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《煤炭直接液化》是《現代煤化工技術叢書》分冊之一，是介紹煤炭直接液化技術、工藝與工程化的專著。《煤炭直接液化》從我國煤炭資源特點出發，在論述煤炭直接液化基本原理的同時，確定了液化用煤的優選原則，介紹了煤的低溫熱解、溶劑萃取、加氫液化、煤油共煉、液化油提質加工等技術的化學反應、催化劑、工藝條件以及典型工藝、主要設備與工程問題。《煤炭直接液化》比較翔實地介紹了我國煤炭直接液化技術的開發及所取得的成果，并敘述了煤炭直接液化產業化的進程，具有較高參考價值。
《煤炭直接液化》可供從事煤轉化、煤制油的研究人員、工程技術人員、管理人員和高等院校相關專業師生參考。
《煤炭直接液化》可供從事煤轉化、煤制油的研究人員、工程技術人員、管理人員和高等院校相關專業師生參考。
目次
1 煤炭直接液化的基本原理和液化用煤的選擇
1.1 煤的基本性質1
1.1.1 煤的巖相組成1
1.1.2 煤的基本分析指標2
1.1.3 我國煤的分類及各類煤的基本特性與主要用途4
1.1.4 煤的結構特徵7
1.1.5 煤基本結構單元周圍的狀態7
1.1.6 煤分子中的基本結構單元9
1.1.7 煤分子中的橋鍵與交聯鍵11
1.1.8 煤的大分子結構模型12
1.2 適宜直接液化的煤種14
1.2.1 煤直接液化的基本原理14
1.2.2 適宜直接液化的煤品種16
1.2.3 煤種液化特性評價試驗19
1.3 煤的直接液化反應模型23
1.3.1 認為原料煤是單一組分的反應模型23
1.3.2 將原料煤分成不同組分的研究24
1.3.3 考慮可逆反應的模型25
1.3.4 關於反應活化能的特殊處理26
1.3.5 日本學者的動力學模型26
1.4 煤直接液化反應動力學27
2 工藝條件、循環溶劑和催化劑對煤加氫液化反應的影響
2.1 煤加氫液化工藝條件對液化反應的影響33
2.1.1 煤漿濃度33
2.1.2 反應壓力34
2.1.3 反應溫度35
2.1.4 反應時間與反應停留時間37
2.1.5 氣液比38
2.2 煤加氫液化循環溶劑的作用和特點38
2.3 煤加氫液化催化劑40
2.3.1 概述40
2.3.2 煤加氫液化催化劑的種類42
2.3.3 有工業價值的煤加氫液化催化劑42
2.3.4 催化劑在煤加氫液化中的作用51
2.3.5 影響催化劑活性的因素53
2.3.6 催化劑生產56
2.3.7 煤直接液化工業催化劑的研發重點59
2.4 關於采用CO＋H2O作反應劑的研究59
2.5 煤中礦物質在煤液化中的作用61
2.5.1 煤中礦物質的類型及其在液化產物中的分布61
2.5.2 礦物質殘留物64
3 煤的溶劑萃取
3.1 煤的溶劑萃取分類65
3.1.1 普通萃取65
3.1.2 混合溶劑萃取65
3.1.3 特定萃取65
3.1.4 超臨界萃取65
3.1.5 熱解萃取66
3.1.6 加氫萃取66
3.2 溶劑的作用66
3.2.1 煤在溶劑中的溶脹行為67
3.2.2 熱溶解煤68
3.2.3 溶解氫氣，使氫分子向煤或催化劑表面擴散69
3.2.4 供氫和傳遞氫69
3.2.5 防止煤熱解的自由基碎片縮聚，溶劑直接與煤質反應72
3.2.6 其他作用72
3.3 萃取工藝的研究開發72
3.3.1 英國的超臨界氣體萃取工藝72
3.3.2 英國液體溶劑萃取工藝73
3.3.3 三菱溶劑分解工藝74
3.3.4 Consol合成燃料（CSF）法74
3.3.5 珠海三金褐煤熱溶催化法75
4 煤加氫直接液化工藝
4.1 煤加氫液化技術的開發過程76
4.2 基本工藝過程77
4.3 德國煤加氫液化老工藝78
4.3.1 工藝流程78
4.3.2 工藝特點84
4.4 典型煤直接液化工藝85
4.4.1 德國IGOR+工藝85
4.4.2 氫煤法89
4.4.3 溶劑精煉煤工藝92
4.4.4 埃克森供氫溶劑工藝97
4.4.5 NEDOL工藝100
4.4.6 日本褐煤液化工藝109
4.4.7 俄羅斯低壓液化工藝113
4.4.8 熔融氯化鋅催化液化工藝115
4.5 煤的直接液化兩段工藝117
4.5.1 催化兩段液化工藝118
4.5.2 HTI工藝118
4.5.3 KerrMcGee工藝120
4.5.4 Pyrosol工藝121
4.5.5 CSF工藝124
4.5.6 LummusITSL工藝124
4.6 煤油共處理125
4.6.1 日本MarkⅠ和MarkⅡ共處理工藝127
4.6.2 CherryP工藝128
4.6.3 日本三菱重工溶劑化共處理工藝128
4.6.4 Mobil共處理工藝128
4.6.5 Pyrosol共處理工藝128
4.6.6 Chevron共處理工藝129
4.6.7 LummusCrest共處理工藝129
4.6.8 AlbertaResearchCouncil共處理工藝129
4.6.9 CANMET共處理工藝130
4.6.1 0Rheinbraun共處理工藝130
4.6.1 1TUC共處理工藝130
4.6.1 2UOP共處理工藝131
4.6.1 3HRI共處理工藝131
4.6.1 4關於煤與廢塑料共液化132
5 煤液化油的提質加工
5.1 石油類液體燃料的特點136
5.1.1 石油類液體燃料的分類和應用136
5.1.2 對液體燃料的一般要求136
5.1.3 汽油137
5.1.4 柴油139
5.2 煤液化粗油的性質特點141
5.3 煤液化粗油的提質加工化學150
5.3.1 加氫脫雜原子150
5.3.2 烴類的加氫反應152
5.4 煤液化粗油的提質加工催化劑157
5.4.1 加氫精制催化劑157
5.4.2 關於液化粗油加氫精制催化劑的研發158
5.4.3 加氫裂化催化劑159
5.5 煤液化粗油的提質加工研究160
5.5.1 煤液化石腦油餾分的加工160
5.5.2 煤液化中油的加工161
5.5.3 煤液化重油的加工163
5.6 煤液化粗油的提質加工工藝165
5.6.1 德國煤直接液化老工藝系統的液化粗油的提質加工（氣相加氫）165
5.6.2 日本的煤液化粗油提質加工工藝166
5.6.3 煤液化粗油的提質加工設備167
5.7 煤液化殘渣的分離、性質及利用171
5.7.1 煤液化殘渣的組成和性質171
5.7.2 液化殘渣的固液分離176
5.7.3 液化殘渣的利用177
6 煤直接液化主要設備和若干工程問題
6.1 高壓煤漿泵180
6.2 煤漿預熱器與煤漿加熱爐180
6.2.1 煤漿在預熱器內的變化180
6.2.2 煤漿在預熱器內的流動情況181
6.2.3 煤漿在預熱器內黏度的變化182
6.2.4 煤漿在預熱器內的壓力降183
6.2.5 煤漿在預熱器內的熱傳遞183
6.2.6 煤漿加熱爐的選擇184
6.2.7 煤漿加熱爐設計時應重視的問題185
6.3 反應器187
6.3.1 反應器結構和種類187
6.3.2 反應器的模擬和放大192
6.4 高溫高壓氣體分離器194
6.5 高壓低溫分離器195
6.6 高壓換熱器196
6.6.1 簡介196
6.6.2 主要特點196
6.7 磨損與堵塞198
6.8 加氫設備的主要損傷形式199
6.8.1 高溫氫腐蝕199
6.8.2 氫脆199
6.8.3 鉻鉬鋼的回火脆性200
6.8.4 高溫硫化氫的腐蝕200
6.8.5 奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離200
6.9 加氫設備用鋼材的研發200
6.1 0煤加氫液化的反應熱201
6.1 1關於氫氣製造203
6.1 2關於氫氣在溶劑中的溶解度203
6.1 2.1 氫氣在純烴類溶劑中的溶解度203
6.1 2.2 氫氣在石油餾分中的溶解度205
6.1 2.3 氫氣在松節油中的溶解度205
6.1 3煤漿黏度的變化206
6.1 3.1 高溫高壓下煤漿黏度變化的研究方法206
6.1 3.2 煤漿黏度及其隨溫度的變化207
6.1 3.3 影響煤漿黏度的其他因素207
6.1 3.4 煤漿黏度變化的機理209
6.1 3.5 煤漿黏度變化的模型209
6.1 3.6 常壓低溫下神華煤煤漿黏度變化的研究210
6.1 4關於煤的超細粉碎213
7 中國煤炭直接液化技術的開發
7.1 適合于加氫液化的中國煤種的篩選與評價216
7.1.1 適合于加氫液化煤種的評選216
7.1.2 神華加氫液化用煤的分析研究217
7.2 煤的解聚液化反應227
7.2.1 煤的低溫解聚液化反應227
7.2.2 神府煤的解聚液化反應研究229
7.3 催化劑的篩選與開發243
7.3.1 催化劑的篩選和評價243
7.3.2 擔載鐵催化劑的研究246
7.3.3 新型催化劑的開發258
7.4 煤的超臨界抽提工藝260
7.4.1 模試裝置概述261
7.4.2 煤種的篩選與評價261
7.4.3 模式裝置試驗結果264
7.5 煤液化工藝的研究開發270
7.5.1 神華煤直接液化工藝270
7.5.2 中國煤炭直接液化工藝271
7.5.3 “一種煤的液化方法及其反應器設備”的發明專利273
7.6 煤液化油的提質加工275
7.6.1 煤液化油的提質加工工藝路線的研究275
7.6.2 關於煤液化油的基本熱力學性質、餾分密度等的測定280
7.6.3 神華煤液化殘渣組分的分離特性、性質及合理利用途徑的研究284
7.7 煤油共處理289
7.8 煤直接液化示範廠可行性研究292
7.8.1 中日(美)合作進行兗州北宿煤液化廠初步可行性調查293
7.8.2 中加合作進行煤油共煉技術經濟評價296
7.8.3 中美合作神華煤液化項目預可行性研究298
7.8.4 中德合作雲南先鋒煤液化項目可行性研究303
7.8.5 中日合作黑龍江依蘭煤液化項目可行性研究調查314
7.8.6 中日合作神華煤液化項目可行性研究324
1.1 煤的基本性質1
1.1.1 煤的巖相組成1
1.1.2 煤的基本分析指標2
1.1.3 我國煤的分類及各類煤的基本特性與主要用途4
1.1.4 煤的結構特徵7
1.1.5 煤基本結構單元周圍的狀態7
1.1.6 煤分子中的基本結構單元9
1.1.7 煤分子中的橋鍵與交聯鍵11
1.1.8 煤的大分子結構模型12
1.2 適宜直接液化的煤種14
1.2.1 煤直接液化的基本原理14
1.2.2 適宜直接液化的煤品種16
1.2.3 煤種液化特性評價試驗19
1.3 煤的直接液化反應模型23
1.3.1 認為原料煤是單一組分的反應模型23
1.3.2 將原料煤分成不同組分的研究24
1.3.3 考慮可逆反應的模型25
1.3.4 關於反應活化能的特殊處理26
1.3.5 日本學者的動力學模型26
1.4 煤直接液化反應動力學27
2 工藝條件、循環溶劑和催化劑對煤加氫液化反應的影響
2.1 煤加氫液化工藝條件對液化反應的影響33
2.1.1 煤漿濃度33
2.1.2 反應壓力34
2.1.3 反應溫度35
2.1.4 反應時間與反應停留時間37
2.1.5 氣液比38
2.2 煤加氫液化循環溶劑的作用和特點38
2.3 煤加氫液化催化劑40
2.3.1 概述40
2.3.2 煤加氫液化催化劑的種類42
2.3.3 有工業價值的煤加氫液化催化劑42
2.3.4 催化劑在煤加氫液化中的作用51
2.3.5 影響催化劑活性的因素53
2.3.6 催化劑生產56
2.3.7 煤直接液化工業催化劑的研發重點59
2.4 關於采用CO＋H2O作反應劑的研究59
2.5 煤中礦物質在煤液化中的作用61
2.5.1 煤中礦物質的類型及其在液化產物中的分布61
2.5.2 礦物質殘留物64
3 煤的溶劑萃取
3.1 煤的溶劑萃取分類65
3.1.1 普通萃取65
3.1.2 混合溶劑萃取65
3.1.3 特定萃取65
3.1.4 超臨界萃取65
3.1.5 熱解萃取66
3.1.6 加氫萃取66
3.2 溶劑的作用66
3.2.1 煤在溶劑中的溶脹行為67
3.2.2 熱溶解煤68
3.2.3 溶解氫氣，使氫分子向煤或催化劑表面擴散69
3.2.4 供氫和傳遞氫69
3.2.5 防止煤熱解的自由基碎片縮聚，溶劑直接與煤質反應72
3.2.6 其他作用72
3.3 萃取工藝的研究開發72
3.3.1 英國的超臨界氣體萃取工藝72
3.3.2 英國液體溶劑萃取工藝73
3.3.3 三菱溶劑分解工藝74
3.3.4 Consol合成燃料（CSF）法74
3.3.5 珠海三金褐煤熱溶催化法75
4 煤加氫直接液化工藝
4.1 煤加氫液化技術的開發過程76
4.2 基本工藝過程77
4.3 德國煤加氫液化老工藝78
4.3.1 工藝流程78
4.3.2 工藝特點84
4.4 典型煤直接液化工藝85
4.4.1 德國IGOR+工藝85
4.4.2 氫煤法89
4.4.3 溶劑精煉煤工藝92
4.4.4 埃克森供氫溶劑工藝97
4.4.5 NEDOL工藝100
4.4.6 日本褐煤液化工藝109
4.4.7 俄羅斯低壓液化工藝113
4.4.8 熔融氯化鋅催化液化工藝115
4.5 煤的直接液化兩段工藝117
4.5.1 催化兩段液化工藝118
4.5.2 HTI工藝118
4.5.3 KerrMcGee工藝120
4.5.4 Pyrosol工藝121
4.5.5 CSF工藝124
4.5.6 LummusITSL工藝124
4.6 煤油共處理125
4.6.1 日本MarkⅠ和MarkⅡ共處理工藝127
4.6.2 CherryP工藝128
4.6.3 日本三菱重工溶劑化共處理工藝128
4.6.4 Mobil共處理工藝128
4.6.5 Pyrosol共處理工藝128
4.6.6 Chevron共處理工藝129
4.6.7 LummusCrest共處理工藝129
4.6.8 AlbertaResearchCouncil共處理工藝129
4.6.9 CANMET共處理工藝130
4.6.1 0Rheinbraun共處理工藝130
4.6.1 1TUC共處理工藝130
4.6.1 2UOP共處理工藝131
4.6.1 3HRI共處理工藝131
4.6.1 4關於煤與廢塑料共液化132
5 煤液化油的提質加工
5.1 石油類液體燃料的特點136
5.1.1 石油類液體燃料的分類和應用136
5.1.2 對液體燃料的一般要求136
5.1.3 汽油137
5.1.4 柴油139
5.2 煤液化粗油的性質特點141
5.3 煤液化粗油的提質加工化學150
5.3.1 加氫脫雜原子150
5.3.2 烴類的加氫反應152
5.4 煤液化粗油的提質加工催化劑157
5.4.1 加氫精制催化劑157
5.4.2 關於液化粗油加氫精制催化劑的研發158
5.4.3 加氫裂化催化劑159
5.5 煤液化粗油的提質加工研究160
5.5.1 煤液化石腦油餾分的加工160
5.5.2 煤液化中油的加工161
5.5.3 煤液化重油的加工163
5.6 煤液化粗油的提質加工工藝165
5.6.1 德國煤直接液化老工藝系統的液化粗油的提質加工（氣相加氫）165
5.6.2 日本的煤液化粗油提質加工工藝166
5.6.3 煤液化粗油的提質加工設備167
5.7 煤液化殘渣的分離、性質及利用171
5.7.1 煤液化殘渣的組成和性質171
5.7.2 液化殘渣的固液分離176
5.7.3 液化殘渣的利用177
6 煤直接液化主要設備和若干工程問題
6.1 高壓煤漿泵180
6.2 煤漿預熱器與煤漿加熱爐180
6.2.1 煤漿在預熱器內的變化180
6.2.2 煤漿在預熱器內的流動情況181
6.2.3 煤漿在預熱器內黏度的變化182
6.2.4 煤漿在預熱器內的壓力降183
6.2.5 煤漿在預熱器內的熱傳遞183
6.2.6 煤漿加熱爐的選擇184
6.2.7 煤漿加熱爐設計時應重視的問題185
6.3 反應器187
6.3.1 反應器結構和種類187
6.3.2 反應器的模擬和放大192
6.4 高溫高壓氣體分離器194
6.5 高壓低溫分離器195
6.6 高壓換熱器196
6.6.1 簡介196
6.6.2 主要特點196
6.7 磨損與堵塞198
6.8 加氫設備的主要損傷形式199
6.8.1 高溫氫腐蝕199
6.8.2 氫脆199
6.8.3 鉻鉬鋼的回火脆性200
6.8.4 高溫硫化氫的腐蝕200
6.8.5 奧氏體不銹鋼堆焊層的氫致剝離200
6.9 加氫設備用鋼材的研發200
6.1 0煤加氫液化的反應熱201
6.1 1關於氫氣製造203
6.1 2關於氫氣在溶劑中的溶解度203
6.1 2.1 氫氣在純烴類溶劑中的溶解度203
6.1 2.2 氫氣在石油餾分中的溶解度205
6.1 2.3 氫氣在松節油中的溶解度205
6.1 3煤漿黏度的變化206
6.1 3.1 高溫高壓下煤漿黏度變化的研究方法206
6.1 3.2 煤漿黏度及其隨溫度的變化207
6.1 3.3 影響煤漿黏度的其他因素207
6.1 3.4 煤漿黏度變化的機理209
6.1 3.5 煤漿黏度變化的模型209
6.1 3.6 常壓低溫下神華煤煤漿黏度變化的研究210
6.1 4關於煤的超細粉碎213
7 中國煤炭直接液化技術的開發
7.1 適合于加氫液化的中國煤種的篩選與評價216
7.1.1 適合于加氫液化煤種的評選216
7.1.2 神華加氫液化用煤的分析研究217
7.2 煤的解聚液化反應227
7.2.1 煤的低溫解聚液化反應227
7.2.2 神府煤的解聚液化反應研究229
7.3 催化劑的篩選與開發243
7.3.1 催化劑的篩選和評價243
7.3.2 擔載鐵催化劑的研究246
7.3.3 新型催化劑的開發258
7.4 煤的超臨界抽提工藝260
7.4.1 模試裝置概述261
7.4.2 煤種的篩選與評價261
7.4.3 模式裝置試驗結果264
7.5 煤液化工藝的研究開發270
7.5.1 神華煤直接液化工藝270
7.5.2 中國煤炭直接液化工藝271
7.5.3 “一種煤的液化方法及其反應器設備”的發明專利273
7.6 煤液化油的提質加工275
7.6.1 煤液化油的提質加工工藝路線的研究275
7.6.2 關於煤液化油的基本熱力學性質、餾分密度等的測定280
7.6.3 神華煤液化殘渣組分的分離特性、性質及合理利用途徑的研究284
7.7 煤油共處理289
7.8 煤直接液化示範廠可行性研究292
7.8.1 中日(美)合作進行兗州北宿煤液化廠初步可行性調查293
7.8.2 中加合作進行煤油共煉技術經濟評價296
7.8.3 中美合作神華煤液化項目預可行性研究298
7.8.4 中德合作雲南先鋒煤液化項目可行性研究303
7.8.5 中日合作黑龍江依蘭煤液化項目可行性研究調查314
7.8.6 中日合作神華煤液化項目可行性研究324
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