浅析煤制油及其环境影响--李云鹏

河北工业职业技术学院毕业论文河北工业职业技术学院毕业论文论文题目：浅析煤制油及其对环境的影响系别环境与化学工程系专业年级2011级应用化工技术专业学生姓名李云鹏学号51指导教师温志强职称副教授日期2014.05.20河北工业职业技术学院毕业论文第2页共14页目录摘要................................................................................................................................................................3关键词............................................................................................................................................................3一、煤制油的发展历程................................................................................................................................3（一）中国煤制油的发展历程............................................................................................................3（二）煤制油的意义............................................................................................................................4二、煤炭液化的工艺....................................................................................................................................4（一）直接液化的基本原理................................................................................................................5（二）煤的间接液化制油技术............................................................................................................5三、煤制油产业环境影响分析....................................................................................................................6（一）煤制油(煤直接液化、间接液化)与石油炼制原料分析对比..................................................6（二）煤制油(煤直接液化、间接液化)与炼油工艺对环境影响的对比..........................................6（三）煤制油(直接液化和间接液化)与石油炼制“三废”排放对比分析......................................9论文的结论...................................................................................................................................................12参考文献......................................................................................................................................................13毕业设计（论文）成绩评定表.....................................................................................错误!未定义书签。河北工业职业技术学院毕业论文第3页共14页浅析煤制油及其对环境的影响李云鹏2011级应用化工技术班[摘要]：文章简单阐述了煤直接液化、煤间接液化制油工艺原理及特点，并对工艺过程中污染物产生、控制和治理，以及对环境的影响与石油炼制工业进行了对比分析，充分说明了煤制油产业在环境保护方面的可行性。[关键词]：煤制油工艺；污染物排放；环境影响分析引言煤制油即煤的液化过程。是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料制取液体烃类为主要产品的技术。煤液化分为煤直接液化和煤间接液化两大类。煤直接液化是将煤在一定压力、温度下。利用供氢溶剂和氢气提供的分子氢和原子氢在催化剂的作用下进行加氢反应。直接液化为石油烃类。间接液化是将煤先进行气化，生产出原料气，净化后再合成石油类烃。煤间接液化主要有两种生产工艺，一是费托（F－T）工艺，将原料气直接合成油品，二是摩比尔（Mobil）工艺，将原料气合成甲醇再转化成汽油。因煤制油生产工艺技术的先进性及自身特点，在生产加工过程中“三废”的排放与石油炼制过程中产生的“三废”排放存在较大差异。本文对煤制油工业、石油炼制工业对环境的影响进行了充分的对比、分析，从而得出煤制油工业在环境保护方面的优势。一、煤制油的发展历程煤液化技术可分为直接液化和间接液化两大类。接近工业化的煤直接液化技术有：德国IG-OR工艺，美国HTI工艺，日本NEDO工艺；已商业化的煤间接液化技术有：南非SASOL固定床高温工艺石油一直是全球各国重要的战略资源。（一）中国煤制油的发展历程我国从70年代末开始进行煤炭直接液化技术的研究和攻关，其目的是用煤生产汽油、柴油等运输燃料和芳香烃等化工原料。煤炭科学研究总院通过“六五”到“九五”的科技攻关和国际合作，先后从日本、德国引进2套直接液化小型连续试验装置，从美国引进一套液化油提质加工试验装置，规模均为0.1吨/天，并建有先进的原料及产品分析检验装备。经过近20年的试验研究，找出了14种适于直接液化的中国煤种；选出了5种活性较高的、具有世界先进水平的催化剂；完成了4种煤的工艺条件试验，为开发适于中国煤种的煤直接液化工艺奠定了基础；成功地将煤液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油。目前，从煤一直到合格产品的全流程已经打通，煤炭直接液化技术在中国已完成基河北工业职业技术学院毕业论文第4页共14页础性研究，为进一步工艺放大和建设工业化生产厂打下了坚实的基础。我国从50年代初即开始进行煤炭间接液化技术的研究，曾在锦州进行过4500吨/年的煤间接液化试验，后因发现大庆油田而中止。由于70年代的两次石油危机，以及“富煤少油”的能源结构带来的一系列问题，我国自80年代初又恢复对煤间接液化合成汽油技术的研究，由中科院山西煤化所组织实施。“七五”期间，山西煤化所开的煤基合成汽油技术被列为国家重点科技攻关项目。1989年在代县化肥厂完成了小型实验。“八五”期间，国家和山西省政府投资2000多万元，在晋城化肥厂建立了年产2000吨汽油的工业试验装置，生产出了90号汽油。在此基础上，提出了年产10万吨合成汽油装置的技术方案。目前，万吨级煤基合成汽油工艺技术软件开发和集成的研究正在进行，从90年代初开始研究用于合成柴油的钴基催化剂技术也正处在试验阶段。经过20年的开发和研究，目前我国已经具备建设万吨级规模生产装置的技术储备，在关键技术、催化剂的研究开发方面已拥有了自主知识产权。可以这样讲，我国自己研发的煤炭液化技术已达到世界先进水平。（二）煤制油的意义我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化、气化等技术，对发挥资源优势，优化终端能源结构，大规模补充国内石油供需缺口有着现实和长远意义。主要体现在：第一，产品为清洁能源，减少污染；第二，煤炭—能源化工一体化，发展新兴产业；第三，高新技术优化集成，推动现代煤化工技术发展和产业化建设；第四，建设大型企业和产业基地；第五，有效利用煤炭资源，高效利用，使各种煤种煤质物尽其用，减少资源浪费；第六，经济效益最大化，通过建设大型工厂，提高综合经济效益；第七，人力资源得到发挥。通过产业化建设，带动其他运输、建筑、服务等行业发展，扩大就业，充分利用人力资源。二、煤炭液化的工艺煤的液化是先进的洁净煤技术和煤转化技术之一，是用煤为原料以制取液体烃类为主要产品的技术。煤液化分为“煤的直接液化”和“煤的间接液化”两大类。煤直接液化:煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。煤的间接液化:是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术，包括煤气化制取合成气及其净化、变换、催化合成以及产品分离和改质加工等过程。通过煤炭液化，不仅可以生产汽油、柴油、LPG（液化石油气）、喷气燃料，还可以提取BTX（苯、甲苯、二甲苯），也可以生产制造各种烯烃及含氧有机化合物。煤炭液化可以加工高硫煤，硫是煤直接液化的助催化剂，煤中硫在气化和液化过程中转化成硫化氢再经分解可以得到元素硫产品。河北工业职业技术学院毕业论文第5页共14页（一）直接液化的基本原理大量研究证明，煤在一定温度、压力下的加氢液化过程基本分为三大步骤，首先，当温度升至300℃以上时，煤受热分解，即煤的大分子结构中较弱的桥键开始断裂，打碎了煤的分子结构，从而产生大量的以结构单元分子为基体的自由基碎片，自由基的相对分子质量在数百范围。第二步，在具有供氢能力的溶剂环境和较高氢气压力的条件下，自由基被加氢得到稳定，成为沥青烯及液化油的分子。能与自由基结合的氢并非是分子氢，而应是氢自由基，即氢原子，或者是活化氢分子，氢原子或活化氢分子的来源有：（1）煤分子中碳氢键断裂产生的氢自由基；（2）供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基；（3）氢气中的氢分子被催化剂活化；（4）化学反应放出的氢，如系统中供给（CO+H2O），可发生变换反应（CO+H2O→CO2+H2）放出氢。当外界提供的活性氢不足时，自由基碎片可发生缩聚反应和高温下的脱氢反应，最后生成固半焦或焦炭。第三步，沥青烯及液化油分子被继续加氢裂化生成更小的分子。所以，煤液化过程中，溶剂及催化剂起着非常重要的作用。（二）煤的间接液化制油技术1、煤间接液化制油基本原理：煤间接液化制油是指先将煤气化制成合成气，再通过催化作用将合成气转化为汽油、柴油等油品和化学品的工艺过程。2、煤间接液化工艺也是由三大步骤组成：第一是煤的气化；第二是合成；第三是精炼。（1）煤的气化煤的气化是煤在高温（900℃以上）条件下与氧气和水蒸气发生一系列反应，生成一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷等简单气体分子。从气化炉产出的粗煤气中含有以上产物以及硫化氢、氨等杂质，必须经过一系列净化步骤除去焦油、硫化氢、氨、二氧化碳等杂质，最后得到一氧化碳和氢气，此混合气称为合成气，一氧化碳和和氢气最佳比例值是1：2。（2）合成间接液化的合成反应称为费托合成，费托（F－T）合成是以合成气为原料产生各种烃类以及含氧有机化合物的最主要的煤液化方法。利用铁或钴作催化剂，在温度250－350℃、压力2－4