煤化工工艺学.doc

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1、河西学院HexiUniversity煤化工工艺学学院:化学化工学院专业:_化学工程与工艺学号:2014210027姓名:王伟煤化工现状及其发展趋势1引言我国能源结构特点是富煤贫油少气。虽然近年来新能源技术得到发展,但无法改变缺少油气资源的状况,因此,发展煤化工技术十分重要。煤化工技术是指通过化学过程,把煤转化为燃料、化工原料和化学产品的一种技术,主要分为热加工和催化加工,根据工艺条件的不同,可以生产出固-液-气3种形态的产品。煤不仅仅用作矿物能源,还可作为制备化工产品的原料,并且冶金用的焦炭、化工原料中的萘、

2、蒽等多环化合物主要来源于煤化工。18世纪后半叶,为生产冶金用焦和煤气,煤化工开始发展。1792年,苏格兰默多克干馏烟煤产生了煤气。1850—1860年,法国及欧洲其他国家相继建立了炼焦厂,19世纪形成完整的煤化工体系。中国第一座焦化厂是1925年在石家庄建设的。纳粹德国为了准备第二次世界大战,大规模推广了利用煤获得液态燃料的技术。1923年,费歇尔提出费托合成法。1931年,柏吉斯提出煤直接液化技术。近代以石油和天然气作为化工基础,减轻了煤化工的作用。而20世纪70年代,因为世界范围石油涨价,煤的产出更为丰富

3、,使煤化工得到重视,促进了欧美等国对煤化工的研究,开发了一些新技术,其中已投入实际生产的大多在中国和南非。随着经济发展带来的对能源的需求增加,使得现代新型煤化工得到重视和发展。由于传统炼焦产业产能开始过剩,故煤化工产业结构需要改变,新型煤化工产品,如烯烃、二甲醚、乙二醇等在化工方面应用广泛。发展新型煤化工产业不仅能更充分利用煤炭,而且能扩展煤炭的产业链,从而实现煤炭行业更健康的发展。1发展现状按照煤化工目标产品类型的不同,可分为传统型煤化工和新型煤化工。传统型煤化工的产物主要用于农业、钢铁冶炼等行业。新型煤化

4、工与传统型煤化工的区别在于产物销售的对象和生产过程的条件不同,新型煤化工同时生产化工行业基础原料,如天然气、油、烯烃、甲醇等。当该产品需求量很大时,可以使用价格便宜的褐煤作为制造原料,以改善煤炭的经济效益,保障资源的供给。在我国的发展建设阶段,新型煤化工技术作为一种国家的战略技术储备得到了国家政策的支持。2015年4月27日,国家能源局发布《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020年)》。该计划中提出的在今后5年内需要完成的几个主要目标中就有“现代煤化工产业化示范取得阶段性成果,形成更加完整的自主技术和装

5、备体系”。按目前,煤化工技术所得产品可分为炼焦、煤气化和煤液化技术。1.1炼焦炼焦是对于特定煤种的,其中有机质的结构是以芳香族稠环为主体,周围连接侧链和官能团的大分子,通过高温干馏(在隔绝空气条件下加热到1000℃左右)。在加热过程中大分子受热分解,支链持续裂解。按照分子量从大到小,裂解所得的物质液态向气态转变,熔点高的和剩余未裂解的大分子呈固态,相互渗透组成胶质体。在温度升高的过程中气态和液态逐渐消失,固体颗粒膨胀后收缩,产生内部有气孔和裂纹的焦炭。在加热过程中,炼焦煤发生热分解和结焦反应过程中,通常会得到

6、焦炭、煤焦油、煤气等。炼焦生产行业是煤化工产业最为成熟、最为重要的行业之一。2010年,全国炼焦精煤统计产量60792万t。对炼焦煤来说,其主要用途是加工成焦炭提供给钢铁行业作为生产原料。由市场的供需关系可知,现在炼焦煤的需求量和价格受焦炭和钢铁市场的影响,因此,钢铁和焦炭产业链的规模和盈亏状况会对炼焦煤的生产起导向作用。随着近年国家经济增涨速度的放缓,对钢材需求的增长逐渐减少,虽不利于炼焦产业扩张,但有利于调整产业结构,淘汰落后产能。1.2煤气化煤气化是在一定的温度和压力下,原料煤与氧化剂(包括空气、氧气、

7、水蒸汽等)发生化学反应,原料煤中含有的有机结构断裂转变为气态的小分子的过程。这里的煤气是一种混合的可燃性气体,包括一氧化碳、氢气、甲烷和未参与反应的气体。煤气化过程中发生了复杂的多相物理化学反应,主要原料煤中固体炭与气体中各组分之间发生相互作用。在此过程中,煤先干燥脱去水分,然后高温干馏、热解得到气体,固体炭和二氧化碳间进行还原和氧化。通过煤气化,对原料煤中所有的有机质全部加以利用,从而可得到丰富的化学工业原料。从资源利用的角度来看,煤气化是将煤中无用的固体物质去除,并将煤炭中的有机质转化为气体的过程,其产物

8、可以作为工业燃料、城市煤气和化工原料。煤气化炉是煤气化过程的主要设备,包括移动床气化炉、沸腾床气化炉、气流床气化炉及熔融床气化炉。(1)移动床气化炉。气化过程是连续进行的,燃料从气化炉顶部进入、形成的灰渣从底部排出,燃料床层以缓慢的速度向下移动。(2)沸腾床气化炉。炉内有向上的气流,加大气流速率,颗粒之间的空隙开始增大,床层膨胀,气流速率增加到一定限度时,颗粒全部处于悬浮状态,颗粒留在床层内一定范围