高建业，李智，王瑞忠我国煤液化燃料替代石化能源的开发与应用节能技术常丽萍煤液化技术研究现状及其发展趋势现代化工王春萍我国煤液化概况化学工程到接近反应温度。采用的加热方式小型装置采用电加热，大型装置采用加热炉。由于煤浆在升温过程中的翁度变化很大尤其是烟煤煤浆，在范围内，煤浆钻度随温度的升高而明显上升。在加热炉管内，煤浆猫度升高后，方面炉管内阻力增大，另方面流动型式成为层流，即靠近炉管管壁的煤浆流动十分缓慢。这时如果炉管外壁热强度较大，温度过高，则管内煤浆很容易局部过热而结焦，导致炉管堵塞。解决上述间题的措施是方面使循环氢与煤浆合并进人顶热器，由于循环气体的扰动作用，使煤浆在炉管内始终处于湍流状态。另方面是在不同温度段选用不同的传热强度，在低温段可选择较高的传热强度，即可利用辐射传热，而在煤浆温度达到以上的高温段，必须降低传热强度，使炉管的外壁温度不致过高，建议利用对流传热。另外选择合适的炉管材料也能减少煤浆在炉管内的结焦。对于大规模生产装置，煤浆加热炉的炉管需要并联，此时，为了保证每支路中的流量致，最好每路炉管配台高压煤浆泵。还有种解决预热器结焦堵塞的办法是取消单独的预热器，煤浆仅通过高压换热器升温至以下就进人反应器，靠加氢反应放热和对循环气体加热使煤浆在反应器内升至反应所需的温度。煤浆加热炉的设计参数选择可参照石油炼制加热炉的设计经验。煤浆加热炉的热负荷计算可以将热效应分解成以下几部分。煤粉升温所需的显热。煤粉受热分解所需的反应热吸热，参考值溶剂升温所需的显热。④溶剂中轻组分蒸发所需的潜热。与煤浆起进入的氢气升温所需的显热。有关数据可查阅有关手册。还有煤的自由基碎片有少部分加氢放出的反应热，反应热数值参见下节。煤直接反应器的技术特点反应器是煤直接液化工艺的核心设备，其处理的物料包括气相氢液相溶剂少量的催化剂和固体煤粉，物料固体含量高，煤浆浓度为，属于高固含量的浆态物料而在反应条件下，气液体积流量之比为。这种高固含率和高气液操作比使得煤直接液化反应体系成为个复杂的多相流动体系。般来说，煤液化反应器的操作条件都是高温高压。煤液化工艺不同，相应的操作条件也不同，般煤直接液化反应器的操作条件压力,温度,气液比标态，停留时间，气含率，进出料方式下部进料上部出料。在煤液化反应器内进行着复杂的化学反应过程，主要有煤的热解反应和热解产物的加氢反应，前者是吸热反应，后者是强放热反应，而总的热效应是放热反应。因此反应器的温度般要求严格控制，低于正常温度则反应不完全，其未反应的生煤将进入后续单元，给后续单元造成更大的操作负荷和难度而反应温度过高，则容易使液化油气化，导致操作不稳定，油收率降低，也容易导致反应器结焦，减少了反应器的有效体积续运行试验。工艺反应器底部为半球形，由于长期运转后，反应器底部有大颗粒的沉积现象，因此反应器底部设有定期排渣口，定期排除沉积物。德国公司二战前通过工业试验发现，用些褐煤做液化试验时，第反应器运行几个星期后，反应器就会因为堵塞而停下来，里面积聚了和物料在反应器内的停留时间，甚至导致反应中断。煤直接液化反应器在实践中应用时，必须考虑以下个因素保证足够的反应时间，主要是液相停留时间，为此，反应器内气含率不能太高。有足够的液相上升速度，目的是防止煤粉颗粒的沉降。保证足够的传质速率，需要有足够和均匀的气含率及气液湍流程度。有合理的反应热移出手段，这样可以灵敏地控制反应温度，防止反应器飞温。在煤液化反应器的操作过程中，经常出现如下问题飞温，当反应器温度控制不好时，反应器内温度就会急剧上升，失去控制，这就是飞温现象，应当尽量避免该现象的发生固体颗粒沉积，当反应器内液相上升速度低时，就会产生煤粉及无机颗粒的沉积，沉积不仅能导致反应器内部物料的堵塞，还会因局部反应剧烈而产生飞温现象结焦，当反应器内液体流动有死区煤浆溅上气体空腔壁或飞温超过时缩聚反应成为主要反应时，反应器内就会产生结焦，结焦严重时会导致反应器正常操作无法进行。为了尽量减少以上异常情况的发生，除严格遵守操作规程外，增加反应器的操作弹性也是很有必要的。为了尽量减少以上异常情况的发生，除严格遵守操作规程外，增加反应器的操作弹性也是很有必要的。煤直接液化反应器的类型自从年德国的发明煤直接液化技术以来，德国美国日本前苏联等国家已经相继开发了几十种煤液化工艺，所采用的反应器的结构也各不样。总的来说，迄今为止，经过中试和小规模工业化的反应器主要有种类型鼓泡床反应器，悬浮床反应器，环流反应器。鼓泡床反应器气液鼓泡床反应器以其良好的传热传质相间充分接触与高效率的可连续操作特性，而广泛应用于有机化工煤化工生物化工环境工程等生产过程。鼓泡床反应器结构简单，其外形为细长的圆筒，其长径比般为里面除必要的管道进出口外，无其他多余的构件。为达到足够的停留时间，同时有利于物料的混合和反应器的制造，通常用几个反应器串联。氢气和煤浆从反应器底部进入，反应后的物料从上部排出。由于反应器内物料的流动形式为平推流即活塞流，理论上完全排除了返混现象，实际应用中大直径的鼓泡床反应器液相有轻微的返混，因此也有称该种反应器为活塞流反应器的管道进出口外，无其他多余的构件。为达到足够的停留时间，同时有利于物料的混合和反应器的制造，通常用几个反应器串联。氢气和煤浆从反应器底部进入，反应后的物料从上部排出。由于反应器内物料的流动形式为平推流即活塞流，理论上完全排除了返混现象，实际应用中大直径的鼓泡床反应器液相有轻微的返混，因此也有称该种反应器为活塞流反应器。日本液化工艺和德国液化工艺鼓泡床反应器是典型的液化鼓泡床反应器，其结构如图和图所示。图工艺反应器图工艺反应器德国在二战前的工艺和新工艺日本的工艺美国的和以及俄罗斯的低压加氢工艺等都采用了这种反应器。相对而言它是种反应器中最为成熟的种。日本新能源开发机构组织了家公司合作，开发了液化工艺，在日本鹿岛建成了成了个印尼煤种和个日本煤种的连琴，项曙光我国煤液化制烯烃研究进展化学工业与工程技术高丽煤液化技术的发展科技创新导报刘俊宝石油替代分析煤液化石油科技论坛大量如常以离子态存在，则常以络合物形式存在且易生成胶体。除少量易形成胶体的元素外，主要是元素。磺化聚砜超滤膜对放射性核素净化率大小顺序为，与超滤除放顺序相反，离子交换对放射性核素的净化率大小顺序为。该工艺各种核素的净化率都在以上，优于单离子交换的结果。反渗透纳滤技术反渗透技术取得了重大进步，已成为海水苦咸水淡化及高纯水制备的主流技术。反渗透用于中低浓度放射性废水处理具有浓缩和深度净化的功能，在废水盐含量不高或可沉淀离子浓度不高的应用场合，可以取代蒸馏和离子交换工艺，且能耗和总运行费用明显降低。反渗透膜几乎能去除所有污染物，但不能去除和溶解气体。陆晓峰等用国产反渗透进行了处理处理放射性废水，能截留大部分放射性核素而允许硼酸透过，这样就可以从透过液中回收硼酸。侯立安等报导了纳滤组合流程处理放射性废水的试验研究结果。以模拟核爆炸放射性物质污染水为试验原水，采用超滤纳滤离子交换工艺。超滤用国产聚丙烯腈膜组件，纳滤用美国型芳香聚酰胺膜组件。结果表明，原水的放射性比活度在，时，经该工艺流程处理后，净化水的放射性比活度在，放射性核素的总净化率为。铀的净化因子，钚的净化因子为。的净化因子最低，比活度在。时，本流程可降低到。欧美技术先进国家军用三防车直采用膜组合工艺。上世纪年代前后，应用活性碳吸附精滤电渗析流程，到年代后，几乎全部改用活性炭吸附微滤或超滤反渗透流程。这种战地军用车可在核爆炸后就地净化天然水，达到生活用水要求。讨论工艺技术的发展趋势半个世纪以来，膜技术用于放射性废水处理的研究伴随膜技术的进步而发展。总体上看，上世纪年代以前以电渗析为主。年和制得了世界上第张醋酸纤维素反渗透膜以后，反渗透技术获得了突飞猛进的发展。年代以后，反渗透在放射性废水处理中的应用受到了高度重视，逐渐成为研究重点。电渗析的单级脱盐率，目前反渗透复合膜的脱盐率可达，超过电渗析级的脱盐率。对于中低浓度放射性废水，经级反渗透净化，般都能达到排放标准，可以取代电渗析离子交换流程。发展趋势还表现在迅速引入新的膜技术，如上世纪年代新出现的纳滤技术电去离子技术及仍处于研发阶段的膜蒸馏等。膜蒸馏虽有每天处理几吨料液的小型试验装置在考察，还未达到射性废水的实验，采用超滤反渗透流程原废水先经过自制的型超滤膜处理，再进入型中空纤维反渗透膜组件。放射化学实验室实际废水总比活度，试验运行，处理废水。废水主要核素为。反渗透膜组件对总净化率，净化因子总净化率，净化因子。反渗透组件的平均净化率高于脱盐率。型中空纤维反渗透膜组件是上世纪年代初杭州水处理中心研制的第代三醋酸纤维素产品，用于低浓度溶液脱盐，脱盐率为，目前生产的复合膜元件脱盐率达到等报道了波兰在个实验室建立的级反渗透处理放射性废水的试验装置。废水经聚丙烯过滤器深度过滤后，进入反渗透，工艺流程示意于图。采用日本东丽株式会社的卷式膜元件，第第级用低压高脱盐率型膜元件，第级用高盐度型膜元能单独使用。要求设计成深度净化和高度浓缩的零排放流程。操作参数安全可靠，安全措施可高建业，李智，王瑞忠我国煤液化燃料替代石化能源的开发与应用节能技术常丽萍煤液化技术研究现状及其发展趋势现代化工王春萍我国煤液化概况化学工程到接近反应温度。采用的加热方式小型装置采用电加热，大型装置采用加热炉。由于煤浆在升温过程中的翁度变化很大尤其是烟煤煤浆，在范围内，煤浆钻度随温度的升高而明显上升。在加热炉管内，煤浆猫度升高后，方面炉管内阻力增大，另方面流动型式成为层流，即靠近炉管管壁的煤浆流动十分缓慢。这时如果炉管外壁热强度较大，温度过高，则管内煤浆很容易局部过热而结焦，导致炉管堵塞。解决上述间题的措施是方面使循环氢与煤浆合并进人顶热器，由于循环气体的扰动作用，使煤浆在炉管内始终处于湍流状态。另方面是在不同温度段选用不同的传热强度，在低温段可选择较高的传热强度，即可利用辐射传热，而在煤浆温度达到以上的高温段，必须降低传热强度，使炉管的外壁温度不致过高，建议利用对流传热。另外选择合适的炉管材料也能减少煤浆在炉管内的结焦。对于大规模生产装置，煤浆加热炉的炉管需要并联，此时，为了保证每支路中的流量致，最好每路炉管配台高压煤浆泵。还有种解决预热器结焦堵塞的办法是取消单独的预热器，煤浆仅通过高压换热器升温至以下就进人反应器，靠加氢反应放热和对循环气体加热使煤浆在反应器内升至反应所需的温度。煤浆加热炉的设计参数选择可参照石油炼制加热炉的设计经验。煤浆加热炉的热负荷计算可以将热效应分解成以下几部分。煤粉升温所需的显热。煤粉受热分解所需的反应热吸热，参考值溶剂升温所需的显热。④溶剂中轻组分蒸发所需的潜热。与煤浆起进入的氢气升温所需的显热。有关数据可查阅有关手册。还有煤的自由基碎片有少部分加氢放出的反应热，反应热数值参见下节。煤直接反应器的技术特点反应器是煤直接液化工艺的核心设备，其处理的物料包括气相氢液相溶剂少量的催化剂和固体煤粉，物料固体含量高，煤浆浓度为，属于高固含量的浆态物料而在反应条件下，气液体积流量之比为。这种高固含率和高气液操作比使得煤直接液化反应体系成为个复杂的多相流动体系。般来说，煤液化反应器的操作条件都是高温高压。煤液化工艺不同，相应的操作条件也不同，般煤直接液化反应器的操作条件压力,温度,气液比标态，停留时间，气含率，进出料方式下部进料上部出料。在煤液化反应器内进行着复杂的化学反应过程，主要有煤的热解反应和热解产物的加氢反应，前者是吸热反应，后者是强放热反应，而总的热效应是放热反应。因此反应器的温度般要求严格控制，低于正常温度则反应不完全，其未反应的生煤将进入后续单元，给后续单元造成更大的操作负荷和难度而反应温度过高，则容易使液化油气化，导致操作不稳定，油收率降低，也容易导致反应器结焦，减少了反应器的有效体积续运行试验。工艺反应器底部为半球形，由于长期运转后，反应器底部有大颗粒的沉积现象，因此反应器底部设有定期排渣口，定期排除沉积物。德国公司二战前通过工业试验发现，用些褐煤做液化试验时，第反应器运行几个星期后，反应器就会因为堵塞而停下来，里面积聚了