煤化工的應用

1、煤化工的應用簡介煤化工既是經(jīng)化學方法將煤炭轉換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后 進一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括焦化、電石化學、煤氣化等。隨著 世界石油資源不斷減少，煤化工有著廣闊的前景。主要包括煤的氣化、液化、 干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。在煤化工可利用的生產(chǎn)技術中，煉焦是 應用最早的工藝，并且至今仍然是化學工業(yè)的重要組成部分。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產(chǎn)各種氣體燃料，是潔凈的能源， 有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護；煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多 種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學產(chǎn)品 在石油短缺時，煤的液化產(chǎn)品將替代目前

2、的天然石油。發(fā)展運用煤化工開始于18世紀后半葉，19世紀形成了完整的煤化工體系。進入20 世紀，許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機化學品多改為以煤為原料生產(chǎn)，煤化工成為 化學工業(yè)的重要組成部分。第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學 品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化 學工業(yè)中的地位。煤中有機質的化學結構，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連 接，并帶有各種官能團的大分子結構，通過熱加工和催化加工，可以使煤轉化為 各種燃料和化工產(chǎn)品。焦化是應用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的 是制取冶金用焦炭，同時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。加工過

3、程煤中有機質的化學結構，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連 接，并帶有各種官能團的大分子結構（見煤化學），通過熱加工和催化加工，可 以使煤轉化為各種燃料和化工產(chǎn)品。在煤的各種化學加工過程中，焦化是應用 最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同時副產(chǎn)煤氣 和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴；煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位，用于 生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣（廣泛用于機械、建材等工業(yè)），也用于生產(chǎn)合成氣 （作為合成氨、合成甲醇等的原料）；煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化過 程主要生產(chǎn)液體燃料，在20世紀上半葉曾得到發(fā)展，第二次世界大戰(zhàn)以后，由 于其產(chǎn)品在經(jīng)濟上無法與天然石

4、油相競爭而趨于停頓，當前只有在南非仍有煤的 間接液化工廠；煤的其他直接化學加工，則生產(chǎn)褐煤蠟、磺化煤、腐植酸及活性 炭等，仍有小規(guī)模的應用。世界煤化工世界上生產(chǎn)的煤，主要用作電站和工業(yè)鍋 爐燃料；用于煤化工的占一定比例，其中主要是煤的焦化和氣化。80年代世界 焦炭年產(chǎn)量約340Mt,煤焦油年產(chǎn)量約16Mt （從中提煉的萘約1Mt）。煤焦油工 的產(chǎn)品廣泛用于制取塑料、染料、香料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、溶劑、防腐劑、膠粘劑、 橡膠、碳素制品等。1981年，世界合成氨總產(chǎn)量95.3Mt，主要來源于石油和天 然氣。以煤為原料生產(chǎn)的氨只約占10% ；自煤制合成甲醇的比例也很小僅占甲 醇總產(chǎn)量約1%。美國煤化工：1

5、984年美國用煤717.7Mt,其中用于煉焦的占 5.5% ,達39.5Mt。煉焦副產(chǎn)的苯占苯總產(chǎn)量的9%，以電石乙炔為原料生產(chǎn) 的醋酸乙烯在其總產(chǎn)量中占8%。1984年美國建成由褐煤氣化再甲烷化生產(chǎn)高 熱值城市煤氣的工廠，日加工褐煤22kt，產(chǎn)氣3.89Mm。近年，又在煤氣化和 液化方面，進行了不少新工藝試驗。世界煤化工聯(lián)邦德國煤化工：1984年聯(lián)邦德國用煤84.8Mt （不包括褐煤），煉焦用煤 占32.6%,為27.6Mt,煤焦油年產(chǎn)量約1.4Mt。全國鋼鐵等企業(yè)的焦爐生產(chǎn)的 煤焦油集中到五個焦油加工廠進行加工，生產(chǎn)的化學品達500多種。電石乙炔 化工方面曾有很大發(fā)展，當前在技術上仍有改進

6、。在煤的加壓氣化和直接液化研 究方面也有一些新的進展。日本煤化工：1984年日本共用煤106.9Mt,由于其鋼鐵工業(yè)很發(fā)達，煉鐵等 冶金用焦炭需要量很大，因此煉焦用煤占66%，為70.5Mt。每年的煤焦油產(chǎn)量 達2.4Mt，提供了全部萘的工業(yè)來源。以電石乙炔為原料生產(chǎn)的醋酸乙烯在其總 產(chǎn)量中占23%。南非煤化工：南非是當前世界上仍擁有煤間接液化工廠的地區(qū)，有SASOL- I、SASOL-II、SASOL-m三座合成液體燃料工廠，年加工煤共約33Mt，生產(chǎn)汽 油、柴油、噴氣燃料等油品數(shù)百萬噸，副產(chǎn)氣態(tài)烴、乙醇、氨、硫等化學品數(shù)十 萬噸。中國煤化工從總量上來看，2006年在建煤化工項目有30項，總

7、投資達800多億元， 新增產(chǎn)能為甲醇850萬噸，二甲醚90萬噸，烯烴100萬噸，煤制油124萬 噸。而已備案的甲醇項目產(chǎn)能3400萬噸，烯烴300萬噸，煤制油300萬噸。2006 年，國家發(fā)改委出臺了政策并利用各種渠道廣泛征求意見，以期規(guī)范和扶持煤化 工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2006年中國自主知識產(chǎn)權的煤化工技術也取得了很大的進展開 始從實驗室走向生產(chǎn)。2007年是中國煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步推進的一年，在國際油價一度沖擊百元大關、全球對替代化工原料和替代能源的需求越發(fā)迫切的背景下， 中國的煤化工行業(yè)以其領先的產(chǎn)業(yè)化進度成為投資機遇仍然受到國際國內投資 者的高度關注，煤化工技術的工業(yè)放大不斷取得突破、大型煤制油和

8、煤制烯烴裝 置的建設進展順利、二甲醚等相關的產(chǎn)品標準相繼出臺。新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、 航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等， 它與能源、化工技術結合，可形成煤炭一一能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。煤炭能 源化工業(yè)將在中國能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要發(fā) 展方向，這對于中國減輕燃煤造成的環(huán)境污染、降低中國對進口石油的依賴均有 著重大意義?？梢哉f，煤化工行業(yè)在中國面臨著新的市場需求和發(fā)展機遇。 煤化工前景縱觀近百年化學工業(yè)的發(fā)展歷史，其間每次原料結構的變化總伴隨著化學工 業(yè)的巨大變革。1984年世界化石燃

9、料探明的可采儲量，煤約占74%，而石油約 12%、天然氣約10%，從資源角度看，煤將是潛在的化工主要原料。未來煤化 工將在哪些領域，以什么速度發(fā)展，將取決于煤化工本身技術的進展以及石油供 求狀況和價格的變化。從近期來看，鋼鐵等冶金工業(yè)所用的焦炭仍將依賴于煤的 焦化，而煉焦化學品如萘、蒽等多環(huán)化合物仍是石油化工所較難替代的有機化工 原料；煤的氣化隨著氣化新技術的開發(fā)應用，仍將是煤化工的一個主要方面；將 煤氣化制成合成氣，然后通過碳一化學合成一系列有機化工產(chǎn)品的開發(fā)研究，是 近年來進展較快，且引起關注的領域；從煤制取液體燃料，無論是采用低溫干餾、 直接液化或間接液化，都不得不取決于技術經(jīng)濟的評價。煤化工替代燃料產(chǎn)品可分為三類：含氧燃料（醇/醚/酯）、合成油（煤制油）、氣體燃料（甲烷氣/合成氣/氫氣）。其中含氧燃料技術成熟，是近期應予推廣應 用的重點；合成油與現(xiàn)有車輛技術體系和基礎設施完全兼容，但其技術尚待完善， 將在2020年發(fā)揮重要作用；氣體燃車優(yōu)點很多，我國將從基礎科學研究、前沿 技術創(chuàng)新、工程應用開發(fā)等方面逐一突破BDX附圖一煤工的工藝流程圖