范迎利常方园蒋中山石先莹李大鹏刘忠文

(1.陕西师范大学 化学化工学院 陕西省合成气转化重点实验室,陕西 西安 710119;2.陕西延长石油(集团)有限责任公司 碳氢高效利用技术研究中心,陕西 西安 710075)

煤-油共炼是将煤与劣质重油按一定比例混合,在一定压力、温度及催化剂存在下加氢裂解,生成轻、中质油和少量烃类气体的工艺技术。该技术实质是以劣质重油作为煤直接液化溶剂,具有投资少、能效高的优势,既合理利用石油重油资源,也实现了煤炭清洁利用及劣质重油的轻质化。煤-油共炼是缓解目前对石油资源高度依赖的重要途径[1-2]。近年来,多个国内外科研机构及公司针对煤-油共炼过程开展了催化剂、工艺流程及核心设备等方面的技术研发[3-13],并形成(或正在形成)各自的技术体系。其中,悬浮床作为煤-油共炼技术的主流反应器,备受关注。深入了解反应过程中催化剂、氢气、煤及重油在分子层面的相互作用,明确该复杂过程的氢转移路径,对整个核心工艺技术的开发具有重要的理论指导意义[14-20]。

煤直接液化作为煤-油共炼的先导技术,是将煤粉和煤液化循环油一起加氢共处理的过程,普遍认为该过程以自由基反应为主[21]。其中,加氢过程的氢转移路径有3条:(ⅰ)氢气转移至煤大分子;(ⅱ)供氢溶剂转移至煤大分子;(ⅲ)氢气转移至供氢溶剂,再转移至煤大分子。氢转移的能力直接影响煤液化反应的转化率和液体收率。煤基大分子在高温下发生热解,形成自由基,如果无法及时被氢自由基饱和,将引发煤基大分子间的缩合,进而结焦积炭[22]。……