煤炭综合利用的重要性.docVIP

煤炭综合利用 (生化系 赵进军 应用化学 2011061350) 摘要：如果将固体煤炭只是简单地燃烧，且不论它是否能够充分的与氧气接触后完全燃烧，就其简单燃烧的过程并不能体现它“乌金”的价值。对于一个企业来说，要想从煤的本身获得更大的回报，就不得不对煤进行深加工和综合利用。如果把1㎏煤燃烧过程中体现出的价值看做为1，其同重加工后的价值是：煤焦油为10，加工成塑料为90，合成染料为375，制成药物为750，而加工成合成纤维为1500。[1] 关键词：煤的氢化 煤转烯烃 综合利用 一、煤综合利用中基本原理及应用 1.1煤的焦化 A、煤的焦化过程 将具有较好黏结性的肥煤和焦煤等用溶剂（能够提供氢的溶剂，如：四氢萘、9,10-二氢菲和四氢喹啉等）作介质，在隔绝空气条件下加热，煤的外表面逐渐出现液泡软化。再加热至500—550℃且供氢溶剂不足时，煤热裂解成带有自由基的更小碎片，形成半焦，煤块的中间为胶质体，内部为未裂化的煤。很快外层半焦出现裂纹，胶质体流出，持续一段时间后至整个煤变成半焦。当温度升至1000℃时，半焦有机质进一步热裂解和热缩聚，转入结焦后期，芳香环周围的氢原子脱落形成CH4和H2,，而使碳网不断排列整密和增大，最终形成焦炭。 B、焦炭的应用 焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼（冶金焦）外，还用于铸造、化工、电石和铁合金，其质量要求有所不同。如铸造用焦，一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低；化工气化用焦，对强度要求不严，但要求反应性好，灰熔点较高；电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。 早在第二次世界大战时，德国等就采用费托工艺（Fischer-Tropsch）合成航空燃料油。煤的气化主要反应有： 水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2； ΔH=-131KJ/mol 水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2； ΔH=+42KJ/mol 部分氧化反应C+0.5O2=CO； ΔH=+111KJ/mol 完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2； ΔH=+394KJ/mol 甲烷化反应CO+2H2=CH4； ΔH=+74KJ/mol Boudouard反应C+CO2=2CO； ΔH=-172KJ/mol 通过对得到的粗气体产品进一步加工、精制, 制得高热能、低污染的高效清洁能源。也可以用此精制能源作为合成氨、合成甲醇等的原料而无需使用前的预处理。这样就，更能发挥煤的内在价值。 [3] 二、煤炭综合利用的典型范例 2.1神华包头煤制烯烃项目，神华集团发展煤产业，逐步建立了煤制煤化工研究开发2、H2、CO、H2 O 和少量 CH4 、H2S 等气体。 气化反应的热气体和熔渣进入冷水室，降温并被水蒸汽饱和。然后出气化炉，经洗涤器、碳洗塔洗、除尘、冷却后送至变换工段。经气液分离器分离除去气体上的水分后，进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，出变换炉的高温气体经热量回收后进入低温甲醇洗系统，依次脱除 H2S+COS、CO2后，使净化气CO2含量小于3%，H2S+COS0.1ppm，压力约为 5.76MPa，送到甲醇合成系统。 2.2.2 甲醇合成及精馏 通过脱硫脱碳净化后的合成气经压缩机增压，与甲醇合成回路的循环气被压缩至一定的压力后，进行甲醇合成工艺。CO2、CO 和 H2在铜锌催化剂的作用下，进行粗甲醇的合成。合成塔的热气体再经热量回收和冷却后，进入分离器，经其上部放出未反应的气体，粗甲醇则从分离器底部排出，进入甲醇精馏工段。经过脱轻组分塔，得到制烯烃标准级的甲醇；约30％的粗甲醇进入精馏塔生产商品级的精甲醇，并副产甲醇油。精甲醇和制烯烃标准级的甲醇送入制烯烃装置。 2.2.3甲醇制烯烃及烯烃的回收 将制烯烃标准级的甲醇加热气化，与后续单元回收的轻烃一起送入到流化床催化反应器中进行烯烃合成工艺。再经压缩、氧化物分离、洗涤和干燥，进入脱乙烷塔进行分离。塔顶物流经过乙炔转化后进入脱甲烷塔。脱甲烷塔塔顶产品主要是甲烷，塔底产品进入到乙烯塔中，在乙烯塔顶得到聚合级乙烯。而脱乙烷塔塔底物流经过脱丙烷塔和丙稀塔精制后，丙稀塔塔顶流股便是聚合级丙稀。聚合级的乙烯和丙稀产品分别送入合成聚乙烯装置和合成聚丙烯装置。 2.2.4合成聚丙烯 丙烯、乙烯、氢气和异丁烷等原料在净化单元净化，升压、计量后与催化剂、助催化剂在反应单元反应。反应单元生成的树脂粉料经脱气后，挤压造粒、粒料产品精掺混，送至产品料仓。树脂输送及树脂脱气排放的放空气经冷冻、闪蒸、精馏