渣、少量的水和氣體。煤液化可以大致分為熱溶解裂解、氫轉(zhuǎn)移和加氫三大步驟。
1、熱溶解裂變:粉狀煤炭與循環(huán)溶劑制備成的混合油煤漿在約250℃高溫的環(huán)境下,煤中鍵能較小的化學(xué)鍵將會出現(xiàn)斷裂,一旦溫度超過250℃,煤的大分子將發(fā)生熱裂解反應(yīng),那些不穩(wěn)定的化學(xué)鍵也會斷裂。煤中出現(xiàn)大量的自由基碎片。
2、氫轉(zhuǎn)移:煤中一些弱堿斷裂所形成的自由基碎片,在斷裂處會出現(xiàn)未配對的自由電子,這些帶有未配對電子的自由基碎片我們稱之為自由基。煤基質(zhì)或者溶劑中的活性氫原子將與自由基結(jié)合,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)下的生成物中,分子量最大的就是前瀝青烯,其次是瀝青烯,分子量最小的就是液化油。大分子量前瀝青烯在經(jīng)過加氫反應(yīng)后,可以生成較小分子量的瀝青烯、油以及烴類氣體。同樣,瀝青烯在經(jīng)過加氫反應(yīng)后也可以生成油或者烴類物質(zhì)。
3、加氫:煤液化反應(yīng)過程中,氫氣分子在壓力以及催化劑的作用下活化,之后這些H分子可以直接與熱裂解所形成的自由基或者穩(wěn)定分子進(jìn)行反應(yīng)。該過程主要有芳烴加氫飽和,加氫脫氧、氮、硫等雜原子以及加氫裂化等。根據(jù)加氫條件的約束程度不同,可以控制加氫催化劑活性已近加氫反應(yīng)深度。接下來對煤加堿預(yù)處理過程進(jìn)行研究實驗:預(yù)處理的主要作用就是提高煤的活性,本實驗采用0.4%-1.6%的NaOH堿溶液對煤進(jìn)行預(yù)處理,以研究堿處理后的煤經(jīng)過液化其油出率的變化。表1給出了實驗結(jié)果。經(jīng)過實驗,我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)NaOH堿溶液的濃度達(dá)到0.8%時,輕餾分收率的值達(dá)到最大值19.1%,為不加堿時分收率(10.6%)的1.8倍;總油出率61.8%,為不加堿時(57.2%)的1.08倍。對煤進(jìn)行預(yù)處理能夠明顯提高油出率。煤炭的液化過程需要考慮很多方面的因素,溫度、壓力、催化劑等等,很多環(huán)境條件都會對煤炭的液化結(jié)果產(chǎn)生影響。本文介紹了煤炭液化的過程,并對堿溶液在煤預(yù)處理中所起到的作用,以及對最終液化油出率影響進(jìn)行了分析。在今后的工作中,筆者將對煤炭液化其他過程以及相應(yīng)影響因素進(jìn)行更為深入的研究,以期能夠進(jìn)一步提高煤炭利用率。
本文作者:陳時爭工作單位:寧夏工業(yè)職業(yè)學(xué)院
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