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煤化工.doc

煤化工

158*****293@sina.cn
2012-06-24 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《煤化工doc》,可适用于高等教育领域

世纪煤化工技术的展望熊伟(安徽工业大学化工学院,安徽马鞍山)摘要:现代煤化工的发展符合我国油、气短缺煤炭相对丰富的。本文介绍了煤气化、煤制天然气、煤制油、甲醇、甲醇制烯烃等煤化工领域的技术进展及产业现状。文章综述了煤化工技术研究进展展望了现代煤化工新技术发展方向。关键词:煤炭煤化工煤气化煤液化ProspectforDevelopmentofTechnologyofCoalChemicalIndustryinthestCenturyXiongWei(SchoolofChemical,AHUT,Ma’anshan,Anhui,China)Abstract:ThedevelopmentofmoderncoalchemicalindustryisinlinewithChina′sreality,whichisshortofoilornaturalgaswhilerelativelyrichincoalresourcesitspresentindustrialstatusoncoalgasification,coaltoSNG,togasolineandmethanol,andalsomethanoltoolefin,etcweresummarizedThedevelopmentofcoalchemicaltechnologywasexpoundedandfurtherseveralstudiesforthenewtypetechniquesofchemicalprocessingofcoalweresuggestedKeywords:coalcoalchemicalindustrycoalgasificationcoalliquefaction前言煤是地球上含量最为丰富的化石燃料我国煤炭资源不仅储量丰富、产量大而且煤种比较齐全。在我国能源结构中过去和现在都是以煤为主预测表明至少在今后年内一次能源以煤为主的格局在很长时期内难以改变。而传统煤化工是以低技术含量和低附加值产品为主导的“三高一低”行业因此发展新一代煤化工技术势在必行。煤化工主要是指以煤为原料经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料及化学品的过程包括煤高温与低温干馏、煤气化、煤液化、煤制化学品及其他煤加工制品[。其中煤焦化、煤制乙炔、煤气化合成氨属于传统煤化工技术而煤直接液化、煤间接液化、煤气化制醇燃料、煤制氢、煤制烯烃等技术属于现代新型煤化工领域[。煤炭焦化技术向大型化、低污染、节能降耗方向发展焦炭一向是冶金、机械和化工行业的重要原料或燃料,其中尤以高炉炼铁的消耗量为最大。尽管高炉炼铁工艺已受到高温还原炼铁技术的挑战,但由于大型化和喷煤粉降焦比等技术进步,预计在今后年内世界钢铁生产仍以高炉炼铁为主。所以炼焦工业仍有生存和发展空间。煤焦化简称炼焦指煤在隔绝空气条件下加热至~℃经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩、成形等阶段最终制得焦炭。炼焦始于世纪经过许多年发展已取得很大进步。蓄热式焦炉、捣固焦炉、湿法熄焦、半湿法熄焦、干法熄焦等较早开发的工艺技术在生产实践中逐渐完善巨型焦反应器、无回收焦炉、立式连续层状炼焦工艺技术的开发运用加快了工业化进程[。我国也开发了捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术、煤调湿技术等工艺[。煤炭焦化是目前技术上相对比较成熟的传统煤化工产业,也是冶金工业高炉炼铁、机械铸造行业最主要的配套产业。煤炭焦化是指炼焦煤在焦炉中隔绝空气条件下加热,生产焦炭、于馏煤气、煤焦油及其他多种化工产品的过程二干馏煤气和煤焦油可进一步深度加工转化,干馏煤气可生产甲醇、合成氨等化工产品,煤焦油进一步加工可以生产若干种用途广泛的高附加值化工产品。我国是世界焦炭生产大国,焦炭生产能力已经超过亿ta,焦炭产量已经占到世界总产量的以上。近年来,焦炭产量在逐年增加。焦炭产量的提高必然引起炼焦煤供应的紧张,为此研究开发了许多扩大弱豁结性甚至无豁结性煤配人比例的炼焦新工艺,包括增加高变质煤和低变质配比的优化配煤方案研究,开发了捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术、煤调湿技术、选择性粉碎等新工艺。另外,面对炼焦洗精煤供应过程中混配煤秩序混乱的实际情况,开发了炼焦煤性能检测和焦炭质量预测。近年来新建的焦炉基本上都是炭化室高度为m和m的顶装焦炉和炭化室高度为m的捣固焦炉,太钢和充矿集团引进了炭化室高m的大型焦炉。世纪室式焦炉炼焦技术将向特大容积、完全自动化、严格控制环境污染、扩大炼焦用煤资源、提高焦炭质量和炼焦生产效益等方向发展。煤炭气化技术正向大型化、高效化、国产化方向发展煤炭气化是发展煤基化学品、煤基液体燃料、IGCC发电、多联产系统、制氢等工艺过程的共性技术和关键技术。由于合成氨、甲醇、二甲醚、煤制油、煤制烯烃等产业的快速发展,我国煤炭气化工艺正由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向先进的粉煤气化工艺过渡,呈现出对各类粉煤气化技术装备的强劲需求[。.煤气化合成氨近年来,国内化肥市场产销两旺。随着农村经济、农业生产发展和需求增长,国内化肥市场和价位持续走高,除氮肥以外,磷肥、钾肥近年来也有较大发展,直接推动了国内合成氨的较快发展。目前新建或改造的合成氨生产能力以~万ta的规模较多,原料分为煤炭、石油、天然气,受国内石油和天然气资源制约,以煤为原料生产合成氨是今后发展的方向,预计占到以上。国内先进煤气化技术研究开发近年来也有进展,四喷嘴水煤浆气流床气化技术正在进行工业示范,已开展千吨级工业运行试验干煤粉气流床气化技术正在进行中试开发加压流化床气化技术正在进入工业开发。国内煤气化技术的发展将为我国自有知识产权的煤基合成氨产业提供技术支持,推动煤基合成氨产业技术的全面进步。.煤气化甲醇煤炭是国内生产甲醇的主要原料,煤基甲醇产量约占总产量的以上。今后甲醇消费仍然以化工需求为主,需求量稳步上升作为汽油代用燃料,主要方式以掺烧为主,局部地区示范和发展甲醇燃料汽车,消费量均有所增加。预计几年后中国国内甲醇生产、消费量将达到平衡,国内生产企业之间、国内甲醇与进口甲醇之间的竞争将日趋激烈,降低生产成本对市场竞争显得更为重要。发展甲醇下游产品将是未来煤基甲醇发展方向。甲醇是重要的基础化工原料,其下游产品有:醋酸、甲酸等有机酸类,醚、酯等各种含氧化合物乙烯、丙烯等烯烃类二甲醚、合成汽油等燃料类。结合市场需求,发展国内市场紧缺、特别是可以替代石油化工产品的甲醇下游产品是未来大规模发展煤基甲醇生产、提高市场竞争能力的重要方向。.煤气化联产烯烃、二甲醚近年来,中国是世界上聚烯烃生产和消费发展最快的国家,聚乙烯、聚丙烯生产量、消费量、进口量均以较快速度增长。预计到年,国内乙烯需求总量可能增长到万t以上,生产能力也会有较大增长。目前,中国石化行业的乙烯生产基本为石脑油法,国内聚乙烯工业处于供不应求、继续发展的态势,发展煤基甲醇乙烯聚乙烯工业生产路线有多方面的作用和意义。目前合成气制烯烃已成为FT合成化学中新的研究方向之一。一些研究结果已显示出诱人的工业化前景。中科院大连化物所进行的甲醇裂解制烯烃的研究居世界领先地位,甲醇转化率达到,对烯烃的选择性高达~。国内外对于将甲烷摆脱造气工序直接氧化脱氢生成乙烯的研究也颇为重视。中科院兰州物化所通过年多的努力,取得了甲烷转化率~,对C的选择性为~的可喜进展,目前该项研究已被列为科技部科技攻关重点项目。但是,由于还存在一些在转化过程中的核心问题有待解决,因此,该类项研究距离实际工业化尚有一定距离。煤制甲醇脱水生产二甲醚的技术是成熟的。二甲醚作为汽车燃料的研究和试验正在进行,替代LPG作为城镇民用燃料被认为是更容易实现的利用途径。由于目前尚缺乏二甲醚运输、储存、燃烧等配套方法及装备的系列标准,一些企业在二甲醚生产能力建设方面持由小逐渐扩大的谨慎态度。煤液化煤制油包括煤炭直接液化和间接液化。其产品以汽油、柴油、航空用油以及石脑油、烯烃等为主,产品市场潜力巨大,工艺、工程技术集中度高,是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。近年来,两种技术在研究开发和大规模工程示范方面均得到发展。.煤炭直接液化煤炭直接液化对煤炭在一定的温度和压力条件下催化氢化直接获得液态产物的工艺。德国曾在二次世界大战期间建立了家以褐煤、烟煤为原料的直接液化工厂,油品总生产能力已达到万ta。中国从世纪年代末开始煤炭直接液化技术研究。“六五”至“七五”(一年)期间,在当时的原煤炭部和煤炭科学研究总院北京煤化学研究所的共同努力下,在原国家科学技术委员会的大力支持下,争取到了联合国开发计划署(UNDP)的资助。一方面开展了中日、中德政府间的科技合作,另一方面将“煤炭直接液化技术研究”列为国家重点攻关项目。在此期间,煤炭科学研究总院北京煤化学研究所先后建立了具有国际先进水平的投煤量td日本工艺煤炭直接液化、投煤量td美国工艺液化油品提质加工及投煤量td德国工艺煤炭直接液化与液化油品提质加工小型连续试验装置各一套,以及多套间歇式高压釜煤炭直接液化试验装置和液化油品分析检验试验室[。.煤炭间接液化首先通过煤气化生产合成气,然后在一定温度和压力条件下,通过合适的催化剂把合成气转化为各种液态产品的过程。世纪年代,南非SASOL公司开始建设煤气化合成燃料油的SASOLⅠ工厂,世纪年代末、年代初又相继建成SASOLⅡ和SASOLⅢ煤间接液化生产厂,形成目前世界上最大的煤气化合成液体燃料生产企业。年用煤总量约为万t,年获合成产品约为万t,其中为燃料油品。我国从世纪年代开始,也进行了煤炭间接液化技术的开发研究。目前,山西潞安矿业集团和内蒙古伊泰集团正在分别建设油品产能均为万ta的煤炭间接液化商业化示范工程山东充矿集团也在陕西偷林地区建设油品产为万ta的煤炭间接液化商业化示范装置在加快进行自主技术开发的同时,国内有关煤炭企业也在引进国外成熟技术建设煤间接液化工程项目方面做了大量前期工作[。多联产与循环经济是煤化工发展的必然选择煤化工多联产有以煤气化技术为龙头的多联产和以焦化为龙头的多联产等,是指将各种单元技术优化集成在一起,以同时获得多种高附加值的化工产品和多种洁净的二次能源。多联产可以实现煤炭资源价值的梯级利用和煤化工项目资源的优化配置与共享,能够实现煤炭资源价值提升和利用效率与经济效益的最大化,同时还能做到煤炭利用过程对环境更加友好。由于煤化工项目大多在煤矿区或矿区附近建设,所以可与煤炭的开发和废弃物治理综合考虑,走循环经济发展道路。煤化工可以考虑使用高硫煤资源作原料煤、使用劣质煤和洗研作为动力燃料、使用矿井水作冷却水或工艺水,而煤层气和合成尾气则可作为联合循环发电的燃料气,灰渣可以生产建材。由于煤化工项目规模较大,所以煤矿区发展以煤化工为龙头的循环经济是可行的。当然,多联产与循环经济均是非常复杂的系统工程,因为它不是多种煤炭转化单项技术的任意简单叠加,而是以价值提升、过程效率提高、经济效益提升以及环保特性改善为综合目标函数的多个子系统的优化集成。因此,要进行深人系统的开发研究,集中各行业的优势,加快产业化发展进程。展望世界煤化工发展历时近年已形成一整套较理想的煤化工工艺与技术体系并且世界各国都还在加大力度不断完善煤化工体系。但是煤炭不同于石油和天然气等优质资源其化学加工难度较大集中表现在工艺流程长、投资大、资源利用率低、二次利用困难、污染严重等方面严重限制煤化工发展。因此世界各国及时进行经验交流、取长补短尽可能组建大型煤化工企业以形成规模效益创建多联产系统以利用不同行业间的互补机制、延伸传统煤产业链实施可持续发展战略是当今新型煤化工发展的重要方向[。参考文献[李玉林胡瑞生白雅琴.煤化工基础[M].北京:化学工业出版社:-.[谢克昌.新一代煤化工和洁净煤技术利用现状分析与对策建议[J].中国工程科学():-.[唐宏青.现代煤化工新技术[M].北京:化学工业出版社:-.[郭树才.煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社:-.[陈元春金小娟我国煤化工产业发展状况评述[J].煤炭工程()[高晋生张德祥王锦平世纪煤化工技术发展展望[J]煤化工()[徐振刚,陈亚飞我国煤化工的技术现状与发展对策[J]煤炭科学技术,()[陈加辉玉彩艳煤化工技术研究概况[J]广州化工,:

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