煤化工

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目錄

什麼是煤化工[1]

  煤化工是指以煤為原料經化學加工轉化成氣體、液體和固體併進一步加工成一系列化工產品的工業過程。

煤化工的分類[2]

  煤化工分為傳統煤化工和新型煤化工:

  ①傳統煤化工包括合成氨、尿素、甲醇、甲醛、醋酸、電石、乙炔衍生物等;

  ②新型煤化工包括煤制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制二甲醚。

我國煤化工技術的特點[3]

  目前,世界已進入能源和化工原料多元化的時代,以煤炭為原料生產化學品和通過轉化生成高效潔凈能源(電力、燃料油等技術將與石油天然氣化工形成併列競爭趨勢,煤化工在各成熟單項技術的支撐下,面I臨新的發展機遇。我國煤化工產業的發展將以發揮資源優勢為基礎,以優化能源結構為方向,通過潔凈、高效的途徑,為國民經濟發展和社會進步提供伊派能源保障,其發展具有以下主要特點:

  1)轉化型。在發展傳統的產品型煤化工(煉焦、合成氨)同時,將以市場為導向,發展以能源轉化型為主的煤化工產業,建設能源轉化型和產品聯產型的綜合煤化工廠,如煤炭液化、煤氣化工合成燃料與化工產品或電力、熱力聯產等。

  2)規模型。採用先進技術 以全球經濟一體化為背景,培育世界級煤化工大型企業,建立具有國際競爭能力的大型工廠,如百萬噸級產品的大型煤化工廠。採用國內外先進技術和現代裝備,清潔生產和提供清潔產品,如現代液化工程、先進的合成反應工程等。

  3)技術型。在新的煤化工產業發展中,企業將成為新技術發展的主體。企業投資開發先進技術用於技術更新和技術進步,同時註重新技術在國內外市場上的商品化

新型煤化工[4]

  1.發展新型煤化工技術的意義

  新型煤化工技術以生產潔凈能源和可替代石油化工的產品為主。當柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯、聚丙烯等與能源、化工技術結合、可以形成煤炭—— 能源化工一體化的新興產業。煤炭能源化工產業將在世界能源的可持續利用中扮演重要的角色,是今後20年的重要發展方向,對於世界減輕燃煤造成的環境污染、降低整個世界能源市場對石油的依賴具有重大意義。可以說。煤化工產業具備了巨大的市場需求和發展機遇。

  2.新型煤化工概念

  與傳統煤化工不同,新型煤化工將形成具有中國特色的煤炭一能源化工新產業,是我國煤炭工業結構調整、實現可持續發展戰略方向,對未來能源建設和能源技術的發展將有重要影響。新型煤化工與傳統煤化工的區別:新型煤化工通常指煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烴、煤制乙二醇等等。傳統煤化工涉及焦炭、電石、合成氨等領域。

  3.新型煤化工的主要產品   新型煤化工以生產潔凈能源和可替代石油化工產品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、甲醇、二甲醚以及煤化工獨具優勢的特有化工產品,如芳香烴類產品。還有電力、熱力等。

  4.新型煤化工前景

  縱觀近百年化學工業的發展歷史,煤將是潛在的化工主要原料。鋼鐵等冶金工業所需的焦炭主要依賴於煤的焦化,同時,許多煉焦化學品主要是各種多環化合物仍是石油工業所很難代替的有機化工原料。煤的氣化隨著氣化新技術的開發應用,仍將是煤化工的一個主要方面:將煤氣化製成合成氣,然後通過碳一化學合成一系列有機化工產品的開發研究,是進展較快,且引起關註的領域;從煤制取液體燃料,無論是採用低溫乾餾、直接液化或間接液化,都不得不取決於技術經濟的評價。進入21世紀以來,國際能源價格出現了快速上漲。其中原油、天然氣價格大幅上漲,而煤炭價格漲幅相對較小,與石油、天然氣的價差不斷擴大。根據2011年的價格,統一熱值後的煤炭價格(日本動力煤到岸價)僅相當於原油價格的24%,天然氣價格的26%。2012年下半年以來,隨著煤炭價格的快速下跌,原油與煤炭的價格比進一步擴大。煤炭和原油價格表現的差異,使得煤炭作為原材料成本優勢得到提升,煤化工的經濟性逐步顯現。我國獨特的能源結構也進一步提升了發展煤化工的必然性,未來我國煤化工產業,特別是新型煤化工有望迎來快速發展。石油、天然氣的進口常常受到戰爭、地緣政治等因素的影響而波動較大,因此石油和天然氣的過度對外依賴,對我國的能源安全保障帶來很大的隱患。由於石油是生產大部分化工產品的原料,石油資源的匱乏使得我國很多化學原料依賴進口,成本居高不下,因此尋找替代能源很有必要。煤化工與石油化工具有相互替代性,比如煤化工生產的烯烴、成品油等均是石油化工的主要產品。發展新型煤化工可以作為石油化工很好的補充,具有很強的戰略意義。

煤化工技術的發展[5]

  • 煤化工技術的發展方向

  1.煤炭氣化

  煤炭氣化是煤化工中非常重要的一部分。煤炭氣化是一個熱化學過程,具體是指以煤或煤焦為原料,以氧氣、氫氣、水蒸氣等作為氧化劑在溫度極高的條件下通過這種化學反應將煤炭或煤焦中的可燃部分轉化為氣體燃料的過程。煤炭的氣化可以分為五種:外熱式水蒸氣氣化、自然式水蒸氣氣化、煤的水蒸氣氣化、煤的加氫氣化以及氫化結合製造各種代用天然氣等。此外,煤氣化還有另外一種方式,就是煤的地下氣化。在我國,煤氣化技術被廣泛應用於冶金、機械、化工、建材等工業生產。我國已經逐漸開始自主研究煤氣化技術,千煤粉氣流床氣化、多嘴噴水煤漿氣化都是我國擁有自主知識產權的煤氣化技術。這些技術的工藝指標都達到甚至超過國外同類技術水平,而軟體的費用卻不到同類技術的一半。煤炭氣化技術的應用領域十分廣泛, 工業燃氣、民用燃氣、冶金、發電、煤炭氣化燃料電池等多個領域都有涉及,而且煤炭的其他各種變化也離不開煤炭氣化。國內的煤氣化技術起步較晚,可以結合國外引進的先進技術,根據自身煤質、煤種的特點,研發出適合自己的爐型和丁藝。煤氣化技術的研究開發還需要大量的專業人才,才能研發出更多的煤氣化產品。

  2.煤炭液化

  煤液化分為間接液化和直接液化。間接液化是指先合成氣,再以合成氣為原料合成液體燃料。在我國,氣流反應器、漿態床反應器、固定床反應器已逐漸在煤炭的間接液化中投入使用。煤炭的直接液化比間接液化對原料的要求還要嚴格,但是直接液化的效率也比較高,能夠生產汽油和芳烴。我國已經逐漸將煤液化的相關技術引入,輔助國內煤炭液化的發展。

  從我國的國情來看,石油資源的供給不足已經阻礙了我國能源的發展,因此,煤炭液化逐漸成為煤炭企業關註的焦點,相對煤氣化來說,煤炭液化對煤質的要求比較高,需要經濟上的大量投資以及更高的技術支持,因此,煤炭液化的發展還需要經過一段較長的時期。但是煤炭液化也是煤化工技術中很重要的一部分,這就要求國家要拓寬融資渠道,培育專業隊伍,建立相應的煤炭液化工程研究基地,以加快煤炭液化技術的進程。“十一五”規劃建議中就確立了以煤為基礎,多元化發展的基本方略,多元化發展中就涉及到了煤炭的液化,事實證明,我國的煤炭工業將繼續保持旺盛的發展趨勢,在今後較長一段時間內,煤炭液化將會成為研究的重點。

  3.煤炭焦化

  煤經過焦化以後的產品主要有焦炭、煤焦油煤氣、和化學產品等三類。其中,焦炭是最重要的產品,煤焦油是焦化丁業的重要產品煤氣和化學產品的主要成分是氫和甲烷,分離合成後可以代替天然氣作為日常燃料。我國焦炭產品方面的缺乏使許多國內大型的焦化工業看到了發展的前景,目前,我國的焦炭產量約1.2億t/a,居世界首位,直接消耗的原料煤占全國煤炭消費總量的14% ,可見,焦炭已經成為我國的主要出口產品之一,而且出口量呈現逐年上升的趨勢。此外,低硫、低灰等優質的焦炭也在國外市場有很大的發展空間。目前,國家已經把煤炭丁業的發展列入投資項目。煤炭焦化後的附屬產品的價格也將受到政策的影響,焦化行業將繼續調整和重組,整個煤炭行業都將面臨模式的轉變。黑龍江、山西等地區的煤商已經開始在煤炭焦化方面投入大量資金,強有力的推動了焦化工業的發展。

  此外,煤化工合成產品以及替代燃料逐漸引起重視。比如:將甲醇進一步加工產生合成二甲醚等附屬產品,這項技術正在研發,很多衍生品也相繼出現,填補了能原生的空缺。

  • 未來煤化工技術發展應該具備的特點

  1.以潔凈能源為主要產品

  新型的煤化工要以生產可替代石油化工產品和潔凈能源為主,主要包括:汽油、柴油、航空煤油、乙烯原料、液化石油氣、聚丙烯原料、各種替代燃料、熱力、電力等。此外,煤化工特有的產品如芳香烴等也應該廣泛生產。隨著社會經濟的快速發展,清潔能源是減輕環境污染,提高人們生活質量的重要保證,煤炭不僅耗費能源,而且污染嚴重,由此對社會的可持續發展產生嚴重製約。而清潔能源的開發則正好解決了這一問題,在未來發展過程中,應當加強清潔能源技術研究,實現煤化工業的環保發展。

  2.煤炭與能源化工一體化   煤炭與能源化工的一體化是指煤化工技術要緊密依托於煤炭資源的開發,並與其他的化工技術和能源相結合以形成煤炭與能源化工一體化的新型產業。單一煤炭發展或者是單一能源發展容易造成資源浪費,如很多煤炭企業對於煤渣的處理都是丟棄,由此使得煤炭中的污染物質滲透到地表中,對環境及土壤都產生危害。通過將煤炭和能源化工結合,可以實現煤化工技術的進一步開發和應用,並由此形成新型產業,更好的滿足社會主義經濟發展需求。

  3.優化集成及高新技術

  高新技術是指根據煤的特點及品種,把不同的特點與品種的煤轉化成高新技術,並且能夠在產品結構、能源梯度利用、產品結構等方面對不同工藝的煤實行優化與集成,以提高整體經濟效益。同時,新型技術可以通過當代發達的網路技術將煤化工技術迅速提升到一個更高的起點。高新技術是推動經濟發展的重要動力,因此,加強高新技術研究是推動煤化工技術發展的有效措施,同時還要對各種高新技術進行優化集成,以提高新技術應用效果,為環保、節約型社會的發展提供更有效的資源。

  4.大型化

  大型化生產是指運用統一的生產模式,相同的技術,進行一整批煤炭的處理方式。具體來講大型的大型化生產在一定程度上節省了人力、財力、物力,而且促進了國內企業之間的合作。目前,我國的焦炭產量占世界總量的一半以上,而且有逐年上升的趨勢,採用大型化的生產模式,不僅能夠解決部分技術上的問題,而且生產過程完全自動化,生產出的煤化工產品質量也能夠得到保障。因此,未來的煤化工技術應該是在大型化的基地完成的。這就要求構建大規模的裝置,企業之間註意合作,最大程度的降低單位投資,加強煤化工帶來的經濟效益。

  5.低污染

  煤化工技術在產生很多高附加值化工產品的過程中也對環境產生了嚴重的影響。因此,要使煤化工得到長遠發展,就必須確保煤化工技術不斷地革新。做好時時監督,在引進國外的先進技術的同時,對自身的設備及技術加以改良。煤化工技術的革新還應當涉及到對煤進行處理之後的污水凈化、廢氣處理等。這些後續工作不僅能夠減少煤化工技術給環境帶來的污染,而且也保障了煤化工技術的可持續發展。因此,對於煤化工以外的相關技術也應該被列入研究範圍。

  6.節能耗

  煤化工業也應該因地制宜的發展,才能有效的提高生產效率。未來的煤化工技術要以創造新能源,彌補我國在能源上的空缺為目的。因此,在生產的過程中就要確保能源的消耗做到最少,能源的利用率高,並註意實現副產品的回收再利用,節約煉焦煤等寶貴資源。同時,開發下游產品,增加產業鏈,也是節能耗的一種新途徑。

參考文獻

  1. 於海龍.加快我省煤化工產業發展的對策[J].統計與咨詢,2007(2)
  2. 山西省煤化工行業發展思路.山西省經濟和信息化委員會
  3. 慕道斌.我國煤化工發展的方向之淺析[J].中國科技博覽,2013(15)
  4. 高朝兵.煤化工技術的發展與新型煤化工技術探討[J].大科技,2013(11)
  5. 張琳琳.關於煤化工技術發展的幾點思考[J].河南科技,2013(6)
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