化工工程进展论文.doc

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《化工工程进展》课程论文

院系：化工与能源学院
专业：化学工程与工艺
班级：工艺二班
姓名：史本兵
学号：20100380215

我国煤化工工程进展

摘要：煤、石油、天然气是当今世界的主要能源。根据报道，石油的储量仅够全世界用46年，而煤炭还可以使用200年。煤炭将在未来一段时间内成为人类的主要能源。因此，煤的高效、洁净利用是21世纪能源和化工领域中的重大课题，煤化工技术的发展呈现能源转化为主、规模型和技术商品化等特点，煤炭的液化、气化、焦化等是现代煤化工技术的发展方向。本文重点讨论了我国现代煤化工技术的现状和发展方向。
关键词：煤化工技术 现状 进展。
我国煤化工发展现状
我国的能源主要特点是：富煤、贫油、少气，同时我国又是一个人口大国，中国对能源的需求量相当大。石油基液体燃料和化工品的短缺量很大,预计到2020年发动机液体燃料消费量将达到3亿吨,原油进日量将超过消费总量的60%【1】。如果到2020年通过煤化工能够达到每年相当5000万吨液体燃料的生产量,也仅相当于届时消费量的1/6,因此被认为发展煤化工的产品市场容量非常大。煤炭是我国支柱能源之一，而且分布较广、煤种齐全、储量丰富，因此发展煤化工技术，尤其是环保型洁净型能源技术对我国经济和社会的发展有深远的影响。自2002年以来,我国掀起新一轮煤化工产业发展与投资热潮【2】。我国煤化工产业中既有焦炭、电石、化肥、甲醇项目的传统煤化工,也有目前正在进行产业示范的煤制油、煤制稀烃、煤制二甲醚、煤制甲烧气、煤制乙二醇等五类现代煤化工项目。从技术层面来看,我国现代煤化工上下产业链全部打通,不存在任何技术问题,并且已经取得了一批拥有自主知识产权、世界先进水平的技术与成果。但是从战略管理层面来看,资源并没有得到充分利用,地区煤化工产业结构比较单一,宏观调控煤化工产业转型的效果不够明显,促进煤化工产业结构优化的政策、机制还不够完善，目前煤化工还存在诸多问题，资源消耗过多，能耗较高等都是当前面临的问题，需要进一步解决。
煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。目前，我国的煤化工主要有三条产业链【3】，几乎是所有煤化工产业的基础，分别是：煤气化和煤液化、传统的焦化和电石乙炔化工。其中煤气化技术应用最广泛，煤化油技术壁垒最高，运用这三种煤化工技术，既可以在多个领域替代石油和天然气，还使得煤化工产业的延伸有了保障。
我国煤化工工程的工艺流程：1、煤炭气化须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。它是指煤在一定温度及压力下，在特定的设备内，使煤中有机质与气化剂发生一系列化学反应，将固体煤转化为可燃气体和非可燃气体的过程。工艺是以干粉煤为原料,纯氧作气化剂,液态排渣,并以水冷壁取代耐火砖,属于加压气流床气化工艺【4】。其中可燃气体中含有CO、H2、CH4等，而非可燃气体中包含CO2、N2等。在选择煤炭气化工艺时，需要充分考虑气化用煤的特性及其影响，了解气化用煤的性质，如煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。2、煤炭液化煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和化学产品的先进洁净煤技术。根据不同的加工路线，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。直接液化分成碳化和氢化。间接液化就是先把煤进行气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。煤炭气化中发生的反应有三种，包括煤的热解、气化和燃烧反应。其中煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括非均相气固反应和均相的气相反应这两种反应类型。3、煤焦化是以煤为原料，隔绝空气，经高温加热到950℃左右，干馏生产焦炭，它又称煤炭高温干馏。同时在煤焦化过程中，还能够获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品，主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、沥青以及碳素材料等产品。
最初，我国煤化工技术基础薄弱，与发达国家之间有所差距，需要从国外引进先进技术，然后采取队伍组织、项目选择、投资分配、目标管理等措施正确处理引进和自主开发的关系，并制定实施技术开发与基础研究并重的方针政策。进入21世纪后，随着对煤化工技术研发力度的加大，我国煤化工技术水平和生产能力已接近或达到世界先进水平。正逐渐从以焦炭、电石、合成氨为主的传统煤化工向石油替代品为主的现代煤化工转变。煤化工行业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,促进钢铁等相关产业的发展发挥了重要的作用。
同时造成资源浪费，环境污染问题严重。国家发改委曾经在2006年7月、9月,2008年10月三次紧急叫停煤化工项目【5】,但国内煤化工产能仍然增长迅速。然而，像个短短十几年，我国的煤化工却有了长足的发展。各大型工厂如雨后春笋般先后建了起来。如：我国甲醇生产规模最大的上海太平洋集团公司，研发新的生产装置，以煤为原料，年产20万吨甲醇，产量高且能耗小。山西安泽县总投资102.5亿元,项目包括300万吨甲醇、200万吨二甲醚,目标是成为全国最大的煤化工项目。另外，以煤为原料合成碳酸二甲酯、甲酸甲酯等也有望实现工业化。在863高科技发展计划的支持下， 我国自主研发了神华煤直接液化工艺和新型高效煤液化催化剂，并投入使用，煤的转化率和液化油产率都已达到国际领先水平，并申请了发明专利，神华集团首条百万吨煤直接制油示范生产线试生产成功， 产出了合格的石脑油、柴油等油品。不仅如此，我国煤气净化技术已达世界先进水平，将煤进行最大限度的利用，而且最大限度地控制煤释放的污染物，达到煤的高效、洁净利用，干熄焦、地面烟尘处理站、污水处理等已进入实用化阶段，焦炭质量显著提高，其主要化工产品的精制技术已取得可喜成绩。如：针对焦化行业的污染问题，近年来中国的大中型焦炉大多装备了高压氨水喷射无烟装煤设施、装煤除尘地面站和装煤除尘车、推焦除尘地面站和推焦除尘热浮力罩，较大程度上缓解了炼焦生产过程中的粉尘污染，而且建成投产了一大批脱硫装置和生物脱氮装置， 加上干法熄焦和副产煤气的综合利用， 焦化行业的环境污染情况得到了有效控制和明显改善。
煤化工技术的发展趋势
世界已进入能源和化工原料多元化的时代，不同国家或地区都根据资源和经济发展的需求选择现实、可行的煤加工技术。煤的洁净化已经成为21世纪解决环境问题的主导技术，是煤化工发展的主要趋势，它是以煤炭洗选为源头，以煤炭气化为先导，以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心，以煤炭转化和污染控制为重要内容的技术体系， 实质是在煤加工的各个环境减少污染和提高效率。近些年来，温室效应较为严重。1998 年中国签署了《京都议定书》，并于 2002 年正式核准《京都议定书》，【6】中国作为一个负责任的大国，将承担起节能减排的重大责任，因此必须考虑煤化工装置的二氧化碳减排考虑到与石油和天然气化工的激烈竞争，煤化工在各成熟单项技术的支撑下，必须以发挥资源优势为基础，以优化能源结构，特别是以优化终端能源结构为方向，通过洁净、高效的途径，为国民经济发展和社会进步提供优质的能源保障。
1、煤化工产业链初步形成
随着我国与世界经济一体化进程的发展，煤焦化、煤气化合成等正向规模大型化、技术综合化、产品多元化过渡，100万吨规模以上的焦化企业快速增长， 具有国际竞争力的大集团不断组建。预计能源转化型和产品联产型的综合煤加工也将成为现实。煤化工产业将逐步形成科研生产推广一体化格局。
2、 为加快煤化工产业的发展，必须降低二氧化碳的排放
采用新技术以减少二氧化碳的排放，干粉煤气化可采用二氧化碳代替氮气进行粉煤的输送【7】，输送用二氧化碳则可来源于煤化工装置自身（如脱碳工序排放的二氧化碳），因此，以二氧化碳为输送介质的干粉煤气化工艺在二氧化碳减排方面具有一定意义。脂肪族聚碳酸酯是二氧化碳和环氧化合物（环氧乙烷、环氧丙烷或环氧环己烯等）在催化剂作用下形成的高分子聚合物，该材料可在自然环境中完全降解，可用于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料和地膜等方面【8】。用氧化性能温和的二氧化碳可抑制烃类完成氧化，提高目标产物选择性【9】。二氧化碳排放分析表明煤化工装置二氧化碳减排与化学利用的紧迫性，通过新技术选择、工艺优化和化工园区的工艺装置联合，实现化工园区内部化工物流中的氢碳原子合理利用，从而可达到煤化工装置二氧化碳的规模化减排，这是目前较为现实的选择。
3、引进先进技术，努力发展煤炭液化
依据煤质和其他综合条件， 发展煤直接液化和间接液化，已成为国内煤炭企业和产煤地区关注的热点。煤炭液化作为煤炭化学转化的高技术， 其产业化将经历一个较长时期的发展，需要推动解决的问题有：结合资源、经济等条件，认真研究煤炭液化的技术发展规划和未来产业格局， 积极引进先进技术，配套、完善、提高产业化整体技术和装备，开发具有自主知识产权的工艺和关键装备;完善商业化工厂建设的投融资机制，拓宽国内外投融资渠道; 建立国家级煤炭液化科研和工程技术开发基地，大力培育专业队伍等都是今后一段时间需要解决的问题。
4、以新技术为依托加快煤气化，焦化的发展
开发先进煤气化技术对煤炭行业发展煤化工有重要意义。目前，煤炭企业发展煤气化技术需要在总结国内外先进技术的基础上，结合煤种、煤质特点，通过技术研究，开发或采用适宜的工艺和炉型，如加压固定床气化和液态排渣气化等。发达国家炼焦工业的收缩，以及中国国内取消土焦、淘汰小型落后炼焦工艺都为发展先进、大型焦化工业提供了新的机会，煤炭行业具有原料、运输等优势，特别是拥有优质炼焦煤资源的企业或产煤地区，如山西、黑龙江七台河等地区，具有发展较大规模、生产优质或特色冶金焦、铸造焦的条件，可以抓住当前机遇，高起点、高水平地推动焦化工业的发展。另外， 国内发展煤气化合成化工产品或替代液体燃料的势头很旺， 如合成甲醇或进一步加工下游产品（醋酸、醋酐等），合成二甲醚（一步法合成二甲醚技术正在开发中）。煤炭企业可结合自身情况发展多联产系统，原料方面可考虑将煤、煤层气、伴生矿物加工相结合，工艺方面将煤化工、发电、建材、冶金等相结合，产品方面应形成化学品、液体燃料、电力、热力、煤气、建筑材料和金属材料等关联生产，达到资源、能源的充分利用和循环生产。总之，煤化工是资金密集型和技术密集型产业，对发展煤化工的一些制约因素应有充分的考虑， 我国的煤化工技术还有待进一步研发。

参考文献
1、 杜铭华 中国新型煤化工产业发展前景 煤科总院北京煤化工研究分院 100013。
2、谢芳 媒化工园区优化产业结构进程中政府职能转变研究——以内蒙古准格尔旗大路煤化工园区为例。
3、曹武昌 浅谈我国煤化工工程的工艺流程 湖南化工医药设计院。
4、王景超 张善元 煤化工技术进展及其产业化现状 现代化工 第24卷第12期 0253—4320（2011）12-0007-05
5、崔宏宾 我国煤化工产业发展研究 现代商贸工业 1672-3198（2011）12-0006-02。
6、王大全. “京都议定书”“低碳经济”与二氧化碳绿色化[C]//二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨会论文集. 郑州，2008：1-9.
7、何正兆，宫经德，郑振安，等. 煤气化技术方案比较及选择[J]. 化工设计，2006，16（3）：3-6.
8、钱伯章，朱建芳. 二氧化碳合成可降解塑料的现状与进展[J]. 橡塑资源利用，2008（2）：34-37.
9、任军，李文英，谢克昌. 二氧化碳氧化乙苯脱氢制苯乙烯研究评述[J]. 天然气化工，2004，29（5）：60-64.

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