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煤的汽化與液化煤的液化與汽化 摘要：煤的液化的方法分類，煤的汽化方法的分類，以及煤的液化與汽化對(duì)煤炭產(chǎn)業(yè)的巨大作用。當(dāng)前煤炭行業(yè)運(yùn)用的液化與汽化方法的進(jìn)展。關(guān)鍵字：煤炭，液化，汽化，產(chǎn)業(yè)，方法，進(jìn)展。煤的液化方法主要分為煤的直接液化和煤的間接液化兩大類。 （1）煤直接液化煤在氫氣和催化劑作用下，通過加氫裂化轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w燃料的過程稱為直接液化。裂化是一種使烴類分子分裂為幾個(gè)較小分子的反應(yīng)過程。因煤直接液化過程主要采用加氫手段，故又稱煤的加氫液化法。 （2）煤間接液化間接液化是以煤為原料，先氣化制成合成氣，然后，通過催化劑作用將合成氣轉(zhuǎn)化成烴類燃料、醇類燃料和化學(xué)品的過程。 煤炭直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，煤直接液化的操作條件苛刻，對(duì)煤種的依賴性強(qiáng)。典型的煤直接液化技術(shù)是在400攝氏度、150個(gè)大氣壓左右將合適的煤催化加氫液化，產(chǎn)出的油品芳烴含量高，硫氮等雜質(zhì)需要經(jīng)過后續(xù)深度加氫精制才能達(dá)到目前石油產(chǎn)品的等級(jí)。一般情況下，一噸無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油。煤直接液化油可生產(chǎn)潔凈優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料。但是適合于大噸位生產(chǎn)的直接液化工藝目前尚沒有商業(yè)化，主要的原因是由于煤種要求特殊，反應(yīng)條件較苛刻，大型化設(shè)備生產(chǎn)難度較大，使產(chǎn)品成本偏高。 煤直接液化技術(shù)研究始于上世紀(jì)初的德國，50年代后期，中東地區(qū)廉價(jià)石油的大量開發(fā)，使煤直接液化技術(shù)的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。1973年，爆發(fā)石油危機(jī)，煤炭液化技術(shù)重新活躍起來。德國、美國及日本在原有技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一些煤直接液化新工藝，其中研究工作重點(diǎn)是降低反應(yīng)條件的苛刻度，從而達(dá)到降低液化油生產(chǎn)成本的目的。目前不少國家已經(jīng)完成了中間放大試驗(yàn)，為建立商業(yè)化示范廠奠定了基礎(chǔ)。煤炭氣化是指煤在特定的設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑（如蒸汽/空氣或氧氣等）發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w和CO2、N2等非可燃?xì)怏w的過程。煤炭氣化時(shí)，必須具備三個(gè)條件，即氣化爐、氣化劑、供給熱量，三者缺一不可。氣化過程發(fā)生的反應(yīng)包括煤的熱解、氣化和燃燒反應(yīng)。煤的熱解是指煤從固相變?yōu)闅?、固、液三相產(chǎn)物的過程。煤的氣化和燃燒反應(yīng)則包括兩種反應(yīng)類型，即非均相氣固反應(yīng)和均相的氣相反應(yīng)。 不同的氣化工藝對(duì)原料的性質(zhì)要求不同，因此在選擇煤氣化工藝時(shí)，考慮氣化用煤的特性及其影響極為重要。氣化用煤的性質(zhì)主要包括煤的反應(yīng)性、粘結(jié)性、結(jié)渣性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、粒度組成以及水分、灰分和硫分含量等。 煤炭氣化工藝可按壓力、氣化劑、氣化過程供熱方式等分類，常用的是按氣化爐內(nèi)煤料與氣化劑的接觸方式區(qū)分，主要有：1) 固定床氣化：在氣化過程中，煤由氣化爐頂部加入，氣化劑由氣化爐底部加入，煤料與氣化劑逆流接觸，相對(duì)于氣體的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可視為固定不動(dòng)，因此稱之為固定床氣化；而實(shí)際上，煤料在氣化過程中是以很慢的速度向下移動(dòng)的，比較準(zhǔn)確的稱其為移動(dòng)床氣化。2) 流化床氣化：它是以粒度為0-10mm的小顆粒煤為氣化原料，在氣化爐內(nèi)使其懸浮分散在垂直上升的氣流中，煤粒在沸騰狀態(tài)進(jìn)行氣化反應(yīng)，從而使得煤料層內(nèi)溫度均一，易于控制，提高氣化效率。3) 氣流床氣化。它是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其灰熔點(diǎn)的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。4) 熔浴床氣化。它是將粉煤和氣化劑以切線方向高速噴入一溫度較高且高度穩(wěn)定的熔池內(nèi)，把一部分動(dòng)能傳給熔渣，使池內(nèi)熔融物做螺旋狀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并氣化。目前此氣化工藝已不再發(fā)展。煤炭液化的好處，先說安全：1.沒有毒性（氣化煤氣則有毒，因?yàn)槠渲泻蠧O成分）；2.民用天然氣是以管道壓縮形式供應(yīng)的，壓力沒有液化石油氣那么大；3.天然氣的氣體密度是空氣的二分之一，比空氣輕，一旦泄漏極易擴(kuò)散到大氣中去，不會(huì)積存，產(chǎn)生爆炸的機(jī)率很??；4.天然氣輸配過程中采用加臭工藝（確保微量泄漏即可及時(shí)發(fā)覺），供應(yīng)管線設(shè)有多重閥門，配合高科技的IC卡智能表的超流量關(guān)閉功能等等，確保了安全性。環(huán)保：1.燃料破壞環(huán)境的最主要因素是硫，天然氣之中一般不含硫。即使少數(shù)礦井出口的天然氣含有硫，也很容易在后續(xù)的加工中分離去除，供應(yīng)到用戶處的天然氣幾乎不含硫，所以對(duì)環(huán)境的污染十分輕微。2.燃料破壞環(huán)境的另一個(gè)產(chǎn)物是CO2。在常規(guī)燃料中，產(chǎn)生相同的熱量時(shí)，燃燒天然氣產(chǎn)生的CO2是最少的。所以天然氣的CO2排放量也比較少。3.燃料燃燒不完全，排放的殘余可燃物，也是污染環(huán)境的物質(zhì)。比如汽車（使用汽油）尾氣中含有一定數(shù)量的殘烴，燃煤發(fā)電廠會(huì)排出一定數(shù)量的黑灰粉塵等等。天然氣的成分十分潔凈，燃燒性能也好，因此這些物質(zhì)的排放也極少，甚至完全沒有。價(jià)格：通常管道天然氣的價(jià)格，按照單位熱能計(jì)算幾乎是最低的（中國例外。因?yàn)橹袊壳暗奶烊粴鈿饩?，一般都是埋藏深、單井產(chǎn)量少，因此開發(fā)成本高），比如西伯利亞的天燃?xì)饨?jīng)過管道輸送到北京，成本價(jià)大約是1.5元/立方米以下，這比氣化煤氣和液化石油氣更便宜。資源：世界上的天燃?xì)夤烙?jì)儲(chǔ)量（可燃冰等等“非常規(guī)天燃?xì)狻币部梢运闶翘烊細(xì)猓蠹s是所有石油、煤炭總和的數(shù)倍甚至幾十倍。資源十分豐富，是解決21世紀(jì)能源問題的熱門選擇之一。最后說一句，不同地區(qū)，上述優(yōu)點(diǎn)的重要程度或者說明顯程度是不同的。比如現(xiàn)在北京地區(qū)普及使用天然氣，這主要是為了環(huán)保方面的優(yōu)點(diǎn)。從目前中國已建和擬建的煤液化項(xiàng)目可以看出，我國采用的煤炭液化技術(shù)全部為中外合作研發(fā)或從國外引進(jìn)，主體設(shè)備全部進(jìn)口，對(duì)煤炭液化技術(shù)尚處于引進(jìn)消化吸收階段。國內(nèi)的煤炭液化技術(shù)尚未達(dá)到工業(yè)化規(guī)模，在煤炭液化核心技術(shù)方面也無自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且煤炭液化成本受煤炭?jī)r(jià)格、相關(guān)產(chǎn)品石油價(jià)格、水資源以及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等因素影響較大。因此，在充分吸收國外液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)先進(jìn)的液化技術(shù)，并使之工業(yè)化，將成為我國今后液化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。! W, U; j+ m/ k煤氣化技術(shù)在中國已有近百年的歷史，但仍然較落后和發(fā)展緩慢，就總體而言，中國煤氣化以傳統(tǒng)技術(shù)為主，工藝落后，環(huán)保設(shè)施不健全，煤炭利用效率低，污染嚴(yán)重。目前在國內(nèi)較為成熟的仍然只是常壓固定床氣化技術(shù)。它廣泛用于冶金、化工、建材、機(jī)械等工業(yè)行業(yè)和民用燃?xì)?，以UGI、水煤氣兩段爐、發(fā)生爐兩段爐等固定床氣化技術(shù)為主。常壓固定床氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，投資??；但技術(shù)落后，能力和效率低，污染重，急需技術(shù)改造。如不改變現(xiàn)狀，將影響經(jīng)濟(jì)、