煤炭转化的技术特点及应用.doc

_煤炭转化的技术特点及应用常越（黑龙江科技大学 矿业工程学院 中国哈尔滨 150027）一、摘要: 随着我国国民经济水平的不断发展，和人民生活水平的日益提高，人们对能源的需求量也日益增长，而在国际油价的急剧震荡下，对煤的利用成为十大新兴能源产业之一，对此煤炭转化产业的发展前景备受关注。 近年来，我国煤炭转化产业发展迅速，煤化气、煤焦化、煤液化以在全国几十个地区发展开来。而在近几年来，我国甲醇的产量由为突出以同比增长53%，合成氨的总产量以同比增长5%。在新兴产业的带动下，全国各个能源公司加入，使得煤化工的发展步伐加快。例如，焦化行业，2009年后新建投产焦炉产能约3700万吨，从而实现了化工产业的自动化，大型化。二、关键词: 自动化;新兴能源;步伐加快;加入Technical characteristics and applicationof coal conversionChang Yue （Heilongjiang University of science and technology College of mining industry engineering mine and 10-3 class Harbin China 150027）Abstract: with the continuousdevelopment of Chinasnational economy level,and theincreasingimprovement of peoples livinglevel,peopledemand for energyis also growingrapidly,and theturmoil ininternationaloil prices,one of the ten newenergy industry has become theuse of the coal,thecoalindustry development prospectsof concern.In recent years,Chinascoalindustry development is rapid,coal gas,coal coking,coal liquefactiontoopendozens ofareadevelopment in the country.In recentyears,Chinas methanolproduction fromoutstandingtogrow 53% compared to the same period,the total outputof synthetic ammoniatogrow 5% compared to the same period.In the emergingindustries,theenergycompanies to join,thepace of developmentof coal chemical industryto accelerate.For example,the coking industry,2009 after the newproductionof cokeproduction capacity of about37000000 tons,to realize the automationof chemical industry,large-scale.key words:automation;new energy;pace;join三、引言 概述煤炭转化产业中煤气化，煤液化，煤焦化在工艺和技术方面的国内外发展现状，分析当前我国煤炭转化产业的形势和发展机遇，通过我国先进的煤炭转化技术，使我国落后的煤炭企业逐步淘汰，从而，发展我国新兴的煤炭转化产业。 煤炭是我国的主要能源，它也是主要的工业原料，而随着我国社会经济的发展和人们的生活水平的提高，人们对清洁能源的需求量也日益增加，在此基础上，石油已经不能满足人们的需求，而从世界的角度来看，石油已成为了紧俏能源，而且，过度的开发石油已岌岌可危。进入21世纪后，国际社会对控制二氧化碳的排放呼声日益高涨，使煤炭的低碳利用得到了越来越多人的关注，煤化工业成为了人们再度关注的焦点。 中国是最早使用煤炭的国家，早在古代就用煤冶炼铜矿石，烧陶瓷，经过了几个世纪的发展，中国在煤炭转化方面已经掌握了一定的技术，这也为以后的发展奠定了基础。四、我国煤炭转化行业 进入21世纪后，随着人们对能源的需求量的增加，开发新能源已迫在眉睫，而煤炭是我国的主要能源，从国家的中长期规划来看，怎样开发好和利用好煤炭资源已重中之重。我国的一些比较大的能源公司如大唐集团，神华集团等也开始纷纷涉足这一行业，已开始在能源大省山西，陕西，内蒙古，黑龙江等省市建厂，从而使我国的煤化工产业发展迅速，相应的带动了各地的经济发展，使人们的日常生活更加方便。4、1煤液化工艺 煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使煤炭转化为液体燃料。煤液化分为直接液化和间接液化，直接液化在高温，高压，催化剂的作用下使分子进行裂解加氢，而转化为液体燃料，从而在煤中提炼出了汽油，柴油等燃料，煤间接液化将煤全部气化。在一定温度和压力下，将其催化成为燃料油及化工原料和产品的工艺。 煤液化是在全世界发展较早的技术，德国、美国、南非等国家很早就发展煤液化技术，所以煤液化技术在全世界来说已经比较成熟。4、2煤气化工艺 煤气化是以煤为原料，以氧气作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤转化为气体燃料的过程，煤气化也是热化学的一种类型，而且煤气化的反应通常是在气化炉内进行，有效的避免了有毒气体的泄漏。 煤的气化过程包括煤的热解，气化和燃烧反应，煤的热解是煤从固态变为固液气三相态的状态，从而大大提高了煤炭的利用率，而在当今一些大的煤气化工产中通常用到固定床气化、流化床气化、气硫床气化，溶浴床气化等几种技术工艺，而煤气化的产品易作为清洁能源供给城市居民，所以煤气化后的产品利用率很高。4、3煤焦化工艺 煤炭经过高温干馏，在隔绝空气的条件下，加热到950摄氏度左右确得到焦炭，同时获得副产品煤气煤焦油。煤经焦化后的产品有焦炭，煤焦油，煤气和化学产品。（1） 焦炭。炼焦后的主要产品，通常用于钢厂的炼钢，其次用于铸造与有色金属冶炼工业。（2） 煤焦油。煤焦油是黑色粘稠性的油状液体，其中含有苯，酚，荼，菲等重要的化工原料，它们也是医药，农药，染料等行业的原料，此外从焦化油中还可以提炼沥青。（3） 煤气。焦化产业中的煤气是钢铁企业中的重要气体燃料，同时，也可作为居民燃气，煤气中的主要成分是氢和甲烷。（4） 化学产品，从煤气中提取化学产品也是焦化企业中的重要产品，常以硫酸铵，磷酸铵，或浓氨水形式作为最终产物，其中煤气中粗苯的回收率为1%左右。4、4煤气化合成氨工艺 通常将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气，再采用气化的方法制取合成气。同时在制取氨的过程中也会产生一部分的一氧化碳，因此需要除去氨中的一氧化碳。 氨是重要的无机化工产品，在国民经济中有着重要地位，在农业上使用的氮肥，尿素等肥料，都是以氨为原料，可见氨在国民经济中的重要地位。随着我国科技的不断进步，国内的一些特大型企业实地建厂，像内蒙古的呼伦贝尔金新化工有限公司就是我国的大型化工企业云天化集团公司利用当地丰富的煤炭资源来生产化肥。从而解决了东北地区的用肥难的问题。五、煤炭转化产业技术特点煤炭转化是指以“煤炭为原料，经化学加工将煤炭转化为气体，液体和固体燃料以及化学品的工业，煤化工主要有煤焦化、煤气化、煤液化三种主要工艺。 5、1煤焦化工艺 煤焦化又称煤高温干馏，即在煤隔绝空气条件下，加热到1000摄氏度左右，经高温干馏生产焦炭，同时获得焦炉煤气，同时煤焦油也是一种重要的化工原料，炼焦工艺由备煤车间的洗精煤旧皮带输送机送至煤塔，装煤车行至煤塔下方，而煤塔给煤，煤装入车入，再由捣固锤分层捣实，然后由装煤推焦一体车从机侧装入焦炉的碳化室，同时导火固车在焦炉上导烟，而装煤时产生的烟气进入地面除尘站进行烟尘除理。煤饼在9501050摄氏度的高温下进行高温下进行高温干馏，经过24小时的时间，成熟的焦炭被焦车经拦焦车而落入熄焦车内，焦炭送至熄焦塔下用氨水喷洒熄焦，熄焦完的焦炭由电机车牵引送至凉焦台，凉焦台，焦炭由运焦皮带送至筛焦楼，从而到达焦场装车外运。 炼焦过程中产生的荒煤气经碳化室顶部、上升管、桥管汇入集气管、再经吸气弯管和吸气管轴吸至冷鼓工段，而在集气管内冷凝下来的焦油和氨水经焦油盒。吸气主管轴吸至冷鼓工段。焦炉加热用回炉煤气对焦炉加热，燃烧后的废气经立火道、斜道，在蓄热室与格子砖换热后经分烟道，总烟道排出，焦炉每半小时要进行一次废气与煤气的交换，而由液压交换传动装置定时进行换向。煤气净化是焦化厂的重要工艺，车间内包括冷鼓、电捕、脱硫、硫铵、粗苯工段。冷鼓由捕的任务是将煤气冷凝。冷却和加压输送，将焦油、氨水、焦油渣分离，将焦油氨水与煤气的混合物进入气液分离器，煤气和焦油、氨水在此分离。冷却后的煤气进入煤气鼓风机进行加压后进入电捕焦油器捕集焦油雾滴，加压后的煤气送至脱硫工段。脱硫工段包括脱硫及硫磺回收，任务是将煤气中的硫化氢脱掉并回收硫磺，而煤气中的氨也需要脱除，用硫酸作吸收剂，生成的硫胺并将其干燥后得到硫胺产品，然后经硫胺饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段，而洗脱苯工段为最后阶段，包括终冷、洗苯、脱苯，终冷是将煤气冷却到2527摄氏度，而洗苯的主要任务是将煤气中的苯洗净，生产粗笨，脱苯后的贫油返回洗苯塔循环使用，而其余部分入粗苯中间贮槽，由粗笨输送送往罐区装车外售。所以煤炭的焦化可以概括为： 5、2煤焦化工艺的现场改进由于煤焦化行业对环境造成的污染较大，一些大型的焦化厂也在进一步的实施工艺的改造项目。像河北省的唐山市在今年的年初就已经陆陆续续的关停了许多产能过低的焦化厂，从而也使唐山市的空气得到了明显的改善。造成焦化厂污染严重的罪魁祸首主要是硫的含量，而一些污染严重的焦化厂也是AS法焦炉煤气脱硫工艺存在着问题，主要的问题归纳为：堵塞、腐蚀严重和脱硫效率低。（1）堵塞问题AS法煤气脱硫系统产生堵塞的主要原因是带入系统的焦油物过多，造成脱硫塔填料堵塞、换热设备堵塞以及脱酸蒸氨系统的设备堵塞。焦油物带入的途径主要有煤气和剩余氨水带入。解决的途径主要是把好初冷、电捕和剩余氨水除焦油这三个关键环节。而根据首钢焦化厂的经验，采用剩余氨水静置分离的方式取得了良好效果，只要采用两台540m3贮槽（槽高14m，直径7m）串联操作，除油效率可达到95%左右。（2）腐蚀严重问题解决好腐蚀问题的关键是在含有NH3、H2S和HCN介质的气相管道（如酸性气体、氨汽），管道和设备的材质应选用耐腐蚀的不锈钢。一般贫、富液管道及贮槽可选用无缝钢管。但关键是必须对接触这些腐蚀介质的设备和管道均要做好焊缝的热处理，以消除焊缝热应力，杜绝管道和设备的焊缝腐蚀。解决此问题的关键是必须确保硫回收装置的需氧分析仪时刻处于良好的工作状态，一般应将H2S/SO2的比例控制在2.35左右。（3）脱硫效率低问题AS法脱硫是以焦炉煤气中的氨为碱源的湿式吸收法脱硫，一般洗氨塔后煤气含H2S要求达到0.5g/m3。为此，要想提高AS法脱硫效果低的问题，就必须对其工艺进行完善和创新。目前，我国已开发出采用水解脱氰、压力脱酸的FAS法脱硫，该工艺能将AS法脱酸贫液中的H2S含量由2.5g/L降低到0.20.3g/L，以提高脱硫效率，脱硫塔后煤气H2S含量可达到0.25g/m3，从而达到脱硫的效果。六、 煤炭转化产业发展的特点 社会的不断进步，带动了多产业的联合发展，同时也促进了工业的更好更快的发展，进入21世纪后，从世界的范围来看，能源的竞争由为激烈，各个国家都在为石油而绞尽脑汁。 我国是一个多煤少油的国家，现已发现的煤炭资源超1万亿吨，煤不但是重要的工业原料，同时也是非常重要的化工原料，而在现有条件下，又要合理的转化煤炭资源，又要生产清洁，环保的新型能源。这些都为煤化工企业提供了难得的发展机遇，而在煤化工企业，突出发展煤炭转化的技术由为重要。6、1煤炭转化产业企业的发展方向 煤的开发利用也成为了我国经济持续发展的重要条件，所以这也给许多的能源企业带来了机会，如大唐集团，神华集团等一些大型的能源企业已在这方面发展的如火如荼，大唐集团，神华集团已经纷纷的入住内蒙古额尔多斯市来开发这里的煤炭资源，如山西，陕西，黑龙江等煤炭大省也开始招商引资，在多公司的竞争下，煤气化，煤液化，煤焦化等项目开始了萌芽的发展，其中最为引人注目的是大唐集团2009年8月在内蒙古赤峰市境内投资兴建的煤气化项目成为亚洲最大的煤气化工程，该工程预计2012年完工，工程完工后预计可向北京市供气每年40亿立方米，同时也解决了北京市的用气荒的难题。 目前，随着我国城市化进程的加快和环境保护的力度的加强，发展新型能源又被定为我国的主要课题，而把富煤地区的煤炭就地转化为成天然气，将成为继续发电、煤制油、煤制烯烃之后的又一重要的战略选择。6、2煤炭转化产业中未来的发展战略 进入“十二五”以来，我国煤炭转化产业继续扶持，在当前国际油价居高不下，我国原油资源短缺的情况下，煤资源相对丰富的情况下，发展煤化工产业，对发挥煤炭资源优势，补充国内油。气资源不足和满足对化工产品的市场需求，保障能源安全，促进经济的可持续发展具有重要意义。 对传统的煤炭转化而言，应大力推进产业结构调整，而淘汰落后的产业，以优化原料路线，大力促进企业的发展，而“二十五|”的发展贡献力量同时煤炭转化产业发展科带动国民经济的发展，有力的提高我国的国力水平，随而使国民的生活更加方面、快捷。七、煤炭转化产业对环境的影响随着煤炭转化产业的不断发展，同时各地的煤炭转化企业也不断的兴起，由于越来越多的能源公司纷纷加入煤炭转化产业，同时也