這是煤炭的間接液化ppt，包括了煤液化的定義，煤液化的實(shí)質(zhì)，煤和石油的元素組成，影響煤液化的因素，煤液化的發(fā)展簡(jiǎn)史，煤炭液化的定義，煤液化研究的現(xiàn)實(shí)意義等內(nèi)容，歡迎點(diǎn)擊下載。

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煤間接液化Fdf紅軟基地
1.3 煤液化的發(fā)展簡(jiǎn)史Fdf紅軟基地
煤液化經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，大致可分為三個(gè)階段：Fdf紅軟基地
 第一階段第二次世界大戰(zhàn)前及大戰(zhàn)期間。德國(guó)因?yàn)檐娛律系男枰�大力發(fā)展煤液化工作。德國(guó)的柏吉烏斯（Bergius）于1913年研究了在高溫高壓氫條件下，從煤中得到液體產(chǎn)品：Fdf紅軟基地
 煤粉和重油（ 1：1 ）+催化劑（ 5% ）在450 ℃，20MPa條件下。Fdf紅軟基地
 1921年在Manheim Reinan建立了5t/d的中試廠。1927年I.G.Farben公司在Leuna建成第一個(gè)工業(yè)廠：Fdf紅軟基地
     褐煤+重油+氧化鉬（催化劑）+(30MPa)H2Fdf紅軟基地
 第一步液化生成汽油、中油（180~325℃）、重油（>325℃）Fdf紅軟基地
 第二步氣相加氫，將中油在固定床催化劑上進(jìn)行異步加氫得到汽油.至1943年德國(guó)共建了12個(gè)煤和焦油加氫液化工廠。提供了戰(zhàn)時(shí)所需的航空汽油的98%.因此，該階段為煤液化的發(fā)展期。Fdf紅軟基地
第三階段1982年至今，煤液化新工藝的研究期。1982年后期石油市場(chǎng)供大于求，石油價(jià)格不斷下跌，各大煤液化試驗(yàn)工廠紛紛停止試驗(yàn).但是各發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室研究工作及理論研究工作仍在大量的進(jìn)行。如近年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的煤油共處理新工藝和超臨界抽提煤工藝等。Fdf紅軟基地
   近兩年，由于中東形勢(shì)的復(fù)雜性，石油原油的價(jià)格迅猛升高，最高價(jià)格已超過(guò)150美元/桶，目前仍然維持在100美元/桶左右。必將促進(jìn)煤液化工藝的發(fā)展。Fdf紅軟基地
一、煤炭液化的定義Fdf紅軟基地
        煤炭液化是把固體狀態(tài)的煤炭經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)加工過(guò)程，使其轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品的潔凈煤技術(shù)。這里所說(shuō)的液體產(chǎn)品主要是指汽油、柴油、液化石油氣等液態(tài)烴類(lèi)燃料，即通常是由天然原油加工而獲得的石油產(chǎn)品，有時(shí)候也把甲醇、乙醇等醇類(lèi)燃料包括在煤液化的產(chǎn)品范圍之內(nèi)。Fdf紅軟基地
根據(jù)化學(xué)加工過(guò)程的不同路線，煤炭液化可分為直接液化和間接液化兩大類(lèi)。Fdf紅軟基地
      直接液化是把固體狀態(tài)的煤炭在高壓和一定溫度下直接與氫氣反應(yīng)(加氫)，使煤炭直接轉(zhuǎn)化成液體油品的工藝技術(shù)。Fdf紅軟基地
      間接液化是先把煤炭在更高溫度下與氧氣和水蒸氣反應(yīng)，使煤炭全部氣化、轉(zhuǎn)化成合成氣(一氧化碳和氫氣的混合物)，然后再在催化劑的作用下合成為液體燃料的工藝技術(shù)。Fdf紅軟基地
煤炭液化所用的催化劑Fdf紅軟基地
     煤炭加氫液化過(guò)程屬于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的范疇。有機(jī)化學(xué)Fdf紅軟基地
反應(yīng)的特點(diǎn)：Fdf紅軟基地
     1 反應(yīng)速度較慢Fdf紅軟基地
     2 反應(yīng)副產(chǎn)物較多Fdf紅軟基地
     3 反應(yīng)機(jī)理較為復(fù)雜Fdf紅軟基地
     煤炭是最復(fù)雜的有機(jī)巖，故煤加氫液化時(shí)添加催化劑可Fdf紅軟基地
以提高總轉(zhuǎn)化率；加快反應(yīng)速度；降低反應(yīng)溫度；改善選Fdf紅軟基地
擇（產(chǎn)生更多的油品和低餾分），使液體產(chǎn)物中含硫量和Fdf紅軟基地
含氮量降低，改善液體產(chǎn)物的質(zhì)量。Fdf紅軟基地
催化劑的作用特征：Fdf紅軟基地
1 參加化學(xué)反應(yīng)，但不計(jì)入化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量Fdf紅軟基地
2 對(duì)化學(xué)反應(yīng)具有選擇性（反應(yīng)類(lèi)型、反應(yīng)方向、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)等）Fdf紅軟基地
   CO+H2→甲醇（銅）           CO+H2 →甲烷（鎳）Fdf紅軟基地
3 只能加速熱力學(xué)上可能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，不能影響熱力學(xué)上不能     Fdf紅軟基地
   進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)Fdf紅軟基地
     在無(wú)外功的情況下，H2O 不能轉(zhuǎn)化成H2+O2，因而也不存在任何能加快該反應(yīng)的催化劑。Fdf紅軟基地
4 只能改變化學(xué)反應(yīng)速度，不能改變化學(xué)平衡關(guān)系Fdf紅軟基地
   N2:H2=1:3      400℃    300atm    熱力學(xué)計(jì)算表明能夠生成NH3 ，但NH3 的最終平衡濃度體積分?jǐn)?shù)為  35.87%， 這個(gè)數(shù)值與催化劑的種類(lèi)和用量無(wú)關(guān)。Fdf紅軟基地
常見(jiàn)的煤液化催化劑可以分為三大類(lèi)：Fdf紅軟基地
            4.1 鹵化物催化劑 Fdf紅軟基地
            4.2 過(guò)渡金屬催化劑 Fdf紅軟基地
            4.3 鐵基催化劑Fdf紅軟基地
Fe催化劑的應(yīng)用環(huán)境Fdf紅軟基地
鐵催化劑是最早使用，可通過(guò)沉淀、燒結(jié)或熔融氧化物而制得。其反應(yīng)壓力一般在0.5～3.0MPa，反應(yīng)溫度有高溫(300～350℃)和低溫(約220～270℃)之分。鐵催化劑對(duì)費(fèi)托合成具有較高的活性，但是由于其對(duì)硫中毒特別敏感，所以必須對(duì)原料氣進(jìn)行脫硫處理。同時(shí)，因Fe是水煤氣變換反應(yīng)的催化劑，生成的水對(duì)反應(yīng)也有抑制效應(yīng)，所以目前正在尋找新的催化劑以代替鐵催化劑。但由于其價(jià)廉易得，許多研究者仍致力于鐵催化劑的研究，以期進(jìn)一步改進(jìn)它的性能。Fdf紅軟基地
Cobalt catalysts（鈷催化劑） have been applied in the first F-T plant of Ruhrchemie（魯爾） in 1935.Fdf紅軟基地
鈷催化劑通常用硝酸鈷經(jīng)碳酸鈉或碳酸鉀沉淀制得；Fdf紅軟基地
使用前在200 ℃用氫氣還原；Fdf紅軟基地
加入過(guò)渡金屬元素和堿金屬或堿土金屬作為助劑，氧化硅、氧化鋁等作為載體。Fdf紅軟基地
優(yōu)點(diǎn)：與鐵催化劑相比，鈷催化劑更穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)；Fdf紅軟基地
缺點(diǎn)：要獲得合適的選擇性，必須在低溫下操作，因而反應(yīng)速率減慢，時(shí)空收率比鐵催化劑低；同時(shí)由于在低溫下操作，產(chǎn)品中烯烴含量較低。Fdf紅軟基地
較理想的催化劑應(yīng)具有鐵催化劑的高時(shí)空收率和鈷催化劑的高選擇性和穩(wěn)定性。Fdf紅軟基地
催化劑上的析炭問(wèn)題應(yīng)特別小心地控制。Fdf紅軟基地
堿性助催化劑有利于生成高級(jí)烴、含氧化合物和析炭。Fdf紅軟基地
通常在鎳、鈷催化劑上合成的主要是脂肪烴，堿性鐵催化劑產(chǎn)品烯烴多；而釕催化劑在較高壓力和較低溫度時(shí)產(chǎn)品多長(zhǎng)鏈脂肪烴。Fdf紅軟基地
2. 催化劑Fdf紅軟基地
目前工業(yè)上主要用鐵催化劑。反應(yīng)條件為：溫度200~350ºC， 壓力1~3MPa。實(shí)際操作溫度與催化劑活性有關(guān)。加有錳、釩的鐵催化劑對(duì)合成低分子烴特別有利，選擇性好。活性高的催化劑中壓合成時(shí)反應(yīng)溫度220~240ºC。Fdf紅軟基地
加鉀的鐵催化劑可在較高溫度320~340ºC合成低分子烴。Fdf紅軟基地
沸騰床和氣流床用鐵催化劑是與磁鐵礦和助熔劑溶化后再加氫還原制成。其活性較低，但強(qiáng)度高。反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行。Fdf紅軟基地
阿蓋合成工藝參數(shù)Fdf紅軟基地
催化劑：通常用鐵催化劑，催化劑中提高CaO含量，可使重產(chǎn)品和酸性產(chǎn)品選擇生增加，硬質(zhì)蠟減少。操作中隨催化劑使用時(shí)間延長(zhǎng)而相應(yīng)提高操作溫度以保證活性。裝入前用氫還原并在CO2氣氛下覆蠟�？裳娱L(zhǎng)催化劑使用時(shí)間。Fdf紅軟基地
H2/CO:  提高此值輕質(zhì)Fdf紅軟基地
產(chǎn)品選擇性好，C3以上Fdf紅軟基地
高烴減少，如圖.Fdf紅軟基地
氣體負(fù)荷和組成：最大氣體負(fù)荷量72000m3/h。H2/CO比為1.85，循環(huán)比為1.8~1.0。Fdf紅軟基地
運(yùn)行時(shí)間：主要是催化劑運(yùn)行時(shí)間，一般95~120d. 選擇性隨運(yùn)行時(shí)間變化情況如下圖.Fdf紅軟基地
9.3.1.5  F-T合成液體燃料的影響因素Fdf紅軟基地
(1) 反應(yīng)溫度    Fdf紅軟基地
鈷催化劑的合成最佳溫度為170210℃，鐵系催化劑的最佳合成溫度為220340℃。在合適的溫度范圍內(nèi)，提高反應(yīng)溫度，有利于低沸點(diǎn)產(chǎn)物的生成。反應(yīng)速度和產(chǎn)率均隨溫度的增高而增加。但反應(yīng)溫度升高，副反應(yīng)的速度也隨之增加。因此，生產(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度。Fdf紅軟基地
(2) 反應(yīng)壓力Fdf紅軟基地
鐵系催化劑一般在0.73.0MPa壓力下合成比較好。壓力增加，重組分和含氧物增多，平均相對(duì)分子質(zhì)量增加，反應(yīng)速度加快。但壓力太高，CO可能與主催化劑金屬鐵生成易揮發(fā)的羰基鐵[Fe(CO)5]，使催化劑的活性降低，壽命縮短。Fdf紅軟基地
(3) 原料氣組成Fdf紅軟基地
(CO+H2)含量高，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率增加，但反應(yīng)放出熱量多，易造成床層溫度過(guò)高。通常其體積含量為8085%。H2/CO比值高，有利于飽和烴CH4和低沸點(diǎn)產(chǎn)物的生成；比值低，有利于鏈烯烴、高沸點(diǎn)產(chǎn)物及含氧物的生成。H2/CO比值小于0.5不能利用，因?yàn)檫@時(shí)CO易分解，生成的碳積沉在催化劑上，使催化劑失活。H2/CO通常低于原料氣H2/CO比，這說(shuō)明參加反應(yīng)的CO比H2多。排除反應(yīng)氣中的水汽，也能增加利用比和產(chǎn)物產(chǎn)率，因?yàn)樗�汽與CO反應(yīng)(CO+H2O→H2+CO2)，使CO的有效利用率降低。Fdf紅軟基地
采用尾氣循環(huán)可大大抑制CO2的生成，使H2/CO的利用比更接近原料氣中H2/CO組成比，從而獲得較高的產(chǎn)物產(chǎn)率。鐵系催化劑采用循環(huán)比為23(循環(huán)氣與新鮮原料氣之體積比)。 Fdf紅軟基地
(4) 空速Fdf紅軟基地
對(duì)不同催化劑和不同的合成方法，都有最適宜的空速范圍，如沉淀鐵劑固定床合成為500700h1，熔鐵劑氣流床合成為7001200h1，在適宜的空速下合成，油的收率高；空速增加，通常轉(zhuǎn)化率降低，產(chǎn)物變輕，并有利于烯烴的生成。Fdf紅軟基地
反應(yīng)器類(lèi)型Fdf紅軟基地
費(fèi)托合成是強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)器設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)是如何排除大量反應(yīng)熱以滿足最佳反應(yīng)條件。同時(shí)使催化劑壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)。Fdf紅軟基地
費(fèi)托合成反應(yīng)器Fdf紅軟基地
費(fèi)托合成反應(yīng)器-1Fdf紅軟基地
F-T合成液體燃料的工藝流程Fdf紅軟基地
SASOL廠采用的兩種工藝流程。Fdf紅軟基地
(1) Arge固定床合成液體燃料的工藝流程Fdf紅軟基地
原料煤經(jīng)魯奇加壓氣化得到的粗煤氣，經(jīng)過(guò)冷卻凈化，得到H2/CO為1.7 的凈合成原料氣。新鮮合成氣和循環(huán)氣以1：2.3比例混合，壓縮到2.45MPa送入Arge反應(yīng)器。合成氣先在熱交換器中被加熱到150180℃，再進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行合成反應(yīng)。每個(gè)反應(yīng)器裝有40m3顆粒(25mm)沉淀鐵催化劑，其組成為FeCu:K2O:SiO2=100:5:5:25。反應(yīng)管外通過(guò)沸騰水產(chǎn)生水蒸氣帶走反應(yīng)熱。開(kāi)始反應(yīng)溫度為220235℃，在操作周期末允許最高溫度為245℃。Fdf紅軟基地
(2) Synthol氣流床合成液體燃料的工藝流程Fdf紅軟基地
Synthol氣流床合成工藝流程見(jiàn)圖9.24。新合成氣與循環(huán)氣以1：2.4比例混合，當(dāng)裝置新開(kāi)車(chē)時(shí)，需要開(kāi)工爐點(diǎn)火加熱反應(yīng)氣體。在轉(zhuǎn)入正常操作后，通過(guò)與重油和循環(huán)油換熱加熱反應(yīng)氣體，使溫度達(dá)到160℃后，進(jìn)入反應(yīng)器的水平進(jìn)氣管，與沉降室下來(lái)的熱催化劑混合，進(jìn)入提升管和在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，溫度迅速升到320330℃。部分反應(yīng)熱由循環(huán)冷卻油移走，用于生產(chǎn)1.2MPa的蒸汽。Fdf紅軟基地
(3) MFT法合成液體燃料的工藝流程Fdf紅軟基地
MFT法合成液體燃料的工藝流程見(jiàn)圖9.25。Fdf紅軟基地
水煤氣經(jīng)常壓甲醇洗、水洗、壓縮后，預(yù)熱到250℃，經(jīng)ZnO脫硫和脫氧成為合格原料氣，然后按體積比1：3的比例與循環(huán)氣混合�；旌蠚膺M(jìn)入加熱爐對(duì)流段，預(yù)熱至240270℃，壓力為2.5MPa，在鐵催化劑存在下主要發(fā)生CO和H2合成烴類(lèi)反應(yīng)。由于生成的烴分子分布較寬(C1C40)，需要進(jìn)行改質(zhì)。Fdf紅軟基地
一段反應(yīng)生成物進(jìn)入一段換熱器與330℃的二段反應(yīng)尾氣換熱至295℃，再進(jìn)入加熱爐輻射段進(jìn)一步加熱至350℃后，送入二段反應(yīng)器，進(jìn)行烴類(lèi)改質(zhì)反應(yīng)，生成汽油。Fdf紅軟基地
二段反應(yīng)產(chǎn)物首先進(jìn)一段換熱器，再進(jìn)循環(huán)氣換熱器，入水冷器冷卻至40℃。此時(shí)絕大多數(shù)烴類(lèi)產(chǎn)品和水均被冷凝下來(lái)，經(jīng)氣液分離器分離，粗汽油進(jìn)入貯槽，然后送入蒸餾塔切割氣液餾分。氣液分離器的尾氣進(jìn)入換熱器與5℃的冷尾氣換熱至20℃，再經(jīng)氨冷器分離出汽油餾分，直接送精制工段汽油貯槽。分離后的冷尾氣進(jìn)換冷器與氣液分離器的尾氣換冷至27℃后大部分(80%以上)循環(huán)，由循環(huán)壓縮機(jī)增壓進(jìn)入循環(huán)氣換熱器，與280℃的二段尾氣換熱至240℃，再與壓縮后的原料氣混合，重新進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)。Fdf紅軟基地
作業(yè)題Fdf紅軟基地
1.簡(jiǎn)述煤的直接液化和間接液化的區(qū)別？Fdf紅軟基地
2.煤的間接液化的核心技術(shù)是什么？Fdf紅軟基地
3.簡(jiǎn)單的繪制F-T合成的工藝流程圖？Fdf紅軟基地
F-T合成反應(yīng)原理及特點(diǎn)Fdf紅軟基地
F-T合成反應(yīng)機(jī)理Fdf紅軟基地
產(chǎn)物分布特點(diǎn)及影響因素Fdf紅軟基地
F-T合成反應(yīng)器的類(lèi)型及其特點(diǎn)Fdf紅軟基地
F-T合成催化劑的主要類(lèi)型及其研究進(jìn)展Fdf紅軟基地
比較不同F(xiàn)-T合成工藝的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)和不足Fdf紅軟基地
作 業(yè)(一）Fdf紅軟基地
1.通過(guò)觀看《百科探秘之煤變油之謎》你認(rèn)為什么是煤變油技術(shù)？Fdf紅軟基地
2.中國(guó)為什么要發(fā)展煤變油工業(yè)？有什么現(xiàn)實(shí)意義？試著從能源戰(zhàn)略、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面加以論述。Fdf紅軟基地
3.簡(jiǎn)答煤直接液化和間接液化工藝的區(qū)別。Fdf紅軟基地
4.簡(jiǎn)述煤制油的發(fā)展歷程。Fdf紅軟基地
5.繪制費(fèi)托合成工藝流程圖。Fdf紅軟基地

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