古城矿区富油煤赋存特征及主控因素分析

以前期煤田勘查成果为基础,选取4^(#)、8^(#)和9^(-1#)煤为研究对象,通过原煤焦油产率分级划分,研究了各煤层的富油煤赋存特征;从镜惰比(V/I)、H/C原子比、挥发分产率及灰成分指数等方面,探讨了富油煤的时空分布规律及主控因素。结果表明:各煤层焦油产率主要分布在9.02%~11.43%;平面上,4^(#)、8^(#)煤多为富油煤,高油煤零星分布;9^(-1#)煤以富油煤为主,局部分布高油煤;垂向上,自上而下煤层焦油产率呈增大趋势。煤层焦油产率与挥发分产率、氢元素含量均呈正相关,与灰分产率负相关,与灰成分中CaO含量呈弱正相关。煤层镜质体反射率为0.723%~0.733%,变质程度中等,生油潜力较大,含腐泥型母质为生油提供了物质基础,温暖、潮湿的气候环境和较深覆水或闭塞条件下的还原环境有利于富油煤形成。

低变质烟煤与不同类型油共炼反应特性

煤油共炼是集煤直接液化和重油加氢转化为一体的高效工艺,对缓解国内石油供需矛盾,平衡能源结构,保障国家能源安全具有重要的战略意义。对比研究了以煤焦油、FCC(催化裂化)油浆、DCC(催化裂解)油浆为油样,分别与一种低变质烟煤共炼的反应特性。结果表明:FCC油浆和煤共炼的煤转化率最高,DCC油浆和煤共炼次之,煤焦油和煤共炼的煤转化率及液体油产率均较低。分析发现,油样中芳香烃的组成和含量不同是导致煤油共炼过程中煤转化率及产物组成差异的主要原因。共炼油样中的多环芳烃的供氢作用是反应过程中自由基加氢的重要途径。多环芳烃先与反应体系中的活性氢原子结合生成氢化芳烃,氢化芳烃则可结合稳定共炼过程中产生的自由基。对油样中1~5环类多环芳烃分析推断,相较于低环数芳烃,油中高环数芳烃供氢能力更强,故4环芳烃含量较高的FCC油浆共炼效果要强于3环芳烃含量较高的DCC油浆。煤焦油中芳烃主要源于煤中芳香结构断键,与煤样具有较好的互溶性,但其高环数芳烃含量较低,氢传递能力弱,导致其与煤共炼时煤转化率及液体油产率相对较低。将FCC油浆和煤焦油掺混作为共炼油时,煤焦油中的芳烃可以保障煤在反应体系中分散,而FCC油浆中的多环芳烃能保障反应体系的供氢能力,2者相互协同促进了煤油共炼过程中煤的转化。

原料组成对半焦中间相结构发展的影响

以中低温煤焦油全馏分加氢尾油(FHT)和>350℃中低温煤焦油沥青(CTP)为原料,制备出不同微观结构的半焦。采用元素分析、核磁共振氢谱、傅里叶变换红外光谱、气相色谱-质谱联用等手段对原料的组成结构进行表征,研究了原料组成对中间相结构发展的影响。结果表明:FHT含有25.94%环烷烃且芳环侧链以环烷结构为主,CTP中含有3.92%环烷烃且芳环侧链以短烷基为主,FHT的含氧杂环化合物含量比CTP低。热聚实验表明具有环烷结构含量高、含氧杂环化合物含量低的原料(FHT),有利于降低炭化反应活性和反应体系黏度,促进中间相有序发展。采用偏光显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射对半焦的微观结构和微晶参数进行分析,结果表明,CTP的氧含量和QI含量高,容易生成镶嵌结构,微晶排列扭曲,取向性差,而FHT中富含环烷结构以及氧含量低,芳烃片层分子更容易有序堆叠形成细纤维结构且内部碳微晶排列更加规整,更易石墨化。此外,利用纤维软件对半焦的光学组织结构进行了定量分析,发现FHT制备的半焦的纤维结构质量分数为79.84%,而CTP制备的半焦的纤维结构质量分数为22.18%。

陕西省富油煤分布及受控地质因素

煤的绿色清洁高效利用是煤炭工业可持续发展的重要途径。陕西省煤炭资源丰富,主要含煤区分布于陕西北部的五大煤田,富油煤资源更是位居全国首位。通过收集以往地质勘探资料和针对性采集陕北榆神矿区某煤矿煤心进行化验测试分析,探讨陕西省富油煤分布特征及影响煤焦油产率的地质因素。结果显示,陕西省富油煤以陕北侏罗系煤田为最优,焦油产率分布于7.6%~15.3%;物质组成、生油潜力、热演化程度及成煤环境控制着煤的焦油产率的大小和分布。基质镜质体、挥发分产率、H元素含量及H/C原子比等与煤的焦油产率呈正相关关系,相关系数较高,岩石热解参数中烃指数与焦油产率的相关性高,可作为快速判别煤焦油产率的指标;煤焦油产率随着热演化程度的增加呈现先增加后减少的趋势,且在R_(o)约0.9%时,达到最大值;沉积环境水体微流动、强还原、浅覆水-微流动的泥炭沼泽相的煤焦油产率值越高。研究结果为富油煤的地质预测提供借鉴。

富油煤钻井式地下原位热解提取煤基油气资源的几个关键问题

富油煤是一种具有油气资源属性的特殊煤炭资源,开发富油煤所蕴含的煤基油气资源,实现煤炭这一高碳资源的低碳利用,对于保障国家能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。钻井式富油煤地下原位热解是在工程钻井的基础上,通过煤层人造裂缝,实现多口钻井的连通,然后利用电加热或气体热载体加热等技术加热煤层,使富油煤热解产生油气资源,并在抽采井完成油气采集。目前,煤层加热方式、煤层热解温度、储层改造技术、热解油气的高效抽采等问题亟待解决。(1)反应热加热、传导加热、辐射加热等在富油煤地下原位加热应用中均存在不同缺陷,以气体热载体加热为主的对流加热方式更加适用,但是针对不同的地质条件,优选经济安全的载热流体,营造高效的热解氛围尚需要开展针对性的研究工作。多种加热方式相互配合,有望成为富油煤地下原位加热方法的突破方向。(2)350~450℃是目前普遍较为认可的高效热解温度,但是不同煤质特征以及不同热解氛围,其相应的优势热解温度区间略有不同,富油煤热解的化学热力学和动力学研究是科学预测热解温度的有效手段。(3)在储层改造方面,水力压裂技术、超临界CO_(2)压裂技术和液氮致裂技术,在富油煤地下原位热解应用中均具有一定的适应性,但同时也不同程度的存在一些缺陷,对于不同的地质条件而言,需要做具体客观的评价方可确定相适应的技术手段。可控冲击波技术在岩层致裂方面具有高效可控的优势,未来有望在本领域得到广泛应用。(4)富油煤热解产生的可燃气体以CH_(4)、H_(2)、CO为主,同时伴随较高含量的CO_(2),易于直接抽采,而热解油为高密度、高黏度的煤焦油,其凝结温度高,180℃以下便会大量凝结,存在井筒堵塞的风险,针对性的制定抽采井温压保持方案,是提高热解产物抽采效率的关键所在。此外,未来研究工作中,有关富油煤地下原位热解地质工程一体化综合评价、原位热解反应进程监测、全过程数值模拟等系统性问题同样需要重点关注。

基于BP神经网络的富油煤焦油产率预测

我国的资源禀赋特征为“缺油、少气、相对富煤”,紧张的油气供应形势促进了煤制油行业的发展。矿产资源工业要求手册(2014修订版)将在格金干馏试验条件下焦油产率小于7%的煤称为含油煤,焦油产率在7%~12%的煤称为富油煤、大于12%为高油煤。我国煤炭资源保有储量中超过半数属于高油、富油煤,但是有超过80%的煤炭直接作为燃料,只有不到十分之的煤炭为化工行业所用。绝大多数高油、富油煤直接燃烧.

煤油共炼工艺中型试验研究

为探索煤焦油作为原料与煤共炼的可行性及反应性能,将煤焦油和FCC油浆按照不同比例混合组成原料油,再与煤粉混合成浆,利用陕西延长石油集团开发的0.15 t/d悬浮床加氢裂化技术进行了试验研究。结果表明:原料中掺入煤焦油后,仍然能够达到与纯FCC油浆和煤共炼转化效果,煤的转化率保持在94%以上,总的液体收率有所提高。煤焦油供氢性能稍差,加氢效果较差,大于525℃渣油组分转化率稍有降低,保持在83%~86%,而沥青质转化率有所提高,保持在90.8%~95%,表明煤焦油可以作为煤油共炼的原料油,但有待进一步研究提高。

煤焦油基变压器油产品特性

煤焦油作为一种在国内来源极其广泛的原料,具有与煤液化生成油极其相似的性质,是非常理想的环烷基基础油替代品,从而决定了其在特殊领域的应用潜力。煤焦油经过多种加氢反应的耦合,产品中含有大量的环烷烃和异构烷烃组分,可作为物理、化学性能、电气性能优异的高档变压器油使用,充分利用煤焦油的组分特性制备变压器油将有利于减轻我国对特定石油资源的依赖,保障国家能源安全。

煤焦油加氢制备柴油的应用可行性分析研究

煤焦油加氢技术是一种煤炭高效清洁利用的重要方法。针对煤焦油加氢制备柴油应用的可行性,分别开展了煤焦油制备柴油的理化性能检测、煤焦油与石油基柴油混合样品检测以及发动机台架试验验证等研究。同时,对煤焦油加氢制备柴油实际应用过程中的供应保障问题进行了分析,掌握了典型煤焦油加氢制备柴油的产品特征,摸清了其在发动机台架上的使用性能,提出了其在供应保障中应用的建议。结果表明:煤焦油加氢柴油样品满足《军用柴油规范》(GJB 3075—97)中-35号和-50号柴油标准要求,与石油基产品性能基本相当,同时产品低温性能较好,可以作为低凝点特种柴油进行应用。

焦炉负压装煤对煤气净化系统的影响及解决对策

为解决焦炉生产过程烟气逸散的问题,黄陵煤化工引进了焦炉负压装煤工艺。介绍了焦炉负压装煤工艺流程,针对焦炉负压装煤项目投运后,煤气净化系统出现的煤气含氧量升高、焦油脱水困难、氨水含油含尘升高等问题,进行了原因分析,并提出了相应的解决对策,取得了良好的效果。

50万t/a中低温煤焦油全馏分加氢制环烷基特种油品成套工业化装置试车及运行

分析了采用国内自主技术的第一套“50万t/a中低温煤焦油全馏分加氢制环烷基特种油品成套工业化装置”的构成、工艺流程特点、原料及产品方案,介绍了自试车成功到2022年的装置运行、各系列产品的生产和营销情况。装置的顺利投产表明:采用此技术可以利用中低温煤焦油生产出优质的环烷基特种油品。

煤焦油深加工技术分离提取高值化学品研究进展

基于煤焦油深加工生产高附加值化学品成为当前煤化工企业实现升级转型的重要路径之一,以煤焦油为原料制取α/β-甲基萘、喹啉、吲哚、苊、氧芴、芴等化学品并已将其广泛应用于光刻胶、封装材料、电子发光材料等领域,采用煤焦油深加工技术提取高值化学品目前成为先进能源与电子材料行业亟需开发的关键技术之一,有必要对目前我国煤焦油深加工技术研发与应用现状进行归纳总结,以期为煤焦油深加工技术的发展和相关技术落地提供支撑。综述煤焦油提取高附加值化学品的现状,梳理煤基高值化学品市场应用情况和相关研究进展,总结制取煤基高值化学品的关键技术路线,通过分析煤焦油深加工技术及市场现状提出煤焦油洗油馏分制取研究的重要性和必要性,并提炼煤焦油洗油馏分制取高值化学品的研究意义和发展前景。综述研究表明:煤焦油深加工提取高值化学品是目前煤焦油加工利用的重要途径,而目前我国煤焦油深加工技术积累薄弱,无核心专利产品,分离精制设备低端,难以生产高附加值化学品,主要以技术含量较低的中间体和单体粗品为主,产品作为高端产品的工业原料出口至国外厂商进行下游深加工;开发煤焦油洗油馏分制取电子级化学品并将其作为光刻胶、LED/OLED显示器发光材料、密封胶固化剂、柔性显示器基底材料等衍生物中间体的原料,可突破我国在煤基电子级化学品方面的核心难题;开展洗油馏分深加工制取高附加值化学品研究是提高煤焦油附加值的重要技术路线之一,可满足在煤焦油洗油馏分中提取的芴、β-甲基萘等产品的市场需求;以国内现有的洗油深加工技术为基础进行创新升级,开展洗油馏分制取高附加值化学品技术的研究开发,可得到低成本、低能耗、高附加值的煤基电子级化学品并实现产业化、规模化,具有广阔的发展前景。

煤焦油联合加氢裂化处理工艺及其专用催化剂

介绍了一种XSun煤焦油联合加氢裂化技术。与单段加氢技术相比,这种新技术不仅可以将劣质重质煤焦油重馏分几乎全部转化得到轻、中馏分,且轻质馏分收率大幅度提高,同时具有极大的原料适应性和生产灵活性。通过采用新研制的专用煤焦油加氢裂化催化剂,该技术特别适于处理原料为低值劣质煤焦油重馏分,除能获取中间馏分油如车用柴油馏分外,尤其多产轻质石脑油和轻质溶剂油,以及可用于制乙烯的原料或生产高标号汽油的优质重整原料。

内热式滚动床对神木长焰煤热解提油性能的研究

研究了神木长焰煤在内热式滚动床内的热解性能。实验表明,滚动床内的轴向温度分布有利于低阶煤的热解提油。在加热燃气低热值为17 890 kJ/m3,热解温度为650℃时,原料煤的热解焦油产率达到8.52%,为葛金焦油产率的75.59%。随热解温度的增加,焦油中脂肪族和芳香族含量有所提高,而极性化合物含量有所降低。在热解温度650℃时,脂肪族和芳香族含量分别为22.6%和39.5%,极性物含量为32.7%。

重油加氢催化剂用于中/低温煤焦油加氢改质的中试研究

在3×400 mL固定床加氢中试装置上评价了重油固定床加氢催化剂(包括重油加氢保护剂、重油加氢精制催化剂和芳烃饱和催化剂)用于中/低温煤焦油加氢改质的效果。中试条件为:原料体积空速0.8 h-1(按加氢精制催化剂计算),反应压力12.0 MPa和13.5 MPa,氢油比1 200∶1,保护剂床层平均反应温度270℃,精制催化剂床层平均反应温度350℃,芳烃饱和催化剂床层平均反应温度360℃,在2个操作压力下各运转120 h。结果表明:提高煤焦油加氢改质反应压力,有利于杂原子的脱除。煤焦油经过加氢改质后,残炭、杂原子、芳烃含量大大降低,各馏分产品性质明显改善。产物中石脑油馏分含量增加,芳烃潜含量高,可作为优质的催化重整原料;柴油馏分含量基本不变,硫、氮含量低,凝点低,可作为优质的柴油调合组分;蜡油馏分含量明显降低,残炭和金属含量少,可作为优质的催化裂化原料。上述结果表明将重油固定床加氢催化剂用于煤焦油加氢改质在技术上是可行的。

低温煤焦油生产加工利用的现状

概述了低温煤焦油的研究以及生产、加工、利用的现状,分析了存在的问题并提出了解决问题的建议。

中温煤焦油中类型Fe的分布特征

对中温煤焦油中各种类型的Fe进行分离,采用ICP测定煤焦油中各种类型Fe的含量,利用SEM、EDX、FTIR、XRD、元素分析等手段对煤焦油中甲苯不溶物进行表征。实验结果表明,煤焦油中甲苯不溶物Fe含量占总Fe含量的66.64%(w),油溶性Fe含量占总Fe含量的33.03%(w),水溶性Fe含量总Fe含量的0.33%(w)。表征结果显示,煤焦油中甲苯不溶物芳构化程度较高,有机物多为稠环芳烃类物质,Fe可能与含有硫、氮、氧等杂原子的稠环芳烃类物质相结合;甲苯不溶物中少量的Fe存在于黏土类矿物质中,这部分无机矿物质可能来源于煤炼焦时带入的灰分。

从洗油中分离和精制苊的新工艺研究

采用精馏和重结晶相结合的方法,研究了从洗油中分离和精制苊的新工艺.结果表明,单纯使用多次精馏的方法很难制得高纯度的苊,而通过精馏与重结晶相结合的方法可制得高纯度的苊;提出了从洗油中提取苊的精馏-重结晶工艺,该工艺具有能耗低、纯度高、收率高、工艺简单、溶剂可多次循环套用、无环境污染和成本低等优点.

蒽油两段加氢生产清洁燃料油技术

蒽油高氮、氧及芳烃含量给加氢技术提出了很多新的问题,为了解决这些制约蒽油工业化生产清洁燃料油的问题,本文提出中国石油化工股份公司抚顺石油化工研究院采用两段加氢工艺,在适宜的催化剂作用下,将蒽油转化为分子较小的芳烃和环烷烃,蒽油两段加氢总液收大于99.9%,其中汽油馏分收率约26.5%,柴油馏分收率约73.5%。实现了蒽油完全转化为清洁燃料油的目的,具备了工业长周期运转的可能。

中、低温煤焦油加氢生产清洁燃料油技术

介绍了中、低温煤焦油的性质及特点,阐述了国内外中、低温煤焦油加氢技术研发现状和发展趋势,煤焦油加氢技术研究结果说明,中、低温煤焦油通过沸腾床加氢工艺饱和了含氧化合物和单、双烯烃等杂质,简化了后续固定床加氢流程,沸腾床-固定床组合加氢技术为中、低温煤焦油加氢合理选择。中、低温煤焦油采用适宜的加氢技术可以生产清洁石脑油和清洁车用燃料油或调和组分,是改善环境、综合利用煤炭资源,提高企业经济效益的有效途径之一。