镍钼催化剂 煤炭直接液化
液化过程报告
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煤直接液化工艺主要包括原料煤破碎干燥、煤泥制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏及精制、液化渣油气化制氢等工序。煤直接液化主要产品为高品质汽油、航空燃油、柴油、芳烃及碳化工原料，副产品包括燃料气、液化石油气、硫磺和氨。该工艺热效率高达70%以上。
影响因素报告
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煤直接液化产品的性质和产率受煤的性质、溶剂、催化剂、反应压力和温度等条件的影响。
煤的液化性能取决于其分子结构、组成及煤岩组分。活性组分大于80%、挥发分大于38%、芳香度小于0.7、含碳量为82%～85%、灰分小于10%的煤，液化转化率和油收率较高。低阶烟煤和高阶褐煤是适宜液化的煤种。褐煤活性高、含氧量高，液化过程中氢气利用量比烟煤多。
溶剂在煤液化过程中起溶解煤、向煤或催化剂表面扩散气态氢供氢、传递氢、阻止煤热分解自由基碎片凝聚等作用。结构与煤分子相似的多环芳烃对煤有较大的溶解能力。在煤液化过程中，采用煤直接液化油的中、重油混合物作为溶剂，称为循环溶剂，其主要成分为2～4环芳烃和加氢芳烃。中油经预加氢后，有较好的供氢能力。
催化剂的活性和选择性影响着煤液化反应速率、转化率、油收率、气收率和氢气消耗量，也影响着反应温度和压力。煤直接液化过程中所用的催化剂为铁基或镍钼系催化剂。Co-Mo/Al2O3、Ni-Mo/Al2O3、(NH4)2MoO4等催化剂活性高、使用率低，但必须再生并反复使用。Fe3O3、Fe3O4、FeS2、FeSO4等铁基催化剂活性低、使用率高、价格便宜，不需要再生。由铁的氧化物和硫或硫化钠组成的铁硫催化剂活性高，在煤加氢液化反应条件下转化为H2S，将铁的氧化物转化为高活性的硫化铁，并起到供给和转移氢气的作用。
反应温度是加氢液化的前提条件。煤加氢起始温度与煤热分解起始温度大致相同，最高温度低于煤胶体的结焦温度，一般在400～470℃范围内。提高液化反应温度有利于提高煤液化反应速度和转化率，但同时也增加了煤气产率和结焦的可能性。
煤加氢液化过程中反应压力有利于氢气溶解于溶剂中，抑制煤分解产生气体，但提高反应压力会增加设备投资和操作难度。降低反应压力是煤液化技术的发展方向，早期煤液化压力为70MPa，目前已降至10MPa。
液化方法报告
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煤直接液化的主要方法有溶剂精制煤法、氢气煤法、供氢溶剂法、两段催化液化法和煤油共精制法。
溶剂精制煤（SRC）是以煤和其自身的液化油为溶剂直接加氢制成油煤浆的过程，煤在高温和氢气压力作用下在溶剂中溶解或解聚，再发生加氢裂化，生成分子较小的烃类、轻质油和气体。
根据加氢深度不同，SRC法又分为SRC-Ⅰ和SRC-Ⅱ两种。SRC-Ⅰ法主要生产固态、低硫、低灰、热值约38.7MJ/kg溶剂精制煤，用作锅炉燃料，也可作为炼焦煤的粘结剂、铝冶炼工业的阳极焦、生产炭素材料的原料，或进一步加氢裂化制成液体燃料。SRC-Ⅱ法是SRC-Ⅰ法的改进，将煤液化反应器的液体产物的一部分回收作为制备煤浆的部分溶剂，主要生产液体燃料。
两种方法的工艺流程基本相似，将煤和液化过程的循环溶剂制成煤浆，与氢气混合后预热进入溶解液化反应器，反应产物包括气体、液体和固体残渣。先分离气体，再将液体混合物蒸馏，切取馏分油。SRC-I法需对釜底进行过滤，将液体与未溶解的煤和矿物质分离，滤液再减压闪蒸，分离出重质油，剩余物即为溶剂精炼煤（SRC）。[1]
氢煤工艺（H-coal）是利用加压流化床反应器对煤进行催化加氢液化，在高温和催化剂的作用下，使煤在氢压下裂解为分子较小的液态烃燃料，由美国碳氢化合物研究公司（HRC）于1973年开发，其特点是利用流化床反应器和高活性催化剂对石油渣油进行催化加氢裂解，从煤中直接生产合成原油或清洁燃料油。
将循环溶剂煤制成煤浆，与氢气混合，经预热后进入装有颗粒状Co-Mo/Al2O3催化剂的流化床反应器。由于反应器结构特殊，内部设有循环管，底部安装有循环泵及适当粒度的煤颗粒和催化剂颗粒。反应过程中残留的煤、矿物质、气体和液体产物由反应器顶部排出，少部分由循环管排出，经循环泵返回反应器。催化剂滞留在反应器内，保持沸腾状态。反应过程中不断排出少量用过的催化剂（每天1%～3%），并从反应器顶部补充新的催化剂，以稳定床层中催化剂的活性。 将煤浆在氢气压力20MPa、温度425～450℃、煤速240～800kg/(h·m3)、催化剂补充量0.23～1.4kg/吨煤的条件下进行加氢液化，液体产品经闪蒸器分离出轻质油后，再经水力旋流器分离循环溶剂油，再经常减压蒸馏切割出各种馏分油。
埃克森供体法（EDS）是煤在一定温度和压力下，借助供氢溶剂溶解、加氢、液化的工艺方法。该法由美国埃克森研究与发展公司于1976年开发，1985年建成日处理煤250吨的半工业试验装置。烟煤油收率为55%～60%，次烟煤油收率为40%～45%，褐煤油收率为47%。油品成分以轻、中馏分为主。该法的特点是将部分循环溶剂在单独的固定床反应器中用高活性催化剂预加氢，成为供氢溶剂。
将煤与预加氢供氢溶剂、循环溶剂制成煤浆，与氢气混合，预热后进入液化反应器，反应温度为420～450℃，压力为10～14MPa，停留时间为30～150℃。液体反应产物分馏为馏分油和循环溶剂油。此方法液化烟煤时C1～C4气态烃收率为22%，石脑油占馏分油的37%，中质油（180～340℃）占37%。EDS法已设计日产130×10t煤液化装置。
两段催化液化（CTSL）是煤在两个沸腾床反应器（第二段）中在高温下催化加氢裂化为较低分子液化产物的方法。由美国碳氢化合物研究机构（HRI）开发，其特点是煤液化反应过程的第一、第二段均采用高活性加氢裂化催化剂（Ni、Mo或Co、Mo颗粒催化剂）和沸腾床反应器。两个反应器既分开又紧密相连，使煤的热溶解和加氢反应各自在最佳反应条件下进行，生成较多的馏分油和较少的气态烃，油品质量好，氢气的有效利用率高。
煤与循环溶剂制成的煤浆与氢气混合后预热，进入第一反应器进行煤溶解和煤热解自由基碎片加氢，从而阻止缩聚反应，生成更多的重质供氢溶剂；第二反应器反应温度较高，将未转化的煤和重质油进一步转化为馏分油，并脱除氮、氧和硫原子。反应产物先用氢气急冷，然后分离成气态和液态产物。液体产物经常压、减压蒸馏，分离出馏分油，残渣送至临界脱灰装置（CSD），回收沸点在402℃以上的重质渣油，用作循环溶剂。
煤油共精制是将煤与石油渣油（重质馏分）在高温下与催化剂混合，进行加氢裂化和液化反应，转化为馏分油的方法。在反应过程中，渣油作为供氢溶剂；煤和灰分促进渣油转化为轻质油和中质油，防止渣油结焦，并吸收渣油中的镍、钒等重金属。由于这种协同作用，煤油共精制的油收率比单独使用煤或渣油高，氢气消耗低，可加工劣质油。该工艺比单独液化煤简单，工厂建设投资低，是发展煤炭直接液化的一种过渡技术。
美国碳氢化合物研究公司（HRI）开发的两段煤油共精制工艺（HRI·COP）是一项比较先进的技术。将石油渣与煤制成含煤量40%～50%的煤浆，与氢气混合、预热，依次通过两个装有颗粒状钴钼和镍钼催化剂的流化床反应器，在温度为400～470℃、压力为15～20MPa的条件下进行加氢裂化和液化反应。液体产品经常减压蒸馏切割回收为轻、中馏分油。
煤炭直接液化产品报告
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煤直接液化油含有较多的芳烃、氮、氧、硫原子及不饱和烃化合物，氢含量低，不含渣油，化学性质不稳定，需先加氢，再利用石油炼制技术生产高辛烷值汽油、航空燃料油、柴油以及芳烃、碳化工原料。煤液化油加工的工艺条件主要取决于原料的氢含量、杂原子含量及沸点范围。
加氢精制油是催化裂解和重整的原料油。采用石油加氢精制催化剂，在氢气压力为8.0MPa的两级固定床反应器中对C4沸程约400℃的煤液化油进行精制。第一段温度为230～250℃，主要使油中的不饱和物质加氢；第二段温度为400℃，使氮、氧、硫化合物加氢裂解，使部分芳烃加氢。加氢精制过程油收率为96％，生成气为3.1％，氢气消耗为1.7％。
汽油和芳烃是沸点在180℃以下的加氢精制油，含有较多的环状化合物，重整性能好。在氢气压力4.0MPa、温度480℃下，用铂催化剂重整，生成的汽油初馏点为40℃，终馏点为180℃。发动机法测定辛烷值大于100，是优质的汽油混合油。汽油中芳烃含量约为10％，也是生产苯、甲苯、二甲苯的原料油组分。
喷气燃料油是以沸程为180～300℃的加氢精制油为原料，在氢气压力4.0MPa、温度为400℃和290℃条件下，经过正构烷异构化反应和芳烃催化加氢反应而制成的，生产的喷气燃料油具有2～3环环烷烃含量高、密度大（0.8126g/cm3）、结晶温度低（-60℃）、热值高（43.3MJ/kg）等特点，是一种性能优良的喷气燃料油。
沸程为300～400℃的柴油含氢12.8%，芳烃31.8%，除作为煤液化溶剂外，过量部分可进行催化加氢裂化，得到43.6%的汽油、42.3%的柴油和15.4%的气态烃。沸程为179～360℃的柴油十六烷值约为40。煤液化油生产柴油的氢耗较高，约为4%～4.5%。[2]