煤炭直接液化技术与工程

1.本书是煤化工领域的权威丛书《煤炭清洁转化技术丛书》（前身为“现代煤化工技术丛书”）的分册之一，丛书主编为谢克昌院士。
2.本书的几位作者均是煤液化（煤制油）领域的权威专家，作者知名度高。
3.本书融合了作者几十年从事煤炭直接液化技术开发的经验和思考，参考价值高。
4.本书总结了近十年来煤炭直接液化领域的创新技术和研究成果，创新性强。
5.本书详细介绍了世界首套百万吨煤炭直接液化示范工程的工艺技术和运行情况，实用性强。

本书是“煤炭清洁转化技术丛书”的分册之一,系统总结了煤炭直接液化的工艺技术与工程化成果。本书从我国煤炭资源特点出发,在论述煤炭直接液化基本原理的同时,确定了液化用煤的优选原则,在此基础上,系统介绍了煤加氢液化反应的影响因素、煤直接液化的典型工艺过程和技术特征、煤直接液化产品的提质加工,回顾了中国煤直接液化技术的开发历程,详细阐述了世界首套百万吨级煤直接液化示范装置的工艺流程、主要设备、操作参数、操作技术及运行情况。
本书融合了作者多年从事煤炭直接液化技术研究的经验和体会,梳理了十多年来的技术创新和研究成果,总结了工程化开发过程中的启示和思考,具有较高的参考价值。本书可供化工及能源领域从事煤转化、煤制油的研究人员、工程技术人员、管理人员和高等院校相关专业师生参考。

舒歌平，国家能源集团中国煤制油化工有限公司研究员，曾任神华集团中国煤制油化工有限公司副总经理、总工程师，煤炭直接液化国家工程实验室主任，863计划项目首席科学家。近四十年来一直从事煤直接液化技术研发和工程化实践，是神华煤直接液化工艺的主要发明人和学科带头人，是国家能源安全战略重点工程“百万吨级煤直接液化示范工程”中首次工业化的两个核心单元的技术负责人。四十年来，经历了实验室基础研究、小试、中试，直至世界首套百万吨级工业化装置的运行，其主持、负责开发的“煤直接液化高效催化剂技术”和“神华煤直接液化工艺”作为“百万吨级煤直接液化示范工程”的核心技术，均得到成功应用和验证。
吴春来，煤炭科学研究总院教授，博士生导师，从事煤炭转化和洁净煤技术开发工作多年，主持多项煤炭直接液化课题研究。
任相坤，中国矿业大学教授、中国矿业大学低碳能源研究院院长。曾任神华煤液化研究中心主任、神华煤制油研究中心有限公司董事长、中国神华煤制油有限公司副总经理、煤炭直接液化国家重点实验室主任，国家科技部高技术研究发展计划(863)先进能源领域专家组成员、洁净煤主题专家组组长。长期从事煤气化、煤液化、煤化工及煤炭清洁转化领域的工艺、设备、催化剂及系统方面的研究开发及科技管理工作。

1 煤炭直接液化的基本原理和液化用煤的选择001
1.1　煤的基本性质001
1.1.1　煤的岩相组成001
1.1.2　煤的基本分析指标002
1.1.3　我国煤的分类及各类煤的基本特性与主要用途004
1.1.4　煤的结构特征007
1.1.5　煤基本结构单元周围的基团008
1.1.6　煤分子的基本结构单元009
1.1.7　煤分子中的桥键与交联键011
1.1.8　煤的大分子结构模型012
1.2　煤直接液化的基本原理014
1.2.1　煤的热解015
1.2.2　加氢裂化030
1.2.3　煤直接液化化学反应031
1.3　适宜直接液化的煤品种034
1.3.1　选择适宜直接液化煤种的原则034
1.3.2　选择适宜直接液化煤种的范围036
1.3.3　煤种液化特性评价试验036
1.4　煤的直接液化反应模型040
1.4.1　认为原料煤是单一组分的反应模型040
1.4.2　将原料煤分成不同组分的研究041
1.4.3　可逆反应的模型043
1.4.4　关于反应活化能的特殊处理043
1.5　煤直接液化反应动力学044

2 煤加氢液化反应的影响因素049
2.1　煤加氢液化工艺条件对液化反应的影响049
2.1.1　煤浆浓度049
2.1.2　反应压力052
2.1.3　反应温度054
2.1.4　反应时间055
2.1.5　气液比057
2.2　溶剂的作用和特点057
2.3　煤直接液化催化剂062
2.3.1　概述062
2.3.2　煤直接液化催化剂的种类063
2.3.3　煤直接液化催化剂的作用机理068
2.3.4　煤中矿物质在煤直接液化中的催化作用069

3 煤直接液化工艺071
3.1　煤加氢液化技术的开发过程071
3.2　基本工艺过程072
3.3　德国煤加氢液化老工艺074
3.3.1　工艺流程074
3.3.2　工艺特点079
3.4　典型煤直接液化工艺081
3.4.1　德国IGOR＋工艺081
3.4.2　氢煤法084
3.4.3　溶剂精炼煤工艺086
3.4.4　埃克森供氢溶剂工艺092
3.4.5　NEDOL 工艺095
3.4.6　日本褐煤液化工艺102
3.5　煤油共处理106

4 煤直接液化产品的加工109
4.1　煤直接液化液体产品的性质特点109
4.2　煤直接液化液体产品的提质加工化学118
4.2.1　加氢脱杂原子118
4.2.2　烃类的加氢反应120
4.3　煤直接液化液体产品的提质加工催化剂125
4.3.1　加氢精制催化剂125
4.3.2　加氢裂化催化剂127
4.4　煤直接液化液体产品的提质加工研究128
4.4.1　煤液化石脑油馏分的加工128
4.4.2　煤液化中油的加工129
4.4.3　煤液化重油的加工131
4.5　煤直接液化产品油的提质加工工艺132
4.6　煤直接液化固体产品的加工利用135
4.6.1　煤直接液化残渣的组成和性质136
4.6.2　液化残渣的固液分离140
4.6.3　液化残渣的利用141

5 中国煤直接液化技术的开发144
5.1　适合于加氢液化的中国煤种的筛选与评价145
5.1.1　适合于加氢液化煤种的评选145
5.1.2　神华加氢液化用煤的分析研究148
5.2　煤的解聚液化反应156
5.2.1　煤的低温解聚液化反应156
5.2.2　神府煤的解聚液化反应研究158
5.3　催化剂的筛选与开发171
5.3.1　催化剂的筛选和评价171
5.3.2　担载铁催化剂的研究174
5.3.3　新型催化剂的开发185
5.4　煤的超临界抽提工艺188
5.4.1　模试装置概述188
5.4.2　煤种的筛选与评价188
5.4.3　模试装置试验结果191
5.5　煤液化工艺的研究开发198
5.5.1　神华煤直接液化工艺198
5.5.2　CDCL 工艺205
5.6　煤液化油的提质加工208
5.6.1　煤液化油的提质加工工艺路线的研究208
5.6.2　煤液化油的基本热力学性质、馏分密度等的测定212
5.6.3　神华煤液化残渣组分的分离特性、性质及合理利用途径的研究217
5.7　中国的煤油共炼研究222
5.8　煤直接液化示范厂可行性研究225
5.8.1　中日（美）合作进行兖州北宿煤液化厂初步可行性调查225
5.8.2　中加合作进行煤油共炼技术经济评价226
5.8.3　中美合作神华煤液化项目预可行性研究226
5.8.4　中德合作云南先锋煤液化项目可行性研究226
5.8.5　中日合作黑龙江依兰煤液化项目可行性研究调查226
5.8.6　中日合作神华煤液化项目可行性研究227

6 神华煤直接液化示范工程228
6.1　工程概况228
6.2　原料煤及前处理处理单元230
6.2.1　原料煤230
6.2.2　洗精煤232
6.2.3　煤粉产品232
6.2.4　前处理工艺过程232
6.2.5　前处理工艺流程234
6.2.6　操作参数和主要操作技术237
6.3　煤直接液化催化剂制备单元239
6.3.1　煤直接液化催化剂制备的原料和产品239
6.3.2　煤直接液化催化剂制备工艺过程239
6.3.3　煤直接液化催化剂制备工艺流程240
6.3.4　主要操作参数及控制244
6.3.5　生产催化剂对主要原料的影响246
6.3.6　产品主要质量指标的影响因素及工艺调整原理246
6.4　煤直接液化单元248
6.4.1　神华煤直接液化工艺流程249
6.4.2　神华煤直接液化项目工艺流程概述259
6.4.3　煤直接液化单元物料平衡和元素平衡263
6.4.4　操作参数和主要操作技术267
6.5　加氢稳定（溶剂加氢）单元272
6.5.1　加氢稳定工艺流程273
6.5.2　加氢稳定装置的开工、停工操作277
6.5.3　沸腾床反应器的操作与控制281
6.6　加氢改质单元282
6.6.1　加氢改质工艺流程282
6.6.2　加氢改质装置的开工、停工操作284
6.6.3　加氢改质装置的重要操作与控制287
6.7　轻烃回收单元292
6.7.1　轻烃回收装置的原料292
6.7.2　轻烃回收装置的产品294
6.7.3　轻烃回收装置物料平衡295
6.7.4　工艺过程和工艺流程296
6.7.5　主要操作参数及操作技术301
6.8　氢气制备单元308
6.8.1　煤气化单元308
6.8.2　合成气变换单元315
6.8.3　低温甲醇洗单元317
6.8.4　PSA 单元321
6.8.5　煤制氢原料及产品323
6.8.6　煤制氢装置的物料平衡325
6.8.7　煤制氢装置的重要操作及控制技术326
6.9　其他单元331
6.9.1　气体脱硫单元331
6.9.2　硫黄回收单元331
6.9.3　酸性水汽提单元333
6.9.4　酚回收单元334
6.9.5　污水处理装置335
6.9.6　二氧化碳捕集封存337
6.10　工业示范项目运行情况338

7 煤炭直接液化工程化的启示与展望341
7.1　煤直接液化工程化的启示341
7.2　煤直接液化研究的思考344
7.3　煤直接液化前景展望347

参考文献348