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煤直接液化反应器循环杯的数值模拟及优化

化工学报 2017年第7期68卷 2703-2712页

作者：张传江韩来喜蒋雪冬许明门卓武神华集团有限责任公司中国神华煤制油化工有限公司北京100011 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017029 北京低碳清洁能源研究所北京102209

针对煤直接液化反应器中的结焦问题,建立了多相流模型模拟了反应器内循环杯局部气-油煤浆两相的流动行为,得到了相含率等流体力学参数的空间分布情况。模拟结果表明,气液分离导致的泡沫聚并破碎以及雾沫夹带是形成结渣/结焦的主要原因... 详细信息

针对煤直接液化反应器中的结焦问题,建立了多相流模型模拟了反应器内循环杯局部气-油煤浆两相的流动行为,得到了相含率等流体力学参数的空间分布情况。模拟结果表明,气液分离导致的泡沫聚并破碎以及雾沫夹带是形成结渣/结焦的主要原因。模拟研究了循环杯内堵塞程度与下降管中气含率的关系,表明随堵塞程度的提高,下降管中的气含率从0增加到34%,从而造成循环泵抽空。基于对结焦原因的分析,提出了优化的循环杯结构并进行了模拟分析。结果表明,改进后的循环杯结构可以有效强化气液分离,在极限条件下下降管中的气含率为14%,可以保证装置的稳定运行,为工业装置的改造提供了参考。

关键词：煤直接液化强制循环悬浮床多相流模拟

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煤直接液化溶剂研究述评

煤炭学报 2022年第10期47卷 3791-3804页

作者：李海军张小彬王兴宝李文英中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司内蒙古鄂尔多斯017209 太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024

近3 a我国石油对外依存度达70%以上,严重威胁到了国家能源安全,稳步发展煤直接液化制油技术对于缓解我国油品短缺和促进煤的清洁高效利用具有重要的现实意义。为深入了解煤直接液化溶剂的重要性及溶剂中的氢传递机制,较全面地总结对比... 详细信息

近3 a我国石油对外依存度达70%以上,严重威胁到了国家能源安全,稳步发展煤直接液化制油技术对于缓解我国油品短缺和促进煤的清洁高效利用具有重要的现实意义。为深入了解煤直接液化溶剂的重要性及溶剂中的氢传递机制,较全面地总结对比了国内外煤直接液化工艺的发展历程,重点介绍了神华集团开发的煤直接液化工艺在溶剂方面以及反应条件上的改进。首先,阐述了煤直接液化溶剂在物理、化学方面的重要作用,溶剂中极性化合物对反应的影响以及溶剂之间的相互作用对煤加氢液化反应的影响,溶剂不仅具有溶胀、分散煤的作用,还能溶解氢气、供氢和传递氢、稳定和保护煤热解生成的自由基,促进煤大分子中键的断裂。其次,依据全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器定性定量分析得到溶剂的组成和分子结构,探讨了煤直接液化溶剂的评价方法,如特性因子法、红外吸收光谱法和核磁共振法等。第3,深入分析了煤直接液化溶剂氢转移机制,如氢穿梭机制、氢解机制、热解自由基机制和协同-双氢转移机制,以及操作条件温度和压力对煤直接液化氢转移机制的影响。最后,对于如何降低企业运行成本和提高液化反应的碳转化率和目标产物收率,围绕液化溶剂应开展的工作提出了建议。

关键词：煤直接液化溶剂供氢能力氢转移机制

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煤直接液化用黄铁矿催化剂超细粉碎的研究

功能材料 2006年第3期37卷 399-401,404页

作者：刘文萍尹周澜陈启元中南大学化学化工学院

采用粒度、XRD、IR等检测手段对煤直接液化用黄铁矿催化剂的超细粉碎进行了研究,分析了超细粉碎,包括干磨和湿磨两种不同粉碎方式,对粉体粒度、结构和性质变化的影响,及其对催化效果可能产生的影响。结果表明,超细粉碎黄铁矿时,湿磨的... 详细信息

采用粒度、XRD、IR等检测手段对煤直接液化用黄铁矿催化剂的超细粉碎进行了研究,分析了超细粉碎,包括干磨和湿磨两种不同粉碎方式,对粉体粒度、结构和性质变化的影响,及其对催化效果可能产生的影响。结果表明,超细粉碎黄铁矿时,湿磨的粉碎效果比干磨好;超细粉碎使黄铁矿粉体晶粒尺寸减小,晶格发生畸变,畸变率较小;超细粉碎使黄铁矿中的硫部分氧化成了硫酸根,湿磨过程中的氧化程度比干磨的小。从粉碎效率,粒度分布及氧化程度来考虑,制备粒度为1μm左右的煤直接液化用黄铁矿催化剂采用湿磨的方式较好。

关键词：煤直接液化催化剂黄铁矿超细粉碎

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煤直接液化残渣焦CO_2气化反应的研究

燃料化学学报 2006年第2期34卷 146-150页

作者：楚希杰李文李保庆陈皓侃白宗庆中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室

比较了流化床条件下神华煤及其直接液化残渣焦在CO2气氛中的气化反应性,考察了添加液化催化剂、脱除矿物质以及脱除重质油对煤直接液化残渣气化反应的影响规律。结果表明,残渣焦的气化反应性比原煤焦好,残渣焦在1 000℃和1 100℃的气化... 详细信息

比较了流化床条件下神华煤及其直接液化残渣焦在CO2气氛中的气化反应性,考察了添加液化催化剂、脱除矿物质以及脱除重质油对煤直接液化残渣气化反应的影响规律。结果表明,残渣焦的气化反应性比原煤焦好,残渣焦在1 000℃和1 100℃的气化反应性指数为0.135和0.290,而原煤焦的则为0.118和0.200。脱灰后残渣焦气化反应性低于脱灰后的煤焦,说明直接液化反应后剩余的难液化物质的气化反应性低于煤焦;未经脱灰处理的残渣焦气化反应性高于煤焦,反映了液化过程中富集的矿物质及铁系催化剂的催化气化活性。脱除残渣中的重质油会降低残渣焦的气化反应性。

关键词：煤直接液化残渣气化气化反应性矿物质重质油液化催化剂

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煤直接液化与残渣热解联合加工技术

煤炭学报 2013年第8期38卷 1454-1458页

作者：朱豫飞北京低碳清洁能源研究所北京102209

为解决煤直接液化技术中残渣收率偏高和溶剂油短缺等问题，开发了煤直接液化与残渣热解联合加工技术，通过试验研究了神华煤直接液化技术所得液化残渣的热解过程的反应规律，得到了适宜的工艺条件以及该条件下的产品分布和产品性质，研... 详细信息

为解决煤直接液化技术中残渣收率偏高和溶剂油短缺等问题，开发了煤直接液化与残渣热解联合加工技术，通过试验研究了神华煤直接液化技术所得液化残渣的热解过程的反应规律，得到了适宜的工艺条件以及该条件下的产品分布和产品性质，研究了残渣热解油在加氢处理过程中产品的芳碳率与反应条件的关系，确定了产品芳碳率在0．40—0．45范围内的工艺条件。试验结果表明，残渣热解油经适当的加氢后可以为煤直接液化装置提供理想的供氢性溶剂油，说明煤直接液化与残渣热解联合加工从技术上是可行的。与煤直接液化单独加工技术相比，联合加工技术可以增加液体产品收率5．8％（对煤直接液化原料煤），并且可以补充4％（对煤直接液化原料煤）的理想的供氢性溶剂油。

关键词：煤直接液化残渣热解联合加工技术

煤直接液化中SO_4^(2-)/ZrO_2固体酸的催化作用

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石油化工 2007年第12期36卷 1215-1219页

作者：祝艳妮王知彩水恒福陈志雄高晋生安徽工业大学化学与化工学院安徽马鞍山243002 华东理工大学资源与环境学院上海200273

以二苯甲烷、苯乙醚为煤的模型化合物,以四氢萘(THN)为溶剂,进行中高压加氢液化实验,结合产物的气相色谱和质谱分析,考察了SO24-/ZrO2固体酸对煤直接液化的催化作用及加氢液化机理。实验结果表明,SO42-/ZrO2固体酸对模型化合物的转化具... 详细信息

以二苯甲烷、苯乙醚为煤的模型化合物,以四氢萘(THN)为溶剂,进行中高压加氢液化实验,结合产物的气相色谱和质谱分析,考察了SO24-/ZrO2固体酸对煤直接液化的催化作用及加氢液化机理。实验结果表明,SO42-/ZrO2固体酸对模型化合物的转化具有良好的催化活性,与非催化液化相比,400℃、H2初压5MPa、30min时二苯甲烷的转化率由8.96%提高到61.75%,且模型化合物的存在促进了溶剂THN的转化,上述条件下THN的转化率也达到10.92%;模型化合物及THN的转化主要包括氢解、异构、氢转移及烷基化等反应;SO42-/ZrO2固体酸的催化作用主要为酸催化的离子反应机理,增强催化剂的酸性有利于煤的催化液化。

关键词：二苯甲烷苯乙醚固体酸催化液化煤直接液化

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煤直接液化制取喷气燃料原料油的组成分析

石油学报（石油加工） 2010年第S1期26卷 264-267页

作者：薛艳王树雷刘婕北京航空油料技术开发中心北京100076

以国产煤液化油为原料,通过实沸点蒸馏,切割同喷气燃料馏分范围一致的航空煤油馏分;对切得的航空煤油馏分进行了理化性能、烃类组成分布、碳数分布及部分单体烃含量检测。结果表明,煤液化航空煤油馏分的部分指标不符合喷气燃料规范要求... 详细信息

以国产煤液化油为原料,通过实沸点蒸馏,切割同喷气燃料馏分范围一致的航空煤油馏分;对切得的航空煤油馏分进行了理化性能、烃类组成分布、碳数分布及部分单体烃含量检测。结果表明,煤液化航空煤油馏分的部分指标不符合喷气燃料规范要求,不能直接用作喷气燃料,但它又具有高密度、高闪点、低冰点等突出优点。煤液化航空煤油馏分含有大量的环烷烃、四氢萘和茚满衍生物以及烷基苯酚类化合物。煤直接液化合成煤油馏分所具有的高密度、高闪点、低冰点以及富含环烷烃和氢化芳烃的特点,使其凸显高性能喷气燃料的特征,因此作为未来开发高性能喷气燃料的原液具有良好的发展前景。

关键词：喷气燃料煤基燃料煤直接液化液体燃料试验

煤直接液化循环溶剂中饱和烃的分子组成及分布特点

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煤炭转化 2020年第2期43卷 17-25页

作者：高山松李群花舒歌平吴剑平中国神华煤制油化工有限公司上海研究院煤炭直接液化国家工程实验室

采用全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器(GC×GC-TOF MS/FID)从分子水平上对煤直接液化循环溶剂中的饱和烃进行了表征。TOF MS检测器在信噪比(S/N)为200的条件下共检测到599个单体峰,FID检测器在信噪比(S/N)为1000的条件... 详细信息

采用全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器(GC×GC-TOF MS/FID)从分子水平上对煤直接液化循环溶剂中的饱和烃进行了表征。TOF MS检测器在信噪比(S/N)为200的条件下共检测到599个单体峰,FID检测器在信噪比(S/N)为1000的条件下共检测到458个单体峰。TOF MS的定性结果表明:在GC×GC-TOF MS/FID设定的分析条件下,链烷烃检测到57个单体峰,含有从正戊烷到正三十一烷的完整分布,可达到单体识别;环烷烃共检测到一环烷烃~五环烷烃五种族类,依次检测到104,229,180,28,1个单体峰,可进行每一族类环烷烃中不同碳数的识别。对FID检测器采集的数据进行面积归一化定量,结果表明:链烷烃中主要为正构烷烃,占全部链烷烃的91.86%,一环烷烃中正构烷基环己烷单体的含量比异构烷基环己烷单体的含量大,15种正构烷基环己烷的含量占全部一环烷烃的41.77%;一环烷烃、二环烷烃、三环烷烃、四环烷烃和五环烷烃在煤直接液化循环溶剂中的含量依次为2.11%,14.90%,17.81%,5.30%和0.15%;芳烃组分的总含量为53.64%;含少量含氧杂原子化合物,其含量为0.26%;碳数分布检测结果显示,一环烷烃、二环烷烃、三环烷烃和四环烷烃含量最高的化合物碳数依次为C 13,C 12,C 14和C 16。

关键词：煤直接液化循环溶剂全二维气相色谱-飞行时间质谱/氢火焰离子化检测器饱和烃分子组成

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煤直接液化性能的影响因素浅析

化工进展 2018年第10期37卷 3788-3798页

作者：桑磊舒歌平中国神华煤制油化工有限公司上海研究院煤炭直接液化国家工程实验室上海201108

发展煤直接液化技术是我国缓解石油供需矛盾和保障能源安全的一个较好的战略选择,但影响煤直接液化性能的因素很多,对这些影响因素进行阐述分析是该技术进一步发展的关键。本文首先在反应原料方面,主要综述了煤的煤化程度、官能团、显... 详细信息

发展煤直接液化技术是我国缓解石油供需矛盾和保障能源安全的一个较好的战略选择,但影响煤直接液化性能的因素很多,对这些影响因素进行阐述分析是该技术进一步发展的关键。本文首先在反应原料方面,主要综述了煤的煤化程度、官能团、显微组分和无机矿物质,催化剂的种类、特点、作用、添加量和研究热点,溶剂的种类、作用和研究现状,反应气氛的种类和作用,并指出:煤化程度适中、镜质组含量较高、灰分较低的煤更适宜作为直接液化原料;煤粉担载的原位合成高分散铁基催化剂性能较好,并且经过了工业装置的验证;含有较多部分氢化稠环芳香烃的物料适宜作为煤直接液化溶剂;氢气提供活性氢的机理及其他廉价气体替代氢气气氛还需进一步研究。然后在工艺条件方面,主要分析讨论了反应温度、反应压力、煤浆浓度、进料空速和气液比高低的影响,认为需综合考虑较高的油收率和装置处理量及装置的平稳运行,选择适当的工艺条件。最后指出这些工作将为煤直接液化技术的完善提供一定的参考,我国的煤直接液化产业也将取得良好的发展前景。

关键词：煤直接液化性能影响因素反应原料工艺条件