華東理工大學能源化工系教授張德祥帶領的研究團隊應用非蒸發式褐煤水熱處理工藝,開發了一種褐煤水介質合成氣加氫液化新技術,為褐煤提質與制油引出了新思路。
褐煤中含氧量高達20%,主要基團為羧基和羥基,容易被氧化,可使煤的燃點和黏結性顯著下降。氧碳原子比高,對煤液化時氫耗、轉化率和油產率都產生負面影響。傳統的煤液化需要將煤中水分干燥到2.5%以下,此過程會消耗大量能源。
張德祥團隊研究人員將煤樣/水按5∶3混合,在300 ℃高壓反應釜中采用非蒸發式水熱處理煤,使煤中水分以液態水析出,能耗低,且煤中揮發分含量明顯降低。元素分析表明,處理后的煤與原煤相比,碳元素含量增大,氧元素含量有所減少,可知水熱處理對原煤具有脫氧提質效果。處理后的煤樣經熱解得到的煤焦油,產率較原煤熱解的提高了約14%。同時,研究人員直接將新采褐煤濕磨制成水煤漿,用水煤漿替代油煤漿,用一氧化碳或合成氣取代純氫氣。高活性新氫生成提高了加氫反應速率,獲得較高的液體產品收率,降低了液化成本,取得了褐煤直接加氫液化技術的新突破。該優化集成的褐煤水介質合成氣加氫液化新技術,實現了低氫耗、低能耗、低成本和高產油率。