崔德春
毕业时间：2015年12月（博士）
毕业去向：中海油研究总院/怀柔实验室
导师：徐春明 教授、史权 教授
学科专业：化学工程与技术
研究方向：石油与天然气化学
学位论文题目
基于油急冷技术的煤气化及粗煤气净化工艺研究
Investigation and development of the technologies for coal gasification with oil quenching technology and the raw gas purification for such process
论文摘要
煤制天然气是煤炭清洁利用的重要方向，是解决能源增量、煤炭清洁化利用的一个重要领域。碎煤加压气化技术是低阶煤气化生产合成气的首选工艺技术，与之配套的粗煤气水急冷净化工艺，存在着煤焦油含水、热量回收和煤气化废水处理难度大的问题。本文借鉴石油化工领域传统油急冷分离和净化技术思路，设计和开发煤气化粗煤气油急冷分离、净化技术和工艺流程；分析和表征煤气化液相产品和煤焦油馏分中酚类物质的分子组成；从分子层面分析和了解煤气化废水体系中可溶性有机质的分子组成，及废水处理过程中的组分变化规律。主要内容包括：
借鉴蒸汽裂解制乙烯工艺过程高温裂解气的急冷油冷却和净化的工艺流程，对碎煤加压气化工艺的粗煤气采用油急冷的冷却和净化工艺，进行了概念流程的模拟计算，结果表明煤气化粗煤气采用油急冷工艺分离的方法是可行的，并初步设计了油急冷工艺的概念流程。采用粗煤气油急冷分离新工艺，实现回收余热发生蒸汽的同时，保证煤焦油的馏分分离，以及油品与水的分离。
以碎煤加压气化煤焦油馏分为研究对象，在模拟急冷油分馏塔的操作条件下，分别进行了不同馏分范围循环煤焦油，在不同温度和运行周期条件下的热稳定性能评价实验；进行了典型的重质乙烯焦油与>200℃煤焦油热稳定性能的对比实验；结果表明通过控制循环煤焦油的馏分范围，可以保证其热稳定性能要优于乙烯焦油。实验优选出合适循环急冷油馏分范围和急冷油工艺操作条件，为煤气化油急冷工艺技术的开发提供了设计的基础数据。
通过对热老化过程中煤焦油分子组成的详细分析，探索了循环煤焦油馏分热稳定性机理，在250℃以上热反应现象明显，主要为烯烃，尤其是芳香烯烃类的缩聚，以及羧酸类化合物的分解；而含氧化合物，如酚类、二苯并呋喃类在老化过程中性质相对稳定；含氮、含硫化合物丰度很低，在热老化过程中无明显变化。
以碎煤加压气化炉工业生产工况的气化产品性质和工艺条件为设计依据，结合循环急冷油热稳定性能，采用流程模拟计算方法，进行了油急冷工艺的设计与优化。工艺研究结果表明，煤气化粗煤气油急冷工艺流程应包括：1）脱出固体杂质；2）循环急冷油分馏系统；3）水洗塔系统；4）蒸汽发生系统；5）馏分油循环系统等主要工艺单元。优化后工艺流程和技术方案，满足热量回收、油品精制的技术要求；同时油急冷工艺的过程中，实现了单元酚与多元酚和重质焦油的分离；与水急冷工艺相比改善了含酚废水的水质，缓解了后续高含酚废水的处理难度。
煤气化废水中苯酚、甲基苯酚和二甲基苯酚含量很高，苯胺类是主要的含氮化合物，还检出了吡啶、喹啉类含氮化合物。从整个废水处理工艺路线来看，各个单元操作对煤气化废水水质的影响也各具特点，类腐殖类化合物普遍存在于原始废水和各个净化处理工艺出水中；含硫类腐殖质类化合物具有很强的抗生物降解能力，生物处理难以将其完全脱除。模拟油急冷油工艺的废水蒸馏实验结果表明，塔顶脱酚水中均未测出多元酚，验证了采用油急冷工艺可以改善煤气化废水水质的模拟计算结果。
关键词：碎煤加压气化；油急冷；废水处理；傅立叶变换离子回旋共振质谱；分子组成表征
创新点
（1）基于碎煤加压气化水急冷冷却和净化工艺存在的问题，借鉴传统石油化工的急冷油冷却和净化的工艺流程，提出并研究了煤气化粗煤气油急冷冷却和净化新工艺。（见第5章5.6.2）
（2）评价了煤焦油馏分作为循环急冷油的技术可行性，揭示了循环煤焦油在热老化过程中的分子转化规律。（见第4章4.4）
（3）采用高分辨质谱分析方法，从分子水平揭示了煤气化废水中可溶有机质的化学组成以及不同类型化合物在废水处理工艺过程中的转化规律。（见第6章6.5.2）
崔德春博士进入课题组前已是行业领域的资深专家，具有丰富的工程实践经验与深厚的专业积累。他以研究生身份为课题组的发展做出了卓越贡献，在研究方向的选择、研究思路和工作方法的指导等方面发挥了重要作用。
他的工作有力推动了课题组煤基油品及工业废水化学组成研究方向的发展，其博士论文围绕基于油急冷技术的煤气化及粗煤气净化工艺开展了系统研究，为相关工业工艺的优化与改进提供了重要的理论基础。
发表学术论文
Cui, D.; Xu, C.; Chung, K. H.; Shi, Q. Potential of Using Coal Tar as a Quenching Agent for Coal Gasification. Energy and Fuels 2015, 29 (11), 6964–6969
https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b01524Long, H.; Shi, Q.; Pan, N.; Zhang, Y.; Cui, D.; Chung, K. H.; Zhao, S.; Xu, C. Characterization of middle-temperature gasification coal tar. Part 2: Neutral fraction by extrography followed by gas chromatography-mass spectrometry and electrospray ionization coupled with fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry. In Energy and Fuels, 2012; Vol. 26, pp 3424–3431
https://doi.org/10.1021/ef2020167Pan, N.; Cui, D.; Li, R.; Shi, Q.; Chung, K. H.; Long, H.; Li, Y.; Zhang, Y.; Zhao, S.; Xu, C. Characterization of middle-temperature gasification coal tar. Part 1: Bulk properties and molecular compositions of distillates and basic fractions. Energy and Fuels 2012, 26 (9), 5719–5728
https://doi.org/10.1021/ef3007323Shi, Q.; Pan, N.; Long, H.; Cui, D.; Guo, X.; Long, Y.; Chung, K. H.; Zhao, S.; Xu, C.; Hsu, C. S. Characterization of middle-temperature gasification coal tar. Part 3: Molecular composition of acidic compounds. Energy and Fuels 2013, 27 (1), 108–117
https://doi.org/10.1021/ef301431y史权; 徐春明; 张亚和; 刘旭霞; 崔德春; 郭小汾; 龙银花; 王锐. 低温煤焦油分子组成与加氢转化. 中国科学:化学 2018, 48 (4), 397–410.