略論煤炭液化技術

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這樣就能夠在較小污染的前提下，將煤炭資源轉化為其他形式的能源進行儲存或者運輸。煤液化過程可以通過圖1來表示:煤中所存在的能量較小的C－C、C－N、C－O和C－S等化學鍵，在反應的過程中發生斷裂，形成了數量眾多的自由基碎片。然而大量存在的自由基碎片又可以通過化學反應，與溶劑和氫氣中的活性氫相結合，形成較為穩定的化合物。該化合物中的H/C原子比將有0．8%上升至2．0%。在一系列的化學反應后，之前煤中的固態大分子成為了液態小分子化合物。煤液化后就可以形成液化油、瀝青烯、前瀝青烯、液化殘渣、少量的水和氣體。煤液化可以大致分為熱溶解裂解、氫轉移和加氫三大步驟。

1、熱溶解裂變:粉狀煤炭與循環溶劑制備成的混合油煤漿在約250℃高溫的環境下，煤中鍵能較小的化學鍵將會出現斷裂，一旦溫度超過250℃，煤的大分子將發生熱裂解反應，那些不穩定的化學鍵也會斷裂。煤中出現大量的自由基碎片。

2、氫轉移:煤中一些弱堿斷裂所形成的自由基碎片，在斷裂處會出現未配對的自由電子，這些帶有未配對電子的自由基碎片我們稱之為自由基。煤基質或者溶劑中的活性氫原子將與自由基結合，達到穩定狀態。穩定狀態下的生成物中，分子量最大的就是前瀝青烯，其次是瀝青烯，分子量最小的就是液化油。大分子量前瀝青烯在經過加氫反應后，可以生成較小分子量的瀝青烯、油以及烴類氣體。同樣，瀝青烯在經過加氫反應后也可以生成油或者烴類物質。

3、加氫:煤液化反應過程中，氫氣分子在壓力以及催化劑的作用下活化，之后這些H分子可以直接與熱裂解所形成的自由基或者穩定分子進行反應。該過程主要有芳烴加氫飽和，加氫脫氧、氮、硫等雜原子以及加氫裂化等。根據加氫條件的約束程度不同，可以控制加氫催化劑活性已近加氫反應深度。接下來對煤加堿預處理過程進行研究實驗:預處理的主要作用就是提高煤的活性，本實驗采用0．4%－1．6%的NaOH堿溶液對煤進行預處理，以研究堿處理后的煤經過液化其油出率的變化。表1給出了實驗結果。經過實驗，我們可以發現，當NaOH堿溶液的濃度達到0．8%時，輕餾分收率的值達到最大值19．1%，為不加堿時分收率(10．6%)的1．8倍;總油出率61．8%，為不加堿時(57．2%)的1．08倍。對煤進行預處理能夠明顯提高油出率。煤炭的液化過程需要考慮很多方面的因素，溫度、壓力、催化劑等等，很多環境條件都會對煤炭的液化結果產生影響。本文介紹了煤炭液化的過程，并對堿溶液在煤預處理中所起到的作用，以及對最終液化油出率影響進行了分析。在今后的工作中，筆者將對煤炭液化其他過程以及相應影響因素進行更為深入的研究，以期能夠進一步提高煤炭利用率。

本文作者：陳時爭工作單位：寧夏工業職業學院