煤化工工艺技术教程.doc

1 煤化工的发展及历史演变 煤化工的发展始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化学工业体系。进入20世纪，许多有机化学品多以煤为原料生产，煤化学工业成为化学工业的重要组成部分。 18世纪中叶，由于工业革命的进展，炼铁用焦炭的需要量大增，炼焦化学工业应运而生19世纪70年代建成有化学产品回收的炼焦化学厂。1925年中国在石家庄建成了中国第一座炼焦化学厂。 18世纪末，开始由煤生产民用煤气。当时用烟煤干馏法，生产的干馏煤气首先用于欧洲城市的街道照明。1840年由焦炭制发生炉煤气，用于炼铁。1875年使用增热水煤气作为城市煤气。 1920—1930年间，煤的低温干馏发展较快，所得半焦可作为民用无烟燃料，低温干馏焦油进一步加氢生产液体燃料。1934年在上海建成立式炉和增热水煤气炉的煤气厂，生产城市煤气。 二次世界大战前夕和战期，煤化学工业取得了全面迅速发展。纳粹德国为了战争，开展了由煤制取液体燃料的研究和工业生产。1932年发明由一氧化碳加氢合成液体燃料的费托(Fischer-Tropsch)合成法，1933年实现工业生产，1938年产量已达59万t。1931年，柏吉斯(Bergius)成功地由煤直接液化制取液体燃料，获得了诺贝尔化学奖。这种用煤高压加氢液化的方法制取液体燃料到1939年产量已达到110万t。在此期间，德国还建立了大型低温干馏工厂，所得半焦用于造气，经费托合成制取液体燃料；低温干馏焦油经简单处理后作为海军船用燃料，或经高压加氢制取汽油或柴油。1944年底低温焦油年产量达到94.5万t。第二次世界大战末期，德国用加氢液化法由煤及焦油生产的液体燃料总量已达到每年480万t。与此同时，工业上还从煤焦油中提取各种芳烃及杂环有机化学晶，作为染料、炸药等的原料。 二次世界大战后，由于大量廉价石油、天然气的开采，除了炼焦化学工业随钢铁工业的发展而不断发展外，工业上大规模由煤制取液体燃料的生产暂时中断。代之兴起的是以石油和天然气为原料的石油化工，煤在世界能源构成中由65％一70％降至25％一27％。但南非却例外，由于其所处的特殊地理和政治环境以及资源条件，以煤为原料合成液体燃料的工业一直在发展。1955年建成萨索尔一厂(SASOL-I)。于1982年又相继建成二厂和三厂，这两个厂的人造石油年生产能力为160万t。 1973年由于中东战争以及随之而来的石油大涨价，使得由煤生产液体燃料及化学晶的方法又受到重视，欧美等国加强了煤化工的研究开发工作，并取得了进展。例如，成功地开发了多种新的直接液化方法；在间接液化方法中除SASOL法已工业化外，还成功地开发了由合成气制造甲醇，再由甲醇转化成汽油的工业生产技术。现在石油价格猛涨，居高不下，目前煤液化工业生产在经济上已具有竞争力。 20世纪80年代后期，煤化工有了新的突破，成功地由煤制成乙酐：煤气化制合成气，再合成乙酸甲酯，进一步进行羰化反应得乙酐。它是由煤制取化学晶的一个最成功的范例，从化学和能量利用来看其效率都是很高的，并有经济效益。[1] 由于石油储量少，用量大，不断涨价，煤在世界能源构成中将不断回升，必然要由煤生产气体燃料、液体燃料和化学晶。中国煤化学工业在将来将有所发展。 煤化工的主要技术成就 新型煤化工是以煤炭为基本原料（燃料），C1化工技术为基础，以国家经济发展和市场急需的产品为方向，采用高技术，优化工艺路线，充分注重环境友好，有良好经济效益的新型产业。它包括了煤炭液化（直接和间接），煤炭气化、煤焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃等技术，以及集煤转化、发电、冶金、建材等工艺为一体的煤化联产和洁净煤技术。其中煤炭焦化、煤气化－合成氨－化肥已经是我国主要的煤化工产业。[2] 2.1 煤炭焦化 煤炭焦化是目前技术上相对比较成熟的传统煤化工产业，也是冶金工业高 炉炼铁、机械铸造、铁合金等行业最主要的配套产业。煤炭焦化是指原料煤在 焦炉中隔绝空气条件下加热，生产焦炭、干馏煤气、煤焦油及其它多种化工产 品的过程。副产的干馏煤气和煤焦油可进一步深度加工转化，干馏煤气可生产 甲醇、合成氨等化工产品，煤焦油可以生产若干种用途广泛的高附加值化工产 品。[3] 我国是世界焦炭生产大国，焦炭生产能力已经超过3 亿t/a，焦炭产量已 经占到世界总产量的50％以上。近年来，焦炭产量一直在逐年增加。焦炭产量 的提高必然引起炼焦煤供应的紧张，为此研究开发了许多提高弱粘结性甚至无 粘结性煤配入比例的配煤炼焦新工艺，包括意在增加高变质煤和低变质煤配比 的优化配煤方案研究，开发了捣固炼焦技术、配型煤炼焦技术、煤调湿技术、 选择性粉碎等新工艺。另外，面对炼焦洗精煤供应过程中混配煤秩序混乱的实 际情况，开发了炼焦煤性能检测和焦炭质量预测及调控新技术。