摘要：煤炭是我国的主要能源，为清洁高效地利用煤炭，人们越来越重视洁净煤技术之一的煤炭液化技术。目前对煤炭液化的研究，不再是选择煤种，而是对液化性能较好的煤在不同实验条件下的液化研究，以便得到最佳实验途径，为扩大煤炭液化规模打下基础．本实验的目的是得出最佳实验条件，并研究褐煤加水反应的影响因素。 关键字：褐煤，水，液化
一、 褐煤液化的意义：
煤直接液化的主要目的是由煤制取合成原油，增加石油替代资源．并且用石油炼制工艺技术生产优质汽油，喷气燃料，柴油和芳香烃化工原料．煤直接液化制取的合成原油与石油的物理和化学性质有较大的差异，煤液化油特点[1]是：
1.沸点较低； 2.含有大量的缩合环状化合物[2]和较少烷烃； 3.含有较多的氮和氧杂原子； 4.氢含量较低； 5.不含渣油。
试验研究表明，煤液化合成原油可用石油加工技术生产各种运输燃料油，工艺过程尚比石油加工简单，但是煤液化油的氢含量，杂原子含量以及油终馏点直接影响煤液化油提质加工的难易程度和煤液化的经济也因此， 随着煤直接液化工艺技术的改进和发展，对煤液化油性质．提质加工条件以及合理产品方向进行了广泛的研究[3]．煤直接液化是解决我国石油资源短缺、平衡能源结构、保障能源安全及国民经济持续稳定发展的重要途径之一。煤液化油是煤液化的初级产品，其组成复杂，通常含大量的芳烃及含氮、含氧和含硫等杂原子化合物 。酚类物质易氧化，使油品颜变深 ；毗啶类物质呈弱碱性[4]，影响油品性能。为了提高油品质量，通常需要对煤液化油进行加氢精制。酚类、吡啶类化合物是有机化学工业的重要原料，广泛用于生产合成纤维、工程塑料、农药、医药、燃料中间体、增塑剂、防腐剂、抗氧化剂及等[5]。在煤液化油的加氢过程中，酚类及吡啶类化合物不仅消耗氢气而且生成较低价值的油品，这一问题国内外尚未引起足够的重视。虽然人们对煤液化油的组成分析褐煤加水制燃料油做过一些工作 ，但是对褐煤液化产物的组成进行分 析研究，对揭示煤的结构与液化反应性能的关系[6]，优化煤液化油精制加工工艺及发展煤液化制有机化工原料仍有重要的意义。
褐煤液化是通过化学加工方法将固体煤转变成液体产品的技术，主要有直接液化和间接液化两种工艺技术[7]。由褐煤生产液体燃料是高效和洁净利用褐煤、增加液体燃料油来源、发展煤化工、解决煤炭污染的重要途径。褐煤直接液化是在适当的温度、压力等反应条件下，借助于催化剂的作用，将其加氢裂解生成液体烃类和少量气体，并脱除氮、氧和硫等杂原子[8]。这是一个褐煤深度转化的过程，又称加氢液化过程。其工艺过程包括原料煤干燥、破碎、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化处理、液态产物分馏、精制加工以及液化残渣气化制取氢气等过程[9]。褐煤直接液化的产品是优质汽油、喷气燃料油、柴油以及芳烃和碳素化工原料，并副产燃料气、液化石油气、硫磺和氨等。褐煤直接液化工艺过程的热效率高达 70%以上，是一种先进的褐煤洁净利用技术。若将褐煤转变成液体产物(合成原油)，使 H/C 原子比增大，需要经历加氢、裂解、脱除杂原子等反应过程[10]。
通过对胜利褐煤加氢液化影响因素的考察，得出较合适的液化反应条件为:以水作为液化溶剂，350℃，3MPa(CO 初压)，停留时间 45min，FeS 催化剂加入量为 6%。在此条件下：
油气产率为 56.91%，沥青质产率为17.35%，总转化率为74.26%。加氢液化动力学研究表明：在 330~370℃范围内，所建立的液化动力学模型能较好的模拟胜利褐煤液化动力学过程，其反应速率常数介于0.0024~0.1567min‐1之间，表观活化能在 53.33~75.83KJ/mol 范围内。
二、 煤液化简介
煤制油有两种主要工艺技术路线：煤间接液化技术和直接液化技术。
2.1 煤间接液化技术
煤的间接液化技术是先将煤全部气化成合成气，然后以煤基合成气(一氧化碳和氢气)为原料，在一定温度和压力下，将其催化合成为烃类燃料油及化工原料和产品的工艺[11]，包括煤炭气化制取合成气、气体净化与交换、催化合成烃类产品以及产品分离和改制加工等过程。
2.2 直接液化
2.2.1 技术简介 褐煤加水制燃料油 5
直接液化是在高温(400℃以上)、高压(10MPa 以上)，在催化剂和溶剂作用下使煤的分子进行裂解加氢．直接转化成液体燃料，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油[12]．又称加氢液化。由于经济上建设投资大，煤液化油生产成本高，而尚未工业化，现在几大工业国正在继续研究开发第三代煤直接液化工艺，具有反应条件缓和、油收率高和油价相对较低的特点.目前世界上典型的几种煤直接液化工艺有：德国 Ic0R 公司和美国碳氢化合物研究(HTI)公司的两段催化液化工艺等[13]。我国煤炭科学研究总院北京煤化所自 1980 年重新开展煤直接液化技术研究，现已建成煤直接液化、油品改质加工实验室。通过对我国上百个煤种进行的煤直接液化试验。筛选出 15 种适合于液化的煤。液化油收率达 50％以上，并对 4 个煤种进行了煤直接液化的工艺条件研究，开发了煤直接液化催化剂。
2.2.2 工艺流程
直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、周液分离、气体净化、液体产品分馏和精制．以及液化残渣气化制取氢气等部分。液化过程中．将煤、 催化剂和循环油制成的煤浆， 与制得的氢气混合送人反应器。在液化反应器内，煤首先发生热解反应，生成自由基“碎片”[14]。不稳定的自由基“碎片”再与氢在催化剂存在条件下结
合，形成分子量比煤低得多的初级加氢产物。出反应器的产物构成十分复杂，包括气、液、固三相。气相的主要成分是氢气，分离后循环返回反应器重新参加反应；固相为未反应的煤、矿物质及催化剂；液相则为轻油(粗汽油)、中油等馏份油及重油[15]。液相馏份油经提质加工(如加氢精制、加氢裂化和重整)得到合格的汽油、柴油和航空煤油等产品。重质的液固淤浆[16]经进一步分离得到重油和残渣。重油作为循环溶剂配煤浆用。煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤[17]。
(1)当温度升至 300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打碎了煤的分子结构[18]，从而产生大量的以结构单元为基体的自由基碎片．自由基的相对分子质量在数百范围。
(2)在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下、自由基被加氢得到稳定。成为沥青烯及液化油分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢(H：)，而应是氢自由基[19],即氢原子,或者是活化氢分子。氢原子或活化氢分子的来源有：(D 煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由基；②供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基；③氢气中的氢分子被催化剂活化；④化学反应放出的氢。当外界提供的活性氢不足时．自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应[20]。最后生成固体半焦或焦炭。
(3)、沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。
三、参考文献
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