煤化工工藝學緒論

1煤化工工藝學河南城建學院化學與化學工程系趙振新（博士）副教zx@9號樓C座402室第一章緒論基本概念化學工業(yè)：指生產過程中化學方法占主要地位的制造工業(yè)。化工工藝：由原料到化工產品的轉化工藝，系指將原料物質主要經過化學反應轉變?yōu)楫a品的方法和過程，包括全部的化學和物理措施?；ぴ希?.基礎化工原料和一般化工原料；

2.有機化工原料和無機化工原料一、化學工業(yè)的范圍與分類2化學工業(yè)起始原料是空氣、水、礦物、生物。對無機化學工業(yè)而言，礦物常常是最重要的原料；而對氨的合成而言，關鍵的原料是氮和氫的制得，因而常用煤、油、天然氣等有機原料。化學工業(yè)的基本原料，即大部分產品的原料中,起主要作用的原料是石油（或加工后的各種餾份）天然氣、煤。利用生物質資源獲取有機原料或產品已有悠久歷史。與石油、天然氣、煤等化石燃料不同，生物質資源是可再生資源。

32.化學工業(yè)的范圍及分類按學科分為：無機化工、有機化工、高分子化工、精細化工、生物化工、煤化工、石油化工等。按分原料分為：石油化學工業(yè)、煤化學工業(yè)、生物化學工業(yè)、農林化學工業(yè)等。按產品噸位分為：大噸位產品、精細化學品，前者指產量大對國民經濟影響大的一些產品，如氨、乙烯、甲醇，后者指產量小、品種多，但價值高的產品，如藥品、染料等。4二、化工工藝學的分類研究內容：生產方法、原理、流程和設備?；瘜W工藝分類：根據(jù)化學反應類型和特點，或生產產品的不同有無機化工工藝學、有機化工工藝學、高分子化工工藝學、精細化工工藝學、生物化工工藝學、石油化工工藝學、煤化工工藝學、釀造工藝學、水泥工藝學等。原料過程（工藝）產品51.所涉及的范疇是相同的：一般都包括原料的選擇和預處理，生產方法的選擇及方法原理，設備作用、結構和操作，催化劑的選擇和使用，其他物料的影響，操作條件的影響和控制，產品規(guī)格和副產物的分離與利用，不同工藝的技術經濟評比和環(huán)境評價等。2.個別生產的特殊性：生產不同的化學產品要采用不同的化學工藝；生產相同產品但原料路線不同時，也要求采用不同的化工工藝。

化工工藝的特點：6三、煤化工工藝學

定義：煤化學工業(yè)是以煤為原料經過化學加工實現(xiàn)煤綜合利用的工業(yè)，簡稱煤化工。

研究內容包括：煉焦化學工業(yè)、煤氣工業(yè)、煤制人造石油工業(yè)、煤制化學品工業(yè)及其他煤加工制品工業(yè)等。71.煤炭資源煤主要含C，還含有少量的H、N、S、O等元素。煤主要由有機物和無機物組成的復雜混合物。中國是世界上煤炭資源豐富的國家之一，煤炭儲量遠大于石油、天然氣儲量。世界和中國能源消耗構成89煤炭需求預測2050能源消費總量：63億tce2005-2050總煤耗量：1158億tce9煤的形成及結構煤炭形成褐煤、煙煤和無煙煤，是近代煤綜合利用和化學加工的主要煤種。煤化序列為：植物泥炭(腐泥)褐煤煙煤無煙煤102.煤化工發(fā)展簡史煤化工的發(fā)展始于18世紀后半葉，19世紀形成了完整的煤化學工業(yè)體系。進入20世紀，許多有機化學品多以煤為原料生產，煤化學工業(yè)成為化學工業(yè)的重要組成部分。1）初期時期1812年，歐洲干餾煤氣用于街道照明；1816年，美國煤干餾法生產煤氣。1920-1930年低溫干餾發(fā)展較快，生產液體燃料。1825年英國人從煤焦油中分離出苯、甲苯、萘等。112）全面發(fā)展時期

二次世界大戰(zhàn)前夕和戰(zhàn)期，煤化學工業(yè)取得了全面迅速發(fā)展。德國為了戰(zhàn)爭，開展了煤制取液體燃料的研究和工業(yè)生產。德國建立了大型煤低溫干餾工廠，所得半焦用于造氣，經費托合成制取液體燃料；低溫干餾焦油經簡單處理后作為海軍船用燃料，或經高壓加氫制取汽油或柴油。同時，從煤焦油中提取各種芳烴及雜環(huán)有機化學品，作為燃料、炸藥等的原料。122）全面發(fā)展時期

133）蕭條時期二次大戰(zhàn)后，由于大量廉價石油、天然氣的開采，除煉焦工業(yè)隨鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展外，工業(yè)上大規(guī)模由煤制取液體燃料的生產暫時中斷。代之興起的是石油和天然氣為原料的石油化工。南非以煤為原料合成液體燃料的工業(yè)一直在發(fā)展，南非沙索公司在國際石油禁運條件下，發(fā)展了煤間接液化制油（南非的高灰煤不適于直接液化）。143）蕭條時期1955年建成第一個示范工廠，之后又建設了２個大型商業(yè)化工廠，年處理褐煤4600萬噸，年產各種油品和化工產品760多萬噸，其中油品占60%，提供南非國內約40%的油品需求，對南非國民生產總值的貢獻達4%。2005年實現(xiàn)111億美元的銷售收入，43億美元利潤南非Sasol運行中的煤間接液化工廠154）技術開發(fā)時期1973年由于中東戰(zhàn)爭及石油的漲價，煤化工的發(fā)展再次重視。20世紀80年代后期，煤化工有了新的突破，成功的由煤制成了乙酐。煤化學品成功一例。煤生產氣體燃料、液體燃料和化學品，用于發(fā)電、工業(yè)鍋爐和民用等。

但利用效率低，污染嚴重，需有效、經濟和合理的利用煤，實現(xiàn)煤的綜合利用。163.煤化工的范疇從煤加工過程分，煤化工包括煤的干餾（含煉焦和低溫干餾）、氣化、液化和合成化學品等。煤的焦化：是煉焦。同時得到焦油、煤氣?；蚍Q部分液化和部分氣化。煤的氣化：是將其變成水煤氣或發(fā)生爐煤氣，然后作燃料或化工原料。煤的液化：是將其變成芳烴、烷烴、脂肪烴等油品。179.181919四、本課程內容及要求必修的專業(yè)骨干課，主要內容為煤化學工藝基本原理、重要工藝過程和設備以及有關煤化工進展。煤的低溫干餾煉焦煉焦化學產品的回收與精制煤的氣化煤間接液化煤直接液化煤的碳素制品煤化工生產的污染和防止20五、參考書目《煤化工工藝學》第二版，郭樹才主編，化學工業(yè)出版社（▲）《煤化學產品工藝學》肖瑞華、白金鋒主編，冶金工業(yè)出版社《煤液化技術》《煉焦工藝學》

21國家組織編制相關規(guī)劃研究《國家煤制烯烴生產力布局規(guī)劃》《新能源產業(yè)振興規(guī)劃》(含煤基新能源)《黃河中上游能源產業(yè)區(qū)域戰(zhàn)略環(huán)評》《石油和化學工業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃研究》2222國家石化產業(yè)振興調整規(guī)劃發(fā)布“未來幾年，石化行業(yè)總供給與總需求格局不會有大的改變，原油、有機化工原料、三大合成材料國內生產不能滿足國內市場需求，仍然要依靠進口，我國石化產品消費仍處于增長期，油品、化肥和農藥剛性需求長期存在，高端石化產品市場潛力巨大。石化產業(yè)正處在由大到強轉變的關鍵時期，產業(yè)振興的綜合優(yōu)勢依然存在，產業(yè)發(fā)展的態(tài)勢沒有改變。”四個結合：穩(wěn)定生產運行和促進產業(yè)振興相結合；調整產品結構和增加有效供給相結合；加強技術改造和推進自主創(chuàng)新相結合；推動重大項目與調整產業(yè)布局相結合。232324以提升高端石化產品規(guī)模和水平為目標，實施原料多元化戰(zhàn)略，大力推進煤化工、鹽化工、石油化工融合發(fā)展；穩(wěn)步推進現(xiàn)代煤化工產業(yè)發(fā)展，依托河南煤化集團、中平能化集團兩大企業(yè)，積極引進戰(zhàn)略投資者，重點在豫北、豫西、豫東等區(qū)域建設大型煤化工及深加工項目，鼓勵發(fā)展甲醇制烯烴、乙二醇、醋酸、聚甲醛、醋酸乙烯等深加工產品。河南省化學工業(yè)調整振興規(guī)劃化工產業(yè)發(fā)展定位：以煤化工為主，與鹽化工融合發(fā)展，重點發(fā)展石化原料及新材料等高端石化產品。2009年1-3月甲醇價格降幅較大，近期有所回升聚氯乙烯受出口影響較大，是跌幅較大的產品25煤化工產品價格變化26數(shù)據(jù)顯示：2008年9月至今，我國甲醇產品成本低于甲醇市場售價，大面積虧損。26提高現(xiàn)有甲醇產品的附加價值27聚四亞甲基醚二醇(PolytetramethyleneEtherGlycol)γ-丁內酯1,4-二羥基丁烷(1,4-butanediol)聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene

terephthalate)聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC）聚乙烯醇常壓固定床氣化焦化焦炭電石化肥甲醇技術產品先進的煤氣化及下游合成等技術。煤基新能源產品（油、氣、二甲醚等）煤基有機原料產品（乙二醇、醋酸、烯烴等）新型煤化工傳統(tǒng)煤化工28煤化工發(fā)展方向全國主要煤化工產品產量萬噸序號85產品2005年2006年2007年2008年20091化肥4802.55168.8578658676706.22氮肥35793782.34217433145343甲醇536758.5105811261133.44二甲醚1032851502305燒堿12401503.71826.61852.119236PVC649811.1931.0881.79157電石8951251.61475.91360.81503.38焦炭3248932359.334310到2010年底，我國甲醇總產能接近2800萬噸/年，二甲醚產能約1500萬噸/年，而行業(yè)開工率均不足40%。電石、PVC、焦碳等產品產量整體增加不大，市場前景不明朗。29二十一世紀以來，我國產油能力小幅提高，需求逐年遞增，進口量大幅度增加。2008年中國原油產量18970萬噸，進口量17900萬噸，表觀消費量36870萬噸。對外依存度48.5%。

成品油和石化產品的需求將繼續(xù)穩(wěn)定增長，國內原油供應不能滿足快速增長的需求,我國煤炭資源相對豐富，從保障能源安全角度,需要發(fā)展以煤化工為重點的石油替代產業(yè)。石化產品市場需求旺盛，對外依存度仍居高不下乙二醇生產能力約272萬噸/年，產量為256萬噸，表觀消費量775萬噸，缺口500萬噸，自給率僅為27%。丙烯產量約1000萬噸，當量消費量達到1580萬噸，當量自給率為63%。2008年乙烯產量994萬噸，但當量消費卻達到了2053萬噸，自給率僅為48.4%新型煤化工——石油替代30氣化技術水煤漿氣化與粉煤氣化在國內建設多套大型氣化爐在國內運行和試運行，積累了經驗和教訓，國內氣化爐技術開發(fā)在加快。凈化技術魯奇、林德大型化技術成熟國內大連理工技術在華魯恒升、柳州、云南解化等企業(yè)應用。空分技術國內外空分技術十分成熟，大型化進程較快，可以在美國AP、法液空、杭氧、開封等廠家等多家比選。FT合成技術國內外均開發(fā)成功掌握了費托合成催化劑和反應器等核心技術，并具有大型工業(yè)化能力。甲烷化技術ICI、托普索技術各具特色，國內研發(fā)加快，熱回收效率成為關鍵核心水平烯烴轉化技術DMTO、MTP、SMTO、FMTP、MTO技術集成與工程化集各大工程公司所長，實現(xiàn)最優(yōu)工程化設計31新型煤化工——先進技術支撐煤制油煤制天然氣二甲醚、甲醇煤制烯烴煤制乙二醇醋酸等走新型煤化工之路，重點發(fā)展間接替代石油的有機原料產品。間接替代——煤制有機原料直接替代——煤基新能源32煤化工方向主導產品鏈選擇---揚長避短煤炭資源水資源交通運輸產業(yè)基礎產品市場技術來源注重競爭能力和特色注重產業(yè)協(xié)同效益核心產品規(guī)模化下游產品精細化、系列化和高附加值化。

滾動發(fā)展穩(wěn)步推進,分期實施.(2015年前為近期,2015-2020年為遠期)33“國家穩(wěn)步推進煤炭產業(yè)發(fā)展，不斷發(fā)展煤化工產業(yè)，以緩解石油供應的緊張局面的基本思路進一步明確。這無疑將進一步加快煤炭企業(yè)與化工企業(yè)的兼并、重組?！币晃幻禾繕I(yè)內人士表示?！鞍凑彰夯ぎa業(yè)鏈，由煤到甲醇，再到二甲醚、尿素、醋酸、三聚氰胺、烯烴等產品，是利潤層層翻番的遞進過程。”從煤炭加工增值角度看，煤炭發(fā)電可增值２倍，煤制甲醇可增值約４倍，甲醇進一步深加工為烯烴等化工產品則可增值８～１２倍，因此，企業(yè)對延長產業(yè)鏈條、發(fā)展煤化工具有較高的積極性。"34神華煤轉化技術研發(fā)神華煤制油研究中心中試基地35上海煤直接液化PDU裝置863催化劑制備單元36神華煤直接液化示范工程總體規(guī)劃神華煤直接液化工業(yè)示范工程是我國石油替代戰(zhàn)略的重要組成部分，是二戰(zhàn)后世界上首套煤直接液化工業(yè)裝置。建設地點：內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市的馬家塔規(guī)劃規(guī)模：500萬噸油品/年（分二期建設）示范規(guī)模：100萬噸油品/年（一期工程第一條生產線）37神華集團煤轉化項目發(fā)展規(guī)劃包頭煤化工大保當煤間接液化馬家塔煤直接液化生產能力:600萬噸/年一期:300萬噸/年甲醇:180萬噸/年MTO:60萬噸/年榆林煤化工甲醇:300萬噸/年MTO:100萬噸/年生產能力:600萬噸/年一期:300萬噸/年先期(第一條生產線):100萬噸/年新疆能源煤制油直接液化：300萬噸/年間接液化：300萬噸/年呼倫貝爾煤化工烯烴：52萬噸/年間接液化：300萬噸/年通遼煤化工化肥:52萬噸/年神華寧煤煤間接液化煤化工間接液化:300萬噸/年甲醇：25萬噸/年烯烴：52萬噸/年二甲醚：51萬噸/年3838永煤公司鶴煤公司焦煤公司中原大化省煤氣公司五家企業(yè)重組共托河南煤炭大業(yè)企業(yè)實力全省煤炭產量超過4400萬噸，占全省1/4，擁有煤炭資源300億噸以上總資產752億元，凈資產272億元在職職工19萬人。營業(yè)收入突破800億元，利稅超過90億元。擁有多家大型煤化工企業(yè)39河南煤業(yè)化工集團重組39河南煤業(yè)化工集團-----煤化工產業(yè)領先地位在國內擁有多套大型煤氣化裝置的企業(yè)集團3套大甲醇（龍宇煤化工、中原大化、鶴壁）龍宇50萬噸/年甲醇項目創(chuàng)造了三項全國紀錄同等規(guī)模的煤化工項目全國工期最短全國第一套殼牌氣化爐用于制甲醇裝置全國第一個在煤化工中使用國產大空分裝置國產化航天爐首臺套投產濮陽龍宇--航天爐HT-L粉煤加壓氣化爐投產新鄉(xiāng)中新化工有限：一期30萬噸甲醇項目在建4040核心規(guī)劃產品選擇甲醇延伸加工整合已經和即將形成的甲醇生產能力，大力推廣甲醇燃料。醋酸國內產能約457萬噸，產量216.7萬噸，市場壓力大。重點進行延伸加工。結合電石建設醋酸乙烯/聚乙烯醇。乙二醇2008年國內乙二醇表觀消費量775萬噸，自給率僅為27%。市場缺口500萬噸，作為發(fā)展重點，并根據(jù)市場情況發(fā)展聚脂產業(yè)。低碳醇/DMC良好的汽油添加劑，市場前景廣闊。41核心規(guī)劃產品選擇及規(guī)模高端材料產品碳纖維:高端材料,國內消費6000噸,產量僅數(shù)百噸。近期規(guī)劃建設4000噸聚甲醛：2009年國內產能約15萬噸，進口20多萬噸，開封龍宇一期在建4萬噸，二期在建6萬噸，總規(guī)模達到10萬噸。聚碳酸酯:近期規(guī)劃10萬噸。我國目前產能達到37萬噸/年，2009年表觀消費量高達120萬t，產品自給率只有30%。三胺泡沫：按照中原大化6萬噸裝置建設100萬方新型三胺泡沫材料。合成氨-尿素穩(wěn)定現(xiàn)有尿素產能，維持在河南的龍頭地位。重點發(fā)展三胺產品，近期建設10萬噸三胺，做大作強尿素深加工產品鏈。鹽化工利用濮陽鹽資源、鶴壁石灰石資源和電資源，按照循環(huán)經濟模式適度發(fā)展兩堿鹽化工，永龍在建100萬噸真空制鹽，近期規(guī)劃發(fā)展鹽下游產品PVC改性材料。42產業(yè)發(fā)展方向煤化工煤氣化煤液化煤焦化：2008年全國32359萬噸，河南2042萬噸，占全國6.3%河南煤業(yè)集團煤化工產業(yè)發(fā)展方向是立足以煤氣化為龍頭，采用先進的煤氣化技術，發(fā)展市場前景好的高附加值化工產品。43發(fā)展方向產業(yè)煤氣化（CO+H2)燃料清潔能源合成氨尿素尿素延伸加工產品甲醇MTOMTP制烯烴乙二醇充分利用在粉煤加壓氣化方面的技術優(yōu)勢，以煤氣化技術為龍頭，以煤制合成氣（CO和H2）為核心，以甲醇延伸加工和甲醇制烯烴為主干，發(fā)展產品鏈長、資源利用效率高、市場需求量大的煤氣化系列產品。44煤化工產業(yè)布局——四大區(qū)域45中平能化集團中國平煤神馬能源化工集團有限責任公司是經河南省委、省政府批準，在平煤集團和中國神馬集團的基礎上重組整合而成。是河南省國資委出資設立的國有獨資公司。46煤化工煤焦煤電合成原料氣氣化焦油、粗苯焦炭煉焦發(fā)電洗選合成氨甲醇聚乙烯乙烯二甲醚甲醛醋酸醋酐聚甲醛樹脂鹵水（鹽）尿素低鹽重質純堿氯化銨復合肥氫氣焦油加工萘、蒽醌、咔唑等高附加值精細化工原料針狀焦、改質瀝青浸漬瀝青超高功率石墨電極燃料油濕法炭黑粉煤灰水泥、建材煤氣凈化焦爐煤氣洗矸中煤煤泥電力碳化硅等高能耗產業(yè)煤精煤煤矸石

煤層氣綜合利用礦井尾礦水復用47“5115”戰(zhàn)略的產業(yè)格局，及充分發(fā)揮集團資金、資源、相關產業(yè)基礎和尼龍化工、氯堿化工的技術和品牌優(yōu)勢，加快煤炭采選、煤焦化工、煤鹽化工、尼龍化工和煤電5大支柱產業(yè)，以及高新技術、現(xiàn)代物流、機電裝備和建材4大輔助產業(yè)。通過“5+4”