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在煤炭清洁转化中的超临界应用技术

我国煤炭资源丰富，原煤可采储量占世界的12.8%，排名世界第三位。煤炭是我国能源结构的重要支撑，因此煤炭清洁转化对我国能源产业发展以及环境保护具有重要意义。超临界流体（supercritical fluid，简称SCF）是指温度、压力均高于其临界温度和临界压力的流体。SCF 兼具气体和液体的优点，其密度接近液体，具有较大的溶解能力；其粘度接近气体，具有很强的流动性能；其扩散系数接近气体，具有很高的扩散速度；此外，超临界流体绿色、环保、无污染、可回收利用，尤其是超临界水和超临界二氧化碳，价廉易得。北京化工大学化工学院将超临界技术开发应用于煤炭、化工材料、医疗制药、环境保护、食品卫生等领域。在煤炭方面用于煤发电、煤气化、煤液化、煤干燥等行业，不仅可以实现煤炭的高效转化，更为重要的是，能够有效减少环境污染，实现资源利用的可持续发展。超（超）临界发电技术是通过提高锅炉中蒸汽初参数，改善热循环效率，从而达到提高发电效率的目的。超临界煤催化气化技术是指煤在超临界气化剂（通常为水）的作用下经过一系列的化学反应过程，产生出富含氢气、一氧化碳、甲烷等混合气体的过程。超临界催化气化主要特点是气化合成气中氢气含量高，特别适用于煤制氢项目，能够有效降低后续制氢装置能耗，提高制氢效率。煤液化技术是煤炭清洁利用的重要途径，也是缓解我国石油供需矛盾的一项可行有效的技术。目前工业上比较成熟的煤液化技术主要是直接液化和间接液化。使用超临界技术对煤进行液化，是指将煤炭粉碎到一定粒度后，用处于超临界状态的溶剂将煤中可溶性物质（绝大多数有机质）提取出来得到气体、液体和固体的方法。煤液化生成的气体作为高热值的燃烧气体使用；液体可加氢精制成柴油或经过提纯得到高价值化工产品；固态残煤可以作为廉价的吸附剂。超临界煤液化实现了温和、绿色环保条件下煤炭的全面综合利用，提高了经济效益。超临界干燥技术利用超临界流体扩散系数高的特点，使其快速地进入被干燥物体的内部，温和、高效地与水分子进行交换起到干燥物料的作用，并且不破坏干燥物形状和结构。因此，超临界流体干燥技术在煤干燥方面有重要的应用价值。

北京化工大学 2021-02-01