热学热点-煤的液化技术一班樊璐.docxVIP

物理热学必威体育精装版热点——煤的液化技术樊璐（电智111班、2011318112）摘要：将煤制成油,技术上虽然复杂,但已日渐成熟。拥有煤制油技术,并拥有一定规模,在油价比较高、煤炭生产成本不变的条件下,在经济上具有可行性。用直接加氢技术,约3.5吨优质煤可以制出1吨油,加上过程中的加氢、催化剂、水、电等成本,1吨油的生产成本在2000元左右(按2007年可比价格计算);也就是说,按照质量和体积的换算——只要国际油价高于35美元/桶,就可合理盈利。关键词：物理；热学；煤的液化、粉碎技术引言：石油是民用运输工具的主要燃料,更是重要的战略物资,随着国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高,我国一次能源中石油供需矛盾日益突出,而我国的煤炭资源相对丰富,富煤少油的资源状况决定了我国以煤为主的能源消费结构,但目前煤的利用存在利用率低和污染严重等问题。而最近出现的煤炭直接液化作为一种重要的洁净煤技术,成为有效利用我国煤炭资源,解决石油短缺问题的重要途径，这项技术充分发挥资源优势、补充石油短缺，是保障能源安全和稳定供给的重要战略措施之一。煤可以液化制作成许多现在紧缺的资源,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它与能源、化工技术结合,可形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在我国能源的可持续利用中扮演重要的角色,对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖、国综合国力以及国际地位的提升均有着重大意义。1 煤制油与煤化工从化学上说,煤制油是煤炭化学工业的一部分,简称煤化工。它与石油化工是不同的化学过程。煤化工是碳一化学工业的一部分,是以煤为原料,且以含一个碳的煤气为原料合成相应的多碳化合物,甚至是高分子化合物的工艺过程。石油化工则是直接将多碳化合物经过重整、裂化或者合成等工艺手段获得新的多碳组分的化合物的过程。理论意义上讲,以石油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来的产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来。从化学工业发展的历史来看,化学工业经历了农产品化工时代——煤化工时代——石油化工时代几个阶段。19世纪化学工业发展初期,农副产品曾是最早的化工原料。20世纪初,煤炭炼焦工业随着钢铁工业的发展而兴起。20世纪40年代末期,石油工业开始兴起,煤在有机化工原料中的比重逐年下降。20世纪90年代以来,国际石油价格剧烈波动,各国加紧了以煤为原料的化学工业的研发,出现了新型的煤气化、煤制油等工艺[2]。历史上,煤一直是重要的化工原料,只不过传统的煤焦化工艺已经非常成熟,当前的热点是煤制油技术。目前国内3大煤炭巨头正加紧将煤制油技术产业化。他们虽然采用了不同的技术路线,但共同的一点都是国内煤制油技术的首次工业化尝试。从能源安全角度考虑,寻找替代石油的能源和原料成为发展的必然。煤炭与石油化学成分较为相近,下游应用领域通过技术改造后也可以有较大交叉,自然成为优先考虑的资源。我国是一个煤多油少的国家,每年进口大量石油,为经济发展和国家安全造成不小的压力。发展煤制油技术成为解决能源结构的一条重要途径。当油价在每桶100美元以上时,代替石油化工相关产品的煤化工将会体现出巨大的成本优势。中国从20世纪70年代末开始煤制油的研究,2001年被我国列入“十五”重点研究项目,并列入“863”计划。未来中国的煤化工项目将在3大领域部分替代石油化工产品,一是成品油,煤化工通过煤制甲醇和煤制油2条路径来替代石油化工;二是芳烃(苯、甲苯、二甲苯),煤化工通过煤焦化副产物的煤焦油精制可以生产出高纯度的芳烃;三是烯烃(乙烯、丙烯和丁二烯),煤化工通过甲醇制烯烃的路线来替代石蜡油裂解制乙烯和丙烯[1]。而通过对煤直接液化的研究方向及方法的总结,以及重点对可弃型催化剂研究进行了分析，考察天然矿石与冶金废料作为催化剂对先锋煤的液化性能的影响，正交设计法对重要的实验参数进行优化,选出最佳实验条件。通过对国内外研究结果的总结看出,采用可弃型铁系催化剂是降低液化成本的重要途径之一,而氧化铁在添加助硫剂后油收率明显增高,甚至高于黄铁矿。如果用天然矿物质和冶金废料作为煤液化的催化剂,实验结果印证了可弃型催化剂的活性与催化剂中氧化铁的含量相关联,在采用No.1铝土矿时液态产品产出率达到了58.7%,不加催化剂时液态产品产出率是33.9%,产率增加74%。对煤液化的重要参数设计了正交实验,并对实验数据进行了分析,计算出各个因子的效应函数,实验数据与数学模型很好的吻合,因此该模型可以用于预测煤液化的油收率。可以看出当加入硫活化催化系统时,反应的油收率得到进一步提高。实验得到的液化最佳反应条件是:催化剂中的含硫量在1.5%;反应时间是60~75分钟;催化剂量是煤量的0.5g;煤与制浆膏的比例是1:2;反应温度在653~673K。2 煤制