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煤化工工艺技术评述与展望
作者：阮祝
来源：《科技传播》2012年第23期
摘 要 针对煤化工的工业层次，研究了煤气化技术、合成气制乙烯和二甲醚的发展方向，并对甲醇的国产化、大型化以及合成化的工业途径进行了探讨。从工业化方面对煤化工工艺技术进行了分析，并研究了它未来的发展方向，尤其是新技术的产业化问题。 关键词 煤化工；工艺技术；展望
中图分类号TQ536 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）80-0096-02
人类要生存，社会要发展就必须依靠能源，而煤能源在世界矿物能源储量中位居首位。我国的能源主要依靠煤能源，煤炭在能源结构中所占的比例为75%，它合理利用煤炭能源，充分体现了高效、洁净、经济的优点，这对煤化工的利用是一个重大突破。煤化工所牵涉到的范围很广，可以生产绝大部分的石油化工产品。在当前阶段，我国的油储存量开采不足和油品紧张的矛盾日益突出，在未来煤化工的发展也直接关系到我国经济的发展和能源战略的安全。本文在此从国产化和工程化的方面出发，对煤气化工艺技术的发展和合成气制乙烯以及甲醇、二甲醚等一些工业化和大型化途径进行了阐述。煤气化工艺技术是煤化工的重要技术，在此重点论述了煤气化技术的未来发展和应用开发等问题。 1 煤化工的三个工业化层次
在煤炭工业发展中，煤气化、化工原料和燃料的合成已经成了主要研究对象。在煤气化新技术的不断发展中，化工原料合成工艺也日趋成熟，当前阶段，将煤制合成气作为重要原料来生产多种化工产品和合成燃料已经形成，这也是煤化工工业的重大改革。
煤化工工艺根据它的步骤来划分，可以分为煤制合成气、合成气的加工和深度加工三个主要步骤。其中，煤化工的第一个层次是水煤浆或者干煤粉通过部分的氧化法生成了合成气。而醇类、烃类以及其他碳氧化合物的合成构成了合成气加工的工艺路线。它们不仅可以成为单独的工业产品，也可以作为加工的中间品。那么，甲醇下游产品如碳酸二甲酯、醋酸等，和烯烃的下游产品如聚乙烯、聚丙烯等所占的比例最多，它是化工行业的重要支柱。 2 煤气化的方法和技术 2.1煤气化的方法
在煤转化发展过程中，煤气化是最主要的一种技术。近年来煤气化技术的不断发展，所形成的气化方法也不尽相同，可以分成流化床气化、移动床气化、熔融床气化以及气流床气化这四种方法。其中，熔融床气化方法还在试用时期，而其他三种方法都已经工业化。
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2.1.1流化床气化方法
这种方法是采用了不大于八厘米的颗粒煤作为原料，同时把气化剂作为流化介质，然后通过流化床的气体分布板从下由上通过床岩。流化床内气和固直接的返混和接触良好，它的传质和传热速率都很高，所以流化床的组成和温度都比较均衡。 2.1.2移动床气化方法
这种方法又叫固定床气化，这种方法需要逆向操作。一般可以分为常压和加压两种方法，常压法操作简单，但必须用块煤，不可以采用低灰熔点的煤。而加压法是在常压法的基础上进行改进和提高的，一般采用氧气和水蒸气作为气化剂，很大提高了煤种的适应能力。这种方法一般采用Lurgi加压气化法，所生产出来的煤气中的甲烷含量比较高。 2.1.3气流床气化方法
气流床是固体在燃料气化时，气化剂把煤粉带进气化炉进行并流气化。它的特点主要是气流隔开了各自的煤粒，燃料的粘结性不对气化过程产生影响。燃料在气流床气化炉的反应区做短时停留，燃料和气化剂快速反应。采用氧气和少许水作为气化剂，可以保持较高的反应温度。在气流床气化方法中，K-T炉法是最早被使用的。它一般在常温状态下操作，但出现了一些问题，后来又研究出了加压气化工艺-Shell和Prenflo方法。 2.2 煤气化的技术
如今已工业化的煤气化工艺有以下几种：Texaco水煤浆加压气化、Lurgi固定床加压气化、Dow水煤浆加压气化以及Shell粉煤气化。 2.2.1 Texaco水煤浆加压气化技术
Texaco水煤浆加压气化技术是将水煤浆作为原料，和工艺氧气在气化炉中进行部分的氧化反应，在气化压力和高温下，最后获得合成气CO和H2。这种工艺碳转化率和有效气成分很高，它安全性高，对煤种的适用范围广，有比较大的操作弹性，三废处理比较简单，有利于保护环境。
2.2.2 Lurgi固定床加压气化技术
这种气化法对煤质有比较高的要求，只能用块煤，粗煤气中甲烷的含量比较高，比较适合生产城市煤气，而且三废不容易处理。 2.2.3 Dow气化技术
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这种气化技术工艺优良，有可能被用在化工生产方面。Dow气化炉可以分成两段，它具有以下一些优点：和Texaco互相比较，它的氧耗、煤耗以及吨氨能耗都比较低，气化条件比较温和，在二段炉可以采用一般的耐火砖，而且成本低，材料适应性广。运用这种水煤浆气化来生产甲醇和合成氨，或许是一种可行的方法。 2.2.4 Shell粉煤制气工艺
它是一种洁净的煤气化工艺技术，原料适应性强，这种工艺不仅适合联合发电，还可以将制取的合成气作为化工原料。它直接采用干粉煤进料，对于原料选择更广泛，成本低，煤种的转化和煤的消耗低。
2.2.5水煤浆化工的现状和技术开发
在煤化工中，采用水煤浆为原料，最难解决的问题就是怎样才能提高水煤浆的煤浓度，让浆体保持稳定状态。在工业配置中，水煤浆离气化炉比较短，中间贮槽的容积比较小，储存时间可以在几个小时到几天之内。提高浆体中的煤浓度可以采用对添加剂性能进行改善和增加第二种含碳固体的方法。这几年来，国家引进的水煤浆气化设备已经慢慢投产，虽然操作流程简便，但也存在一些缺点。干粉煤气化在我国的经验还不成熟，在国外主要是用来发电。 3 对煤气化未来的设想
总的来说，煤化工工艺还有一些缺点：例如运输困难、成本高、污染环境等。运输渠道都是通过轮船和铁路，运输量很大，成本很高，而且在生产过程中排出的废渣、废气等毒害物质，给水源、空气和土地带来了污染。化工装置在配置煤气化技术的时候，都是独立设置的。这种气化设置比较分散，根本无法解决运输量大，污染环境等问题，在21世纪的化学工业发展中已经不能适应形势的发展。在未来的煤气化发展中，可以考虑在煤矿的坑口，设置很多大型化的煤气化装置。另外，还可以在坑口旁边建立大型的煤化工综合性企业，从而提高煤化工产业的经济效益，让运输紧张状况得到缓解，也让城市周围工业区的环境污染得到改善，希望在不久将来这种设想能成为现实，成为将来煤化工发展的方向。 参考文献
[1]曹征彦.中国洁净煤技术[M].北京：中国物资出版社，2008.
[2]陈文敏，李文华，等.洁净煤技术基础[M].北京：煤炭工业出版社，2007：116-119. [3]沙兴中，杨南星.煤的气化与利用[M].上海：华东理工大学出版社，2006：444. [4]曾庆纯，韩文.利用TEXACO水煤浆加压气化工艺改造中型化肥厂[J].煤化工，2009，4：3-11.