煤化工概念

1、1煤化工概念煤化工是以煤為原料，經過化學加工，使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及化學品，并生產出各種化工產品的工業(yè)。煤化工包括煤的一次化學加工、二次化學加工和深度化學加工，煤的焦化、氣化、液化，煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等等。根據生產工藝與產品的不同主要分為煤焦化、煤電石、煤氣化和煤液化4條主要生產鏈。其中，煤焦化、煤電石、煤氣化中的合成氨等屬于傳統煤化工，而煤氣化制醇醚燃料，煤液化、煤氣化制烯烴等則屬于現代新型煤化工領域。

2、2煤化工技術2.1煤焦化將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，也稱做煤的干餾。煤焦化產品主要有焦炭、煤焦油（苯、甲苯等）、焦爐氣（氫氣，甲烷、乙烯、一氧化碳等）精氨水等。這些產品已廣泛應用于化工、醫(yī)藥、染料、農藥和炭素等行業(yè)。有些甚至是石油化學工業(yè)無法替代的，如吡啶喹啉類化合物和許多稠環(huán)化合物等。2.2煤氣化煤在高溫條件下借助氣化劑的化學作用將固體碳轉化為可燃氣體（氣體混合物）的熱化過程。用空氣、水蒸氣、二氧化碳作為氣化劑。它們與煤中的碳發(fā)

3、生非均相反應。此外，煤熱分解出的氣態(tài)產物如CO2、H2O及烴類等也能與赤熱的碳發(fā)生均相反應。依氣化法、氣化條件及煤的性質不同，氣化氣的組成也不同。根據煤氣發(fā)生爐內所進行的氣體過程特點，可以將煤層自上而下地分為干燥帶、干餾帶、還原帶、氫化帶和灰層，在干燥帶和干餾帶中，煤受到高溫爐氣的加熱而放出水分并揮發(fā)。剩下的焦炭在還原帶和氧化帶中進行氧化反應。煤經過氣化后得到的是粗煤氣，再經過凈化和加工后，可以得到各種化學品。常用于煤氣化的方式有：固定

4、床常壓氣化氣，魯奇加壓氣化氣、考伯斯—托茨氣流床氣化氣（K—T）、德士古流床氣化氣（Texaco）、改良型溫克勒流化床氣化氣等。2.3煤液化所謂煤液化，是將煤中有機質轉化為流質產物，其目的就是獲得和利用液態(tài)的碳氫化合物來替代石油及其制品，包括直接液化技術和間接液化技術兩部分，產品市場潛力巨大，工藝、工程技術集中度高，是中國新型煤化工技術和產業(yè)發(fā)展的重要方向。2.3.1煤的直接液化煤的直接液化首先是德國科學家F.Bergius于1913年

5、發(fā)明的。其原理是煤炭在溶劑作用和高溫高壓條件下，直接與氣態(tài)氫發(fā)生反應，使煤的氫含量增加，最后轉變?yōu)橐后w的過程。1927年德國燃料公司Pier等人開發(fā)了硫化鎢和硫化銅催化劑，將液化過程分為糊相加氫和氣相加氫兩階段進行，解決了工程化問題，建成了世界第一座工業(yè)化規(guī)模生產的煤直接液化企業(yè)，并陸續(xù)建設了20套煤直接液化裝置。2.3.2煤的間接液化煤的間接液化是德國皇家煤炭研究所的F.Ficher和H.Tropsch兩個化學家于1923年首先提出的

6、，所以又稱為F.FicherH.Tropsch（簡稱為FT）合成或者費托合成。其原理是以煤為原料先經氣化制合成氣（CO＋H2），再以合成氣為原料，在催化劑的作用下合成（FT合成）液態(tài)烴類產品。受兩次世界石油危機的影響，美國、德國、英國、日本和前蘇聯等國家重新重視煤炭直接液化的新技術開發(fā)工作，紛紛組織了一批科研開發(fā)機構及企業(yè)開展了大量的研究開發(fā)工作，相繼開發(fā)了多種工藝，其中最具代表性的工藝有以下幾種。（1）溶劑精制煤工藝（SRC）：是由美

7、國煤炭研究局（OCR）于1962年與Spencev化學公司聯合開發(fā)的煤直接加氫液化工藝，最初是為了潔凈利用美國高硫煤而開發(fā)的一種生產以該工藝可明顯降低氫溶劑和氫氣的消耗量，不僅可以使煤和渣油或廢舊塑料同時得到加工，還可以提高液化原料的轉化率，液化油產率和液化油產品的質量。因此，煤共處理工藝比煤單獨加氫液化具有更大的發(fā)展前景。（10）神華煤液化工藝：是由神華集團研制撲發(fā)的溶劑全加氫煤液化工藝，它是將美國HTI工藝的優(yōu)點和日本TOPNEDO

8、L工藝的優(yōu)點相結合，以改善煤液化裝置的平衡運行，將煤漿與催化劑混合后進入到煤液化反應器中，經兩級反應煤轉化為輕質油品，經過高低壓閃蒸處理后，經減壓塔分餾出最重的組分，殘渣內含50％的固體顆粒物，其余的所有煤液化全餾分油一并進入到穩(wěn)定加氫裝置中進行處理，產物進入分餾塔分餾到輕、中、重三個餾分，全部的重餾分和少量的中餾分混合后循環(huán)回煤液化裝置配煤漿。輕餾分和大部分的小餾分則需進一步處理。穩(wěn)定加氫裝置則采用IFP公司的TSTAR工藝，其特點是

9、可在線轉換催化劑，并采用了對進料限制相對寬松的沸騰床反應器。產品以油品（石腦汕、柴油、航空煤油）和化工產品（石蚶，聚丙烯等）相結合。2.3.3煤間接液化的深加工南非SASOL公司于20世紀50年代開始商業(yè)化生產，根據SASOBURY礦區(qū)煤為高揮發(fā)分、高灰分劣質煤，更適合于間接液化的實際，與魯奇、魯爾化學和凱洛克三家公司進行合作，不斷取得煤氣化（魯奇爐），煤氣凈化（低溫甲醇工藝）和合成（魯爾化學固定床和凱洛克氣流床）技術而陸續(xù)分別建成了三

10、家煤間接液化工廠，成為世界上規(guī)模最大的以煤為原料生產合成油和化工產品的化工廠。隨著C1化工的發(fā)展，間接液化后的產品范疇也在不斷擴大，出現了由合成氣—甲醇—汽油MTG技術、由合成氣直接合成二甲醚和低碳烴燃料技術等煤化工發(fā)展新趨勢。煤的間接液化通常分為三步：一是制取合成氣。將經過適當處理的煤送入反應器，在一定溫度下通過氣化劑（空氣或氧氣＋蒸氣），使煤不完全燃燒，這樣就能以一定的流動方式將煤轉化為由一氧化碳和氫氣混合的合成氣，將形成殘渣排出；

11、二是進行催化反應，將合成氣經過凈化處理，在特定的催化劑作用下，讓合成氣發(fā)生化合反應，合成烴類或液態(tài)的烴類的類似石油和其他化工產品，三是對產物進行進一步的提質加工。由于經過催化反應出來的油品可能有很多指標不符合要求，如十六烷值含量、硫含量、水分以及黏度、酸度等，因此還要將產品進行進一步處理以使其達到合格標準，滿足市場需要，主要技術有以下幾種。（1）采用漿態(tài)床反應器的費托合成技術：該技術轉化率可達到90％，無須進行尾氣循環(huán)，傳熱性好，反應溫

12、度均勻，C1和C2產率低，液態(tài)產物的選擇性高，南非SASOL公司在改進催化劑和解決其分離困難后，已成功地將漿態(tài)床反應器放大投入了工業(yè)生產，產品主要是柴油和石蠟。（2）改良費托法：為了提高合成產品的選擇性，將傳統鐵催化劑F－T合成與分子篩性質相結合開發(fā)了此工藝（MFT），由原料氣合成甲醇，再由甲醇合成汽油，主要是生產汽油。（3）SMDS法：荷蘭殼牌公司開發(fā)的兩段法新工藝，第一階段采用固定床反應器，使用鈷催化劑，第二階段采用常規(guī)加氫裂解技術

13、，使第一階段產物轉變?yōu)楦哔|量的柴油和航空煤油。（4）TIGAS法：丹麥托普索公司開發(fā)的合成甲醇、二甲醚合成汽油的過程，第一段由合成氣合成甲醇和二甲基丁烷，第二段由甲醇和二甲基丁烷轉化為汽油。（5）由合成氣直接合成二甲基丁烷法：由于二甲基丁烷具有類似于液化石油氣的性質，不但可替代LPG作為民用燃料，而且由于其十六烷值高，燃燒完全，污染排放少，是優(yōu)質的柴油發(fā)動機燃料。國內外已完成中試或者示范廠，準備大型化生產。3新型煤化工新型煤化工是以煤炭