煤化工概念

1、1煤化工概念煤化工是以煤為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)加工，使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料以及化學(xué)品，并生產(chǎn)出各種化工產(chǎn)品的工業(yè)。煤化工包括煤的一次化學(xué)加工、二次化學(xué)加工和深度化學(xué)加工，煤的焦化、氣化、液化，煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等等。根據(jù)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的不同主要分為煤焦化、煤電石、煤氣化和煤液化4條主要生產(chǎn)鏈。其中，煤焦化、煤電石、煤氣化中的合成氨等屬于傳統(tǒng)煤化工，而煤氣化制醇醚燃料，煤液化、煤氣化制烯烴等則屬于現(xiàn)代新型煤化工領(lǐng)域。

2、2煤化工技術(shù)2.1煤焦化將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程，也稱做煤的干餾。煤焦化產(chǎn)品主要有焦炭、煤焦油（苯、甲苯等）、焦?fàn)t氣（氫氣，甲烷、乙烯、一氧化碳等）精氨水等。這些產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥和炭素等行業(yè)。有些甚至是石油化學(xué)工業(yè)無(wú)法替代的，如吡啶喹啉類化合物和許多稠環(huán)化合物等。2.2煤氣化煤在高溫條件下借助氣化劑的化學(xué)作用將固體碳轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w（氣體混合物）的熱化過(guò)程。用空氣、水蒸氣、二氧化碳作為氣化劑。它們與煤中的碳發(fā)

3、生非均相反應(yīng)。此外，煤熱分解出的氣態(tài)產(chǎn)物如CO2、H2O及烴類等也能與赤熱的碳發(fā)生均相反應(yīng)。依氣化法、氣化條件及煤的性質(zhì)不同，氣化氣的組成也不同。根據(jù)煤氣發(fā)生爐內(nèi)所進(jìn)行的氣體過(guò)程特點(diǎn)，可以將煤層自上而下地分為干燥帶、干餾帶、還原帶、氫化帶和灰層，在干燥帶和干餾帶中，煤受到高溫爐氣的加熱而放出水分并揮發(fā)。剩下的焦炭在還原帶和氧化帶中進(jìn)行氧化反應(yīng)。煤經(jīng)過(guò)氣化后得到的是粗煤氣，再經(jīng)過(guò)凈化和加工后，可以得到各種化學(xué)品。常用于煤氣化的方式有：固定

4、床常壓氣化氣，魯奇加壓氣化氣、考伯斯—托茨氣流床氣化氣（K—T）、德士古流床氣化氣（Texaco）、改良型溫克勒流化床氣化氣等。2.3煤液化所謂煤液化，是將煤中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為流質(zhì)產(chǎn)物，其目的就是獲得和利用液態(tài)的碳?xì)浠衔飦?lái)替代石油及其制品，包括直接液化技術(shù)和間接液化技術(shù)兩部分，產(chǎn)品市場(chǎng)潛力巨大，工藝、工程技術(shù)集中度高，是中國(guó)新型煤化工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。2.3.1煤的直接液化煤的直接液化首先是德國(guó)科學(xué)家F.Bergius于1913年

5、發(fā)明的。其原理是煤炭在溶劑作用和高溫高壓條件下，直接與氣態(tài)氫發(fā)生反應(yīng)，使煤的氫含量增加，最后轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的過(guò)程。1927年德國(guó)燃料公司Pier等人開發(fā)了硫化鎢和硫化銅催化劑，將液化過(guò)程分為糊相加氫和氣相加氫兩階段進(jìn)行，解決了工程化問(wèn)題，建成了世界第一座工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的煤直接液化企業(yè)，并陸續(xù)建設(shè)了20套煤直接液化裝置。2.3.2煤的間接液化煤的間接液化是德國(guó)皇家煤炭研究所的F.Ficher和H.Tropsch兩個(gè)化學(xué)家于1923年首先提出的

6、，所以又稱為F.FicherH.Tropsch（簡(jiǎn)稱為FT）合成或者費(fèi)托合成。其原理是以煤為原料先經(jīng)氣化制合成氣（CO＋H2），再以合成氣為原料，在催化劑的作用下合成（FT合成）液態(tài)烴類產(chǎn)品。受兩次世界石油危機(jī)的影響，美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本和前蘇聯(lián)等國(guó)家重新重視煤炭直接液化的新技術(shù)開發(fā)工作，紛紛組織了一批科研開發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)開展了大量的研究開發(fā)工作，相繼開發(fā)了多種工藝，其中最具代表性的工藝有以下幾種。（1）溶劑精制煤工藝（SRC）：是由美

7、國(guó)煤炭研究局（OCR）于1962年與Spencev化學(xué)公司聯(lián)合開發(fā)的煤直接加氫液化工藝，最初是為了潔凈利用美國(guó)高硫煤而開發(fā)的一種生產(chǎn)以該工藝可明顯降低氫溶劑和氫氣的消耗量，不僅可以使煤和渣油或廢舊塑料同時(shí)得到加工，還可以提高液化原料的轉(zhuǎn)化率，液化油產(chǎn)率和液化油產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，煤共處理工藝比煤?jiǎn)为?dú)加氫液化具有更大的發(fā)展前景。（10）神華煤液化工藝：是由神華集團(tuán)研制撲發(fā)的溶劑全加氫煤液化工藝，它是將美國(guó)HTI工藝的優(yōu)點(diǎn)和日本TOPNEDO

8、L工藝的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，以改善煤液化裝置的平衡運(yùn)行，將煤漿與催化劑混合后進(jìn)入到煤液化反應(yīng)器中，經(jīng)兩級(jí)反應(yīng)煤轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油品，經(jīng)過(guò)高低壓閃蒸處理后，經(jīng)減壓塔分餾出最重的組分，殘?jiān)鼉?nèi)含50％的固體顆粒物，其余的所有煤液化全餾分油一并進(jìn)入到穩(wěn)定加氫裝置中進(jìn)行處理，產(chǎn)物進(jìn)入分餾塔分餾到輕、中、重三個(gè)餾分，全部的重餾分和少量的中餾分混合后循環(huán)回煤液化裝置配煤漿。輕餾分和大部分的小餾分則需進(jìn)一步處理。穩(wěn)定加氫裝置則采用IFP公司的TSTAR工藝，其特點(diǎn)是

9、可在線轉(zhuǎn)換催化劑，并采用了對(duì)進(jìn)料限制相對(duì)寬松的沸騰床反應(yīng)器。產(chǎn)品以油品（石腦汕、柴油、航空煤油）和化工產(chǎn)品（石蚶，聚丙烯等）相結(jié)合。2.3.3煤間接液化的深加工南非SASOL公司于20世紀(jì)50年代開始商業(yè)化生產(chǎn)，根據(jù)SASOBURY礦區(qū)煤為高揮發(fā)分、高灰分劣質(zhì)煤，更適合于間接液化的實(shí)際，與魯奇、魯爾化學(xué)和凱洛克三家公司進(jìn)行合作，不斷取得煤氣化（魯奇爐），煤氣凈化（低溫甲醇工藝）和合成（魯爾化學(xué)固定床和凱洛克氣流床）技術(shù)而陸續(xù)分別建成了三

10、家煤間接液化工廠，成為世界上規(guī)模最大的以煤為原料生產(chǎn)合成油和化工產(chǎn)品的化工廠。隨著C1化工的發(fā)展，間接液化后的產(chǎn)品范疇也在不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了由合成氣—甲醇—汽油MTG技術(shù)、由合成氣直接合成二甲醚和低碳烴燃料技術(shù)等煤化工發(fā)展新趨勢(shì)。煤的間接液化通常分為三步：一是制取合成氣。將經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送入反應(yīng)器，在一定溫度下通過(guò)氣化劑（空氣或氧氣＋蒸氣），使煤不完全燃燒，這樣就能以一定的流動(dòng)方式將煤轉(zhuǎn)化為由一氧化碳和氫氣混合的合成氣，將形成殘?jiān)懦觯?/p>

11、二是進(jìn)行催化反應(yīng)，將合成氣經(jīng)過(guò)凈化處理，在特定的催化劑作用下，讓合成氣發(fā)生化合反應(yīng)，合成烴類或液態(tài)的烴類的類似石油和其他化工產(chǎn)品，三是對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的提質(zhì)加工。由于經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)出來(lái)的油品可能有很多指標(biāo)不符合要求，如十六烷值含量、硫含量、水分以及黏度、酸度等，因此還要將產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步處理以使其達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，滿足市場(chǎng)需要，主要技術(shù)有以下幾種。（1）采用漿態(tài)床反應(yīng)器的費(fèi)托合成技術(shù)：該技術(shù)轉(zhuǎn)化率可達(dá)到90％，無(wú)須進(jìn)行尾氣循環(huán)，傳熱性好，反應(yīng)溫

12、度均勻，C1和C2產(chǎn)率低，液態(tài)產(chǎn)物的選擇性高，南非SASOL公司在改進(jìn)催化劑和解決其分離困難后，已成功地將漿態(tài)床反應(yīng)器放大投入了工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品主要是柴油和石蠟。（2）改良費(fèi)托法：為了提高合成產(chǎn)品的選擇性，將傳統(tǒng)鐵催化劑F－T合成與分子篩性質(zhì)相結(jié)合開發(fā)了此工藝（MFT），由原料氣合成甲醇，再由甲醇合成汽油，主要是生產(chǎn)汽油。（3）SMDS法：荷蘭殼牌公司開發(fā)的兩段法新工藝，第一階段采用固定床反應(yīng)器，使用鈷催化劑，第二階段采用常規(guī)加氫裂解技術(shù)

13、，使第一階段產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量的柴油和航空煤油。（4）TIGAS法：丹麥托普索公司開發(fā)的合成甲醇、二甲醚合成汽油的過(guò)程，第一段由合成氣合成甲醇和二甲基丁烷，第二段由甲醇和二甲基丁烷轉(zhuǎn)化為汽油。（5）由合成氣直接合成二甲基丁烷法：由于二甲基丁烷具有類似于液化石油氣的性質(zhì)，不但可替代LPG作為民用燃料，而且由于其十六烷值高，燃燒完全，污染排放少，是優(yōu)質(zhì)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。國(guó)內(nèi)外已完成中試或者示范廠，準(zhǔn)備大型化生產(chǎn)。3新型煤化工新型煤化工是以煤炭