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煤化工技术发展现况分析

 论文栏目:化学化工学论文     更新时间:2017/9/8 15:42:45   

摘要:煤化工技术生产出的煤制油和烃类,作为汽车、飞机等交通工具的燃料来代替石油产品。我国的煤化工技术虽然已经成熟,但以高消耗为代价的能耗并不值得欣慰。阐述传统煤化工技术的发展,并对比新型煤化工技术,以谋求我国转变煤化工技术旧制,发展新型煤化工技术。

关键词:煤化工技术;能源;节能降耗;新型

引言

煤在历史上相当长时间内都是一种重要的能源化工资源,随着科学技术的进步,逐渐发展出一套完整的以汽化、液化和干馏的物理或电石乙炔化的化学加工为技术手段的成熟煤化工产业链条,特别是弱化煤的能源属性之后,更加强调把煤作为一种化工原料,通过与材料科学、工程科学的交叉融合逐渐形成了众多新型煤化工技术。

1传统与新型煤化工技术发展现状

我国资源现状是贫油少气、煤炭资源丰富,煤炭消费占比超70%,其中绝大多数用于发电和燃料用途,化工利用率不到10%。同时另一种能源,石油依赖进口占用整个石油消费的比值达45%以上并呈上升趋势。这种颠倒趋势会威胁我国能源安全[1]。因此,从战略意义上考虑,在我国丰富的煤炭资源基础上,应以深度、清洁和高效的洁净能源和化学品作为目标产品,研发高新技术和进行产业整顿,走新型工业化道路。1)煤焦化技术煤焦化又称煤炭高温干馏,在隔绝空气条件下,将煤加热到950℃再干馏生产出焦炭,用于冶金或产出其他化学产品[2]。据统计,我国炼焦煤资源总量占世界炼焦煤总量11.33%,可采储量占15.78%。尽管有可观的采用资源,但因产业难以集中,单产量小,同时整个环境又产能过剩。针对这些问题,从2004年之后我国出台政策法规调整产业,遏制无竞争力厂家发展数量,推广新型工艺技术和倡导使用高端装备,全面突破了煤焦炭技术的深加工和综合利用率,同时起到节能降耗作用。考虑到政策走向和成本预算,建设焦炉大型化装备才是上上之策,与煤焦化密切相关技术都需重点利用以及进行深加工处理,尤其需要研发新型焦化技术,采取有目标有侧重的扶持相关熄焦、半焦及后续综合利用技术和废水处理技术。从而实现扩张现代化煤焦化生产工艺的目标,获得煤炭资源焦化利用率的最大化和集成化格局[3]。2)煤气化技术煤化工技术各式各样,所需条件各不相同,其使用价值也有主次之分,煤气化技术是主干技术之一。其需在高温高压条件下通过氧气、二氧化碳等气化剂,把煤转化为气体,得到粗制水煤气后,经过净化和加工得到所需精致气体。气化技术可以说千差万别,需高熔手段的有熔浴床气化,需施压的有鲁奇加压气化,需独特气流处理的有Texaco气流床气化和K-T气流床气化等,不同方法的区分主要在于气化炉内煤料与气化剂的接触方式。目前,我国主要采用水煤浆加压气化法、粉煤气化法和灰熔聚气化法等。在我国最为成熟的气化技术当中,无论其设备、施工、生产等方面经验都颇为丰富的要数水煤浆加压气化法,但是除国产设备其它关键设备仍需进口供应[4]。由于所需气体产品不同需采用不同气化技术,因此选择合适的气化设备尤为重要。如现行的煤粉气化技术主要来自国外的壳牌公司煤粉气化炉设备,国内较好的研发设备主要有二段煤粉气化炉、HT-L炉,它们都是用于新近开发的干粉煤气化技术。在我国,相应厂家的发展目标更多指向低投资、集约型、大型化的规模化道路,扩大煤种适应性,节约能源降低能耗,最终实现高产能的发展目标,因此煤气化技术的选取各不相同,集中于水煤浆气化技术、固定床加压气化技术、粉煤气化和灰熔聚气化技术。3)煤液化技术煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程,使其转化成为烃类燃料、醇类燃料、化工原料和产品的净煤技术。最早开发煤液化技术并使用直接液化技术的是德国,不过煤直接液化技术需要特殊煤种,极度标准和高难度的反应条件,对于低成本、规模化、大型化的生产要求难以实现。目前,我国在煤直接液化技术方面已经卓有成效,于2008年投入使用百万t级煤炭直接液化工程,并成功产出所需合格产品。这是世界上首次成功使用百万t级煤炭直接液化关键技术,成为我国引以为豪的煤化工技术之一。煤液化除了直接液化,还有一种是间接液化技术,这项技术在全国范围内仍处于试验调试阶段,但已经实现5000t级低温实验装置配备,不久之后,万t级高温实验装置将建成投入使用。尽管成绩傲人,但无论是直接液化技术还是间接液化技术都有一个最大的缺点,就是需要耗费大量原水,这就导致了原水加工使用过程中产生的高能耗问题。因此,低水耗、低能耗是今后需要攻克的难关,同时仍需保持自主研发的态势毫不放松,完善上述已有的直接和间接液化的装备技术,大幅度提高我国煤炭液化产量。4)合成氨技术合成氨的原料选择范围相对于其他化学合成产品更为宽广,不仅仅限于煤和煤炭,还有气体原料天然气、焦炉气,液体原料石脑油和重质油。其原理是应用上述原料,加温加压到特定程度,通过催化剂的将氮和氢混合压缩最后合成氨,如图1所示。解放前,我国合成氨厂仅普通规模2家,建国后合成氨工业迅速发展,从最初0.62万t产量上升到八十年代的1020.96万t,中国也由此上升为世界上高产国家之一。氨作为无机化工产品占据着国民经济的重要地位,其80%产量用于农业施工,其余用作化工产品原料。氨作为农业施工原料主要用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵等氮肥和复合肥料。氨在工农产业上占据世界产量一半以上的用量,因此继续提高合成氨产量尤为重要,特别是将煤作为原料生产合成氨大有可为,淘汰低产能工矿企业,建立大型集成煤气化合成氨技术生产基地。5)煤化工联产技术煤化工联产技术是煤化工技术的的系统工程,其操作方式更为复杂。需要集成上述多种煤气化技术,整合优势,互补所缺,因此是煤化工技术转变新型发展道路的主要方向。煤化工联产技术要求综合利用各项资源和能源,不断优化工艺。这种方式可大大降低建设、生产成本,并在环保作用上具有重要意义。最为普遍的方式如F-T合成与甲醇合成技术联产等。由此可见,我国更应加快生产单位试验步骤,尽早成立专门机构,统筹规划,动员各方面力量,开发新型单联产或多联产煤化工技术,阶梯式的利用煤炭资源,从而创造更高价值,实现经济效益最大化、环境更友好的目标。6)其他新型煤化工技术还包括了二甲醚合成、甲醇合成及甲醇制烯烃技术等,这些都是生产工艺再度优化的技术成果,有效拉长整个工业链,能够将煤炭资源利用更完备,获取更多更符合市场使用需求的目标产品。

2结语

综上所述,随着传统煤化工技术的长效开发工作不断推进,新型煤化工技术开发的必要性也日益凸显,这样才能打造多元化化工原料格局,使得工业供给源源不断。在不久的将来大型煤化工技术产业基地的建成能起到卓越的示范作用,为国民经济增长再次助力。

参考文献:

[1]何绪文,王春荣.新型煤化工废水零排放技术问题与解决思路[J].煤炭科学技术,2015,43(1):120-124.

[2]陈乐,李立,马越.新型煤化工产业技术及经济性分析[J].现代化工,2015,35(1):6-10.

[3]郭宁.新型煤化工废水零排放技术问题与解决思路[J].工程技术:引文版,2016,43(1):00254.

[4]刘文革,韩甲业,熊志军,等.我国新型煤化工产业发展现状及趋势[J].中国煤炭,2015,43(3):81-85.

作者:潘卫华 单位:同煤广发化学工业有限公司

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