煤化工工艺技术评述与展望

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  [摘 要]在化工生产过程中,对于那些相关的科学工作者而言,他们需要对于未知的材料进行反复实验,从而使得新产品新材料的诞生,经过反复测试符合要求后投入应用。而在这个过程当中化工工艺便承担起来整个发展的过程。因此在研发实验过程中,对于化工工艺的优化就显得的尤为重要。本文从化工工艺设计入手分析入手,对煤化工工艺技术进行评述并对该化工工艺进行了展望。
  [关键词]煤化工;煤气化;工艺;展望
  中图分类号:TQ53 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0331-01
  能源尤其是新能源的开发,促进了社会、经济逐步发展进步,同时它也是物质方面,人类发展的依赖基础,地球上的矿物能源储存量中,煤占据了一半以上的分量。煤化工包含了广阔的涉及范围,石油化工产品中,可以说几乎所有的种类都可以进行生产,当前,在石油、原油储量上,充分显示出了储量不足与开采利用不充分的一些矛盾,在21世纪的初期,我国煤化工的持续、健康发展下去,对基本化工产品的供给和国家能源战略安全有着直接的影响。
  1 煤化工的三个工业化层次
  煤炭工业发展进程中,研究核心指向了合成煤气化和化工原料。煤气化开发利用新技术,合成化工原料的工艺日渐完善,形成了新的煤化工工业,主要原料是煤。煤化工有三个工业化层次:煤合成气、加工合成气、深度加工。以下进行分别阐述:
  首先是煤合成气。目前在我国,水煤浆气化巳经被工业化,把干煤粉或者水煤浆,进行部分氧化,得到氢气和一氧化碳的合成气。接着是合成气的加工。一般来说,主要有如下方法初加工合成气:烃类、醇类以及利用其它碳氧化合物来进行合成。相对来说,烃类加工具有一定优势。最后即是深度加工。进行深度加工时,产生的下游产品,属甲醇和烯烃最多,因此成为化工行业的重要支柱。聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等都属于烯烃的下游产品。甲醇下游产品主要包括以下产品:甲基叔丁基醚(MTBE)、醋酸、破酸二甲酯(DMC)、醋酸乙烯等。
  2 煤化工的三个部分
  2.1 乙烯的制法和发展
  乙烯是石油化工的核心和最重要的基础原料。目前来说,乙烯主要是由石油裂解获取。原材料市场的不断变化,乙烯生产成本不断提高,大批乙烯企业的开工之日就是亏损之时,经济规模效应已日趋明显。有关研究发现,制乙烯的一条具有技术经济潜力的途径是用煤或天然气,一旦成功,石化工业界就有可能掀起一场重大改革浪潮,并且会大规模的进行改革传统的工艺技术。
  用煤或天然气制取乙烯,最可能实现工业化的是经合成气,再经甲醇或DME转化为乙烯的三步法工艺路线,该路线投资和生产成本的总体经济效益良好;三步法制乙烯需重点突破甲醇或DME转化为乙烯的催化剂与反应器技术,同时需开发合成乙烯的工艺软件,以促进合成乙烯技术的工业化;合成气一步法制DME中,国内气相法已基本实现工业化,三相淤浆床法正处于开发中,三相法比气相法具有更明显的技术优势,需加快开发三相法合成气直接制DME的新工艺开发工作;二氧化碳加氢直接合成DME是一条值得进一步研究探索的工艺路线。
  2.2 煤气化的方法和技术
  煤气化是煤转化技术中最主要的方面。但煤气化技术的迅猛发展比较晚。煤气化技术有两次重大突破。煤化工工艺还存在若干缺点:如投资大,运输量大,环境污染等。历来化工装置配置煤气化技术时,都将其置于装置之前,单独设置。这种分散的气化设置方式,不符合21世纪化学工业发展的形势。因此,发展煤气化技术,应考虑在煤矿的坑口,集中设置多套大型化煤气化装置,并在坑口附近建立大型煤化工综合企业,提高产业效益,缓解运输压力,改善环境污染,有望成为未来煤化工发展的方向。
  煤气化是煤化工发展的先导和关键技术,需大力开发对煤种适应性强、单炉生产能力高、煤气成本低、气体成分可调的各种先进加压气化技术;需加强Dow水煤浆气化工艺与工程研究,探索Dow气化工艺在国内的应用;Shell粉煤气化技术有诸多优点,需开发其化工应用途径;发展水煤浆制备技术的关键是开发浆体稳定的、髙煤浓度的、低成本的自主产权技术;坑口煤气化可望成为提高效益、改善环境的未来煤化工发展的方向。
  2.3 煤炭的技术和前景
  相对来说,我国煤炭储存量还是比较丰富的,但是天然气和石油资源严重缺乏。而另一方面,我国在开采煤炭方面,属于过剩限产,并且,目前煤炭粗放式的进行利用,导致环境质量严重受影响。为弥补油品缺口,以及能源资源储量不足的缺陷,在近中期内,只能依靠煤炭来满足缺少千万吨数量级的油品相对应的需求。有两种方法来进行煤制油,其一是煤加氢直接进行液化获得,其二是间接方法,先把煤气化成混合气,之后经过F-T合成催化反应,从而转化为油品。
  目前来说,国内油品具有很大缺口,而且能源储存量不能满足需求,有效解决油品短缺问题,需要依靠发展煤液化合成油技术。我们应该开发新技术,研制廉价高效的铁催化剂,这有助于实现煤制油工业化。基于详细反应机理的F-T合成动力学模型是实现煤制油,全流程工艺模拟软件开发的核心,:,我国建设百万吨级以上煤制油装置,以及自主产权的工业成熟技术显得很有必要。
  3 结论
  本文从工业化及工程化的方向,对煤气化工艺技术发展进行简单阐述,深入探究了生产合成甲醇、乙烯、油品和二甲醚等的新途径、新技术。世界上很多国家是以煤为主要能源,我国也是其中之一,在能源分布结构中,煤炭占了绝大一部分,因此,成功实现高效率、清洁生产、经济合理的生产、制造、利用煤炭这一目标,对于煤化工的利用,起着重大而深远的战略与现实意义。
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