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煤制甲醇工藝總結(jié)范文1

關(guān)鍵詞：醋酸工藝 技術(shù)分析 甲醇

甲醇是基礎(chǔ)有機(jī)化工生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品，而且在變壓吸附制氫、情節(jié)燃料和生物技術(shù)等領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。醋酸是一種非常重要的化工產(chǎn)品和化學(xué)中間體，可以用于生產(chǎn)多種下游的有機(jī)產(chǎn)品，與此同時(shí)也可以用作非常好的溶劑。發(fā)展大型煤制甲醇并且進(jìn)行深度的加工，是煤化工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)道路之一。本文將以國(guó)內(nèi)某個(gè)公司的實(shí)際生產(chǎn)流程為例子，對(duì)于所涉及的氣化、凈化、甲醇合成、醋酸合成、空分和CO分離技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的討論和分析。

一、生產(chǎn)流程概述

煤和空分的氧氣在氣化爐中制造得出了一氧化碳、氫氣和含量很高的粗煤氣。出氣爐中的粗煤氣的成為有三種：第一種是經(jīng)過水蒸氣的變換，將部分的一氧化碳轉(zhuǎn)化成氫氣，合成甲醇合成時(shí)需要的氫碳比。第二種是和另一種粗煤氣混合，經(jīng)過加熱和回收以后進(jìn)入到凈化的程序中，將多出來(lái)的二氧化碳和硫化物脫除以后，就可以得到今春合成原料氣，合成后的粗甲醇精制過后就是甲醇產(chǎn)品。第三種是粗煤氣經(jīng)過加熱回收和凈化之后，將分離出來(lái)的一氧化碳作為合成醋酸的原料氣，然后一氧化碳和精甲醇在催化劑的作用下合成了醋酸的原型，精制以后就可以得到醋酸產(chǎn)品。

二、關(guān)鍵技術(shù)的分析

1.氣化工藝的分析

目前一些大型的煤氣化技術(shù)中，最具代表性的有Shell粉煤加壓氣化、Texaco水煤漿氣化、Lurgi移動(dòng)床加壓氣化和國(guó)內(nèi)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)四種。Texaco氣化技術(shù)和多噴嘴對(duì)置式新型氣化技術(shù)單臺(tái)爐的處理煤量很大，合成氣中的有效氣體（一氧化碳和氫氣）含量非常高，惰性組的成分很少，非常適合生產(chǎn)甲醇的原料氣，而且煤種的只用范圍非常寬泛，環(huán)境污染很小，投資的資金也很低廉。假如說(shuō)我們按照年產(chǎn)20萬(wàn)噸的醋酸汁和20萬(wàn)噸的甲醇，那么合成氣中的氫氣和一氧化碳的比例為1.50。而Texaco及多噴嘴技術(shù)約為0.80，Shell的比例為0.50，因此采用Texaco和多噴嘴新型氣化技術(shù)可以很好的減少變化的負(fù)荷，而且可以避免氮?dú)夂窟^高對(duì)后系統(tǒng)的影響。

多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是世界上最先進(jìn)的氣流床氣化技術(shù)之一，多年來(lái)，經(jīng)過科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)攻關(guān)，技術(shù)日臻成熟，在國(guó)內(nèi)已大量應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)該技術(shù)已走出國(guó)門，為美國(guó)一家石化公司提供氣化技術(shù)。該技術(shù)將城市煤氣、潔凈發(fā)電和供熱、液體燃料等清潔能源產(chǎn)品的生產(chǎn)與碳化學(xué)深加工相結(jié)合，尤其適用于生產(chǎn)開發(fā)甲醇、甲醛、甲胺等碳一系列產(chǎn)品，以及醋酸、二甲醚、DMF、DMC、合成油等一系列產(chǎn)品，從而形成以水煤漿氣化為樹干的產(chǎn)品樹。

2.凈化工藝的分析

采用水煤漿氣化生產(chǎn)的粗煤氣當(dāng)中，除了含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣之外，還有少量的氮?dú)狻⒍趸瘹湟约拔⒘康陌薄⒙鹊瘸煞帧Ｂ取⒅亟饘俸土蚧锏榷际潜仨毴コ挠卸練怏w。從國(guó)內(nèi)外煤氣化裝置采用的脫除酸性氣體的工藝技術(shù)來(lái)看，低溫甲醇洗工藝和NHD工藝是較為常見的工藝技術(shù)。兩種工藝技術(shù)都屬于物理吸收法。低溫甲醇洗工藝在國(guó)外主要有魯奇和林德兩種工藝流程，而且兩者在基本的原理上沒有太大的差別，而且技術(shù)方面都已經(jīng)成熟，但是專利技術(shù)和設(shè)備的設(shè)計(jì)方面還是各具特色的。國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)經(jīng)過將近25年的研究，研究出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫甲醇洗工藝。這項(xiàng)技術(shù)采用的是六塔流程，和林德的工藝非常相近。但是設(shè)備的投資量和冷負(fù)荷都比林德工藝低13%左右。所以，采用國(guó)內(nèi)的低溫甲醇工藝技術(shù)將合成氣凈化，更加經(jīng)濟(jì)

3.甲醇合成工藝的分析

甲醇合成工藝的核心技術(shù)是甲醇合成反應(yīng)器，國(guó)外合成的反應(yīng)器多種多樣，已經(jīng)形成了適應(yīng)各種要求的系列產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)自主研發(fā)方面，主要負(fù)責(zé)的公司是杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，和華東理工大學(xué)的低壓甲醇反應(yīng)器兩種。目前國(guó)內(nèi)外在建的和生產(chǎn)的甲醇裝置大部分采用的是低壓法技術(shù)。低壓法和中高壓法相比較，具有耗能低、成本低和產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)秀等特點(diǎn)。上海的焦化有限公司在20萬(wàn)噸的甲醇設(shè)備中，運(yùn)用的工藝技術(shù)就是華東理工大學(xué)設(shè)計(jì)的合成塔，而且已經(jīng)建成投產(chǎn)使用數(shù)十年之久，設(shè)備的運(yùn)行狀況一切正常。所以，選用低壓法的絕熱-管殼外冷復(fù)合型列管式合成塔（華東理工大學(xué)設(shè)計(jì)方案）進(jìn)行甲醇的合成，是非常適合、經(jīng)濟(jì)的工藝技術(shù)。

4.醋酸工藝的分析

甲醇低壓羰基合成醋酸技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)的醋酸生產(chǎn)工藝，主要工藝路線包括：美國(guó)孟山都公司的甲醇低壓羰基合成醋酸工藝技術(shù)、英國(guó)BP公司的Cativa甲醇羰基合成醋酸工藝技術(shù)、美國(guó)塞拉尼斯公司的AO工藝、我國(guó)西南化工研究設(shè)計(jì)院開發(fā)的蒸發(fā)流程等。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的醋酸生產(chǎn)工藝技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)兗礦、天堿等企業(yè)成功使用，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)正著力于新工藝的技術(shù)改造，單套裝置產(chǎn)能不斷提升，消耗與成本有效降低，生產(chǎn)技術(shù)日趨完善提升。

5.CO分離工藝的分析

粗煤氣的凈化中有部分需要分離出一氧化碳成為合成醋酸的原料氣，而目前的分離方法有深冷分離法和變壓吸附法兩種。第一種：深冷分離法。這項(xiàng)工藝可靠、成熟，而且工藝極其簡(jiǎn)單，占地面積小，可以同時(shí)制造兩種以上的高純度氣體，非常適合高壓環(huán)境下對(duì)一氧化碳的分離。但是唯一的缺點(diǎn)就是必須去除原料氣中二氧化碳和水，而且要求的密度標(biāo)準(zhǔn)非常苛刻。第二種：變壓吸附法。可以在環(huán)境溫度下面進(jìn)行，但是缺點(diǎn)非常明顯。第一，分離過程非常復(fù)雜，需要兩套PSA的設(shè)備，才可以把一氧化碳的純度提高到95%，而且回收率是65%，因?yàn)檠b置PSA設(shè)備規(guī)模受到一定的限制。第二，對(duì)原料氣的要求也很高。當(dāng)原料氣中體積分?jǐn)?shù)達(dá)到1.2%的時(shí)候，一氧化碳的純度最多達(dá)到95%。如果原料氣中的一氧化碳濃度很低的話，那么相對(duì)應(yīng)的回收率也會(huì)降低。兩種方法相比較，如果粗煤氣采用的是低溫甲醇洗法凈化的話，而且采用深冷法進(jìn)行一氧化碳的分離，效果會(huì)更加顯著

總結(jié)：煤制甲醇聯(lián)產(chǎn)醋酸是煤用作清潔劑的重要途徑之一，在煤炭及其豐富的地區(qū)建立這個(gè)項(xiàng)目，不單單可以合理的利用現(xiàn)有的資源，還可以帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。本文通過對(duì)氣化、凈化、甲醇合成、醋酸合成、空分和CO分離等一些關(guān)鍵技術(shù)分析，以及國(guó)內(nèi)外相互對(duì)比的結(jié)果可以看出來(lái)，國(guó)外的技術(shù)遠(yuǎn)早于國(guó)內(nèi)的技術(shù)，而且已經(jīng)相當(dāng)成熟。但是國(guó)內(nèi)的發(fā)展也非常迅速，許多關(guān)鍵性的技術(shù)已經(jīng)成熟，而且得到了工業(yè)化應(yīng)用的認(rèn)可。所以，在選擇相關(guān)工藝技術(shù)的時(shí)候，建議企業(yè)結(jié)合地區(qū)資源的實(shí)際情況和特點(diǎn)，除了引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備以外，盡可能的使用國(guó)內(nèi)已經(jīng)成熟的工藝技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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煤制甲醇工藝總結(jié)范文2

關(guān)鍵詞：煤化工；CO2；減排

中圖分類號(hào)：

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：16723198（2013）17019401

，現(xiàn)在環(huán)境中的溫室氣體溶度顯著增加，全球變暖的趨勢(shì)變得明顯，各個(gè)國(guó)家正在采取防治措施，因?yàn)闇厥覛怏w中最多的是CO2，所以要控制溫室效應(yīng)就要先減少CO2的排放，要注重開發(fā)減排技術(shù)。目前我國(guó)的煤化工發(fā)展迅速，很多公司中的工藝流程是煤制甲醇和煤制油，但是這種工藝流程在運(yùn)作的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO2廢氣。煤化工的發(fā)展是符合我國(guó)煤炭多石油少的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，煤化工的發(fā)展可以減輕我國(guó)對(duì)石油的依賴，使用非常先進(jìn)的煤炭處理技術(shù)和污染治理技術(shù)，能夠降低廢氣對(duì)環(huán)境造成污染。但是在煤化工的發(fā)展過程當(dāng)中，也出現(xiàn)了二氧化碳廢氣的排放問題。我國(guó)是一個(gè)能源消耗大國(guó)，因此就需要進(jìn)行節(jié)能減排，煤化工在進(jìn)行生產(chǎn)的同時(shí)也需要考慮如何減少CO2的排放。

1煤化工過程中CO2排放研究

1.1直接液化產(chǎn)生的CO2

煤直接液化就是把煤和氫氣放置在一起，加壓和高溫的條件下面發(fā)生反應(yīng)，煤炭就會(huì)直接轉(zhuǎn)化為成品油。在煤炭當(dāng)中含有氧，反應(yīng)環(huán)境中含有很高純度的氫氣，反應(yīng)生成了水，通過通道排除反應(yīng)體系。直接液化過程當(dāng)中產(chǎn)生的二氧化碳比較少，比如說(shuō)上海神華公司PSU裝置上產(chǎn)生的二氧化碳不足百分之二，而該公司在美國(guó)的PSU裝置上產(chǎn)生的二氧化碳只有0.34%，這就意味著每生產(chǎn)一噸油就會(huì)產(chǎn)生兩噸的二氧化碳。

1.2間接液化產(chǎn)生的CO2

煤間接液化也就是需要分步進(jìn)行，先是把煤氣化，然后再合成，最后進(jìn)行精煉。在這三個(gè)過程當(dāng)中，主要是氣化和合成這兩個(gè)步驟會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，因?yàn)樵谶M(jìn)行氣化的時(shí)候需要加入氧氣和水蒸氣。煤炭和氧氣反應(yīng)會(huì)生成CO2，CO和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和CO2。在這兩個(gè)過程當(dāng)中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物CO2。通過計(jì)算可以知道大約每生產(chǎn)1噸的油就會(huì)附帶3噸的二氧化碳。

1.3生產(chǎn)甲醇過程產(chǎn)生的CO2

煤制造甲醇是一個(gè)復(fù)雜的過程，其中包括了煤的氣化、凈化合成氣，還有合成甲醇等過程，當(dāng)共同存在氧氣和水蒸氣的時(shí)候，煤會(huì)發(fā)生下面的反應(yīng)：

在甲醇的生產(chǎn)過程當(dāng)中需要嚴(yán)格控制原料的配比，而煤氣化過程當(dāng)中獲得的氣體配比不符合需求配比，這就需要一部分的CO通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳，這樣就可以滿足甲醇生產(chǎn)的要求，但是出現(xiàn)了副產(chǎn)物CO2，大部分的副產(chǎn)物都是在對(duì)合成氣進(jìn)行凈化的時(shí)候除去。

1.4生產(chǎn)烯烴產(chǎn)生的CO2

煤制造烯烴其實(shí)就是在制造甲醇的過程當(dāng)中加入一個(gè)過程——甲醇制備烯烴。煤制備烯烴過程中主要是煤氣化和制備甲醇的過程會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物CO2。因?yàn)樯a(chǎn)烯烴的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生甲醇，這樣就可以按照產(chǎn)生的甲醇來(lái)衡量排放的CO2，可以知道每產(chǎn)生1噸的甲醇就會(huì)產(chǎn)生2噸的CO2。

至2020年，我國(guó)煤制造業(yè)的產(chǎn)量能將是每年三千萬(wàn)噸，通過煤生產(chǎn)的烯烴能夠達(dá)到800萬(wàn)噸，每年通過煤生產(chǎn)的甲醇的產(chǎn)量為六千萬(wàn)噸。通過對(duì)各條生產(chǎn)線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如果按照上面的產(chǎn)量計(jì)算，將會(huì)產(chǎn)生兩億噸的CO2。

2生產(chǎn)工藝改進(jìn)減排

2.1煤氣化技術(shù)的選擇

煤氣化的過程中可以使用CO2來(lái)替代N2來(lái)進(jìn)行傳輸，作為載體的二氧化碳就來(lái)自排放的廢氣，所以用二氧化碳作為載體能夠在一定程度上減少CO2的排放。煤和富含氫氣的氣體共同氣化可以提高合成氣中的氫碳比例，合成氣中的氫碳比例提高能夠降低工藝的能量消耗，從而降低CO2的排放。現(xiàn)在很多，煤化工廠把富含氫氣的氣體直接燃燒，這樣就大大浪費(fèi)了氫氣資源，合氣技術(shù)能夠加大對(duì)富氫氣的利用效率，這樣就可以降低工藝流程中產(chǎn)生的CO2。

2.2工藝流程優(yōu)化改進(jìn)

對(duì)煤化工的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，充分利用多余的氫能源，這也可以減少CO2的排放。比如說(shuō)在制備甲醇的過程當(dāng)中，N2會(huì)積累在反應(yīng)器中，這就會(huì)降低反應(yīng)器的效率。在合成的過程當(dāng)中還會(huì)形成一股馳放氣，這樣才能夠保證合成系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡中。馳放氣中含有很多的氫氣，一般是進(jìn)行燃燒處理，這樣既浪費(fèi)了大量的氫資源，可以用膜分離來(lái)回收氫氣，重復(fù)利用，這樣就能夠降低能耗，從而減少溫室氣體CO2的排放。

3二氧化碳的減排方法

目前減少CO2排放的方法主要有三種，分別是存儲(chǔ)、循環(huán)利用術(shù)和化學(xué)轉(zhuǎn)化。這三種方法中的存儲(chǔ)和循環(huán)利用并不能夠減少排放CO2的總量，只有通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)化CO2才能夠減少排放量，這樣才能夠生產(chǎn)出附加值高的油代產(chǎn)品。

3.1存儲(chǔ)技術(shù)

存儲(chǔ)技術(shù)主要是收集CO2廢氣，然后進(jìn)行分離和壓縮，然后把它們輸送到地下，存儲(chǔ)在地殼中，這樣就能夠和大氣隔絕，在一段時(shí)間里面減少排放的二氧化碳量。從理論上來(lái)說(shuō)，CO2是可以在一段時(shí)間里面被存儲(chǔ)在地下，不會(huì)和大氣混合到一起。向油田里面注入CO2，這樣可以提高煤層氣的回采率。現(xiàn)在世界上正在研究這種技術(shù)的項(xiàng)目有八十多個(gè)，目前世界上最大存儲(chǔ)CO2的量每年能達(dá)到100萬(wàn)噸。這種方法可能帶來(lái)負(fù)面的影響，二氧化碳會(huì)形成一個(gè)酸性的環(huán)境，酸性環(huán)境會(huì)溶解重金屬和污染物，這樣水質(zhì)就受到了嚴(yán)重的污染。

3.2循環(huán)利用

CO2的循環(huán)利用就是運(yùn)用它的特性來(lái)進(jìn)行它的循環(huán)使用，比如說(shuō)制作干冰、滅火器等，這些制造技術(shù)也較為成熟，而且已經(jīng)廣泛運(yùn)用。現(xiàn)在比較流行的一種技術(shù)是CO2超臨界萃取技術(shù)，這種技術(shù)簡(jiǎn)單方便。二氧化碳用作超臨界萃取劑的時(shí)候比較容易獲得，而且十分穩(wěn)定，安全無(wú)毒。使用超臨界的CO2來(lái)代替氟利昂，用二氧化碳制冷的效果要差一點(diǎn)，但是它的制熱效果比較好。現(xiàn)在車用二氧化碳空調(diào)的技術(shù)已經(jīng)成熟，還有就是使用CO2來(lái)代替N2來(lái)進(jìn)行煤粉的運(yùn)輸，一些CO2還可以作為氣化劑，這樣合成氣就更加容易制備甲醇、烯烴等產(chǎn)品。還可以二氧化碳還可以制作煤漿，這是一種全新的能源。煤粉在CO2中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到百分之七十五，水煤漿中的煤粉含量只有百分之五十。這樣運(yùn)送的煤變多，使用的管道就可以更加細(xì)，傳輸?shù)膭?dòng)力就能夠更加少，而且還可以降低對(duì)水的需求。

3.3化學(xué)轉(zhuǎn)化

化學(xué)轉(zhuǎn)化意味著吧二氧化碳轉(zhuǎn)化為其它的物質(zhì)再進(jìn)行利用，這樣就能夠提高氫原子的經(jīng)濟(jì)性。比如說(shuō)通過植物的光合轉(zhuǎn)化CO2，還有把CO2作為原料來(lái)制備碳酸鹽和水楊酸等。光合作用的效果十分明顯，一年植物可以把三百萬(wàn)噸的二氧化碳轉(zhuǎn)化為兩百萬(wàn)噸的有機(jī)物。這樣就保護(hù)了大氣的環(huán)境。使用二氧化碳肥料來(lái)種植蔬菜，不僅可以消耗排放的CO2，而且還能夠使得植物旺盛生長(zhǎng)。現(xiàn)在較為熱門的是用二氧化碳制備可以降解的塑料，但是這種方法的效率比較低，這使得不太容易進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。使用CO2來(lái)制備可以降解的塑料，這樣可以保護(hù)環(huán)境。除了制備可降解塑料，還有一些研究把二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)榧状肌N類等產(chǎn)品，這樣產(chǎn)品的附加值就會(huì)變高。

4總結(jié)

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，短時(shí)間里面排放的CO2變多。通過技術(shù)轉(zhuǎn)化CO2，能夠從根本上消耗排放的CO2，但是一些技術(shù)還存在一定的限制，所以現(xiàn)在還不能夠大規(guī)模依靠轉(zhuǎn)化技術(shù)來(lái)消耗排放的CO2。存儲(chǔ)技術(shù)則能夠在很短的時(shí)間里面存儲(chǔ)大量排放的CO2，而且技術(shù)也較為成熟。在煤化工生產(chǎn)的過程中，加大對(duì)二氧化碳排放的關(guān)注，多植樹造林吸收CO2。

參考文獻(xiàn)

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煤制甲醇工藝總結(jié)范文3

[關(guān)鍵詞]煤化工，CO2排放，減排措施

CO2是目前最主要的溫室氣體，溫室氣體的大量排放會(huì)導(dǎo)致全球氣候變暖，從而給人類的生產(chǎn)活動(dòng)帶來(lái)不可預(yù)知的災(zāi)難。于1997年通過的《京都議定書》規(guī)定各發(fā)達(dá)國(guó)家必須在2008年到2012年間將CO2排放量消減到1990年以前的水平，為此，許多工業(yè)化發(fā)達(dá)國(guó)家加大了對(duì)CO2捕集和處理技術(shù)的研究力度。目前我國(guó)的CO2排放量已高居世界第二位，雖然現(xiàn)階段對(duì)發(fā)展中國(guó)家尚未提出減排要求，但我國(guó)近年來(lái)CO2排放量的快速增長(zhǎng)將使我國(guó)不得不面對(duì)越來(lái)越大的國(guó)際壓力。

2006年，我國(guó)原油進(jìn)口量超過1.4億t，原油對(duì)外依存度達(dá)44%左右。我國(guó)擁有較為豐富的煤炭資源，煤炭保有儲(chǔ)量超過1萬(wàn)億t，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)將成為今后一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)化工行業(yè)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十一五”規(guī)劃綱要中明確指出，要“發(fā)展煤化工，開發(fā)煤基液體燃料，有序推進(jìn)煤炭液化示范工程建設(shè)，促進(jìn)煤炭深度加工轉(zhuǎn)化”。近期國(guó)家發(fā)改委組織編制了《煤化工產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》，明確我國(guó)將建成七大煤化工產(chǎn)業(yè)區(qū)，從2006年至2020年，我國(guó)煤化工總計(jì)投資將超過1萬(wàn)億元。

發(fā)展煤化工符合我國(guó)多煤少油的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可有效緩解國(guó)內(nèi)對(duì)進(jìn)口原油的依賴程度，同時(shí)采用先進(jìn)的潔凈煤技術(shù)及污染物處理技術(shù)，通過集中處理的方式，可有效減少污染物的排放，相比傳統(tǒng)的煤直接燃燒方式，可大大降低對(duì)環(huán)境的污染。

然而，發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)也面臨CO2排放的問題，從煤炭和石油的元素組成來(lái)看，煤的氫／碳原子比在0.2-1.0之間，而石油的氫／碳原子比達(dá)1.6～2.0，以煤替代石油生產(chǎn)傳統(tǒng)的石油化工產(chǎn)品的過程一般都伴隨著氫／碳原子比的調(diào)整.從而排放大量的CO2。以下對(duì)煤直接液化、間接液化、煤制烯烴等新型煤化工技術(shù)過程中的CO2排放問題進(jìn)行分析。

1、煤直接液化過程中的CO2排放

直接液化是把固體狀態(tài)的煤在高壓和一定溫度下直接與氫氣反應(yīng)，使煤炭直接轉(zhuǎn)化成液體油品的工藝技術(shù)。見圖1。從反應(yīng)過程來(lái)看，反應(yīng)系統(tǒng)中的氧主要來(lái)自煤中氧，反應(yīng)環(huán)境氫氣純度較高(氫氣純度>80%)，反應(yīng)后氧主要以水中氧的形式排出體系，CO2產(chǎn)率較低。神華上灣煤在日本NEDOL工藝1t／dPSU裝置上的CO2產(chǎn)率(daf煤為原料)約為2%，在美國(guó)HTI工藝PDU裝置上的CO2產(chǎn)率(daf煤為原料)為0.34%。

據(jù)估計(jì)，煤炭直接液化項(xiàng)目的CO2排放量，每噸液化粗油約為2.1t(此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分)。

2、煤間接液化過程中的CO2排放

煤間接液化工藝主要由三大步驟組成：第一是煤的氣化；第二是合成；第三是精煉(見圖2)。煤間接液化過程中的CO2主要來(lái)自氣化和合成兩步。在煤的氣化過程中，需要加入氧氣和水蒸氣作為氣化劑，因此存在以下的CO2生成反應(yīng)：

C+O2=CO2

CO+H2O=CO2+H2

在合成步驟中，CO2是主要副產(chǎn)物之一，主要來(lái)自：

水煤氣變換反應(yīng)

CO+H2O=CO2+H2

采用鐵基催化劑的F-T合成反應(yīng)：

2CO+H2=—CH2—+CO2

甲烷化反應(yīng)

2CO+2H2=CH4+CO2

歧化反應(yīng)

2CO=C+CO2

煤間接液化過程生產(chǎn)每噸液化產(chǎn)品的CO2排放量約為3.3t(此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分)。

3、煤制烯烴過程中的CO2排放

煤制烯烴過程包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成及甲醇制烯烴四項(xiàng)核心技術(shù)(見圖3)。煤制烯烴過程中的CO2主要來(lái)自煤氣化過程，煤氣化過程CO2的產(chǎn)生與前述間接液化類似，煤在氧氣和水蒸氣存在的條件下，發(fā)生以下的CO2生成反應(yīng)：

另外，甲醇合成過程要求原料氣中的H2和CO的摩爾比接近2：1，而煤氣化過程獲得的氣體中H2／CO摩爾比小于2，需要將一部分CO通過水煤氣變換反應(yīng)生成H2和CO2以滿足甲醇合成的要求，這樣又會(huì)有部分CO2生成。除少量的CO2(占原料氣體總量的3%左右)參與甲醇合成反應(yīng)外，大部分CO2在合成氣凈化過程中被脫除而進(jìn)行排放。煤制烯烴過程的CO2排放量按每噸中間產(chǎn)品甲醇計(jì)：約2t，按每噸最終產(chǎn)品烯烴計(jì)算：約6t(此數(shù)據(jù)不包括燃料排放部分)。

4、發(fā)展煤化工面臨較大的CO2排放壓力

根據(jù)國(guó)家發(fā)改委《煤化工產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》(征求意見稿)的初步規(guī)劃，到2020年煤制油的發(fā)展規(guī)模將達(dá)到3000萬(wàn)t／a，煤制烯烴規(guī)模將達(dá)到800萬(wàn)t／a，煤制甲醇將超過6000萬(wàn)t／a(含煤制烯烴所需甲醇用量)。按照各種煤化工工藝路線的平均CO2排放量進(jìn)行估算，屆時(shí)生產(chǎn)上述煤化工產(chǎn)品所排放的CO2將超過2億t，因此發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)面臨較大的CO2排放壓力。

5、CO2治理技術(shù)

目前的CO2治理技術(shù)可歸納為以下三個(gè)方面：(1)CO2儲(chǔ)存技術(shù)；(2)CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)；(3)CO2循環(huán)利用技術(shù)。在以上三個(gè)方面的治理技術(shù)中，(1)和(3)并不能減少CO2的總量，但能阻止和延緩CO2對(duì)大氣環(huán)境的影響，而(2)則可以通過把CO2轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)來(lái)減少CO2的總量。下面分別對(duì)以上三個(gè)方面的CO2治理技術(shù)作簡(jiǎn)要介紹。

5.1、CO2儲(chǔ)存技術(shù)

CO2儲(chǔ)存技術(shù)是通過對(duì)CCO2進(jìn)行收集、分離和壓縮，然后通過管道，在動(dòng)力的作用下，送人地下或海底，儲(chǔ)存在地質(zhì)構(gòu)造中，使之在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)與大氣隔絕，從而起到控制大氣中CO2濃度的目的。

目前，在研究或已采用的用于儲(chǔ)存CO2的主要地質(zhì)體包括：(1)開采的和不經(jīng)濟(jì)的或耗竭的油氣儲(chǔ)；(2)深部不可開采煤層；(3)陸上或海上深部咸水儲(chǔ)集層；(4)海洋。

轉(zhuǎn)貼于

氣田、油田和深部煤層作為常規(guī)的地質(zhì)圈閉，從理論上說(shuō)能夠在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持隔離狀態(tài)，不被釋放到大氣中去。并且通過向耗竭的油氣田和不可開采的煤層注入CO2，可以提高耗竭油氣田和煤層氣的回采率。目前世界上有此類研究項(xiàng)目約70多個(gè)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，注入CO2大約可以增加油田產(chǎn)量10%-15%，我國(guó)遼河油田注入性質(zhì)類似的煙道氣，也取得了良好的效果。

利用陸上或海上深部鹵水層儲(chǔ)集CO2時(shí)，由于鹵水層中富含各種金屬離子，從而存在CO2與金屬離子反應(yīng)生成碳酸鹽沉淀，實(shí)現(xiàn)地下固定CO2的可能性。目前世界上最大的CO2捕集與儲(chǔ)存項(xiàng)目，就是在挪威開展的每年將100萬(wàn)tCO2注入到在挪威北海海域中部深約900m處的砂巖鹵水層中。

海洋儲(chǔ)存是指將CO2注入海洋，在較深水位下，形成固態(tài)的CO2水合物的儲(chǔ)存方式。目前這種方式尚處于探索階段。

但是CO2的地下儲(chǔ)存可能存在以下負(fù)面影響，需要進(jìn)行深入研究，以避免負(fù)面影響的出現(xiàn)：(1)CO2逃逸進(jìn)人大氣環(huán)境，導(dǎo)致大氣環(huán)境迅速惡化；(2)CO2形成的酸性環(huán)境使許多重金屬元素及其他污染物溶解在水體中并隨著CO2的泄漏污染地下水質(zhì)；(3)誘發(fā)地震活動(dòng)；(4)引起地面沉降或升高。

5.2、CO2轉(zhuǎn)化及固定化技術(shù)

CO2轉(zhuǎn)化或固定化技術(shù)是指利用CO2的化學(xué)性質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)進(jìn)行資源再利用或固定到其他物體中的技術(shù)，其中最有代表性的是通過植物的光合作用吸收CO2。

光合作用是地球上維持生命的重大過程，地球上每分鐘大約有300萬(wàn)tCO2和110萬(wàn)t水被光合作用轉(zhuǎn)化為210萬(wàn)t氧和200萬(wàn)t的有機(jī)物。因此，增加地球植被是保護(hù)大氣環(huán)境的重要手段。

此外，在大棚養(yǎng)殖中利用CO2作為肥料，既能促進(jìn)蔬菜的生長(zhǎng)，又消耗掉了人類排放出的CO2。研究表明，使植物吸收CO2的量超過平常值的2～3倍，不僅對(duì)人體沒有危害，植物卻可因此增產(chǎn)20%—43%。在荷蘭南部，一些農(nóng)民開始利用煉油廠排放的工業(yè)CO2種植蔬菜和鮮花，取得很好的效果，該煉油廠目前每年向500家用戶提供約17萬(wàn)t工業(yè)CO2。

用CO2制可降解塑料是CO2綜合利用技術(shù)的另一開發(fā)熱點(diǎn)。CO2降解塑料可用于一次性包裝材料、餐具、保鮮材料、一次性醫(yī)用材料、地膜等方面。利用這一技術(shù)生產(chǎn)的降解塑料屬完全生物降解塑料類，可在自然環(huán)境中完全降解，避免了傳統(tǒng)塑料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的二次污染。但目前，受合成效率低的瓶頸制約，在國(guó)外只有美國(guó)、日本和韓國(guó)等少數(shù)國(guó)家形成了年產(chǎn)萬(wàn)噸級(jí)的生產(chǎn)規(guī)模，在我國(guó)，開展這項(xiàng)工作的研究單位主要有：中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院廣州化學(xué)所、吉化研究院、浙江大學(xué)等，中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所和中科院廣州化學(xué)所還建有千噸級(jí)的生產(chǎn)裝置。利用CO2合成可降解塑料具有重要的環(huán)保意義，但工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)可降解塑料的實(shí)現(xiàn)還有待于開發(fā)出高效的合成催化劑。

除了CO2制可降解塑料技術(shù)外，近幾年來(lái)，關(guān)于CO2催化轉(zhuǎn)換生成甲醇、二甲醚、烴類、合成氣等基礎(chǔ)化工原料，以及轉(zhuǎn)換為以碳酸二甲酯為代表的酯類、羧酸、廳—甲酰苯胺等多種高附加值產(chǎn)品的新催化合成技術(shù)的研究開發(fā)也十分活躍。

5.3、CO2循環(huán)利用技術(shù)

CO2循環(huán)利用技術(shù)是指利用CO2的物理特性來(lái)實(shí)現(xiàn)CO2的資源化利用的技術(shù)，如用CO2制作干冰、滅火劑、制冷劑、食品添加劑及超臨界萃取劑等。

目前，CO2主要用在食品行業(yè)。在美國(guó)，CO2消費(fèi)量的46.8%用于食品的保鮮冷卻、冷藏和惰化，19.5%用于飲料碳酸化；在西歐，68%的CO2用于飲料碳酸化和食品加工。在我國(guó)，預(yù)計(jì)在5年內(nèi)對(duì)食品級(jí)CO2的需求將達(dá)到1000萬(wàn)t以上。此外，CO2在氣體保護(hù)焊接、煉鋼、冷凍、油氣井操作等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。

CO2超臨界萃取技術(shù)是國(guó)內(nèi)外正在發(fā)展的一種新型的CO2利用技術(shù)。超臨界流體萃取技術(shù)萃取效率高、萃取劑易分離回收、操作方便、工藝流程短、耗時(shí)少，而CO2作為超臨界萃取劑，具有臨界條件容易達(dá)到，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)色無(wú)味無(wú)毒，安全性好，價(jià)格便宜，容易獲得等優(yōu)點(diǎn)。目前CO2超臨界萃取技術(shù)的研究主要集中在從天然藥物或天然香料中提取高附加值的熱敏性有效成分方面。

CO2利用技術(shù)的另一研究熱點(diǎn)是采用跨臨界CO2取代氟利昂作為空調(diào)介質(zhì)。CO2的臨界壓力是7.3MPa，臨界溫度為31℃，其臨界溫度正好在日常空調(diào)運(yùn)行可以接受的范圍內(nèi)，跨臨界循環(huán)時(shí)，CO2在壓縮機(jī)出口側(cè)達(dá)到超臨界條件，經(jīng)過節(jié)流管降壓后，超臨界CO2回到亞臨界狀態(tài)，吸熱蒸發(fā).帶走環(huán)境熱量。在跨臨界循環(huán)中，由于超臨界流體的特殊性質(zhì)，其冷凝過程中沒有氣液相變，而只有“冷卻”過程，因此其制冷效率比傳統(tǒng)的氟利昂工質(zhì)要差一些，但其制熱效率則相對(duì)較高，并且由于超臨界流體比熱大的特點(diǎn)，故對(duì)于給定的熱負(fù)荷，CO2空調(diào)系統(tǒng)所需的工質(zhì)用量有可能比其他工質(zhì)少得多，管道面積相應(yīng)減少。跨臨界CO2空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機(jī)和耐高壓系統(tǒng)的研制是降低成本和提高熱效率的關(guān)鍵。目前車用CO2空調(diào)技術(shù)已相對(duì)比較成熟。

6、CO2綜合治理技術(shù)比較

表1從CO2處理能力、技術(shù)進(jìn)展階段、技術(shù)開發(fā)瓶頸、技術(shù)成本幾方面對(duì)以上技術(shù)進(jìn)行了比較。從表中可以看出，就技術(shù)的環(huán)保性來(lái)說(shuō)，利用植物的光合作用轉(zhuǎn)化CO2利用的是取之不盡的太陽(yáng)能，并將碳固定在植物體內(nèi)，轉(zhuǎn)化為對(duì)植物生長(zhǎng)有利的物質(zhì)，釋放出人類生存必須的氧氣。但植物的光合作用反應(yīng)速率較低，地球植被不能滿足實(shí)現(xiàn)CO2減排的需要；從技術(shù)的成熟度來(lái)說(shuō)，將CO2作為保鮮劑、食品添加劑的利用技術(shù)較成熟，但市場(chǎng)需求總量較小，CO2利用量很低；而可降解塑料的市場(chǎng)需求量雖然較大，但目前的CO2轉(zhuǎn)化技術(shù)路線合成效率低，成本高，大規(guī)模的工業(yè)化技術(shù)路線還有待開發(fā)。比較而言，CO2儲(chǔ)存技術(shù)在CO2處理量上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且利用油氣儲(chǔ)和煤層儲(chǔ)的技術(shù)已較成熟，不僅對(duì)CO2的處理量大，而且能創(chuàng)造部分經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是CO2實(shí)現(xiàn)資源化利用前的最好的處理方式。尤其對(duì)于煤化工CO2排放問題來(lái)說(shuō)，企業(yè)主要集中在煤礦坑口附近，開展枯竭煤層儲(chǔ)存CO2的研究具有地質(zhì)條件和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

煤制甲醇工藝總結(jié)范文4

[關(guān)鍵詞]煤化工；潔凈技術(shù)；現(xiàn)狀分析；對(duì)策建議

中圖分類號(hào)：TP303 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）20-0398-01

1、 煤炭的重要性

從統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來(lái)看，煤炭在一次能源中占據(jù)著很大的比例，并且這種比例，長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生太大的變化。在我國(guó)能源的供給中，煤炭的位置僅次于石油的地位。雖然近年來(lái)，我國(guó)出現(xiàn)了許多的新型能源，這些新型能源雖然改變了能源的布局情況，但是在我國(guó)北方地區(qū)，煤炭依然占據(jù)著很重要的位置。現(xiàn)在面臨的一個(gè)問題是煤炭在能源消費(fèi)出現(xiàn)了下降的趨向。因此，研究煤化工和潔凈技術(shù)就顯得十分必要。

2、新一代煤化工和潔凈技術(shù)利用現(xiàn)狀分析

2.1 煤化工的含義和特征

煤化工顧名思義就是將煤為基礎(chǔ)材料變換成氣體、液體等等過程。我們之前了解的煤化工是煤的氣化、液化等等過程的產(chǎn)物，而現(xiàn)在在這個(gè)基礎(chǔ)上又補(bǔ)充了一些內(nèi)容諸如還可以通過氧化、溶劑處理得到的材料等等。

新一代煤化工的技術(shù)的概念就是以煤氣化為主導(dǎo)，一碳化學(xué)作為輔助材料，然后制成各種產(chǎn)品的工藝。

煤化工的特點(diǎn)根據(jù)煤的變化而進(jìn)行變化，但一般有以下特征：涉及到的專業(yè)較多（地質(zhì)勘查專業(yè)、化學(xué)專業(yè)）；涉及到的工藝較多；由于其復(fù)雜性，涉及到的成本較大。但是，新一代的煤化工具有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。新一代煤化工技術(shù)的比較明顯的特色就是能源上的綜合優(yōu)化，與周圍環(huán)境和諧發(fā)展。

2.2 潔凈煤技術(shù)的含義及其范圍

潔凈煤技術(shù)最早提出來(lái)是為了酸雨的治理。潔凈煤技術(shù)顧名思義就是在煤的加工過程中，能夠使其效率提高，不污染環(huán)境，達(dá)到最有效果的技術(shù)。因此，通過定義可以得出，潔凈煤技術(shù)污染程度低、技術(shù)較為新穎。在操作方面，技術(shù)可以分成開采方面、提前處理方面、控制方面、發(fā)電方面、利用效率方面的等等。

總的來(lái)說(shuō)，潔煤技術(shù)從開始到結(jié)束所有的過程中都是較為合理和環(huán)保的即潔凈消費(fèi)。所以，新一代煤化工和潔凈技術(shù)可以歸咎到這個(gè)里面。

2.3 目前新一代煤化工和潔凈技術(shù)的問題

從國(guó)外的研究情況來(lái)看，新一代煤化工發(fā)展并不是很快。而現(xiàn)在它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)正好是我們目前整個(gè)世界背景下所需要的。這些技術(shù)的應(yīng)用都是以化學(xué)專業(yè)相關(guān)為背景然后解決實(shí)際中的問題。這項(xiàng)研究是從1983年開始的，現(xiàn)在形成比較成熟的系統(tǒng)技術(shù)有配煤燃燒專家系統(tǒng)，先進(jìn)煤精制過程，溫和煤氣化項(xiàng)目，煤制液體甲醇/二甲醇工藝等等。

從國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀來(lái)看，主要包括兩部分，一部分為成就，另一部分為缺點(diǎn)。在成就里面講述到的內(nèi)容有原有的煤化工的技術(shù)的產(chǎn)品量在不斷提高尤其是煤氣化工藝，所帶來(lái)的產(chǎn)量年年提高；煤基一碳化工工藝的發(fā)展有了很大的進(jìn)步，醋酸纖維的能力有所提高以及從甲醇里面得出其他有機(jī)物的工藝也取得了顯著性進(jìn)步；在原有的基礎(chǔ)上，又借鑒了比較新的煤炭技術(shù)諸如灰熔聚氣化技術(shù)等等；潔凈煤技術(shù)能夠?qū)ξ覈?guó)的環(huán)境以及國(guó)家的長(zhǎng)期發(fā)展都會(huì)有重要的影響，現(xiàn)在在我國(guó)，已經(jīng)把潔凈煤技術(shù)劃入到我國(guó)發(fā)展的重要技術(shù)之中；并且國(guó)家已經(jīng)相應(yīng)的一些高校把重心轉(zhuǎn)移到該技術(shù)的研究之上，也在著力培養(yǎng)一批專業(yè)的潔凈煤技術(shù)的相關(guān)人員；最后，我們?cè)谶@些技術(shù)方面已經(jīng)形成了一些較為成熟的模型諸如PDAS模型等等。從我國(guó)的目前形勢(shì)來(lái)看，仍然存在著許多方面的不足：紙上談兵，一些規(guī)劃只是出現(xiàn)在口頭上，而并沒進(jìn)行落實(shí)；在該領(lǐng)域研究出來(lái)的成果數(shù)不勝數(shù)，可是能真正落實(shí)到實(shí)踐中去的微乎其微；從國(guó)外借鑒別人的技術(shù)數(shù)不勝數(shù)，可是屬于自己的真正技術(shù)特別少，并且即使在有的情況下，這些技術(shù)并不是成熟。

3、新一代煤化工和潔凈技術(shù)對(duì)策建議

3.1 從我國(guó)的現(xiàn)有狀況得出

從目前的形勢(shì)看出，新一代煤化工和潔凈技術(shù)的發(fā)展必須依靠真實(shí)的原材料。一旦材料或者資源上存在問題，那么該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)錯(cuò)誤。對(duì)于出現(xiàn)錯(cuò)誤的，一定要認(rèn)真總結(jié)，吸取教訓(xùn)。新一代煤化工和潔凈技術(shù)在發(fā)展過程中也必須的遵守一些規(guī)則即效益、生產(chǎn)技術(shù)方面的主要性等等。它往往涉及到的東西有以下幾部分組成：對(duì)于技術(shù)的評(píng)價(jià)必須要看其是否符合我國(guó)的現(xiàn)有背景，在選擇技術(shù)上盡量要成熟、較為先進(jìn)最重要的是能夠運(yùn)行等等。在該方法上要盡量丟棄那些污染技術(shù)程度較高的技術(shù)，可能它符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)方面的要求，但是盡量不要再使用，另外，在技術(shù)的考核方面還需要結(jié)合著我國(guó)的現(xiàn)有的狀況諸如資源方面的情況以及國(guó)家政策方面的要求等等。在新一代煤化工和潔凈技術(shù)的選擇上，要考慮其經(jīng)濟(jì)性，并且要進(jìn)行合理地計(jì)劃。在技術(shù)上一定要持續(xù)不斷地進(jìn)行科研，并且要秉著長(zhǎng)期不斷地創(chuàng)新的原則，一定要側(cè)重于基礎(chǔ)方面的研究，并且還要側(cè)重于其創(chuàng)新，要達(dá)到這方面的相應(yīng)的條件必須有建立相應(yīng)的體系以及相應(yīng)的管理制度以及有一套相應(yīng)的高素質(zhì)員工的隊(duì)伍。在整個(gè)煤化工的技術(shù)中，煤氣化是特別重要的內(nèi)容。在該項(xiàng)技術(shù)中，煤氣化需要重視，并且在該方面的投資上需要加大力度。

3.2 側(cè)重于較為重要的內(nèi)容

我國(guó)能源技術(shù)未來(lái)走向的趨勢(shì)是和諧、成本低、多元化、切實(shí)可行的，有創(chuàng)新性。所以新一代煤化工和潔凈技術(shù)的發(fā)展的重要的內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：在節(jié)約資源以及保護(hù)環(huán)境方面，盡量使該項(xiàng)技術(shù)達(dá)到污染環(huán)境的最低限水平，并且要保證其高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)；在發(fā)展上面盡量使用一些有機(jī)物的燃料的，并且盡量擴(kuò)大其應(yīng)用；盡量使煤化工的工藝含量高些；在發(fā)展上提倡多元化的項(xiàng)目；在能源材料的科研上盡量使其能夠滿足各種各樣的條件諸如高溫、腐蝕性等等。

4、結(jié)束語(yǔ)

煤炭行業(yè)一直在我國(guó)的能源供給上處于非常重要的地位。新一代煤化工和潔凈技術(shù)有著其獨(dú)有的特點(diǎn)，它的優(yōu)勢(shì)也是傳統(tǒng)的技術(shù)不可比擬。因此，煤炭的高效率的利用以及結(jié)煤技術(shù)引起了大家的關(guān)注。本文從研究煤炭的重要性出發(fā)，詳細(xì)地介紹了我國(guó)新一代煤化工和潔凈技術(shù)利用現(xiàn)狀與對(duì)策建議。希望本文對(duì)研究該領(lǐng)域的人員有所幫助，若有不足，懇請(qǐng)指正。

參考文獻(xiàn)

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煤制甲醇工藝總結(jié)范文5

(一)現(xiàn)代化進(jìn)程中的能源需求

中國(guó)正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段。可以預(yù)期的是,在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),中國(guó)經(jīng)濟(jì)仍將會(huì)保持較快的發(fā)展速度,并逐步完成工業(yè)化和城市化,在2030年左右將達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。

在這一過程中,公眾對(duì)生活質(zhì)量、居住環(huán)境、城市狀況等將提出越來(lái)越高的標(biāo)準(zhǔn),生活方式和消費(fèi)方式將會(huì)發(fā)生越來(lái)越顯著的變化。汽車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)、住房面積的擴(kuò)大,以及在此基礎(chǔ)上形成的衍生需求將成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)發(fā)展的最主要?jiǎng)恿Α＿@將導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的一系列變化,也將帶來(lái)能源消費(fèi)總量的持續(xù)增長(zhǎng),特別是對(duì)石油和天然氣消費(fèi)的增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè),到2030年,我國(guó)的能源需求總量將會(huì)達(dá)到50―60億噸標(biāo)煤。

(二)以煤為主的能源戰(zhàn)略

從中國(guó)的資源條件和現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展看,能源自給率的保障只能來(lái)自于煤炭資源的大規(guī)模使用,以煤為主的能源戰(zhàn)略是不可避免的選擇。

首先,中國(guó)缺乏油氣資源是一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)。至2007年末,剩余技術(shù)可開采儲(chǔ)量為石油28.32億噸,天然氣3.2萬(wàn)億立方米(2007年統(tǒng)計(jì)年鑒)。2007年的石油產(chǎn)量為1.86億噸,消費(fèi)量為3.66億噸。天然氣產(chǎn)量為692億立方米,消費(fèi)量為695億立方米(不包括液化石油氣)。以年產(chǎn)2億噸計(jì)算,石油的可開采年限為14年。

其次,中國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量相對(duì)豐富。根據(jù)第三次全國(guó)煤炭資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)(1999年),全國(guó)煤炭資源總量達(dá)到5.57萬(wàn)億噸,已發(fā)現(xiàn)煤炭?jī)?chǔ)量1.02萬(wàn)億噸,已查證煤炭?jī)?chǔ)量6769億噸,其中精詳查儲(chǔ)量4433億噸。隨著勘探工作的深入,煤炭資源精詳查儲(chǔ)量將會(huì)有較大幅度的增長(zhǎng)。從近年來(lái)內(nèi)蒙、新疆和陜西煤炭?jī)?chǔ)量迅速增長(zhǎng)的趨勢(shì)清晰地反映了資源的潛力。

第三,受技術(shù)、成本、資源量、可利用程度、實(shí)際運(yùn)行時(shí)間等多方面因素的制約,水電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等新能源和可再生能源在能源的供應(yīng)總量中所占比重將是有限的,并在相當(dāng)大程度上取決于政府財(cái)政的補(bǔ)貼能力和數(shù)量。

盡管對(duì)煤炭?jī)?chǔ)量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)、煤炭能否支持中國(guó)的能源需求、煤炭與溫室氣體的關(guān)系等存在較大的爭(zhēng)議。但煤炭是現(xiàn)有技術(shù)條件下中國(guó)儲(chǔ)量最多的一次能源資源,無(wú)論對(duì)煤炭資源量、應(yīng)用技術(shù)和環(huán)境問題存在何種分歧,在新的、革命性能源供應(yīng)方式出現(xiàn)之前,中國(guó)只能主要依靠煤炭資源來(lái)保障未來(lái)能源供應(yīng)的可靠性,這是無(wú)法改變的事實(shí)。

二、替代油氣資源是國(guó)家能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)

(一)我國(guó)能源的關(guān)鍵問題是油氣短缺

中國(guó)能源問題的實(shí)質(zhì)是油氣資源短缺,關(guān)鍵問題是對(duì)石油天然氣的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)內(nèi)資源可以承擔(dān)的程度。保障能源自給率的關(guān)鍵是在液體燃料、氣體燃料和化工原料等領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)煤炭對(duì)石油的可替代。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市化和現(xiàn)代化的一個(gè)必然結(jié)果是,液體和氣體燃料顯著地替代煤炭等固體燃料,其中最為突出的是汽車生產(chǎn)量和汽車擁有量的迅速增長(zhǎng)。1990年全國(guó)汽車產(chǎn)量?jī)H為51.4萬(wàn)輛,到2009年汽車產(chǎn)量已增加到1379萬(wàn)輛,18年間增長(zhǎng)了27倍,年均增長(zhǎng)率為19%。其中2000―2009年,汽車產(chǎn)量的增長(zhǎng)率23%以上。預(yù)計(jì)2010年汽車總產(chǎn)量將達(dá)到1700萬(wàn)輛以上。中國(guó)已迅速取代了美國(guó)成為全球最大的汽車生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。到2020年,汽車保有量超過2億輛已成定局。

由此形成的直接后果是對(duì)油氣資源需求量的迅速增長(zhǎng)。IEA數(shù)據(jù)顯示,到2030年中國(guó)石油消費(fèi)量將達(dá)到10.5億噸標(biāo)油,天然氣消費(fèi)量將達(dá)到2.76億噸標(biāo)油(3340億方)1。即使中國(guó)石油產(chǎn)量能夠保持在現(xiàn)有的2億噸,石油的進(jìn)口量將可能高達(dá)9億噸,石油的自給率已不到20%。如在資源儲(chǔ)量方面沒有重大突破,天然氣的生產(chǎn)量也不可能有大的提升,天然氣的自給率大體將會(huì)和石油相當(dāng)。考慮到這些預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)大多是在多年平均增長(zhǎng)率基礎(chǔ)上得出,如果實(shí)際的能源需求超過前述的預(yù)測(cè),油氣資源的自給率將會(huì)進(jìn)一步下降。

(二)以煤為主戰(zhàn)略的關(guān)鍵是煤的化工轉(zhuǎn)化

國(guó)家能源戰(zhàn)略的核心目標(biāo)是減少關(guān)鍵領(lǐng)域中對(duì)進(jìn)口資源的依賴,以保障國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的穩(wěn)定性和控制能源的總體成本。基于這些目標(biāo),在液體燃料、氣體燃料和化工原料領(lǐng)域中逐步擴(kuò)大煤炭資源對(duì)油氣資源的替代是不可避免的。煤化工產(chǎn)業(yè)是將煤炭轉(zhuǎn)換為液體燃料、氣體燃料和化工原料的基本途徑,因而也是在關(guān)鍵的能源領(lǐng)域中保障自給率,落實(shí)以煤為主能源戰(zhàn)略的基礎(chǔ)。

隨著液體燃料、氣體燃料和化工原料在能源消費(fèi)總量中比重的逐步提高,以煤炭的化工轉(zhuǎn)化保障關(guān)鍵能源領(lǐng)域中自給率的能源發(fā)展路線實(shí)質(zhì)上意味著對(duì)能源產(chǎn)業(yè)鏈的重新構(gòu)造:即將大部分由國(guó)外石油天然氣資源支持的新增能源需求逐步轉(zhuǎn)變到以國(guó)內(nèi)煤炭資源支持的方向上,并形成一組新型的能源產(chǎn)業(yè)。

盡管煤化工產(chǎn)業(yè)與煤炭的直接燃燒一樣存在著諸如二氧化碳排放、單位產(chǎn)品能耗較高、生產(chǎn)技術(shù)不盡完善、裝置規(guī)模小于油氣化工等問題,盡管近期內(nèi)對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)存在多種質(zhì)疑,政策也在調(diào)整過程中,但發(fā)展煤化工是中國(guó)保持必要能源自給率的唯一選擇。隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大和能源消費(fèi)的進(jìn)一步增長(zhǎng),發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)的作用將更為突出。除非我們準(zhǔn)備承擔(dān)全球石油市場(chǎng)的急劇動(dòng)蕩對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的沖擊。

三、煤的轉(zhuǎn)化需要與能源的優(yōu)化使用相結(jié)合

(一)煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的選擇需要服從經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局

2000年以來(lái),我國(guó)的煤化工產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在“逢煤必化”的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)和巨大投資能力的推動(dòng)下,短短數(shù)年間,煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)經(jīng)歷了在煤基甲醇、煤基二甲醚、煤制油、煤基甲烷以及煤基烯烴等主要領(lǐng)域。受市場(chǎng)容量、技術(shù)發(fā)展成熟程度以及煤資源利用本身的特點(diǎn)制約,在上述各領(lǐng)域中,均在不同程度上出現(xiàn)了多方面的問題,尤為突出的是生產(chǎn)能力的嚴(yán)重過剩、高能耗和溫室氣體排放。雖然這些問題的出現(xiàn)并不能否定煤炭轉(zhuǎn)化液體燃料、氣體燃料和化工原料的必要性,但從另一個(gè)側(cè)面顯示了合理選擇煤轉(zhuǎn)化的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式是實(shí)現(xiàn)以煤為主戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。

煤的分子結(jié)構(gòu)是以帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的縮合芳香環(huán)為基本結(jié)構(gòu)單元,結(jié)構(gòu)單元間通過各種橋鍵相連。在煤的結(jié)構(gòu)內(nèi),除了含有碳和氫元素外,還有氧、氮、硫等元素,這些元素大多以官能團(tuán)的形式存在于煤中。從元素組成看,煤的碳?xì)湓颖蕊@著地低于石油、天然氣以及生物質(zhì)。隨著成煤時(shí)間和煤化程度的提高,煤中的官能團(tuán)和烷基側(cè)鏈逐步減少,固定碳的比重逐步增加,氫比重逐步減少。

基于煤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),從技術(shù)面看,煤的轉(zhuǎn)化必需解決三個(gè)基本問題2:

一是將煤炭的大分子結(jié)構(gòu)分解為烴類、一氧化碳和氫等小分子,為潔凈化燃燒和化工轉(zhuǎn)化利用奠定基礎(chǔ)。二是調(diào)整煤炭中間產(chǎn)出物的碳?xì)湓颖?使其達(dá)到最終產(chǎn)品所需要的碳?xì)湓颖人健Ｈ敲摮禾恐醒酢⒌⒘虻入s原子以及無(wú)機(jī)礦物質(zhì),使其達(dá)到最終產(chǎn)品需要的標(biāo)準(zhǔn)。

煤化工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線,無(wú)論是熱解技術(shù)、氣化技術(shù)、直接液化技術(shù),以及超臨界水解技術(shù)均是圍繞這些問題,通過對(duì)溫度、壓力、氧化劑、溶劑、催化劑等不同工作條件的選擇,采用不同形式的反應(yīng)器、罐、閥、管路、泵等技術(shù)手段組合,采用不同流程控制方式所形成的不同解決方案。

選用何種解決方案,或者何種解決方案更具有發(fā)展前景,需要權(quán)衡以下基本關(guān)系:

1、煤的轉(zhuǎn)化方式需要與煤的自身特點(diǎn)相結(jié)合

煤炭本身含有各類碳?xì)浠衔铩洹⒁谎趸己土蚧瘹涞瓤扇嫉目蓳]發(fā)性組分。褐煤和長(zhǎng)焰煤中揮發(fā)性組分約占原煤干重的37%以上,不粘煤和弱粘煤中揮發(fā)性組分約占原煤干重的20―37%3。上述四大煤種約占我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量的50%,且隨新疆、內(nèi)蒙、陜西等地長(zhǎng)焰煤、不粘煤和弱粘煤新增儲(chǔ)量的大幅度增加,這些煤種在總儲(chǔ)量中的比重將會(huì)逐步增加。煤的轉(zhuǎn)化應(yīng)著力于采用低成本方式優(yōu)先提取煤炭中的高揮發(fā)性組分,充分發(fā)揮煤炭本身的潛在價(jià)值。

2、煤的轉(zhuǎn)化方式需要與能源的使用結(jié)構(gòu)相匹配

在我國(guó)的能源使用結(jié)構(gòu)中,煤約占能源消費(fèi)量的75%,其中的70%作為動(dòng)力煤供發(fā)電和工業(yè)鍋爐等的燃燒使用。結(jié)合煤炭的使用結(jié)構(gòu),在電煤和一般工業(yè)用煤等動(dòng)力煤進(jìn)行的優(yōu)化使用和潔凈化使用中尋求煤轉(zhuǎn)化的路線將可大幅度降低轉(zhuǎn)化成本和提高轉(zhuǎn)化價(jià)值。

3、煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要符合節(jié)能減排和資源循環(huán)利用的基本趨勢(shì)

轉(zhuǎn)化過程本身需要潔凈化和低碳化,需要盡可能控制和降低煤炭轉(zhuǎn)化利用中的能源消耗、溫室氣體排放和環(huán)境污染。

4、煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要充分考慮其他競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)性資源開發(fā)的影響,以及新能源和可再生能源技術(shù)發(fā)展的影響

例如,來(lái)自中東的石油伴生氣制甲醇、合成氣和烯烴對(duì)煤氣化制甲醇和烯烴的成本優(yōu)勢(shì)。

在諸多解決方案中,相對(duì)而言,煤的熱解技術(shù)能夠更好地滿足上述這些要求,并可能為逐步解決煤化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)存的諸多問題發(fā)揮重要作用。

(二)煤熱解技術(shù)和熱解產(chǎn)物

煤熱解是一類弱吸熱反應(yīng),反應(yīng)本身的能量消耗僅相當(dāng)于原料熱值的3―5%。在絕氧工作條件,溫度的增加將會(huì)導(dǎo)致煤的大分子逐步解構(gòu),通過氫轉(zhuǎn)移、脫氫和縮合反應(yīng),芳核逐步縮聚,從單環(huán)芳烴―稠環(huán)芳烴―多環(huán)芳烴―半焦,直至焦炭4。

煤的熱解過程通常可以形成可燃?xì)狻⒔褂秃桶虢?或焦炭)等三類產(chǎn)出物,熱解工藝的不同,三類產(chǎn)品的比例有著較大差別,并影響到最終的產(chǎn)品價(jià)值和對(duì)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的影響。

熱解焦油:煤熱解過程形成的焦油通過加氫可以轉(zhuǎn)換為汽油或柴油等輕質(zhì)油,焦油的產(chǎn)出率和品質(zhì)取決于熱解過程的控制。在理想的工藝條件下,焦油產(chǎn)出率可以達(dá)到原料煤干重的20%以上。焦油加氫過程與石油工業(yè)中的重油和渣油加氫過程大體相似,可以作為石油工業(yè)的煉油原料用以生產(chǎn)各類油品。

可燃性氣體:熱解形成的可燃性氣體的主要成份是甲烷、一氧化碳、氫和二氧化碳。在理想的工藝條件下,可燃性氣體的產(chǎn)出率也可以達(dá)到原料煤干重的20%以上。在控制二次熱解反應(yīng)的條件下,可燃?xì)鉄嶂导s50%來(lái)自其中的甲烷。其余部分經(jīng)過適當(dāng)變換工藝和合成工藝,可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為合成甲烷,或?qū)⑵渲械臍錃庥糜诮褂偷木啤?/p>

熱解半焦:半焦是一種優(yōu)質(zhì)燃料,其熱值在20―30MJ/kg。半焦內(nèi)部多孔隙結(jié)構(gòu),原煤中所賦存的硫、磷等化合物在半焦的生產(chǎn)過程中大部分已進(jìn)入熱解氣體,因而具有低污染特征。半焦可以通過氣化和直燃等方式應(yīng)用于發(fā)電、熱力以及其他工業(yè)用途。此外,半焦也可以替代無(wú)煙煤和焦炭用于工業(yè)造氣生產(chǎn)化肥和工業(yè)還原劑。

(三)熱解技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

經(jīng)過多年的研究和大量的試驗(yàn)裝置運(yùn)行,基本的共識(shí)是煤炭資源使用的合理方式是根據(jù)煤在不同轉(zhuǎn)化階段反應(yīng)性的不同特點(diǎn),采用分級(jí)轉(zhuǎn)化、分組分利用的方式。熱解技術(shù)則是分級(jí)、分組分利用煤炭的基本途徑。通過熱解過程,可以優(yōu)先從煤炭析出焦油和可燃性氣體等高附加值組分,提高煤炭中高附加值組分的利用率和碳的利用率,使煤炭達(dá)到最有效的應(yīng)用,同時(shí)經(jīng)濟(jì)地解決煤炭利用過程中污染物的控制,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)污染物的近零排放。

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障能源供應(yīng)的全局看,煤熱解技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化具有重要的作用:

1、為石油天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開拓新的國(guó)內(nèi)資源

2007年我國(guó)發(fā)電熱力用原煤約15億噸,發(fā)電熱力用原煤總熱值34.5EJ5 。如將其中60%由半焦替代,按等熱值計(jì)算則需要半焦約8.3億噸6 。在采用較成熟先進(jìn)技術(shù)的條件下7,通過熱解過程,至少可以從每噸原煤中獲得20%左右的液體產(chǎn)品和可燃性氣體產(chǎn)品,以及50%的產(chǎn)品半焦(扣除了過程加熱用半焦)。換言之,每1億噸原煤大體上可以產(chǎn)出1800萬(wàn)噸焦油和可燃性氣體(原煤以10%含水量計(jì)),以及4500萬(wàn)噸左右的半焦(半焦含水量以5%計(jì))。8.3億噸半焦需要用原煤15.4億噸,同時(shí)聯(lián)產(chǎn)焦油和可燃性氣體3.1億噸。2007―2009年,我國(guó)的原油產(chǎn)量大體在1.8―1.9億噸左右,天然氣產(chǎn)量在692―851億方。僅從熱值計(jì)算,上述焦油和可燃性氣體的產(chǎn)量已與國(guó)內(nèi)原油和天然氣產(chǎn)量大體相當(dāng)。

2、提高油氣資源的自給率,降低對(duì)進(jìn)口原油和天然氣的依賴

受制于國(guó)內(nèi)油氣資源的限制,隨著國(guó)內(nèi)能源需求的增長(zhǎng),進(jìn)口原油和天然氣的比重將會(huì)持續(xù)上升,到2020年甚至可能上升到70%以上。考慮到近年來(lái)國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)極為迅速,屆時(shí)的實(shí)際比例可能將更大。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō),數(shù)量巨大的油氣產(chǎn)品進(jìn)口本身將會(huì)對(duì)全球油氣市場(chǎng)的供求平衡和價(jià)格帶來(lái)重大的沖擊,油氣產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定性和價(jià)格的波動(dòng)也會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展和能源成本帶來(lái)重大的影響。如果中國(guó)的實(shí)際油氣需求規(guī)模進(jìn)一步增加,這種影響帶來(lái)的動(dòng)蕩將更為突出。通過熱解技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,可以在保障發(fā)電、熱力等產(chǎn)業(yè)用煤的同時(shí),大幅度降低對(duì)進(jìn)口油氣資源的依賴。

3、顯著提高煤炭資源開發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值

在分級(jí)、分組的條件下,一方面通過對(duì)焦油和可燃性氣體的深度加工,可以獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品、氣體燃料、液體燃料及其他產(chǎn)品。液體和氣體的綜合產(chǎn)出率越高,高附加值部分產(chǎn)出率越大,煤炭的綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值也越高。另一方面,熱解產(chǎn)出的半焦本身既是一種潔凈的燃料,也是一種優(yōu)良的工業(yè)還原劑,可廣泛應(yīng)用于冶金、有色、化工等多種領(lǐng)域,具有高于原煤的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

4、為全面治理環(huán)境污染提供技術(shù)手段和基礎(chǔ)

大規(guī)模使用煤炭的最突出問題是煤的污染特征。熱解技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化可以全面提升治理環(huán)境污染的能力,較大幅度降低煤炭使用過程中二氧化硫等溫室氣體的排放量,推進(jìn)煤炭潔凈化利用的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。一是半焦在生產(chǎn)過程中大部分硫已進(jìn)入液體和氣體產(chǎn)物中。以半焦替代煤炭作為燃料可以大幅度降低發(fā)電、熱力等產(chǎn)業(yè)的二氧化硫等等溫室氣體的排放量,并減少發(fā)電廠等燃燒裝置脫硫的投資和運(yùn)行成本。二是半焦本身是一種大空隙度、大比表面積的吸附材料,其功能大體類似于活性炭,但價(jià)格僅為后者的1/10至1/100。由于價(jià)格低廉,可以在污水處理、煙氣處理等領(lǐng)域中全面推廣半焦地應(yīng)用,顯著提高污染物的處理效率。三是用于煙氣處理和污水處理的半焦在失效后仍可作為鍋爐燃料和氣化原料繼續(xù)回收使用,進(jìn)一步降低污染物的處理成本。

5、生產(chǎn)過程能耗較低

從現(xiàn)有的大型熱解裝置的運(yùn)行實(shí)踐看,熱解工藝的能耗顯著的低于氣化方式。以產(chǎn)品熱值計(jì)算,在熱解方式下,半焦、焦油和可燃?xì)獾暮嫌?jì)熱值大體相當(dāng)于原料煤熱值的85%左右8。在氣化路線下,煤制油和煤制甲醇等產(chǎn)品的熱值僅相當(dāng)于原料煤熱值的40―50%9(以水煤漿氣化為龍頭,以2.5噸煤產(chǎn)1噸甲醇,4噸煤產(chǎn)1噸油計(jì))。

6、可以較大幅度降低煤炭轉(zhuǎn)化過程中的投資和成本

熱解的單位投資遠(yuǎn)低于氣化和直接液化路線。從榆林的實(shí)踐看,以原料煤計(jì)算,低溫干餾裝置的噸煤投資在200元左右。采用技術(shù)較為先進(jìn)的大連理工大學(xué)固體熱載體熱解裝置,年原煤轉(zhuǎn)化能力為60萬(wàn)噸,總投資僅為1.35億元。噸煤投資也僅為200元左右。比較而言10,煤氣化制甲醇、煤制油等裝置的噸煤轉(zhuǎn)化投資均在1000元以上。由于投資構(gòu)成了固定成本中最主要的部分,單位投資的顯著差距使熱解技術(shù)在生產(chǎn)成本和抵制市場(chǎng)波動(dòng)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

綜合上述討論,可以看出煤炭熱解產(chǎn)業(yè)在高油氣產(chǎn)率的技術(shù)路線支持下,通過與發(fā)電、熱力等用煤產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展,將可以發(fā)揮逐步重新構(gòu)造中國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)鏈的作用,并替代進(jìn)口油氣資源,承擔(dān)起保障關(guān)鍵產(chǎn)品領(lǐng)域中能源安全的功能。

四、大規(guī)模應(yīng)用熱解技術(shù)需要解決的問題

從上世紀(jì)90年代中期,特別是近年以來(lái),我國(guó)煤炭熱解產(chǎn)業(yè)和熱解技術(shù)得到較快的發(fā)展。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀看,大規(guī)模發(fā)展煤炭熱解產(chǎn)業(yè)需要解決三個(gè)基本問題:第一是用先進(jìn)熱解技術(shù)逐步替代傳統(tǒng)技術(shù),提高熱解的油氣綜合產(chǎn)出率以充分挖掘煤炭的資源潛力。第二是改變煤炭的使用方式,逐步在下游發(fā)電等產(chǎn)業(yè)中以半焦替代煤炭作為燃料。第三是開發(fā)半焦凈化裝置替代現(xiàn)有的電廠脫硫和煙氣凈化裝置,以系統(tǒng)地降低煤炭使用過程形成的污染。

(一)煤熱解產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

總結(jié)近年來(lái)我國(guó)煤炭熱解產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程,可以看到以下主要特點(diǎn):

第一,煤熱解產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模。到2009年,陜西榆林地區(qū)的熱解半焦(蘭炭)生產(chǎn)能力已達(dá)到4000萬(wàn)噸,內(nèi)蒙德鄂爾多斯地區(qū)生產(chǎn)能力1100萬(wàn)噸,寧夏的生產(chǎn)能力在500萬(wàn)噸左右,其他煤炭資源省區(qū)也有規(guī)模不等的發(fā)展。蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了重用的作用。

第二,煤熱解產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品方向仍局限在以半焦(蘭炭)為主要產(chǎn)品的發(fā)展階段,焦油、燃?xì)獾雀吒郊又诞a(chǎn)品的利用水平較低。半焦主要作為碳質(zhì)還原劑已廣泛應(yīng)用于高爐噴吹、鐵合金、電石以及合成氨等行業(yè)。由于這些市場(chǎng)的需求規(guī)模相對(duì)較小,在生產(chǎn)能力迅速發(fā)展的背景下,生產(chǎn)能力過剩狀況日漸突出。同時(shí)由于油氣產(chǎn)率低,半焦價(jià)格難以滿足發(fā)電產(chǎn)業(yè)對(duì)燃料價(jià)格的要求。

第三,熱解生產(chǎn)技術(shù)采取了由低向高逐步推進(jìn)的方式,主流生產(chǎn)技術(shù)已從土法煉焦發(fā)展到以榆林三江爐(內(nèi)燃內(nèi)熱式連續(xù)直立方型爐)為代表的具有較高熱效率的爐型11,資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)的水平得到了一定程度的提高,但液體和氣體綜合產(chǎn)出率指標(biāo)仍較低。

第四,部分較為先進(jìn)的技術(shù)逐步進(jìn)入熱解產(chǎn)業(yè)。其中最具代表性的是榆林地區(qū)在2009年開始建設(shè)的半焦、焦油和煤氣百萬(wàn)噸級(jí)項(xiàng)目。該項(xiàng)目采用了大連理工大學(xué)固體熱載體工藝。單套裝置規(guī)模達(dá)到年利用原煤100萬(wàn)噸級(jí),在采用陜西神府煤的條件下,油氣綜合產(chǎn)率可達(dá)到20%。

第五,在研究領(lǐng)域中,國(guó)內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)在廣泛借鑒國(guó)外已有的大型試驗(yàn)裝置和研究成果的基礎(chǔ)上,對(duì)先進(jìn)的煤熱解技術(shù)進(jìn)行了大量的探索和試驗(yàn),在試驗(yàn)裝置上取得了較為理想的成果,如液氣綜合產(chǎn)出率達(dá)到30―40%,加氫條件下半焦脫硫率達(dá)到90%等。

第六,由于缺乏足夠的資金支持,大量的試驗(yàn)是在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于生產(chǎn)裝置規(guī)模的水平上進(jìn)行,進(jìn)入后期的工程化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用時(shí),大量的工程技術(shù)問題需要重新認(rèn)識(shí)和研究。

由于提高焦油和可燃性氣體的產(chǎn)出率是熱解產(chǎn)業(yè)提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的基本途徑,逐步以先進(jìn)的熱解技術(shù)替代現(xiàn)有技術(shù),提高液體和氣體產(chǎn)品綜合產(chǎn)出率已成為煤炭熱解產(chǎn)業(yè)的基本共識(shí)。面臨的基本問題與大多數(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程極為類似,即:如何使先進(jìn)技術(shù)盡快實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

(二)先進(jìn)熱解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化

綜合現(xiàn)有的研究成果,先進(jìn)的熱解技術(shù)應(yīng)當(dāng)具有以下基本特征:

第一,液體和氣體產(chǎn)出率達(dá)到原料煤干重的30%以上,對(duì)保障國(guó)家油氣需求形成實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn),并為提升熱解過程的經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。熱解技術(shù)逐步向中溫、快速熱解、小直徑煤粉、固體熱載體、生物質(zhì)共熱解加氫方向發(fā)展,反映了提高油氣綜合產(chǎn)率的基本要求。

第二,熱解半焦中的硫磷等雜質(zhì)脫除率達(dá)到90%以上,為后續(xù)發(fā)電、熱力等產(chǎn)業(yè)采用半焦替代原煤,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)污染物12近零排放奠定基礎(chǔ)。在熱解工藝中采用加氫、生物質(zhì)共熱解和選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┘夹g(shù)可在提高油氣綜合產(chǎn)出率的同時(shí),較大幅度提高雜質(zhì)脫除率。

第三,熱解生產(chǎn)裝置的大型化、連續(xù)化和低能耗。單套裝置的年處理原煤能力達(dá)到200―500萬(wàn)噸,獨(dú)立熱解工藝的熱效率應(yīng)達(dá)到90%以上。這將導(dǎo)致大流量的自由落下式熱解反應(yīng)器逐步成為熱解的主流反應(yīng)裝置,同時(shí),需要強(qiáng)化對(duì)熱解反應(yīng)器和管路系統(tǒng)的保溫,減少裝置本身的熱容以降低熱解過程的熱損耗。

第四,煤的熱解過程與氣化、發(fā)電等后續(xù)利用過程實(shí)行聯(lián)合生產(chǎn),以進(jìn)一步降低系統(tǒng)能耗,特別是半焦直接進(jìn)入鍋爐或直接氣化。

從技術(shù)面看,先進(jìn)熱解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化難度要遠(yuǎn)低于氣化和直接液化。

從熱解工藝特點(diǎn)看,以焦油和可燃性氣體制取為主要目標(biāo)的煤熱解裝置最高工作溫度在600―700度,在這一溫度條件下,絕大部分金屬結(jié)構(gòu)件和控制執(zhí)行器件可以可靠地工作。

快速熱解可以在數(shù)秒至數(shù)十秒間完成熱解反應(yīng),并且可采用連續(xù)通過型工藝流程使物料快速且連續(xù)地通過反應(yīng)器。因此,可使相同體積的反應(yīng)器的處理流量增加,從而在較少的投資和較低的能耗水平上實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的生產(chǎn)能力。

裝置流程短,系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。與煤氣化工藝不同,煤炭熱解工藝采取絕氧加熱方式,生產(chǎn)流程不需要氧氣支持,因此生產(chǎn)系統(tǒng)不需要大型空分裝置。

在采用固體熱載體加熱的條件下,熱解產(chǎn)出氣體體積和產(chǎn)出氣體中粉塵數(shù)量顯著地少于氣化裝置。粉塵分離裝置和氣體凈化裝置的處理能力和處理難度均低于煤氣化工藝。但是,熱解焦油在管路系統(tǒng)中凝聚對(duì)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)形成不利的影響。

目前,先進(jìn)熱解技術(shù)尚未經(jīng)過大規(guī)模生產(chǎn)裝置的驗(yàn)證,相關(guān)的裝備制造業(yè)尚未形成。已有的裝置大多是由研究機(jī)構(gòu)自行設(shè)計(jì)和配套,相關(guān)產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足,工作單元和功能模塊間的匹配性較差,將這些實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)變和集成為一個(gè)完整的生產(chǎn)體系仍將需要進(jìn)一步的工作。這些因素將會(huì)對(duì)于先進(jìn)熱解技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程帶來(lái)一定的制約作用。

(三)逐步推廣半焦在發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

煤的熱解是一個(gè)多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,在獲得焦油和燃?xì)獾谋厝煌礁碑a(chǎn)大量的半焦。如果這些半焦不能得到有效的利用,焦油和燃?xì)獾纳a(chǎn)自然也無(wú)法進(jìn)行。由于工業(yè)還原和氣化領(lǐng)域,如高爐噴吹、鐵合金、電石行業(yè)以及合成氨等領(lǐng)域?qū)Π虢沟男枨罅渴怯邢薜?因此,熱解產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模,以及可以產(chǎn)出的焦油和燃?xì)獾臄?shù)量是由半焦能夠替代原煤作為發(fā)電用煤、供熱用煤以及各類工業(yè)鍋爐用煤的規(guī)模所決定。換言之,未來(lái)國(guó)家的油氣資源自給率和能源安全在相當(dāng)大程度上取決于半焦對(duì)原煤的置換率。

半焦本身是一種良好的固體燃料。與煤炭相比,有著多方面的優(yōu)點(diǎn):

一是半焦具有較高的熱值、更好的孔隙結(jié)構(gòu)、更好的可磨性,以及較低的含硫量及灰份。二是半焦可以通過氣化工藝轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸谎趸己蜌錇橹鞯目扇夹詺怏w,用于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合機(jī)組發(fā)電。三是由于半焦中揮發(fā)份比重較低,且再揮發(fā)的溫度較高,半焦的運(yùn)輸儲(chǔ)存過程中熱值損失極小。通常情況下,原煤在運(yùn)輸儲(chǔ)存過程中的熱值損失約占原煤熱值的5―7%。四是在煤的熱解過程中,較高的焦油和燃?xì)猱a(chǎn)出率已經(jīng)分擔(dān)了絕大部分原料成本,作為發(fā)電燃料,比原煤有著顯著的成本優(yōu)勢(shì)。

同時(shí),由于在熱解過程中原料煤中的揮發(fā)份大部分析出,從著火溫度、燃燒反應(yīng)活化能、最大燃燒失重速率、殘?zhí)悸实燃夹g(shù)分析指標(biāo)衡量,來(lái)自各類煤種的半焦燃燒特性要低于煙煤而好于無(wú)煙煤13。因此,將半焦用于現(xiàn)有的粉煤鍋爐或循環(huán)流化床鍋爐需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行必要的改造,并對(duì)控制程序進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。基于半焦在燃燒特性方面的局限,以及傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的半焦價(jià)格偏高,因而在現(xiàn)有發(fā)電行業(yè)中,尚無(wú)大規(guī)模采用半焦作為燃料的案例。

五、創(chuàng)造一種新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

多年來(lái),每當(dāng)新的技術(shù)和新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)出現(xiàn)時(shí),一哄而上,攻城掠地,重復(fù)建設(shè),而后問題重重、破產(chǎn)淘汰、拖累銀行幾乎成為中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本模式。煤熱解產(chǎn)業(yè)要避免重蹈覆轍,需要一種新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

結(jié)合熱解產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)、現(xiàn)狀和需要解決的主要問題,可能的發(fā)展模式至少應(yīng)當(dāng)包括以下幾方面:

第一,以完善先進(jìn)熱解技術(shù)和半焦應(yīng)用技術(shù)體系為起步。優(yōu)先完善已有的先進(jìn)熱解技術(shù),解決現(xiàn)存的技術(shù)問題,穩(wěn)定提高油氣綜合產(chǎn)率到20―25%,實(shí)現(xiàn)工藝流程和功能單元的合理化、模塊化。

第二,同步開發(fā)和研制焦油、燃?xì)夂桶虢沟戎虚g產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù),重點(diǎn)解決半焦用于粉煤鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐和半焦氣化的相關(guān)技術(shù)問題,以保障產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的展開。

第三,著力于相關(guān)生產(chǎn)裝置的大型化和國(guó)產(chǎn)化。新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵在于大型成套生產(chǎn)裝置的研制和大型成套裝置的批量化生產(chǎn),為避免前一階段煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展中過度依靠引進(jìn)技術(shù)的狀況重復(fù)發(fā)生,應(yīng)將生產(chǎn)裝置的大型化國(guó)產(chǎn)化作為產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。

第四,以大型綜合性示范基地建設(shè)為依托。建設(shè)一組采用不同類型的先進(jìn)熱解技術(shù)和中間產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)的工業(yè)化中試基地和原煤轉(zhuǎn)化能力100萬(wàn)噸以上的樣板裝置,以取得這些大型裝置的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。同步建設(shè)配套的煤炭生產(chǎn)基地,保證工業(yè)化中試基地和多個(gè)大型樣板工廠的原料來(lái)源。

第五,以實(shí)體性產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為載體。由大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)、大型裝備制造企業(yè)和具有研究基礎(chǔ)的研究機(jī)構(gòu)共同組成實(shí)體性產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,共同承擔(dān)技術(shù)和裝置的研發(fā)、制造和大型綜合性示范基地建設(shè)。

第六,選擇具有產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的地區(qū)為試驗(yàn)區(qū)。鑒于榆林地區(qū)的煤炭資源較適應(yīng)于熱解生產(chǎn)、煤炭熱解產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模最大,生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)領(lǐng)先、中間產(chǎn)品加工初具規(guī)模,應(yīng)重點(diǎn)考慮在榆林地區(qū)建立大型綜合性示范基地。

第七,政策扶持與嚴(yán)格監(jiān)管相結(jié)合。總結(jié)前一階段煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn),在熱解技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的初期階段,應(yīng)嚴(yán)格準(zhǔn)入管理,從嚴(yán)限制大型熱解項(xiàng)目的審批,尤其需要限制利用借機(jī)圈占煤炭資源的現(xiàn)象發(fā)生,包括前一階段中圈占了資源而不能履行承諾的煤化工項(xiàng)目借機(jī)拖延對(duì)資源的占用和轉(zhuǎn)向煤炭開發(fā)。

第八,在取得經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,同步制定相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),包括準(zhǔn)入規(guī)則、行業(yè)監(jiān)管規(guī)則、工藝流程標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等,為熱解產(chǎn)業(yè)后續(xù)的發(fā)展創(chuàng)造有序的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。

注:

1、對(duì)國(guó)際能源署對(duì)中國(guó)能源需求的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)存在不同的觀點(diǎn)。但這一預(yù)測(cè)是分類數(shù)據(jù)較系統(tǒng)的預(yù)測(cè),僅供參考。

2、舒歌平主編,煤炭液化技術(shù),煤炭工業(yè)出版社,2003年。

3、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局,《中國(guó)煤炭分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》GB5751-86

4、本部分論述綜合自相關(guān)文獻(xiàn),由于作者的疏漏,未能查清出處,僅向相關(guān)文獻(xiàn)的作者致歉。

5、根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),1噸原煤的熱值為20.91GJ,10億噸原煤的總熱值為20.91EJ.

6、熱解工藝的熱效率可以達(dá)到85%左右,半焦、焦油和可燃性氣體的產(chǎn)出率和熱值因原料煤和熱解工藝不同,有較大差別。這里僅按原煤估算。半焦熱值每噸按25GJ,焦油熱值每噸按30GJ噸,可燃性氣體熱值按每噸20GJ估算。原煤以10%含水率計(jì),半焦含水率以5%計(jì),焦油和可燃性氣體忽略含水率。根據(jù)現(xiàn)有熱解生產(chǎn)裝置和實(shí)驗(yàn)室裝置的運(yùn)行和試驗(yàn)數(shù)據(jù)看,上述參數(shù)均屬于適度先進(jìn)水平。

7、以大連理工大學(xué)60萬(wàn)噸固體熱載體熱解裝置,采用陜北神府煤為例。

8、蘭新哲、尚文智等,陜北半焦炭化過程能耗分析,煤炭轉(zhuǎn)化,第32卷,第2期,2009年4月

9、數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)8唐宏青,科學(xué)發(fā)展煤化工的探索與建議,煤化工,2009年第1期(總第140期),2009年2月。

10、榆林發(fā)改委,轉(zhuǎn)變觀念 科學(xué)發(fā)展 做大做強(qiáng)蘭炭產(chǎn)業(yè),榆林蘭炭產(chǎn)業(yè)調(diào)研報(bào)告。2008年4月。研究報(bào)告中的數(shù)據(jù)是以陜西榆林地區(qū)各類投資項(xiàng)目的實(shí)際數(shù)據(jù)或可行性研究報(bào)告數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)整理。

11、榆林三江爐的熱解熱效率達(dá)到85―87%。蘭新哲、尚文智等,陜北半焦炭化過程能耗分析,煤炭轉(zhuǎn)化第32卷第2期2009年4月

12、傳統(tǒng)污染物是指在煤的利用過程中除二氧化碳以外的其他污染物質(zhì)。

煤制甲醇工藝總結(jié)范文6

【關(guān)鍵詞】煤化工工藝技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 問題對(duì)策 研究

由于我國(guó)是一個(gè)石油、天然氣資源匱乏的國(guó)家，而對(duì)于煤炭資源的生產(chǎn)和消費(fèi)均在世界前列。但是由于針對(duì)煤炭的充分利用率極低，僅僅不到其熱值的20%，不僅大大浪費(fèi)了煤炭資源，而且還導(dǎo)致了大氣層的嚴(yán)重破壞，造成大氣污染。因此，充分解決煤炭資源的利用，發(fā)展現(xiàn)代化煤化工的研發(fā)以及生產(chǎn)煤制能源刻不容緩。通過如此改造，既實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的綜合利用，提高了其經(jīng)濟(jì)效益，又節(jié)約了我國(guó)的煤炭資源以及減少大氣污染的破壞。

一、我國(guó)煤化工工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

由于我國(guó)現(xiàn)代煤化工工藝技術(shù)仍然處于一種低端建設(shè)階段，現(xiàn)代煤化工技術(shù)的顯著特點(diǎn)就是其裝置規(guī)模較大、技術(shù)集成度高以及資源利用高于傳統(tǒng)煤化工等。中國(guó)的煤化工技術(shù)是有老式的UGI煤間歇?dú)饣蚴澜缦冗M(jìn)的粉煤加氣化工藝過渡的，而在此時(shí)，我國(guó)自主創(chuàng)新的新型煤氣化技術(shù)得以迅速發(fā)展，并得到社會(huì)煤化工界的一度好評(píng)。而對(duì)于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)大型的潔凈煤氣化技術(shù)已經(jīng)開始投入使用，其中采用水煤漿氣化技術(shù)的裝置就有：魯南煤化工裝置；渭河煤氣化裝置；淮南煤氣化裝置等等。通過對(duì)煤氣化引進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行改造并使之成為國(guó)產(chǎn)化，我國(guó)在煤氣化技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)展和發(fā)展方向。并且，我國(guó)也研制了自己特有的國(guó)產(chǎn)水煤漿氣化噴嘴，在中國(guó)煤炭業(yè)運(yùn)用開來(lái)。早期發(fā)展，我國(guó)就研發(fā)了許多煤氣化工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的煤氣化技術(shù)的有碎煤加壓氣化、水煤泵氣化以及干粉壓氣化等技術(shù)的研發(fā)和使用。

二、我國(guó)煤氣化工藝技術(shù)流程以及問題特點(diǎn)

煤氣化的主要用途是用于生產(chǎn)燃料煤氣，通過不同的氣化方法，以滿足于鋼鐵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、發(fā)電公司以及市民用途的廣泛運(yùn)用；對(duì)于合成氨、合成油、以及甲醇的合成具有一定的研究?jī)r(jià)值，并且煤氣化制氫也是未來(lái)能源經(jīng)濟(jì)的主要技術(shù)手段。

（一）水煤漿氣流床氣化技術(shù)的使用以及產(chǎn)生原理

水煤漿氣流床氣化的研發(fā)最具有代表性的要數(shù)美國(guó)的德士古發(fā)展公司研發(fā)的水煤漿加壓氣化技術(shù)以及道化學(xué)公司研發(fā)的兩段式水煤漿氣化技術(shù)和中國(guó)自制研發(fā)的多噴嘴煤漿氣化技術(shù)。所謂水煤漿氣流床氣化是指煤或者焦類等固體碳?xì)浠衔铮运簼{或水碳漿形成的煤漿氣化工技術(shù)，經(jīng)過氣化劑的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過噴嘴噴出漿料并在氣化爐內(nèi)進(jìn)行非催化反應(yīng)而產(chǎn)生氧化反應(yīng)的一種工藝過程。其主要原理及特點(diǎn)是：水煤漿氣化反應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)以及物理反應(yīng)的一種過程。當(dāng)水煤漿和氧氣噴入氣化爐后瞬間將煤漿升溫進(jìn)而產(chǎn)生水分的蒸發(fā)、煤熱解的揮法、殘?zhí)康臍饣蜌怏w的化學(xué)反應(yīng)過程，最終生成了一氧化碳（CO）和氫氣（H2）。

（二）水煤漿氣流床氣化技術(shù)的優(yōu)劣特點(diǎn)

水煤漿氣流床氣化技術(shù)在氣化原料上應(yīng)用廣泛，對(duì)于褐煤和無(wú)煙煤都可采用此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行氣化，以及氣化石油焦、半焦、瀝青等等。而在技術(shù)隱患方面，相對(duì)于干粉進(jìn)料，水煤漿進(jìn)料更安全、更易控制等優(yōu)勢(shì)。此工藝技術(shù)流程簡(jiǎn)單方便、設(shè)備安全、運(yùn)轉(zhuǎn)率高、可操作彈性大，并且在氣化過程當(dāng)中碳轉(zhuǎn)化率都達(dá)到98%以上。水煤氣流床技術(shù)在氣化過程當(dāng)中，污染更少且環(huán)保性能也好。經(jīng)過高溫、高氣壓產(chǎn)生的廢水所含有害物體極少，經(jīng)過簡(jiǎn)單的生化處理后即可排放，大大的提高了環(huán)境保護(hù)和降低大氣層的破壞。

但是由于對(duì)于爐內(nèi)耐火磚嚴(yán)重的侵蝕，選用的耐火磚需要在2年以內(nèi)就要更換，使生產(chǎn)成本聚以增加。而且水煤氣流氣化的噴嘴使用壽命短，約在2-3月以內(nèi)就要更換，不僅對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)更換噴嘴產(chǎn)生高負(fù)荷的影響，而且還需要一定的備爐設(shè)施，大大的增加了建設(shè)投資。一般情況下，對(duì)于水煤漿的含水量不能太高，否則冷媒氣效率和煤氣中的一氧化碳（CO）和氫氣（H2）偏低，造成了耗氧、耗煤的浪費(fèi)資源現(xiàn)象。總之，水煤漿氣化技術(shù)相對(duì)于其他技術(shù)的使用有著其明顯的優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前仍然被投入使用，是新一代先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。

三、煤氣化工藝技術(shù)的對(duì)策研究及發(fā)展展望

煤化工行業(yè)是一個(gè)資源密集、技術(shù)密集、資金密集的大型基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)生的環(huán)境影響也是巨大的，煤氣化工業(yè)應(yīng)該本著環(huán)境友好型方向進(jìn)行發(fā)展，做到協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境并存的發(fā)展模式。因此，針對(duì)于煤氣化工藝技術(shù)發(fā)展方向提出以下三個(gè)研究對(duì)策：①?gòu)膰?guó)內(nèi)外煤氣化工藝發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，氧氣氣化必然代替空氣氣化，在中國(guó)投入使用的空氣氣化爐型目前只有U.G.I 爐。該爐早在國(guó)外40多年前已被停止使用，而在中國(guó)還是煤氣化主力爐型，產(chǎn)量竟占煤質(zhì)合成氣的九成以上。為推動(dòng)煤氣化工藝的技術(shù)進(jìn)步，Shell、灰熔聚等第二代爐型的研發(fā)，逐漸的淘汰U.G.I 爐的使用，從而更好的提高煤氣化工藝水平。②利用粉煤氣流床代替固定床是氣化工藝的必然趨勢(shì)，也是適應(yīng)現(xiàn)代采煤成塊率低的主要現(xiàn)狀。③Shell爐、Texaco爐雖屬先進(jìn)爐型，但是由于其投資太高，對(duì)于企業(yè)的承受范圍還是很大，且氧耗高、成本高、煤種適應(yīng)性差也是必須改進(jìn)的問題。降低造價(jià)的辦法是采用國(guó)內(nèi)專利、走國(guó)產(chǎn)化之路，這對(duì)于國(guó)內(nèi)科研研究單位提出了更高的要求，對(duì)于煤化工技術(shù)的發(fā)展將是一個(gè)挑戰(zhàn)。

四、總結(jié)

新型煤化工技術(shù)涉及領(lǐng)域廣、技術(shù)含量高、投資金額大，因此，我們必須支持煤化工企業(yè)電聯(lián)產(chǎn)業(yè)、余熱余能的開發(fā)研究項(xiàng)目。對(duì)于新型的煤化工企業(yè)，國(guó)家給予支持和鼓勵(lì)，通過土地、煤油、電量、環(huán)保等實(shí)現(xiàn)煤、氣、電、化一體化的綜合發(fā)展。最大限度的降低資源的浪費(fèi)，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，從而致力于技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)作上，給社會(huì)和國(guó)家?guī)?lái)最大化的經(jīng)濟(jì)效益，使新型煤工產(chǎn)業(yè)鏈得以開發(fā)和利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張東亮.中國(guó)煤氣化工藝（技術(shù)）的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤化工，2004.