河南城建學院2011考試題化工文獻檢索

1、河南城建學院20112012學年第二學期期末考查化學化工科技文獻檢索試題供 化學與化學工程 專業(yè) 1014091/2 班使用 2012年5月1、任務(wù)：利用我?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源及所學知識，通過查閱文獻資料，在煤化工領(lǐng)域選擇論證一個可以立項研究的科研課題或者可以立項生產(chǎn)的生產(chǎn)項目。2、要求：可首先在百度上查閱煤化工涉及的項目和方向；引用文獻以參考文獻的著錄格式標出；文獻資料要求查準、查全，并標出查閱文獻的方法與途經(jīng)；論證充分，提出的課題或項目合理。 煤制油技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀郝劍虹 1， 2，高海洋 2，張富興 2Hao Jianhong1， 2， Gao Haiyang2， Zhang Fuxin

2、g2（1.河北工業(yè)大學機械工程學院，天津 300130； 2.中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300162）摘 要： 文中簡要介紹了煤直接液化燃油和煤間接液化燃油的工藝特點及國內(nèi)外煤制油的研究情況，論述了發(fā)展煤制油事業(yè)對我國能源安全戰(zhàn)略的重要意義 煤制油在我國目前還沒有進行大規(guī)模推廣，文中指出了在汽車上應(yīng)用煤制油所面臨的問題，提出了解決問題的合理化建議。關(guān)鍵詞：煤制油；煤直接液化燃油；煤間接液化燃油0前言作為世界上第二大能源消費國和生產(chǎn)國，當前我國主要能源仍然是石油，但是隨著社會的發(fā)展，能源需求仍將保持增長，石油資源日趨緊張，進入 21 世紀，我國汽車行業(yè)飛速發(fā)展，汽車保有量逐年遞增 尋找代用燃料

3、已逐漸成為重大課題 我國的資源結(jié)構(gòu)特點是缺油 少氣 相對富煤 煤炭在我國整個能源消費體系中的比例約占70%，短期內(nèi)以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)難以改變 長期以來，我國已形成的能源生產(chǎn)體系的基本格局是以煤炭生產(chǎn)為主，這決定了煤炭在新能源開發(fā)中的重要地位，從國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源安全方面考慮，煤制油已經(jīng)成為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的一個重要方向 文中對當前我國煤制油技術(shù)的發(fā)展進行了簡單的介紹1煤制油技術(shù)簡介煤制油，又稱煤液化燃油 顧名思義，就是用煤制取燃油 煤液化技術(shù)在科學上稱為煤基液體燃料合成技術(shù)，按合成工藝的不同，煤制油可以分為煤直接液化燃油和煤間接液化燃油 2 種。1.1煤直接液化燃油煤直接液化燃油（di

4、esel of direct coal liquefac-tion ）是指先將煤磨成煤粉，然后通過高溫（400以上） 高壓（10Mpa 以上），在催化劑的作用下加氫裂解，轉(zhuǎn)化成液體燃油 早在 20 世紀 30 年代，第一代煤直接液化燃油便通過直接加氫液化工藝在德國實現(xiàn)了工業(yè)化 但是其反應(yīng)條件比較苛刻，反應(yīng)溫度 470 ，反應(yīng)壓力 70Mpa 20 世紀70 年代后，中東戰(zhàn)爭和兩次石油危機的爆發(fā)使煤直接液化工藝的研究開發(fā)重新得到了重視 世界各國相繼開發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝，如美國的氫 煤法 溶劑精煉煤法 供氫溶劑法等 隨著科學技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在世界上幾大工業(yè)國正在研究第三代煤制油直接液化

5、工藝 該工藝具有反應(yīng)條件緩和 油收率高和油價相對較低的特點 目前，國際上已開發(fā)出的煤加氫液化工藝有 10 多種，比較有代表性的有德國的 IG-工藝 日本的 NEDOL 工藝 美國的 HTI 工藝 3 種工藝中，比較成熟可靠的是德國的 IGOR工藝，其轉(zhuǎn)化率能達到 97%1煤直接液化燃油的特點是轉(zhuǎn)化效率高，可高達 63%68%；煤消耗量小，生產(chǎn) 1t 液化油，需消耗原料洗精煤 2.4t左右 其缺點是必須選擇適宜液化的煤種，要求原料煤氫含量高，氧和水含量低，灰分小于 5%，S N 等雜原子含量??；化學反應(yīng)條件比較苛刻，必須安排合理的加工流程進行深加工，才能變成優(yōu)質(zhì)的車用燃油；液化生成物比較復(fù)雜，給

6、分離帶來了較大的困難，生產(chǎn)出的油品品質(zhì)相對較差；耗氫量比較大 隨著科學技術(shù)的不斷進步和科研力度的逐步加大，煤直接液化工藝必將進一步得到改善，反應(yīng)壓力和反應(yīng)溫度的降低，催化工藝的進一步優(yōu)化，出油率的進一步提高是其主要發(fā)展方向。1.2煤間接液化燃油煤間接液化燃油（diesel of indirect coalliquefaction）是指先將煤轉(zhuǎn)化成合成氣（CO 和H2 ），然后在一定溫度 壓力及催化劑的作用下合成生產(chǎn)出的煤油 間接液化工藝包括：煤的氣化；F-T 合成反應(yīng)；油品加工等 3 個步驟 其中 F-T合成是間接液化的核心工藝 該工藝 1923 年由德國科學家 Fischer 和 Trops

7、ch 發(fā)明，簡稱 F-T 合成 自 19 世紀 30 年代投產(chǎn)以來，煤間接液化工藝也經(jīng)歷了不斷的發(fā)展與進步 當前，煤炭間接液化技術(shù)主要有：南非 SASOL 公司的 F-T 合成技術(shù)，荷蘭 shell 公司 SMDS 技術(shù)，美國 Mobil 公司的 MTG 合成技術(shù)等 國外還有一些先進的合成技術(shù)，如丹麥 Topsoe 公司的 Tigas 法和美國Mobil 公司的 STG 法等 但是已經(jīng)工業(yè)化的煤間接液化技術(shù)只有南非 SASOL 的 F-T 合成技術(shù)和荷蘭 Shell 公司的 SMDS 技術(shù)2南非作為一個多煤的國家，開發(fā)煤炭間接液化歷史悠久， 20世紀 30 年代，南非從德國手中購買了 F-T

8、工藝的使用權(quán)，建立了著名的 SASOL 公司 南非有世界上最大的間接煤制油生產(chǎn)基地，年加工煤約 4 000 萬 t Shell 公司在馬來西亞利用 F-T 工藝建成年產(chǎn) 50 萬 t 的油工廠。2煤制油技術(shù)在我國的發(fā)展隨著石油能源的日趨緊張，各國都加快了煤制油技術(shù)的研究與開發(fā) 從20世紀80年代開始，我國開始投入大量人力 物力，重新開展煤制油技術(shù)的研究與開發(fā)經(jīng)過近30年的發(fā)展，我國的煤制油事業(yè)取得了飛速的進步，并逐漸成為國際煤制油市場上的主角。2.1直接液化燃油在我國的發(fā)展我國煤炭直接液化技術(shù)走在世界前列，神華集團在 20 世紀末開始開發(fā)煤直接液化工藝神華煤直接液化燃油項目 2001 年 3

9、月經(jīng)國務(wù)院批準進行可行性研究 該項目引進美國碳氫技術(shù)公司煤液化核心技術(shù)，并進一步進行了調(diào)整與改進，將儲量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤按照國內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化了柴油 2004 年 9 月神華在上海開工建設(shè)了煤直接液化工藝開發(fā)裝置，該裝置于 2004 年 12 月第一次投入運行成功，直接驗證了工藝的先進性和可靠性 煤炭科學研究總院與神華集團合作開發(fā)了高效煤直接液化催化劑 2004 年 8 月，在內(nèi)蒙古鄂爾多斯采用神華煤直接液化技術(shù)的百萬噸級示范工程項目施工建設(shè)，是目前世界上首套煤直接液化工業(yè)化生產(chǎn)項目 2008 年底，該生產(chǎn)線建成并成功進行了試運行 到目前為止，神華煤制油有限公司已經(jīng)具備生產(chǎn)合格煤直接液化燃

10、油的能力，隨著該裝置的長期運行，神華集團每年將生產(chǎn)大量的煤直接液化柴油。2.2煤間接液化燃油在我國的發(fā)展中國科學院山西煤炭化學研究所從 20 世紀80 年代開始進行鐵基 鈷基兩大類催化劑的煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開發(fā)，并已完成了規(guī)模 2 000t / 年的煤基合成油工業(yè)實驗 2002 年6 月該研究所建成投產(chǎn)了設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)千噸級合成油的煤炭間接液化中試廠 其合成技術(shù)適應(yīng)性強 操作靈活性大，系統(tǒng)反應(yīng)效率高，合成油產(chǎn)品中約 70%以上為石蠟烴 2003 年，該研究所成功生產(chǎn)出了清澈透明的燃油，其十六烷值高達 75 以上 山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問世，標志著我國已具備了開發(fā)和提供先進成套產(chǎn)業(yè)化自

11、主技術(shù)的能力，并成為世界上少數(shù)幾個擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國家之一3。3煤制油在我國的應(yīng)用與推廣煤制油燃料雖然近幾年才引起我國的重視，但是由于燃料短缺和環(huán)境保護的雙重壓力，在我國的發(fā)展勢頭很猛，生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大，質(zhì)量技術(shù)水平也在不斷提高 然而，其在發(fā)動機及整車上的應(yīng)用研究則相對比較滯后 由于現(xiàn)在汽車多以石油燃料為前提設(shè)計開發(fā)，并達到了相當完善的程度，能夠?qū)⑹突剂系奶攸c充分發(fā)揮，也能夠完全適應(yīng)石油基燃料，燃料一旦更換為煤制油產(chǎn)品，發(fā)動機的適應(yīng)能力到底如何就成為了一個亟待解決的問題北京交通大學胡準慶 張欣通過在一臺ZS195 單缸直噴式柴油機上使用煤間接液化燃油分析了其燃燒特性和排放

12、特性 試驗用燃料分別為 0 柴油 含 50%和 75%煤間接燃油的混合燃料以及 100%煤間接燃油 結(jié)果表明發(fā)動機燃用煤間接燃油比燃用 0 號柴油時的油耗明顯降低，有效熱效率明顯提高，有害排放也降低了許多 這主要是因為煤間接燃油十六烷值高，主要由飽和烴所組成，烯徑和芳香烴含量較低 同時，這也證明了煤制油不僅可以改善我國的能源結(jié)構(gòu)，同時也可以加強環(huán)境保護，是一種清潔的替代能源 西安交通大學的黃勇成等人通過對國外文獻的研究與對比，綜述了煤間接液化燃油的特性及其對排放的影響，并就煤間接液化燃油和常規(guī)柴油在柴油機中的燃燒和排放特性進行了比較，其中煤間接液化燃油的常規(guī)排放和非常規(guī)排放都得到了大幅度降低，

13、可以認為是一種清潔的代用燃料 而煤直接液化燃油的特點是重質(zhì)餾分大，十六烷值低，這些會引起發(fā)動機工作粗暴和啟動困難；煤直接液化燃油密度大 膠質(zhì)高，則會引起燃油霧化 燃燒不良和容易結(jié)炭 最重要的一點是由于煤直接液化燃油的十六烷值很低，遠遠低于柴油機正常工作所需要的值，因此在柴油機中直接燃用煤化燃油十分困難4段樹林 許峰等人采用北京煤化學研究所制取的煤直接液化粗油在 E150 柴油機上進行了試驗研究 他們將 0#柴油與煤化燃油按比例預(yù)先混合，只用主燃油噴射系統(tǒng)，采用油膜霧化燃燒方式 結(jié)果表明，在原機結(jié)構(gòu)不變，煤制燃油的質(zhì)量占燃油總質(zhì)量 50 以下時，柴油機可正常工作，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，超過這一比例柴油機將啟

14、動困難 而同時采用兩套燃油系統(tǒng)，原機噴油泵為主噴油泵，用以噴射煤化燃油，額外增加一套輔助噴油系統(tǒng)，噴射柴油用于啟動，結(jié)果表明，煤直接液化燃油的比率可高達 90% 這也很好地克服了煤直接液化燃油啟動困難的問題，但是發(fā)動機需要進行一定的改動 這樣的研究也間接證明了煤化燃油本身的性質(zhì)很難使其燃燒完全，這也必然導(dǎo)致其油耗增加和高負荷時排放變差 因此，排放性能差，起動困難，燃油效率低下都成為了使用煤直接液化燃油必須解決的問題 神華煤制油研究中心有限公司試制的煤直接液化燃油經(jīng)過氫改質(zhì)和改進劑加工后，十六烷值達到了 45 以上，使得煤直接液化燃油在我國的大規(guī)模推廣成為可能。4煤制油在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的戰(zhàn)略意義

15、二戰(zhàn)期間，德國先后建成 11 套直接液化裝置，為德國在第二次世界大戰(zhàn)中提供了近三分之二的航空燃料和 50%的汽車及裝甲車用油 就我國來說，石油儲量相對較低，且國際石油價格居高不下， 1999 年我國在石油進口上面花費 200億美元以上，據(jù)預(yù)測，到 2020 年我國石油供需缺口將更大，全靠進口不僅動用大筆外匯，而且受制于人，加大了能源安全供應(yīng)的隱患 另一方面，我國煤炭儲量極為豐富，隨著高新技術(shù)的推廣應(yīng)用，煤炭生產(chǎn)成本逐漸低廉 近日，國務(wù)院常務(wù)會議決定到 2020 年我國非化石能源占一次能源消費的比重達到 15%左右 據(jù)國際能源機構(gòu)預(yù)測，到 2030 年，在全球替代能源中非石油替代能源將達到日產(chǎn)

16、1 000 萬桶，其中煤制油將占 29%因此，利用煤炭優(yōu)勢資源，大力發(fā)展這一陽光產(chǎn)業(yè)必將成為我國能源戰(zhàn)略安全的一個重要落腳點 有專家預(yù)計，到 2020 年中國的 煤制油 項目將形成年產(chǎn) 5 000 萬 t 油品的生產(chǎn)能力，加上屆時將有年產(chǎn) 2 000 萬 t 的生物質(zhì)油品投入使用，中國原油對外依賴程度有望從 60%以上下降到45%以下 從這個意義上講，煤制油技術(shù)在我國有著光明的前景。5結(jié)束語就我國國情來說，煤制油如果要大規(guī)模推廣應(yīng)用于汽車，還需解決以下幾方面的問題：（1）應(yīng)該建立一個煤制燃油明確的燃油標準 機動車排放污染防治技術(shù)政策 的通知中第4.5 款規(guī)定，對于車用替代燃料，需要 制訂車用代用燃料品質(zhì)標準，保證代用燃料質(zhì)量達到相應(yīng)標準的規(guī)定要求 我國現(xiàn)有的燃油標準和標準檢測方法僅適用于石油產(chǎn)品，不適用于煤制燃油 可見，煤制油的使用首先必須符合產(chǎn)品標準要求，而現(xiàn)有標準又無法適用，因此有必要開展煤制油產(chǎn)品標準的研究制定工作。（2）目前國內(nèi)外雖然對煤制燃油做了大量的研究，證實了它是一種優(yōu)異的清潔替代燃料，但是均未在汽車和發(fā)動機上進行過煤制油的耐久性試驗 因此有必要進行汽車及發(fā)動機的可靠性研究，以保證煤制燃油可以在汽車上長期使用。（3）通過臺架試驗或者行車試驗確立煤制油與基準柴油在什么樣的配比下最適合于國產(chǎn)發(fā)動機，研究煤制油的長期使用對發(fā)動機性能及排放