煤化工工艺技术评述与展望分析

煤化工工艺技术评述与展望分析

摘要：我国是一个资源大国，其中煤炭资源位居世界首位，但天然气、石油等资源的匮乏也是不争的实施。如何提高也运用煤化工技术给我国的经济发展提供更多的能源保障，缓解当下的资源危机具有重要意义。本文旨在对现阶段煤化工工艺进行分析，并且指明了未来煤化工的主要发展方向

关键词：煤化工；煤气化；煤液化；工艺

人类的发展离不开能源的支持，伴随着自然资源的利用，人类社会有了较大的发展。大自然提供给我们赖以生存的自然资源中，以煤炭资源利用率最高。煤炭资源作为能源的一种，成为了人类社会和生活发展的重要支持。煤炭在世界自然资源储量中也位居首位，同样作为一个资源大国，煤炭成为了我国的主要能源，在我国能源结构中占比70%。

煤化工工艺技术的发展，无疑给我国带来了一些可持续发展的空间，煤化工产品可以弥补石油和天然气缺漏，煤化工的技术应用和开发，也直接关系到了我国经济的发展。

1 煤化工的三个层面

煤化工是以煤炭为主要原料，在此基础上利用化学加工让煤炭转化为气体、液体、固体燃料和化学品的过程。煤化工所生产出的能源产品不仅可以弥补我国其他能源的缺乏，还能够提高煤炭的经济效益，其热值利用率是原来的3倍。我国的煤化工发展尚处于发展初期，按照煤化工工艺步骤，可以划分为煤制合成气、合成气的加工和深度加工三个部分。其中典型的煤化工代表产品为煤制天然气、煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚和烯烃。

2 煤气化工艺 2.1煤气化工艺流程

煤气化是利用载气将煤粉和氧气的混合气体带入气化炉，通过气化炉当中高温高压的环境催化下，在充分燃烧以后，氧气消耗殆尽时发生的复杂反应。煤气化作为一种重要的技术，在不断发展过程中，也产生了很多企划方法，如流化床气化、移动床气化、熔融床气化、气流床气化四种方法。已经参与工业化的三种煤气化方法为流化床气化、固定床气化、气流床气化，其工艺包含以下四种：

表1 四种煤气化工艺对比

技术名称 Texaco水煤浆

水煤浆

加压气化技术 Lurgi固定窗加

块煤

压气化技术

氧耗、煤耗低、

Dow气化技术

水煤浆

甲醇、合成氨 联合发电，合成

干粉煤

工艺

气可作为化工原

二段炉使用耐火用料成本低、煤

耗低、环保

甲烷

适用城市煤气

污染环境

原料

用途

优势 有效气成分高、

CO、H2

安全、煤种范围

劣势

三废不易处理

Shell粉煤制气

2.2以煤气化为核心的产品工艺流程 2.2.1煤制天然气工艺流程

煤制天然气是通过煤气化产生合成气以后，合成气通过CO变换和精华以后，跟甲烷化学反应生成天然气。目前通过煤气化跟甲烷化直接合成富甲烷气体可以用于城市煤气，并且其成本要比煤气化直接合成天然气的成本要低，但煤气化的技术已经成熟，即便成本较高，但依旧是煤制天然气的主流工艺。煤制天然气的气化工艺有三种，蒸汽-纯氧气化、加氢气化、催化蒸汽气化。

2.2.2煤制甲醇工艺流程

煤制甲醇是通过煤气化得到合成气以后，通过跟统计催化剂和合成气的共同作用下合成甲醇。

图一 煤制甲醇工艺流程图

参与工业化的三种煤气化方法为流化床气化、固定床气化、气流床气化，其原料依次为碎煤、块煤、粉煤，煤制甲醇时，使用气流床气化，主要是因为气流

床使用颗粒较小的粉煤，气化所产生的酚、焦油、有机硫较少，环境污染小且转化率高，能耗低、气化强度大。

2.2.3煤制二甲醚工艺流程

煤制二甲醚的方法有两种，一种是由合成气直接合成二甲醚，另外一种是先使用合成气制成甲醇，然后在脱水制成二甲醚。

使用合成气直接合成二甲醚的转化率较高，使用这种方法做成的二甲醚主要是用作醇醚燃料，想要提高二甲醚的纯度，还需要进一步的提纯。使用第一种方法进行二甲醚的提取，成本低、设备少、相对简单，并且单程的转化率较高，但在反应物的分离环节，耗费能源较高，并且分离难度较大，因此国内因为技术不成熟，尚没有推广开。

使用合成气制成甲醇，然后脱水制成二甲醚这种方法的转化率比第一种方法要低，但是在市场发展前景来看，该生产工艺较为成熟，装置适应性较强，转化率高，有较大的市场空间。这种二甲醚技术进步的先决条件是高效催化剂和合成反应器的推陈出新上。

2.2.4煤制烯烃工艺流程

烯烃是通过煤气化制成合成气以后，利用合成气制成甲醇，通过甲醇之处烯烃。国内外对于甲醇制烯烃的技术研究成果较好的有MTO工艺、DMTO工艺、MTP工艺、FMTP工艺。

3 煤液化工艺

煤制油是将煤炭通过化学反应，制成液体油品的一个过程，主要包含煤直接液化和间接液化两种工艺流程。

3.1煤直接液化工艺

煤液化工艺分为直接液化和间接液化，其中直接液化工艺属于煤化工的高新技术，该技术主要是将煤制成450℃的油煤浆，然后在10~30MPa的压力下催化加氢，从而获得液化油。液化油的用途较多，可以制成汽油、柴油和其他化工产品。煤直接液化对于煤品质要求较高，但是方法较为简单，热能利用率为47.6%，液体收率也高。

3.2煤间接液化工艺

煤间接液化是通过将煤气化以后，得到合成气，通过F-T合成为煤制油，这

种油品用于发动机嫩料油和其他化工产品。煤间接液化对于煤品质要求不高，但是工艺较为漫长，热利用率为28.6%，其液体产品收率也要低于煤直接液化工艺。

4 结语

我国虽然煤炭资源丰富，在能源结构中占比较高，推动了经济的发展，但煤炭资源热值利用率低，浪费严重，环境污染较重也是不争的事实。因此如何能够充分利用丰富的煤炭资源，为我国可持续发展提供更多的能源品种，弥补我国石油、天然气资源匮乏的现状是当务之急。

随着全球经济一体化的推进，我国经济发展的过程中不可避免的面临可持续发展问题，基于对能源的需求不断增大的前提下，在我国现有的资源条件下，利用煤化工技术大力发展可替代能源与化工产品，无疑成为了促进社会进步和发展的必要手段。在传统煤化工稳步发展的同时，对新型煤化工技术的研究和开发能够给国民经济发展提供优质能源保障，这也是未来煤化工的主要发展方向。

参考文献：

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