05煤化工

在沼泽和森林生长的植物死后，就会腐烂，并被泥沙覆盖起来。经过一段时间，新的植物又开始在上面生长。这些植物死后，又被泥沙覆盖。这样周而复始，经过数百年的时间，就形成很多层的腐化植物层和泥沙层。经过数百万年，这些腐化植物层屡受到地热和细菌分化作用，就成为煤层。煤煤炭是世界上最重要的矿产资源,根据国际能源专家估计，世界煤炭的可采储量约达6875亿吨标准煤。煤炭是我国的主要能源,我国煤炭产量和消耗量每年大体12亿吨。煤炭资源的开发和利用，是发展国民经济和保障人民生活的重要物质基础。被誉为工业的粮食.根据煤的煤化度，煤可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤四类。我国煤炭生产品种，无烟煤约占总产量地20%，烟煤约占75%，褐煤占5%。4煤炭是我国能源的主要提供者2002中国能源生产总量（以标准煤计）16.03亿吨24.66~32.80亿吨2003202013.9亿吨煤炭占71%煤炭占71%煤炭占59.4~63.2%各类煤的特点褐煤的特点：含水分大，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含量高，达15～30%左右。化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成效块甚至粉末状。发热量低，煤灰熔点也低，其灰中含有较多的CaO，而有较少的Al2O3。无烟煤特点：无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时基本无烟。烟煤特点：比较复杂，按挥发分分为4个档次。1）不粘结或弱粘结煤；2）中等偏弱粘结煤；3）中等偏强粘结煤；4）强粘结煤泥煤的特点：含有大量未分解的植物根、茎、叶的残体。煤的综合利用一、泥煤：1）直接利用或经过其它加工方法处理后间接利用；2）从泥煤中分离出有价值的产品；3）泥煤的化学处理；4）泥煤的热加工。二、褐煤1）直接利用：主要做燃料。2）褐煤的热加工；3）褐煤的化学加工。三、烟煤和无烟煤：最有经济价值的煤种。煤综合利用的几种方式：1煤矿电力——建材——化工2煤矿——电力——城市煤气——化工3钢铁——炼焦——化工——煤气——建材煤的深加工干馏制腐植酸等燃料电石液化气化煤煤制浆气化加氢液化提纯加工提纯加工FT合成产品干馏焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等深加工电石、碳素等煤的加工煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构。通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种燃料和化工产品。煤化工开端于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系。进入20世纪，许多以农林产品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。第二次世界大战以后，石油化工发展迅速，很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油和天然气为基础，从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。70年代和现代石油大幅度涨价后，煤化工又得到了较快发展。煤的干馏指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏。煤的干馏煤干馏的三个阶段第一阶段（室温～300℃）第二阶段（300～600℃）第三阶段（600～1000℃）若在提高温度到1500℃以上，则为石墨化阶段，用于生产石墨碳素材料。煤的干馏煤低温干馏指采用较低的加热终温（500～700℃）,使煤在隔绝空气条件下，受热分解生成半焦、低温煤焦油、煤气和热解水过程。低温干馏的设备称为低温干馏炉。与高温干馏（即焦化）相比，低温干馏的焦油产率较高而煤气产率较低。一般半焦为50％～70％，低温煤焦油8％～25％，煤气80～100m3/t（原料煤）。煤低温干馏设备连续式外热立式炉（伍德炉）、连续式内热立式炉等。煤的干馏设备焦化厂焦化（煤的高温干馏、炼焦）亦称高温干馏或炼焦。指以煤为原料,在隔绝空气条件下在焦炉中加热(900～1100℃)以制取焦炭的过程。焦化过程除获得产品焦炭外，还副产焦炉煤气和多种炼焦化学产品。每吨干配煤可得焦炭约0.7～0.8t，焦炉煤气300～350m3，炼焦化学产品约0.03～0.06t。焦炉设备焦化炼焦过程:炼焦煤在炭化室经过干燥脱水、软化熔融、半焦化和半焦收缩成焦等阶段。在200℃以前，煤表面的水分、吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等析出。随着进入软化熔融阶段，在此阶段中，煤大分子侧链断裂和分解，产生热解产物，在半焦形成和开始缩聚之前，热解产生的蒸汽和煤气，主要含有甲烷、一氧化碳、化合水及焦油蒸汽等。温度继续升高，析出的气体中氢和苯蒸汽的含量增加。在半焦至焦碳阶段中，随着焦质致密、缩聚，氢大量的产生。在炭化室炼焦的特定条件下，上述初次分解的产物，通过赤热的半焦及焦碳层到达炉墙边，然后沿着高温的炉墙与焦碳之间的空隙到达炉顶空间。在此过程中，初次分解的产物经受高温作用又进一步分解。焦化炼焦用煤炼焦用煤最重要的特性是要求具有一定的粘结性,即粉状煤料加热时能软化、熔融,经过胶质状态,使煤粒彼此结合,固化成坚实的块状焦。此外，要求灰分、硫分杂质含量低。成焦过程煤由常温经过干馏到焦炭成熟要经历煤干燥和预热、形成胶质体、缩合结焦等阶段。煤在炭化室中成焦过程实际是成层结焦，因为热量是从两侧炉墙供给，而煤的热导率又低，平行于炉墙的各层煤料之间有较大的温度差。这样，在同一时间内，离炉墙不同距离的各层煤料处于不同的成焦阶段，靠近炉墙的煤层先成焦，而后一层层地向炭化室轴线中心推移，当焦炭层从两侧扩展到炭化室中心并会合时，成焦过程即结束，整个成焦时间大约13～18h。焦化焦化产品焦化炼焦化学产品：有煤焦油、粗苯、氨、焦炉煤气等化学产品。各种炼焦化学品的产率与原料煤质和焦化条件有关，每吨干煤可得：煤焦油25～45kg，粗苯7～14kg，氨2.4～4.5kg，焦炉煤气300～350m3。炼焦化学品的回收流程一般包括煤气与焦油的分离、氨吸收和粗苯回收几部分。由焦炉导出的粗煤气经喷水激冷后，在初冷器中冷凝出煤焦油和氨水，经分离槽分离，氨水入蒸氨塔。蒸出的氨和气体中未溶于水的氨一并在饱和器中与硫酸进行中和反应生成硫酸铵。由饱和器来的气体，经酸分离器除酸及终冷塔降温后，入苯吸收塔用洗油吸收气体中的粗苯，洗油中的粗苯在脱苯塔蒸出。脱出粗苯后的气体即焦炉煤气，经脱除有害的硫化物等后，作为燃料煤气或化工原料。焦化1）焦炉煤气简称焦炉气。煤焦化过程得到的可燃气体。其产率和组成因炼焦煤质和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可产焦炉煤气300～350m3（标准状态）。煤气组成（体积％）为：氢55～60，甲烷23～27，一氧化碳5～8，C2以上不饱和烃2～4,二氧化碳1.5～3,氮3～7，氧0.3～0.8。焦炉煤气属于中热值煤气，其热值每标准立方米约为17～19MJ，适合作高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉煤气含氢量高，分离后用于合成氨，其他成分如甲烷和乙烯等可用作有机合成原料。焦炉煤气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6％～30％（体积）。焦化2）煤焦油为煤干馏过程中所得到的一种液体产物。高温干馏(即焦化)得到的焦油称为高温干馏煤焦油（简称高温煤焦油），低温干馏得到的焦油称为低温干馏煤焦油（简称低温煤焦油）。两者的组成和性质不同，其加工利用方法各异。3）粗苯由煤焦化的粗煤气中回收得到的一种轻馏分油。主要成分是单环芳烃。不同的煤质及不同的焦化条件所得到的粗苯量不同，一般每立方米粗煤气中粗苯含量为20～45g，粗苯中苯、甲苯、二甲苯含量占90％以上,其中苯约占70％、甲苯8％～25％、二甲苯2％～5％。此外，还含有少量不饱和化合物如环戊二烯、茚、氧(杂)茚（及其衍生物）、吡啶、酚。粗苯经过蒸馏分离和酸碱洗涤或加氢精制过程，得到化学品苯、甲苯及二甲苯、茚、氧（杂）茚等。茚和氧（杂）茚可制成库马龙树脂，后者用于涂料、橡胶及造纸工业。焦化4）半焦由煤低温干馏所得的可燃固体产物。产率约为原料煤的50％～70％。色黑多孔，主要成分是碳、灰分和挥发分。其灰分含量取决于原料煤质,挥发分含量约5％～20％（质量）。与焦炭相比，挥发分含量高，孔隙率大而机械强度低。与一氧化碳、蒸汽或氧具有较强的反应活性。是很好的高热值无烟燃料，主要用作工业或民用燃料，也用于合成气、电石生产等，少量用作铜矿或磷矿等冶炼时的还原剂，此外也用作炼焦配煤。煤的气化煤气化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生产城市煤气及各种燃料气（广泛用于机械、建材等工业），也用于生产合成气（作为合成氨、合成甲醇等的原料）；气化过程：虽然不同的煤气化方法所采用的工艺各不相同，但它们的基本过程均包括煤料加工、气化反应和煤气净化处理几个部分。煤的气化反应比较复杂，在气化炉内先后或同时发生氧化燃烧、还原、转化、甲烷化等反应。煤的气化煤的气化必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的气化方法。按煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床（移动床）气化法、流动床（沸腾床）气化法和气流床气化法。煤气化的主要设备。根据煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法，相应的气化设备有固定床（移动床）气化炉,如UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉等；流化床（沸腾床）气化炉，如温克勒煤气化炉等；气流床煤气化炉,如K-T煤气化炉、德士古煤气化炉等。各种炉型的气化条件和生成气特征均不相同。煤气发生炉煤的气化煤气泛指以煤为原料经加工而制得的含有可燃组分如氢气、一氧化碳、甲烷等的混合气体。煤气的种类很多，根据加工方法、煤气性质和用途不同，其名称各异。煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气（或称发生炉煤气）等。这些煤气的发热值较低，故又可总称为低热值煤气。煤干馏方法中焦化得到的气体称为焦炉煤气。焦炉煤气属于中热值煤气，可供城市作民用燃料，是通常所称城市煤气的一种。能用作城市煤气的还有用煤气化方法(如用鲁奇煤气化炉)所得煤气及液化石油气和天然气等。煤气中的一氧化碳和氢气是重要化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等。为此，将用作化工原料的煤气称为合成气，也可用天然气、轻质油和重质油等为原料制得。煤的气化间歇式制取半水煤气过程，一般包括五个阶段：(1)吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空；(2)一次上吹制气阶段：自下而上送入水蒸气进行气化反应，燃料层下部温度下降；(3)下吹制气阶段：水蒸气自上而下进行气化反应，使燃料层温度发布趋于均衡；(4)二次上吹制气阶段，将炉底部的下吹煤气排净，为吹入空气作准备；(5)空气吹净阶段：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主要来源。间歇式制气工作循环中各阶段气体的每次循环时间约为3分钟。煤液化指煤经化学加工转化为液体燃料（包括烃类及醇类燃料）的过程。煤的液化方法主要分为煤直接液化和煤间接液化两大类。煤直接液化是根据煤与石油烃相比，组成中碳多氢少的特点，采用加氢的方法从煤直接制取液态烃。煤间接液化是先将煤气化以获得一氧化碳和氢（即合成气），然后在催化剂作用下合成为烃类或醇类燃料。由一氧化碳和氢可以合成各种产品，产品的构成主要取决于催化剂的选择性和相应的反应条件。煤间接液化过程为强放热反应。煤液化煤直接液化将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。因过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。煤间接液化煤液化方法之一。系以煤为原料，先气化制成合成气，然后通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程。煤间接液化工艺流程主要包括煤气化、气体净化、合成及产品分离与改质等部分。直接液化新工艺的关键是大规模工程化开发间接液化引进技术建设商业化工厂风险不大煤液化技术煤液化技术CO＋H2合成物分馏(离)提质加工汽油、柴油、石脑油、乙烯、丙稀、含氧类蜡类、燃料气等催化剂、温度、压力气化煤煤加热加压催化氢气液化油汽油、柴油、航空煤油、LPG、酚类、苯类、氨类等气化提质加工间接液化直接液化电石CaC2学名碳化钙，由石灰石化学加工而制得的一种重要化工原料。工业品多为碳化钙与氧化钙的混合物，并含有微量的硫、磷、氮等杂质，颜色随杂质含量的增加而呈灰色、棕色至黑色。熔点和导电率都随纯度的降低而降低