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Volume 77 期 9，2026 2026年第77卷第9期

  • 综述与专论

    程浩冉, 李崇华, 徐兴堂, 冯杰, 李文英

    DOI：10.11949/0438-1157.20260521
    摘要：煤基甲醇是我国煤化工产业的重要方向，但由于煤富碳贫氢、甲醇富氢贫碳，传统工艺长期存在能效低、碳排放强度高等问题，制约了产业的低碳化转型。本文围绕煤基甲醇系统碳氢元素匹配这一关键科学与工程问题，系统梳理了相关技术路径及研究进展，分析了水煤气变换氢碳比调节、煤与生物质共气化等典型传统改进路径的机制与局限性，并重点从能-质耦合视角综述了基于碳元素去向重构、引入清洁氢源以及基于能量梯级利用的三类结构性变革路径，总结了其技术原理、耦合特征及研究现状。同时，归纳了多目标优化与全生命周期评价在煤基甲醇系统优化与工艺评价中的应用进展与不足。最后，从能-质耦合机制解析、多源系统集成以及优化与评价方法完善三方面展望了未来发展方向。  
    关键词：煤基甲醇;碳氢元素匹配;能-质耦合;整体优化;集成;系统工程   
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    更新时间：2026-10-14

    刘萌萌, 白宗庆, 李旺, 白进, 郭振兴, 李文

    DOI：10.11949/0438-1157.20260537
    摘要：煤直接液化技术是煤制液体燃料的重要技术路径，而液化过程中的结焦问题制约了反应装置的稳定运行与经济性。围绕煤直接液化过程中的结焦行为，系统梳理原料煤结构特征、重质中间体演化规律、自由基反应与氢供给之间的竞争关系以及焦炭的生成与沉积机理。在此基础上，总结煤种性质、溶剂性能、催化剂体系及工艺条件对结焦行为的影响规律，并归纳典型表征方法与评价手段。研究发现，煤直接液化结焦是自由基反应失衡、重质中间体持续缩聚和芳构化并逐步沉积的结果，通过优化供氢体系、强化催化剂H2活化和活性氢转移能力、促进重质中间体及时加氢转化，并优化温度、氢压、停留时间等工艺参数，实现对结焦行为的有效抑制。未来应加强自由基生成与氢转移过程的定量解析，明确重质中间体向焦炭沉积演化的关键步骤，并发展面向过程调控的跨尺度抑焦方法。  
    关键词：液化;加氢;自由基;溶剂;结焦;过程调控   
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    更新时间：2026-10-14

    武生, 陈建刚, 侯文浩, 任雅雯

    DOI：10.11949/0438-1157.20260202
    摘要：随着“双碳”目标的提出，燃煤发电行业必须同时承担减排责任和能源安全责任。利用燃煤电厂集中的二氧化碳排放源，将碳捕集（CC）与二氧化碳加氢生产合成燃料（e-Fuels）相结合，可以成为燃煤发电低碳转型的一条可行途径。本文考察了完整的CC to e-Fuels技术链，概述了系统边界和关键耦合环节，回顾了逆水煤气变换、费托合成、甲醇衍生化和直接加氢制烃等主流工程与实验室先进技术路线，并探讨了反应器类型、催化剂体系、原料气特性和工艺集成对系统性能的影响。综述分析表明，CC to e-Fuels的关键不仅在于单个装置的效率，而更多是在于碳捕集、氢气供应和合成转化之间的匹配与协调，以及在多装置耦合下实现能效与政策经济性的协同考量。总体而言，在实现减排效益，可以有效连接源头排放和下游合成，并满足合理能源和工程限制的情况下，该路线就具备大规模示范和工程应用的基础，并可为燃煤发电的低碳转型提供有价值的补充。  
    关键词：碳捕集;制氢路线;合成气生成;合成气转化;合成燃料认证与经济化   
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    更新时间：2026-10-14

    魏贤勇, 宗志敏, 董其龙, 刘中秋, 赵炜, 曹景沛, 刘滋武, 赵云鹏, 樊星, 亢玉红, 丛兴顺, 徐美玲, 柳方景, 刘光辉, 麻志浩, 李莉

    DOI：10.11949/0438-1157.20260503
    摘要：与其他化石资源相比，煤富含芳环，特别是缩合芳环，是获取诸多芳香族化合物纯品，特别是诸多具有十分重要用途因而附加值极高的缩合芳香族化合物纯品的非常重要的原料。以所得纯品为原料可以合成一系列高端功能性大分子和聚合物，形成强有力推进我国高质量发展的产业链。然而，煤的组成结构的复杂性使以煤为原料高效获取芳香族化合物纯品面临巨大的挑战。面对此挑战，关键步骤之一是应尽可能地从分子水平上了解煤中有机质的组成结构特征，在此基础上精准裁剪煤中有机质高收率地获得组成比较简单的富集缩合芳香族化合物的可溶有机混合物，而精准裁剪煤中有机质的“利剪”是适宜的高活性催化剂与分子氢作用产生的高浓度活性氢；另一关键步骤是精细分离所得可溶有机混合物尽可能高收率地获取有机化合物，特别是缩合芳香族化合物纯品。基于作者的前期研究工作，本文重点阐述如何应对煤炭资源高值化利用面临的挑战，包括如何了解煤中有机质的组成结构特征、如何精准裁剪煤中有机质和如何精细分离所得可溶有机混合物。本文还从国家高质量发展的角度展望了煤炭资源高值化利用的发展前景。  
    关键词：煤中有机质;缩合芳环;精准裁剪;精细分离;高值化利用   
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    更新时间：2026-10-14

    王志恒, 肖幸幸, 闻育新, 靳立军, 杨赫, 李扬, 胡浩权

    DOI：10.11949/0438-1157.20260523
    摘要：在“双碳”目标和我国“富煤贫油少气”的能源资源禀赋背景下，热解是实现低阶煤分质转化与高值利用的重要途径，尤其是加氢热解被认为是最有效提高热解焦油产率和品质的方法，受到广泛关注。本文围绕煤加氢热解的发展历程、反应机理及其影响因素进行系统综述，介绍煤加氢热解的基本概念及研究进展，总结煤加氢热解机理，分析惰性气氛压力作用下挥发分迁移受限与二次反应程度增强之间的关系，进一步讨论不同富氢气氛与压力对煤加氢热解的耦合作用，阐述煤阶和反应器类型对煤临氢加压热解压力窗口的影响。最后，对目前煤临氢加压热解研究存在的问题及今后发展方向进行展望。  
    关键词：煤加氢热解;压力;富氢气氛;供氢能力;焦油;自由基反应   
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    更新时间：2026-10-14

    颜井冲, 雷顺祥, 雷智平, 李占库, 张维东, 康士刚, 燕小标, 任世彪, 王知彩, 水恒福

    DOI：10.11949/0438-1157.20260454
    摘要：在高炉风口区喷吹富氢气体，即富氢高炉技术，可降低高炉炼铁的碳耗与CO2排放，同时也改变了炉内环境，对焦炭溶损行为带来新的挑战。对富氢气氛下焦炭溶损反应的热力学与动力学基础、结构演变规律及其溶损机制进行了总结，并提出了应对策略。研究表明，当H2浓度较低（<10%）时，其通过与CO2竞争活性吸附位而抑制反应；而当浓度较高时（>20%），H2通过逆水煤气变换反应生成H2O，从而加速焦炭溶损反应。这是由于相较于CO2，H2O的分子动力学直径更小、吸附能更低，且氧化性更强，使得H2O的气化起始温度较CO2低约50℃，气化反应速率为CO2的2~4倍，界面反应在更宽的温度范围内主导气化反应进行。采用非等摩尔扩散的Maxwell-Stefan方程可较好地描述多组分气体在焦炭内的扩散行为。富氢气氛下焦炭的降解与传统高炉内溶损行为不同：富氢气氛下原位生成的H2O使得焦炭表层优先溶蚀，形成表层多孔而内部致密的结构；焦炭结构中的无定形碳在H2O气化中优先参与反应而被消耗，使得残留碳的微晶有序度相对升高，呈现“反应诱导石墨化”的趋势；焦炭冷/热态强度均随气化反应程度加深而显著下降。优化配煤、添加煤热溶物等黏结剂及铁焦技术等均有助于提升焦炭对H2O的抗侵蚀能力。传统的焦炭反应性（CRI）和反应后强度（CSR）指标在富氢气氛下适用性存疑，亟须构建面向H2O/CO2混合气氛的新评价体系。针对多组分气体竞争吸附机理不明、焦炭溶损与铁矿石还原耦合效应研究不足等局限，未来应重点关注复杂气氛的相互影响、原位动态表征、跨尺度建模及高炉操作-焦炭性能协同优化研究，为富氢高炉低碳冶炼提供理论支撑。  
    关键词：气化;热力学;动力学;富氢高炉;焦炭;溶损反应   
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    更新时间：2026-10-14

    王心如, 王鸿燕, 乔晓宇, 王振, 曹景沛

    DOI：10.11949/0438-1157.20260534
    摘要：煤焦油作为煤热解、干馏和焦化的重要副产物，其加氢脱杂是实现煤炭资源清洁高值化利用的核心路径。针对煤焦油中氧、氮、硫多杂原子难以高效脱除的关键难题，理清催化剂构效关系与反应机理是设计高效加氢脱杂催化剂的核心。以模型化合物机理研究为基础，系统总结了加氢脱氧（HDO）、加氢脱硫（HDS）与加氢脱氮（HDN）的反应路径及催化剂设计策略，重点阐释了活性位点结构、电子特性与酸性分布对反应活性与选择性的调控机制。在此基础上，通过分析真实煤焦油体系中多杂原子竞争吸附与相互抑制的内在规律，归纳了由双杂原子脱除向多杂原子协同脱除演进的催化剂设计方法。其中，高分散活性金属、适度缺电子态及优化的金属-载体相互作用是实现氮硫协同脱除的关键，而非金属助剂的引入可有效匹配氧、氮、硫杂原子对活性位点的差异化需求。最后，针对当前机理认知不足与工业适配性欠佳等问题，对煤焦油体系杂原子协同脱除催化剂的发展方向进行了展望。  
    关键词：煤焦油;加氢脱氧;加氢脱氮;加氢脱硫;催化剂设计;反应机理   
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    更新时间：2026-10-14
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期刊简介

国际标准连续出版物号：ISSN 0438-1157

国内统一连续出版物号：CN 11-1946/TQ

主管：中国科学技术协会

主办：中国化工学会/化学工业出版社有限公司

出版：化学工业出版社有限公司

主编：李静海

编辑：《化工学报》编辑部

地址：北京市东城区青年湖南街13号

邮编：100011

电话：(010)64519362/9451/

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订阅零售 ：全国各地邮政局（所）

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