第二章能源与煤化工

1、第第2 2章章 能源资源与煤化工能源资源与煤化工 n2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源n2.2 煤化工煤化工能源的需求能源的需求1能源的来源能源的来源2新能源新能源3能源与环境能源与环境4洁净煤技术洁净煤技术1煤的液化煤的液化2煤的干馏煤的干馏3第第2 2章章 能源资源与煤化工能源资源与煤化工n1、能源是自然界中为人类提供某种形式能量的物质资源。能源是自然界中为人类提供某种形式能量的物质资源。如太阳能、石油等。也是一切工业生产过程中不可缺少的物质条件。也是一切工业生产过程中不可缺少的物质条件。n2、分类、分类按利用状况分按使 用性质分按形成条件分 一次能源一次能源二次能源二次能源常规能源

2、燃料能源煤炭、石油、天然气、煤炭、石油、天然气、生物质能生物质能煤气、焦炭、汽油、柴油、煤气、焦炭、汽油、柴油、重油、液化气、甲醇、酒精重油、液化气、甲醇、酒精非燃料能源水能水能电力、蒸气、热水、余热电力、蒸气、热水、余热新能源燃料能源核能核能人工沼气、氢能人工沼气、氢能非燃料能源太阳能、风能、地热太阳能、风能、地热能、海洋能能、海洋能激光能激光能三大支柱：材料、能源、信息三大支柱：材料、能源、信息能源和原料的利用价值及价格结构决定了其技术基础，能源和原料的利用价值及价格结构决定了其技术基础，决定了工业生产的规模和发展。决定了工业生产的规模和发展。（1）一次能源：从自然界获得，而且可以直接应用

3、的热能或动力。）一次能源：从自然界获得，而且可以直接应用的热能或动力。（2）二次能源：通常是指从一次能源（主要是化石燃料）经过各种）二次能源：通常是指从一次能源（主要是化石燃料）经过各种化工过程加工制得的，使用价值更高的能源。化工过程加工制得的，使用价值更高的能源。（3）常规能源：广泛应用的能源；）常规能源：广泛应用的能源；（4）新能源：目前尚未大规模利用而有待进一步研究、开发和利用）新能源：目前尚未大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源。的能源。（5）再生能源：在一次能源中，像风、流水、日光、生物质能等，）再生能源：在一次能源中，像风、流水、日光、生物质能等，不会随着人们的使用而减少；

4、不会随着人们的使用而减少；（6）非再生能源：矿物资源和核燃料（铀、钍等）会随着使用而减）非再生能源：矿物资源和核燃料（铀、钍等）会随着使用而减少。少。（7）按能源消费后是否造成环境污染，又可分为污染型能源和清洁）按能源消费后是否造成环境污染，又可分为污染型能源和清洁型能源。型能源。 污染型能源：煤、石油；污染型能源：煤、石油； 清洁型能源：水力、电、太阳能、沼气、氢能和燃料电池等。清洁型能源：水力、电、太阳能、沼气、氢能和燃料电池等。第第2 2章章 能源资源与煤化工能源资源与煤化工2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.1 能源的需求能源的需求1、世界能源消费现状及特点、世界能

5、源消费现状及特点（1）受经济发展和人口增长的影响，）受经济发展和人口增长的影响， （2）世界能源消费呈现不同的增长模式，）世界能源消费呈现不同的增长模式，（3）世界能源消费结构趋向优质化，但）世界能源消费结构趋向优质化，但（4）世界能源资源仍比较丰富，但）世界能源资源仍比较丰富，但1 1、世界能源消费现状及特点、世界能源消费现状及特点n（1）受经济发展和人口增长的影响，）受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不世界一次能源消费量不断增加断增加nBP能源统计能源统计2006的数据认为，以目前的开采速度计算，的数据认为，以目前的开采速度计算， 能源类别能源类别石油石油天然气天然气煤炭煤炭储

6、采比储采比(年年)4065162国际能源巨头国际能源巨头BP(英国石油英国石油)公司公司 2010年年2020年年2025年年能源需求量能源需求量(亿吨亿吨油当量油当量)105.99128.89136.501标准油当量标准油当量=1.428标准煤当量标准煤当量=1.2048标准天然气当量标准天然气当量=11.6279电当量电当量 1 1、世界能源消费现状及特点、世界能源消费现状及特点n（2）世界能源消费呈现不同的增长模式，）世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家增长速率发达国家增长速率明显低于发展中国家明显低于发展中国家 过去过去30年来，北美、中南美洲、欧洲、中东、非洲及亚太等六大年来，北

7、美、中南美洲、欧洲、中东、非洲及亚太等六大地区的能源消费总量均有所增加，但是经济、科技与社会比较发达的地区的能源消费总量均有所增加，但是经济、科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢，其消费量占世界总消费北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢，其消费量占世界总消费量的比例也逐年下降。量的比例也逐年下降。北美：北美： 1973年的年的35.1%2003年的年的28.0%，欧洲地区：欧洲地区：1973年的年的42.8% 2003 年的年的29.9%OECD(经济合作与发展组织经济合作与发展组织)成员国能源消费占世界的比例：成员国能源消费占世界的比例： 1973年的年的68.0%

8、2003年的年的55.4%。 主要原因：主要原因：一是发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的一是发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；二是发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。二是发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。 1 1、世界能源消费现状及特点、世界能源消费现状及特点n（3）世界能源消费结构趋向优质化，但）世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大地区差异仍然很大自自19世纪世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。初期主要年

9、代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。初期主要是以煤炭为主，进入是以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气的生产与消费持续上升，石油于天然气的生产与消费持续上升，石油于20世纪世纪60年代首次超过煤炭，跃居年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。虽然一次能源的主导地位。虽然20世纪世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。 此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。同时，核能、此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，

10、天然气的比例上升。同时，核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。 到到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约占占87.7%，其中，石油占，其中，石油占37.3%、煤炭占、煤炭占26.5%、天然气占、天然气占23.9%。非化。非化石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍保持较低的比例，约为石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍

11、保持较低的比例，约为12.3%。 中东能源消费的中东能源消费的97%左右为石油和天然气，居世界之首。左右为石油和天然气，居世界之首。世界水平（除亚太地区）：石油、天然气所占比例均高于世界水平（除亚太地区）：石油、天然气所占比例均高于60%。亚太地区石油和天然气的比例偏低亚太地区石油和天然气的比例偏低(约为约为47%) 1 1、世界能源消费现状及特点、世界能源消费现状及特点n（4）世界能源资源仍比较丰富，但能源）世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易贸易及运输压力增大及运输压力增大 随着世界一些地区能源资源的相对枯竭，世界各地区及国家之间的能源贸随着世界一些地区能源资源的相对枯竭，世界各地区及国家之

12、间的能源贸易量将进一步增大，能源运输需求也相应增大，能源储运设施及能源供应易量将进一步增大，能源运输需求也相应增大，能源储运设施及能源供应安全等问题将日益受到重视。安全等问题将日益受到重视。 2、世界能源发展趋势、世界能源发展趋势 (1)近年来，在世界能源消费构成中，近年来，在世界能源消费构成中，占能耗比重最大的是石油，其次是煤和占能耗比重最大的是石油，其次是煤和天然气。天然气。(2)由于人类目前的认识和技术水平的局限性等原因，人类对地壳的钻探深度由于人类目前的认识和技术水平的局限性等原因，人类对地壳的钻探深度只有只有1万米左右，仅占整个地球体积比重不到万米左右，仅占整个地球体积比重不到2，同

13、时，矿物能源的燃，同时，矿物能源的燃烧还会污染环境，造成环境的污染。烧还会污染环境，造成环境的污染。 因此，因此，一方面要节约使用矿物能源，一方面要节约使用矿物能源，以延长使用期，加强勘探深层和海以延长使用期，加强勘探深层和海底的矿物能源，扩大开采储量，提高认识水平和技术水平，合理利用能底的矿物能源，扩大开采储量，提高认识水平和技术水平，合理利用能源，减轻其污染程度；源，减轻其污染程度；另一方面，要扩大可再生的无污染的常规能源的另一方面，要扩大可再生的无污染的常规能源的使用，开辟新能源。使用，开辟新能源。 （3）新能源中，）新能源中，核能的发展仍未完全摆脱放射性污染的阴影；核能的发展仍未完全摆

14、脱放射性污染的阴影； 太阳能的开发潜力很大，对环境影响最小，但技术尚未突破光电转换效率低的太阳能的开发潜力很大，对环境影响最小，但技术尚未突破光电转换效率低的问题；问题； 海洋能中的潮汐能、波浪能发电，风能发电，虽有进展，但因其不稳定性，一海洋能中的潮汐能、波浪能发电，风能发电，虽有进展，但因其不稳定性，一时难以大规模使用；时难以大规模使用； 长远看，充分利用可再生的清洁的常规能源，开发无污染的可再生的新能源是长远看，充分利用可再生的清洁的常规能源，开发无污染的可再生的新能源是解决能源问题的主要途径，也是世界能源利用的趋向。解决能源问题的主要途径，也是世界能源利用的趋向。2.1 2.1 能源的

15、需求与来源能源的需求与来源2.1.2 能源的来源能源的来源 1、石油；、石油；又称原油又称原油（1）定义：石油是远古海洋或湖泊生物在地下经过漫长的地球化学演）定义：石油是远古海洋或湖泊生物在地下经过漫长的地球化学演化而形成的复杂混合物。化而形成的复杂混合物。（2）组成：石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳）组成：石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量含氧和含硫的有机物质。香烃和少量含氧和含硫的有机物质。 石油加工产品中最重要的燃料是汽油。汽油中最有代表性的组分是石油加工产品中最重要的燃料是汽油。汽油中最有代表性的组分是辛烷。辛烷。 辛烷值是表示汽油在汽油机中

16、燃烧时的抗震性的指标。它是将汽油辛烷值是表示汽油在汽油机中燃烧时的抗震性的指标。它是将汽油样品与用抗震性很好的异辛烷（辛烷值规定为样品与用抗震性很好的异辛烷（辛烷值规定为100）和抗震性很小）和抗震性很小的正庚烷（辛烷值规定为的正庚烷（辛烷值规定为0）配成的混合液在标准汽油机中进行比）配成的混合液在标准汽油机中进行比较而得。较而得。 eg:一种汽油样品的抗震性与一种汽油样品的抗震性与95%异辛烷和异辛烷和5%正庚烷的混合液相等，该样品的正庚烷的混合液相等，该样品的辛烷值即为辛烷值即为95，95#汽油。汽油。2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.2 能源的来源能源的来源 n2、

17、天然气、天然气(1)广义上是指埋藏于地层中自然形成的气体总称。广义上是指埋藏于地层中自然形成的气体总称。(2)定义：一种蕴藏在地层内的可燃性气体，它是一种低级定义：一种蕴藏在地层内的可燃性气体，它是一种低级烷烃的混合物，主要组分为甲烷，尚含有乙烷、丙烷等。烷烃的混合物，主要组分为甲烷，尚含有乙烷、丙烷等。(3)开采初期为无色、无味的气体，后期国家规定向其中加开采初期为无色、无味的气体，后期国家规定向其中加入有难闻气味的气体易于被发现泄漏。入有难闻气味的气体易于被发现泄漏。(4)是一种几乎无须加工、易于管道输送、热值高的优质清是一种几乎无须加工、易于管道输送、热值高的优质清洁燃料。洁燃料。我国天

18、然气的储量约为我国天然气的储量约为2.41013m3，仅次于前苏联，仅次于前苏联，居世居世界第二位界第二位，我国是最早开采和利用天然气的国家。，我国是最早开采和利用天然气的国家。甲硫醇，乙硫醇甲硫醇，乙硫醇2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.2 能源的来源能源的来源 n3、煤、煤 是古代植物长期埋藏在地下，处于空气不足条件下，经历复杂的是古代植物长期埋藏在地下，处于空气不足条件下，经历复杂的生物化学和物理化学变化，逐步形成的固体可燃物。生物化学和物理化学变化，逐步形成的固体可燃物。 我国煤炭主要分布在华北地区、山西和内蒙古。我国煤炭主要分布在华北地区、山西和内蒙古。 据统计

19、我国煤可采储量居世界第三据统计我国煤可采储量居世界第三；2006年中国的煤炭产量约占年中国的煤炭产量约占全球总产量的全球总产量的40%。 4、核燃料、核燃料n核能是今后合理解决能源问题的唯一途径。它在经济上的优越性已被核能是今后合理解决能源问题的唯一途径。它在经济上的优越性已被证实。证实。n从人类能源需求的前景来看，发展核能是必由之路，这是因为核能有从人类能源需求的前景来看，发展核能是必由之路，这是因为核能有其无法取代的优势。其无法取代的优势。 核能的优势表现在：核能的优势表现在：n（1）核能是地球上储量最丰富的高密度能源。）核能是地球上储量最丰富的高密度能源。 n（2）核电是较清洁的能源，有

20、利于保护环境。）核电是较清洁的能源，有利于保护环境。 n（3）核电的经济性优于火电。）核电的经济性优于火电。 n（4）以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理利用。）以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理利用。2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.3 新能源新能源1、燃料电池、燃料电池n(1)定义：是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发定义：是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。电装置。n(2)种类：碱性燃料电池（种类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳）、熔融碳酸盐燃料电池（酸盐燃料电池（MC

21、FC） 其中，其中，10kW级的高性能级的高性能AFC是美国航天飞机的主要电源，已应用是美国航天飞机的主要电源，已应用20年。年。n 燃料电池是正在开发的一种新型能源，由于能量转换效率高，可以燃料电池是正在开发的一种新型能源，由于能量转换效率高，可以根据需要组装成不同功率的清洁型发电装置，因此有发展前途。根据需要组装成不同功率的清洁型发电装置，因此有发展前途。2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.3 新能源新能源2、新型汽车燃料、新型汽车燃料n化工工业的发展，应用新技术开发新型材料，对保护环境和保障化工工业的发展，应用新技术开发新型材料，对保护环境和保障国家能源安全开辟了一条

22、途径，可作为新型汽车燃料的有国家能源安全开辟了一条途径，可作为新型汽车燃料的有:燃料酒燃料酒精、燃料甲醇、生物柴油、煤液化产品油。精、燃料甲醇、生物柴油、煤液化产品油。（1）燃料酒精及燃料甲醇）燃料酒精及燃料甲醇（2）生物柴油）生物柴油 从植物油（包括动物油脂）生产的柴油称为生物柴油，它是一从植物油（包括动物油脂）生产的柴油称为生物柴油，它是一种植物油中长链脂肪酸的单烷基酯。种植物油中长链脂肪酸的单烷基酯。 生物柴油具有以下优点：生物柴油具有以下优点：n少排放少排放CO2，从而减少对地球的温室；，从而减少对地球的温室；n本身无毒、无害，能自行分解回归自然界；本身无毒、无害，能自行分解回归自然界

23、； n不排放不排放SOx，是一种清洁燃料。，是一种清洁燃料。2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.4 能源与环境能源与环境我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，年耗煤中有我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家，年耗煤中有80%以上是通过以上是通过燃烧方法利用的，煤燃烧产生的燃烧方法利用的，煤燃烧产生的SO2废气，成为大气污染最主要根源。废气，成为大气污染最主要根源。1、温室效应，污染物质主要是、温室效应，污染物质主要是CO2；2、酸雨，污染物质主要是、酸雨，污染物质主要是SO2、NOx也有部分作用；也有部分作用；3、大气臭氧层破坏，污染物质主要是、大气臭氧层破坏，污染物质主要是

24、NOx；4、颗粒悬浮物气溶胶，污染物质主要是燃煤产生的灰尘，通常、颗粒悬浮物气溶胶，污染物质主要是燃煤产生的灰尘，通常小于小于5m。我国城市大气污染主要是局部地区如火电厂的烟气排放造成的。我国城市大气污染主要是局部地区如火电厂的烟气排放造成的。烟气脱硫烟气脱硫（FGD）是世界上惟一大规模商业化应用的脱硫方法，是）是世界上惟一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和控制酸雨和SO2污染的最为有效的和主要技术手段。污染的最为有效的和主要技术手段。燃煤烟气产生的大气污染主要表现在：燃煤烟气产生的大气污染主要表现在：2.1 2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源2.1.4 能源与环境能源与环境n烟气

25、脱硫（烟气脱硫（FGD）是世界上惟一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制）是世界上惟一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和酸雨和SO2污染的最为有效的和主要技术手段。污染的最为有效的和主要技术手段。n 近年来，我国从国外引进的火电厂近年来，我国从国外引进的火电厂烟气脱硫装置的脱硫方法主要有：烟气脱硫装置的脱硫方法主要有：n（1）石灰石）石灰石-石膏法；石膏法；n 目前世界上技术最成熟，实用业绩最多，运行状况最为稳定的脱硫工目前世界上技术最成熟，实用业绩最多，运行状况最为稳定的脱硫工艺是石灰艺是石灰/石灰石石灰石-石膏法，脱硫效率在石膏法，脱硫效率在90%以上。以上。n（2）炉内喷钙加尾部增湿

26、烟气脱硫；）炉内喷钙加尾部增湿烟气脱硫； 此法比较适合中、低硫煤，其投资及运行费用具有明显优势，较具有竞此法比较适合中、低硫煤，其投资及运行费用具有明显优势，较具有竞争力，因此国内专家认为其综合经济性较好，适合我国国情。争力，因此国内专家认为其综合经济性较好，适合我国国情。n（3）海水烟气脱硫。）海水烟气脱硫。第第2 2章章 能源资源与煤化工能源资源与煤化工 n2.1 能源的需求与来源能源的需求与来源n2.2 煤化工煤化工能源的需求能源的需求1能源的来源能源的来源2新能源新能源3能源与环境能源与环境4洁净煤技术洁净煤技术1煤的液化煤的液化2煤的干馏煤的干馏32.2 2.2 煤化工煤化工n 煤是

27、古代植物堆积在地层中经炭化而成的。煤是古代植物堆积在地层中经炭化而成的。n1 1、分类：、分类：根据其根据其炭化过程炭化过程大致可分四种。大致可分四种。n（1）泥煤：）泥煤：植物炭化的第一步产物，色褐黑而质致密，水份约为植物炭化的第一步产物，色褐黑而质致密，水份约为80%，燃烧热值较小。，燃烧热值较小。n（2）褐煤：）褐煤：炭化的第二步产物，色褐黄，呈木质结构又似泥土状，炭化的第二步产物，色褐黄，呈木质结构又似泥土状，易燃，燃烧热小，约含易燃，燃烧热小，约含30%40%水分。水分。n（3）烟煤：）烟煤：炭化程度高于褐煤，深褐色，质致密，燃烧时有浓烟。炭化程度高于褐煤，深褐色，质致密，燃烧时有浓

28、烟。n（4）无烟煤：）无烟煤：炭化程度最高，含挥发性组分最小而固定碳最多，炭化程度最高，含挥发性组分最小而固定碳最多，不易燃，发热值最高。不易燃，发热值最高。n2、组成、组成 n煤的结构极其复杂，目前还不能完全弄清楚。煤的结构极其复杂，目前还不能完全弄清楚。n煤是由含稠合芳香环和氢化芳香环的大分子构成的，其近似煤是由含稠合芳香环和氢化芳香环的大分子构成的，其近似组成为组成为(C135H97O9NS)n，因此，煤是由，因此，煤是由C、H、O、N、S构构成的有机物质和硅、铁、铝、钙等构成的无机物质所组成。成的有机物质和硅、铁、铝、钙等构成的无机物质所组成。2.2 2.2 煤化工煤化工n用煤作一般有

29、机化学工业的原料，从化学上看是很不理想的。煤与用煤作一般有机化学工业的原料，从化学上看是很不理想的。煤与大多数工业上重要的有机化工产品相比，含氢太少，而且具有稠环大多数工业上重要的有机化工产品相比，含氢太少，而且具有稠环结构。所以，要把煤转化为有用的化学品，需要进行深度加工。结构。所以，要把煤转化为有用的化学品，需要进行深度加工。n3、加工方法、加工方法n以煤作为有机化工原料，其加工方法主要有：以煤作为有机化工原料，其加工方法主要有：q煤的煤的焦化焦化得到煤焦油和焦炭；得到煤焦油和焦炭；q煤的煤的气化气化得到合成气，作为化学合成的原料；得到合成气，作为化学合成的原料；q煤的煤的液化液化得到合成

30、燃料；得到合成燃料；q煤与氧化钙煤与氧化钙制取电石制取电石，进一步生产乙炔系产品。，进一步生产乙炔系产品。煤的综合利用的主要方法有：煤的综合利用的主要方法有： 、 、 。煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化煤的干馏煤的干馏4、煤的综合利用、煤的综合利用 (2) (2)煤的液化煤的液化: : 转化为液体燃料转化为液体燃料 把煤气经过化学加工转化为液体燃料（包括烃类及醇类燃把煤气经过化学加工转化为液体燃料（包括烃类及醇类燃料）的过程。包括直接液化和间接液化。料）的过程。包括直接液化和间接液化。nCO+(2n+1)H2 CnH2n+2+nH2O高温高温催化剂催化剂CO+2H2 CH3OH高温高温催化剂催

31、化剂2.2 2.2 煤化工煤化工4、煤的综合利用、煤的综合利用(1)(1)煤的气化煤的气化 把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。(3)(3)煤的干馏煤的干馏干馏干馏产物产物焦炭焦炭焦炉气（主要含焦炉气（主要含H2、CH4）煤焦油（煤焦油（苯苯，甲苯、二甲苯混合物），甲苯、二甲苯混合物）液体：液体：气体：气体：固体：固体：化学变化化学变化2.2 2.2 煤化工煤化工4、煤的综合利用、煤的综合利用 苯是苯是无无色色有特殊有特殊气味气味液液体，

32、熔点体，熔点5.50C，沸点，沸点 80.10C， 难难溶于水，密度比水溶于水，密度比水小小，易易挥发，挥发，蒸气有毒蒸气有毒，常作，常作有机有机溶剂溶剂 在通风不良的环境中，短时间吸入高浓度苯蒸气可引起在通风不良的环境中，短时间吸入高浓度苯蒸气可引起以中枢神经系统抑制作用为主的急性苯中毒。以中枢神经系统抑制作用为主的急性苯中毒。 轻度中毒会造成嗜睡、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸部轻度中毒会造成嗜睡、头痛、头晕、恶心、呕吐、胸部紧束感等，并可有轻度粘膜刺激症状。重度中毒可出现视物紧束感等，并可有轻度粘膜刺激症状。重度中毒可出现视物模糊、震颤、呼吸浅而快、心律不齐、抽搐和昏迷。严重者模糊、震颤、呼

33、吸浅而快、心律不齐、抽搐和昏迷。严重者可出现呼吸和循环衰竭，心室颤动。可出现呼吸和循环衰竭，心室颤动。 装修中使用的胶、漆、涂料和建筑材料的有机溶剂装修中使用的胶、漆、涂料和建筑材料的有机溶剂。苯的物理性质苯的物理性质液体燃料（甲液体燃料（甲醇、汽油等）醇、汽油等）H2、CO焦炭、煤焦油、焦炭、煤焦油、焦炉气焦炉气产品产品把煤转化为液把煤转化为液体燃料的过程体燃料的过程把煤中的有机把煤中的有机物转化为可燃物转化为可燃性气体的过程性气体的过程使煤隔绝空气使煤隔绝空气加强热，使其加强热，使其分解的过程分解的过程原理原理液化液化气化气化干馏干馏煤的综合利用煤的综合利用2.2 2.2 煤化工煤化工4、

34、煤的综合利用、煤的综合利用2.2 2.2 煤化工煤化工5、煤的应用、煤的应用2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.1 洁净煤技术洁净煤技术n1、概述、概述n从煤的开采、加工、转换、输送、分配到终端利用的能源系统总效率十分低。从煤的开采、加工、转换、输送、分配到终端利用的能源系统总效率十分低。其中开采效率为其中开采效率为32%，中间环节效率为，中间环节效率为70%，终端利用效率为，终端利用效率为41%。n（1）定义）定义：在煤炭开采到利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效：在煤炭开采到利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术率的加工、燃烧、转化和污

35、染控制等新技术。煤煤高温、高压高温、高压鼓氧煤气化炉鼓氧煤气化炉煤气煤气水煤气变换器，水煤气变换器，氢分离氢分离H2氢氢空气空气氧分离氧分离高温、高压，高温、高压，热交换器热交换器先进的汽轮机先进的汽轮机发电系统发电系统高温燃料高温燃料电池电池蒸汽蒸汽电电CO2封存封存O2O2CO2O2图图2-1 Vision 21 电厂（维新电厂（维新-21）由煤转化成氢和电能的示意图）由煤转化成氢和电能的示意图煤的利用率可煤的利用率可以提高至以提高至55% 大大降低了温大大降低了温室气体的排放室气体的排放量量 煤的利用效率可以提高到煤的利用效率可以提高到55%，因而大大降低了温室气体的排放，因而大大降低了

36、温室气体的排放2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.1 洁净煤技术洁净煤技术n1、概述、概述n（2）内容）内容 洁净煤技术主要包括：（1）煤炭洗选；）煤炭洗选；（2）煤炭加工）煤炭加工-型煤及水煤浆技术；型煤及水煤浆技术；（3）转化）转化-煤炭气化、液化；煤炭气化、液化；（4）先进的发电技术；）先进的发电技术；（5）烟气净化）烟气净化-除尘、脱硫、脱氮除尘、脱硫、脱氮2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.1 洁净煤技术洁净煤技术n2、洁净煤技术、洁净煤技术n（1）选煤）选煤 是通过各种方法把是通过各种方法把原煤原煤中的矿物质去除掉，并加工成质中的矿物质去除掉，并加工成质量均匀、用途不同的各品种

37、煤的煤炭加工技术。量均匀、用途不同的各品种煤的煤炭加工技术。n方法：重力选煤，煤的浮选，化学选煤，微生物选煤方法：重力选煤，煤的浮选，化学选煤，微生物选煤n用途：（选后的精煤主要供）炼焦、动力、化工以及有炭制用途：（选后的精煤主要供）炼焦、动力、化工以及有炭制品材料等作用。品材料等作用。n（2）型煤技术）型煤技术 是一种适合国情，经济实用的洁净煤技术。是一种适合国情，经济实用的洁净煤技术。n方法：是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经方法：是用一种或数种煤与一定比例的粘结剂、固硫剂等经加工在有一定形状和有一定理化性质的块状燃料或原料。加工在有一定形状和有一定理化性质的块状燃料或原料。n

38、分类：民用型煤、工业型煤分类：民用型煤、工业型煤2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.1 洁净煤技术洁净煤技术n2、洁净煤技术、洁净煤技术n（3）水煤浆技术）水煤浆技术n 水煤浆是一种新型的煤基液体燃料，是用一定细度的煤水煤浆是一种新型的煤基液体燃料，是用一定细度的煤粉与水混合而成的，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵粉与水混合而成的，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的浆状煤炭产品送的浆状煤炭产品。n分类：分类：高浓度水煤浆，如代油水煤浆，平均灰度在10%以下，同时要求煤种有较高的挥发分和浓度。气化工程原料用水煤浆，如山东鲁南化肥厂德士古炉制气原料用的水煤浆，要求有较高的浓度和灰融点。n特

39、点：特点：水煤浆作为一种新型的液态煤炭燃料，具有代油、环保、节能、运输等多方面综合经济效益和社会效益。n 我国现已基本建成电站、工业锅炉、冶金窖炉的示范工程系统，正处于商业性示范阶段。n水煤浆技术内容主要有：水煤浆技术内容主要有：制备技术、装卸储运技术、燃烧应制备技术、装卸储运技术、燃烧应用技术与环境保护技术四部分。用技术与环境保护技术四部分。2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.1 洁净煤技术洁净煤技术n2、洁净煤技术、洁净煤技术n（4）洁净燃烧技术）洁净燃烧技术n 主要有循环流化床燃烧（主要有循环流化床燃烧（CFBC），煤气、蒸汽联），煤气、蒸汽联产（产（CFBG-C），部分气化联合循环发

40、电，整体煤气化），部分气化联合循环发电，整体煤气化联合循环（联合循环（IGCC）。）。n以以CFBC为例，循环床锅炉可以达到高的燃烧效率，在为例，循环床锅炉可以达到高的燃烧效率，在中小容量时，燃烧效率可达中小容量时，燃烧效率可达95%左右。与层燃炉相比，左右。与层燃炉相比，效率提高效率提高15%20%，节煤，节煤20%左右。循环床锅炉将取左右。循环床锅炉将取代层燃炉。代层燃炉。煤的液化分煤的液化分直接液化直接液化和和间接液化间接液化两种。两种。煤的液化煤的液化直接液化直接液化 煤在高温高压下加氢催化反应，转煤在高温高压下加氢催化反应，转变成油料产品变成油料产品间接液化间接液化先使煤气化制得合成

41、气（先使煤气化制得合成气（CO和和H2），然后在高温、高压以及催化），然后在高温、高压以及催化剂的作用下生成液态烃、甲醇等有剂的作用下生成液态烃、甲醇等有机物机物2.2 2.2 煤化工煤化工2.2.2 煤的液化煤的液化 是将煤经化学加工转化为液化燃料（包括烃类及是将煤经化学加工转化为液化燃料（包括烃类及醇类燃料）的过程，是洁净煤技术之一。醇类燃料）的过程，是洁净煤技术之一。2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.2 煤的液化煤的液化1、直接液化，又称加氢液化、直接液化，又称加氢液化 通常在深度加氢情况下，煤才会转化为液化产品，煤通常在深度加氢情况下，煤才会转化为液化产品，煤的加氢过程复杂，还不能

42、完整的描述出来。的加氢过程复杂，还不能完整的描述出来。（1）主要反应）主要反应n煤受热裂解的煤受热裂解的热裂解热裂解反应；反应；n煤的煤的加氢裂解加氢裂解反应，如多环芳香结构饱和加氢，环破裂及脱反应，如多环芳香结构饱和加氢，环破裂及脱烷基，使分子量降低；烷基，使分子量降低；n煤中氧、硫、氮原子的煤中氧、硫、氮原子的脱除脱除反应反应（2）优点及缺点）优点及缺点n热效率高，液体产品收率高；（优）热效率高，液体产品收率高；（优）n煤浆加氢工艺过程各步骤的总体操作条件相对苛刻。（缺）煤浆加氢工艺过程各步骤的总体操作条件相对苛刻。（缺）（充分利用化工原料）（充分利用化工原料）2.2 2.2 煤化工煤化工

43、n2.2.2 煤的液化煤的液化1、直接液化、直接液化（3）已开发的方法）已开发的方法n柏吉斯法柏吉斯法 最早的一种液化技术，采用高压方法使煤加氢裂解为液体燃料。这一方法是将煤与溶剂（重质油）制成浆液，预热后注入反应器内进行高压加氢，所得反应混合物经分离，得到轻油和中间馏分油。n埃克森供氢溶剂法埃克森供氢溶剂法（EDS法）法） 1976年开发的EDS法，是借助供氢溶剂的作用，在温度450和压力15MPa下将煤加氢液化成液体燃料。供氢溶剂是将循环溶剂进行加氢得到的。过程主要包括原料混合、加氢液化和产物分离。n溶剂精炼煤法溶剂精炼煤法（SRC法）法） 是将煤用溶剂制成浆液送入反应器，在440460和

44、氢压在1214MPa下，裂解或解聚成较小的分子。n氢煤法氢煤法 是在450和高温性载体催化剂的作用，使煤在氢压21MPa下裂解成小分子的烃类液体燃料。其特点是采用加压催化流化床反应器。 以上这些直接液化技术，只是处于半工业装置的试验阶段，有待于进一以上这些直接液化技术，只是处于半工业装置的试验阶段，有待于进一步研究。步研究。图2-2 煤的直接液化工艺流程简图煤的直接液化工艺流程简图 2.2 2.2 煤化工煤化工2.2.2 煤的液化煤的液化1、直接液化、直接液化（4）工艺流程简图）工艺流程简图2.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.2 煤的液化煤的液化2、间接液化（费托法）、间接液化（费托法） 1

45、923年德国开发的费托法年德国开发的费托法 ：以煤为原料先气化制成合以煤为原料先气化制成合成气，然后在温度为成气，然后在温度为200350，压力，压力13MPa下，下，通过铁和钴催化剂作用，将合成气转化为烃类及醇类通过铁和钴催化剂作用，将合成气转化为烃类及醇类燃料。燃料。（1）主要反应）主要反应 从从CO和和H2生成烷烃、烯烃和醇类的反应生成烷烃、烯烃和醇类的反应OnHHCnCOHnnn2222) 12(OnHHCnCOnHnn2222OHnOHHCnCOnHnn2122) 1()(22.2 2.2 煤化工煤化工n2.2.2 煤的液化煤的液化2、间接液化（费托法）、间接液化（费托法）(2) 反

46、应特点反应特点（费托合成反应）（费托合成反应） 强放热反应；强放热反应；T有利于生成低分子烃有利于生成低分子烃; T有利于生成分子量大的烃及含氧化合物，其中烷烃最易生成；有利于生成分子量大的烃及含氧化合物，其中烷烃最易生成； T高，高，CO过量时易发生积炭。过量时易发生积炭。(3) 煤间接液化工艺流程煤间接液化工艺流程 主要包括：主要包括：煤气化、气体净化、合成及产品分离及改质等。煤气化、气体净化、合成及产品分离及改质等。2.2 2.2 煤化工煤化工煤煤气化粗煤气净化蒸汽氧气硫化氢二氧化碳合成H2+CO(合成气)产品回收、分离蒸汽转化氧气 蒸汽产品精制、改质液化石油气乙烯汽油煤油柴油燃料油其他

47、化学品图图2-3 煤间接液化典型流程煤间接液化典型流程优点：优点：煤种适应性较宽；煤种适应性较宽；操作条件相对温和；操作条件相对温和； 煤灰等三废问题主要在气煤灰等三废问题主要在气化过程中解决。化过程中解决。缺点：缺点：因涉及到煤气化制因涉及到煤气化制合成气过程，总效率较低；合成气过程，总效率较低；选择性较差。选择性较差。重点：催化剂的改进重点：催化剂的改进。煤的液化方法还在进一步研究和开发中，由于这些方法与廉价的石油路线相比，煤的液化方法还在进一步研究和开发中，由于这些方法与廉价的石油路线相比，在经济上缺少竞争力，所以目前工业上应用较少。但是随着石油和天然气资源的减少，在经济上缺少竞争力，所

48、以目前工业上应用较少。但是随着石油和天然气资源的减少，充分利用煤资源，仍是具有远期前景。充分利用煤资源，仍是具有远期前景。2.2 2.2 煤化工煤化工2.2.3 煤的干馏煤的干馏1、定义：、定义：煤在隔绝空气条件下加热至较高温度而发生的一系列物理变煤在隔绝空气条件下加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。主要产物有煤气，焦油，焦炭。主要产物有煤气，焦油，焦炭。 3U形管底部还有还有一种黑形管底部还有还有一种黑褐色粘稠的油状物生成，这是褐色粘稠的油状物生成，这是煤焦油。煤焦油。图2-4 煤的

49、干馏实验装置煤的干馏实验装置2点燃导管尖嘴处，有淡蓝点燃导管尖嘴处，有淡蓝 色火焰燃烧色火焰燃烧 焦炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、焦炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳一氧化碳 1玻璃管中的烟煤粉最后变玻璃管中的烟煤粉最后变 成黑灰色固体物质成黑灰色固体物质 这是这是焦炭；焦炭；2.2 2.2 煤化工煤化工2.2.3 煤的干馏煤的干馏 煤在隔绝空气下加热时，煤中有机质随温度的提高而发生一系列变化，形成气态（煤气）气态（煤气），液态（焦油）和固态（半焦液态（焦油）和固态（半焦或焦炭）或焦炭）产物。2、分类：、分类：按加热终温不同，可分为：按加热终温不同，可分为：（1）高温干馏，又称焦化，）高温干馏，又称焦化，T=9001100，应用最早，且至今，应用最早，且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同时副产