一、氫-煤（H-Coal）法

該法起始于1963年美國烴研究公司(HRI)的研究工作,現(xiàn)有每天處理600噸煤的中試裝置,已申請(qǐng)120多個(gè)專利。H-Coal工藝可以處理多種煤種，如煙煤、次煙煤和褐煤，可將它們轉(zhuǎn)化為重油和各種原料油。

首先將原煤粉碎與循環(huán)油混合，制成油煤漿,在加熱器(燃油或氣體燃料)中將油煤漿加熱到425-455℃并與氫混合，然后送入裝有鈷—鉬催化劑的流化床反應(yīng)器內(nèi)。在反應(yīng)器內(nèi)煤的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生裂解并產(chǎn)生加氫反應(yīng)，操作壓力約為20MPa，反應(yīng)過程中，硫、氮和氧被轉(zhuǎn)化成為硫化氫、氨和水。烴類產(chǎn)品包括重油、石腦油和輕油，產(chǎn)品的組成依物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間而變化。由于加氫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)器的最低溫度，是靠從加熱器來的油煤漿和生成物料進(jìn)出反應(yīng)器的熱平衡來維持。在反應(yīng)器中，氣體、固體和液體的循環(huán)使反應(yīng)器的溫度提升并維持穩(wěn)定，并且保持反應(yīng)物料與催化劑良好的接觸。由于三相物料的循環(huán)也防止了固體物料在反應(yīng)器中的停滯和聚集。

生成物經(jīng)減壓后進(jìn)入產(chǎn)品分離器。在分離器中，一些氣體混合物和未反應(yīng)的氫氣由頂部逸出；漿體、不溶解的灰和未轉(zhuǎn)化的煤則由底部放出。氣體進(jìn)入回收車間，分離出一些產(chǎn)品氣，氫氣則返回預(yù)熱器，燃料氣則用于產(chǎn)生蒸汽?；厥盏陌焙土蚧瘹?，則制成商品硫和無水銨。由分離器底部出來的漿體經(jīng)過閃蒸，生成部分氣體和液體，液體中含有循環(huán)油、未反應(yīng)的煤和灰。在旋流器中，這些液體被分成顆粒濃度較高和顆粒濃度較低的兩部分，后者作為循環(huán)油被送往煤油漿制備系統(tǒng)，前者則送入常壓蒸餾塔。在常壓蒸餾塔中可以得到輕油和重油，輕油作為液化的粗油產(chǎn)品，重油作為循環(huán)油被送往煤油漿制備系統(tǒng)，殘?jiān)鼊t送入氣化工序制取氫氣。由閃蒸塔塔頂出來的氣體，經(jīng)過冷凝一并送人常壓蒸餾塔進(jìn)行分餾。知識(shí)點(diǎn)3煤炭直接液化工藝

二、IG法IG法煤直接液化是伯爾吉斯發(fā)明的，經(jīng)過皮爾改進(jìn)成兩段加氫法。

第一段煤漿液相加氫，煤槳由煤粉、溶劑和催化劑組成，在高壓下煤加氫生成液態(tài)中間產(chǎn)物。

第二段加氫是以第一段加氫產(chǎn)物為原料，進(jìn)行中間產(chǎn)物的催化氣相加氫制得汽油產(chǎn)品。由于加氫工藝分成液相和氣相兩段進(jìn)行，都可以獨(dú)立地控制在最佳條件下進(jìn)行催化反應(yīng)。三、溶劑萃取法波特-布羅切（Pott-Broche法）

為了研究煙煤化學(xué)結(jié)構(gòu)，早年曾用溶劑進(jìn)行煤處理，企圖分離出原來狀態(tài)的物質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)條件下用苯進(jìn)行煤的萃取。產(chǎn)率僅有0.1—0.2％，而在壓力下用同樣條件，萃取產(chǎn)率則增至6—10％。在萃取的同時(shí)進(jìn)行加熱到煤的熱分解溫度。波特和布羅切用四氫萘和甲酚(80：20)作溶劑，煙煤萃取產(chǎn)率超過80%。在此萃取過程中四氫萘變成了萘。

基于此原理，波特和布羅切開發(fā)了煤的加壓萃取，獲得了基本無灰的萃取物。該萃取物是硬的、脆的、瀝青質(zhì)的物質(zhì)，軟化點(diǎn)約為220℃，灰分含量小于0.2%。它可作為低硫燃料，也可用于電極炭生產(chǎn)，加氫之后可得汽油，中油和重油．

波特-布羅切法流程。

干燥和粉碎了的煤與循環(huán)溶劑以1：2比例相混合，溶劑是加氫的萃取物的餾分油。煤漿在萃取反應(yīng)器內(nèi)，壓力為10—15MPa，溫度約為430℃，煤的有機(jī)質(zhì)約有80%溶于油中成為萃取物。液相中固體物在高于150℃和最高壓力為0.8MPa的條件下用陶質(zhì)過濾器分出。濾餅進(jìn)行干餾。由濾液分離溶劑采用真空蒸餾辦法。溶劑在重新循壞利用之前必須進(jìn)行加氫。四、博特羅普(Bottrop)煤油化工藝

西德煤礦研究院和薩爾煤礦公司在德國原有的煤液化工藝以及美國的新工藝基礎(chǔ)人提出了“德國煤液化新工藝”方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)小試研究取得了預(yù)期的結(jié)果。1981年在博特羅普建有日處理200t煤的工業(yè)試驗(yàn)裝置。

博特羅普新工藝比老工藝改進(jìn)的地方有：操作壓力由70MPa降至30MPa；固液分離出過濾改為閃蒸；循環(huán)溶劑由重油改為中油：重油40：60的混合油；殘?jiān)幚砀臑闅饣茪浯嬖绅s法；采用氧化鐵作催化劑，還可增加處理量50%。博特羅普工藝流程五、溶劑精煉煤法（一）溶劑精煉煤法溶劑精煉煤法屬加氫抽提液化工藝，可分為SRC—Ⅰ和SRC—Ⅱ兩種工藝，其液化原理基本相同。SRC—Ⅰ法加氫量少，占原料煤的2％，氫化程度淺，產(chǎn)品以高分子量的低灰、低硫強(qiáng)粘結(jié)性的固體燃料為主；SRC—Ⅱ法加氫量大，占原料煤重量的(3—5)％，氫化程度較深，產(chǎn)品以分子量較低的液體燃料為主。反應(yīng)器采用的是上流鼓泡反應(yīng)器，催化劑采用礦物質(zhì)，處理的主要是煙煤。1．SRC—Ⅰ法1974年SRC—Ⅰ法在美國首先獲得成功．這是一座日處理50t煤的SRC—Ⅰ法中間試驗(yàn)工廠，產(chǎn)品為低硫、低灰、強(qiáng)粘結(jié)性的固體燃料(約300t)，這種固體燃料的工業(yè)性燃燒試驗(yàn)取得了成功。SRC—Ⅰ工藝流程

小于200目的煤粒(含水量低于2％)與原油類溶劑混合，制成糊狀煤漿。煤漿中溶劑的含量通常等于煤的二倍。將煤漿與氫氣通入壓力為10．5MPa的容器內(nèi)，反應(yīng)器反應(yīng)溫度為(430-470)℃，壓力為（10-18)MPa，停留時(shí)間(0.5-1)h。由于反應(yīng)器中加氫反應(yīng)放熱，因此反應(yīng)器內(nèi)物料溫度連續(xù)升高。煤在反應(yīng)器內(nèi)裂解、熱熔解。生成的氣、液態(tài)產(chǎn)物，由反應(yīng)器中出來的物料，冷卻至(260一340)℃，入高壓分離器，進(jìn)行氣體和料漿分離。氣體經(jīng)過冷卻、凈化和分離，得到循環(huán)氫和產(chǎn)品烴氣體。高壓分離器分出的料漿經(jīng)過蒸餾分離，得蒸餾油品。蒸餾殘?jiān)?jīng)過濾，濾液通過減壓閃蒸器進(jìn)行氣、液分離。從氣態(tài)產(chǎn)物中得到潔凈的管道煤氣、液化石油氣。硫化氫和氫。氫氣可以循環(huán)使用，硫化氫可以回收硫。得到的固、液混合物，經(jīng)過再次分離．除去固體殘?jiān)４藲堅(jiān)勺鳛闅饣癄t的原料，或作為生產(chǎn)氫氣的原料。剩下的液體送到減壓蒸餾器，回收溶劑和副產(chǎn)輕油。沒有蒸發(fā)的重液，經(jīng)冷卻固化后便得到一種低硫、低灰的優(yōu)質(zhì)固體燃料：溶劑精煉煤(SRC—I)。SRC—I工藝得到的固體溶劑精煉煤、產(chǎn)品率達(dá)63％，含灰量小于0.1％，含流量低于0.9％，發(fā)熱量為38730kJ/kg。它既可作鍋爐燃料，又是配煤煉焦及煤成型的粘結(jié)劑，也是生產(chǎn)炭索材料和電極的良好原料，用途極廣。

小于200目的煤粒(含水量低于2％)與原油類溶劑混合，制成糊狀煤漿。煤漿中溶劑的含量通常等于煤的二倍。將煤漿與氫氣通入壓力為10．5MPa的容器內(nèi)，反應(yīng)器反應(yīng)溫度為(430-470)℃，壓力為（10-18)MPa，停留時(shí)間(0.5-1)h。由于反應(yīng)器中加氫反應(yīng)放熱，因此反應(yīng)器內(nèi)物料溫度連續(xù)升高。煤在反應(yīng)器內(nèi)裂解、熱熔解。生成的氣、液態(tài)產(chǎn)物，由反應(yīng)器中出來的物料，冷卻至(260一340)℃，入高壓分離器，進(jìn)行氣體和料漿分離。氣體經(jīng)過冷卻、凈化和分離，得到循環(huán)氫和產(chǎn)品烴氣體。高壓分離器分出的料漿經(jīng)過蒸餾分離，得蒸餾油品。蒸餾殘?jiān)?jīng)過濾，濾液通過減壓閃蒸器進(jìn)行氣、液分離。從氣態(tài)產(chǎn)物中得到潔凈的管道煤氣、液化石油氣。硫化氫和氫。氫氣可以循環(huán)使用，硫化氫可以回收硫。得到的固、液混合物，經(jīng)過再次分離．除去固體殘?jiān)?。此殘?jiān)勺鳛闅饣癄t的原料，或作為生產(chǎn)氫氣的原料。剩下的液體送到減壓蒸餾器，回收溶劑和副產(chǎn)輕油。沒有蒸發(fā)的重液，經(jīng)冷卻固化后便得到一種低硫、低灰的優(yōu)質(zhì)固體燃料：溶劑精煉煤(SRC—I)。SRC—I工藝得到的固體溶劑精煉煤、產(chǎn)品率達(dá)63％，含灰量小于0.1％，含流量低于0.9％，發(fā)熱量為38730kJ/kg。它既可作鍋爐燃料，又是配煤煉焦及煤成型的粘結(jié)劑，也是生產(chǎn)炭索材料和電極的良好原料，用途極廣。

2．SRC—Ⅱ法1976年在SRC—Ⅰ法的基礎(chǔ)上研制成功了以生產(chǎn)潔凈液體燃料為主的方法，這種方法稱之為SRC—Ⅱ法。SRC—Ⅱ工藝流程

將煤粉(75％煤粉在200目以下)與再循環(huán)煤漿(其重量比為1．5—2．5)制成煤漿，然后用泵加入氫氣煤漿混合物在預(yù)熱器加熱到(400一450)C，壓力為(10一14)MPa，然后送入溫度為(439—450)℃、壓力為14MPa左右的液化反應(yīng)器，使煤進(jìn)一步液化。由液化反應(yīng)器(溶解器)出來的物料，進(jìn)入氣、液高壓分離器，降壓冷卻．逸出的煤氣經(jīng)過凈化和低溫分離，脫除煤氣中的硫化氫和二氧化碳，回收循環(huán)氫氣。在低溫裝置回收的甲烷和乙烷，用作管道煤氣出售，丙烷和丁烷則用來作石油液化氣。從硫化氫中還可回收硫?；厥盏降臍錃庠傺h(huán)回到預(yù)熱器。由閃蒸裝置出來的含

有少量固體的液態(tài)產(chǎn)物分成兩部分，一部分是作為循環(huán)溶劑回到頂熱器前，隨同漿料一同在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán);另一部分送去蒸餾系統(tǒng)，生產(chǎn)輕油、燃料油，在減壓蒸餾塔又蒸餾出部分燃料油。減壓塔殘?jiān)饣癄t，生產(chǎn)過程所需氫氣。

輕油和燃料油是溶劑精煉煤(SRC—Ⅱ)法所要生產(chǎn)的產(chǎn)品。蒸餾器底部出來的殘?jiān)统鰵饣椭茪?補(bǔ)充生產(chǎn)工藝過程中需要的氫氣。工藝過程中所有的廢水,在回收氨和酚以后返回系統(tǒng),循環(huán)使用。SRC—Ⅱ工藝得到的油品產(chǎn)率為43.7％，總產(chǎn)品熱效率為70％。SRC—Ⅱ與SRC—Ⅰ相比,取消了因液分離的過濾,減少了繁重操作過程；煤漿在反應(yīng)器中進(jìn)行循環(huán)，有利于加氫和裂解反應(yīng)；采用殘?jiān)鼩饣?氣化生產(chǎn)不補(bǔ)充原煤，可降低加氫裂解深度，有利于減輕設(shè)備負(fù)荷，生產(chǎn)液體燃料為主,提高氣體產(chǎn)率，氫耗高。思考：SRC—Ⅱ法與SRC—Ⅰ法相比有何特點(diǎn)？（二）?？松淙軇┓ǎ‥DS法）

供氫溶劑法是由美國?？松?Exxondonorsolvent，簡(jiǎn)稱EDS)公司20世紀(jì)70年代開發(fā)的煤直接液化工藝，中間試驗(yàn)裝置煤的處埋世為250t/d，原料主要采用煙煤。

該工藝與SRC—Ⅱ工藝有些類似，粉煤與循環(huán)溶劑混合加熱脫水，然后用高壓泵將其加壓到17．5MPa，升溫到425℃以上，并與氫混合后送入反應(yīng)器。反應(yīng)器是一個(gè)平推流反應(yīng)器，物料在反應(yīng)器中的停留時(shí)間為30一45min。從液化反應(yīng)器出來的物料進(jìn)入氣油分離器，氣液分離器頂部的產(chǎn)物經(jīng)過一系列的蒸餾，生成輕碳?xì)浠衔锏臍怏w。從氣液分離器底部小來的液體進(jìn)入常壓蒸餾塔，在塔頂蒸出輕油，塔底產(chǎn)物進(jìn)入減壓蒸餾塔。在減壓蒸餾塔中分離出輕質(zhì)燃料油、重質(zhì)燃料油和石腦油等產(chǎn)品。部分輕質(zhì)燃料油用催化加氫制成再生供氫溶劑，用于制漿。靈活焦化裝置適合用于商業(yè)化的系統(tǒng)，用以處理煤液化后所剩余的殘留液體。在靈活焦化裝置中進(jìn)行重整可產(chǎn)生用于工藝所使用的氫，在裝置的底部回收的有機(jī)物，可作為液體產(chǎn)產(chǎn)品或燃料。

溶劑加氫催化反應(yīng)器是個(gè)固定床反應(yīng)器，所使用的催化劑為NiMo—A1203。該工藝的特點(diǎn)是采用循環(huán)溶利單獨(dú)加氫，從而提高了溶劑的供氫能力。六、煤油共煉技術(shù)

煤—油共處理也稱為煤油共煉，是20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種煤炭直接液化的工藝。為了提高煤炭液化的經(jīng)濟(jì)性和氫的利用率，將煤炭液化與石油加工聯(lián)合在一起，用石油煉制過程中的重油或渣油代替煤炭液化所采用的(全部或部分)循環(huán)溶劑。煤—油共處理工藝實(shí)質(zhì)上是沒有溶劑循環(huán)的煤炭直接液化工藝。七、煤超臨界萃取

臨界狀態(tài)是物質(zhì)固有的性質(zhì)，物質(zhì)的臨界溫度、臨界壓力是物性常數(shù)。如果狀態(tài)溫度和壓力超過臨界值,則液體和氣體狀態(tài)沒有區(qū)分了，物質(zhì)此種狀態(tài)，稱之為超臨界狀態(tài)。在臨界溫度附近加壓，流體具有與液體相近的密度，此狀態(tài)的流體稱之為超臨界氣體，或稱之為超臨界流體。揮發(fā)性小的物質(zhì)與具有超臨界狀態(tài)的溶劑相接觸能使物質(zhì)的蒸汽壓增大,向超臨界狀態(tài)氣體中氣化和溶解。

早在1879年J．B．漢內(nèi)(Hannay)和J．霍加思(Hogarth)

已發(fā)現(xiàn)超臨界狀態(tài)的乙醇?xì)怏w對(duì)于K等金屬鹵化物固體有特

殊的溶解作用。這種作用不是由于一般的蒸汽壓變化，而是在超臨界狀態(tài)下，壓縮氣體與固體分子間作用力加強(qiáng)的結(jié)果。

在上世紀(jì)50年代，超臨界萃取技術(shù)應(yīng)用于丙烷從油料脫瀝青以及從羊毛萃取羊毛脂。

60年代超臨界技術(shù)開始有所