煤化工技術(shù)的發(fā)展與新型煤化工技術(shù)分析

王志敏 (陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，世界能源向著多元化方向前進(jìn)，煤作為不可再生資源，是化工生產(chǎn)重要資源，推動(dòng)著農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展，并為其帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，很多國家對(duì)煤炭資源進(jìn)行了粗放式開采，使得資源被大大浪費(fèi)，甚至產(chǎn)生了能源危機(jī)。雖然我國積極開展煤化工技術(shù)，但之前的相關(guān)技術(shù)，應(yīng)用在煤炭資源過程中，其利用率并不高，并且會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，因此，必須研發(fā)新型煤化工技術(shù)，優(yōu)化原有煤化工技術(shù)，整合能源結(jié)構(gòu)，促使煤炭能源開發(fā)符合綠色環(huán)保發(fā)展理念，提高煤炭資源使用率，進(jìn)而提升我國能源的使用價(jià)值。

煤炭資源廣泛應(yīng)用于我國的工業(yè)生產(chǎn)，其中存在一些不可忽視的問題。第一，眾所周知，煤炭是木材等天然的自然資源，經(jīng)過了數(shù)千年的時(shí)間所產(chǎn)生的產(chǎn)物，形成過程漫長，是短期內(nèi)不可再生資源。由于近年來的過度開采，其儲(chǔ)量已經(jīng)大大減少。第二，煤炭資源的有效利用。由于其不可再生的特殊性，在必須使用煤炭資源時(shí)，要盡最大可能提高資源的利用率，減少其在工業(yè)生產(chǎn)中的損耗。第三，煤炭資源的污染性。煤炭在燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量的CO2、SO2等氣體，還有粉塵顆粒，嚴(yán)重的污染了環(huán)境，甚至影響人們的身體健康[1]。

1 煤化工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況

1.1 煤焦化技術(shù)

煤焦化技術(shù)俗稱煤干餾，通過真空加熱方式分解煤炭，不同的加熱溫度，會(huì)產(chǎn)生煤焦油、焦炭、焦?fàn)t氣等不同焦化產(chǎn)品。焦化產(chǎn)品可使用在各化工領(lǐng)域，由于是高溫?zé)o氧操作，不會(huì)發(fā)生氧化，在化工領(lǐng)域中具有不可代替的作用，例如，煤焦化技術(shù)可以制成乙烯，乙烯是農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的催熟劑與生長劑，在農(nóng)業(yè)中廣泛運(yùn)用。

1.2 煤氣化技術(shù)

煤氣化技術(shù)是煤炭材料受高溫與氧化劑結(jié)合作用影響，形態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)化氣態(tài)，

一部分煤炭材料受高溫不完全轉(zhuǎn)化會(huì)生成固態(tài)碳化物，煤氣化技術(shù)可以獲取原油中的煤氣，在氣化技術(shù)過程中，煤氣化產(chǎn)物將與碳化物反應(yīng)，由于煤本身具有不同的成分，并且氣化條件也不同，因此最終反應(yīng)氣體的組成會(huì)有所不同，對(duì)粗制煤氣進(jìn)一步處理獲得純度和質(zhì)量，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的一氧化碳?xì)怏w。

1.3 煤液化技術(shù)

煤液化技術(shù)運(yùn)行過程是指將煤炭原料在一定條件下從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的過程。煤液化技術(shù)包括直接液化和間接液化，直接液化即加氫液化技術(shù)，是在高溫條件下，利用氫氣與相應(yīng)催化劑作用于煤材料上，使煤材料裂解，從而增加煤材料中氫含量，實(shí)現(xiàn)煤液化。間接液化技術(shù)是先將煤炭氣化，然后將二氧化碳與氫氣混合物反應(yīng)形成醇或其他產(chǎn)物，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)和選擇煤液化技術(shù)。

2 新型煤化工技術(shù)

2.1 甲醇及其他化學(xué)產(chǎn)物生產(chǎn)

傳統(tǒng)社會(huì)模式下，天然氣是我國生產(chǎn)甲醇的主要原料，但現(xiàn)階段不可再生資源數(shù)量已大大減少，用天然氣生產(chǎn)甲醇較不合理，而煤生產(chǎn)甲醇則較合理。甲醇是一種化工原料，具有廣泛的應(yīng)用范圍，科學(xué)地對(duì)甲醇進(jìn)行處理，將產(chǎn)生各種常用化學(xué)產(chǎn)品，例如甲酸、草酸等；運(yùn)用鈀催化作用，將甲醇和亞硝酸催化反應(yīng)生成草酸，這是生產(chǎn)草酸的主要方法，并且生產(chǎn)過程無污染。在二胺與乙烷催化作用下，一氧化碳與甲醇化學(xué)反應(yīng)生成甲酸甲酯，具有較高化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。在社會(huì)未來發(fā)展中，為最大程度開發(fā)利用煤炭資源，有必要實(shí)時(shí)發(fā)展新型煤化工技術(shù)，深入分析研究煤化工技術(shù)，找到高效科學(xué)煤炭資源使用方法。

2.2 新型煤氣化技術(shù)

新型煤氣化技術(shù)利用各種催化劑有效地處理煤炭，不同化學(xué)反應(yīng)時(shí)，會(huì)形成各種不同的混合物與化合物，通常情況下是甲醇和丁醇。合理化學(xué)反應(yīng)丁醇時(shí)，會(huì)產(chǎn)生異丁烯，最后生成丁基醚，將其與低鉛汽油或無鉛汽油混合可以節(jié)省燃料消耗，并提高冷啟動(dòng)質(zhì)量和效率。另外，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，高質(zhì)量精制丁基醚有不可代替的作用，是不可或缺的醫(yī)藥中間體。在煤化工技術(shù)未來發(fā)展中，煤氣化技術(shù)將朝著壓縮粉煤氣化方向發(fā)展[2]。

2.3 烴化物合成

目前，人們對(duì)新型煤化工技術(shù)廣泛關(guān)注，許多專家已投入大量資金進(jìn)行煤化工新技術(shù)研究工作中，甲醇發(fā)生裂變可以形成烯烴產(chǎn)物，烯烴產(chǎn)物在煤化工技術(shù)中占有非常重要的地位。中科院專家對(duì)轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行科學(xué)開發(fā)，甲醇通過化學(xué)反應(yīng)形成烯烴產(chǎn)物，烯烴產(chǎn)物可以避免原料浪費(fèi)情況，提高煤化工高效率高質(zhì)量轉(zhuǎn)化。但該技術(shù)仍有很多問題，諸多環(huán)節(jié)存在改進(jìn)和優(yōu)化空間。另外，有一種煤化工技術(shù)是以煤為基本原料，使甲烷與氧化脫氫反應(yīng)，生成乙烯，雖轉(zhuǎn)化率較低，但產(chǎn)物選擇性比大于70%，可成為煤化工技術(shù)未來研究方向。

2.4 合成新型氨

煤化工技術(shù)在氨合成中，是煤炭材料在高溫高壓環(huán)境下使用催化劑將其轉(zhuǎn)化為氨，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，為確保煤炭原料轉(zhuǎn)化氨合成效果，在煤化工生產(chǎn)中，合成氨技術(shù)不斷地進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，從而提高合成氨技術(shù)效率，同時(shí)優(yōu)化煤炭資源使用率，減少煤炭開發(fā)和利用過程中對(duì)環(huán)境的影響[3]。

3 新型煤化工技術(shù)特點(diǎn)

3.1 環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品

新型煤化工技術(shù)產(chǎn)物以清潔能源為主。生活中清潔能源產(chǎn)品包括柴油、汽油、航空用油、液化石油氣等，最大程度上減少有害氣體排放；其次，利用率較高，為減少煤原料浪費(fèi)，可將其轉(zhuǎn)化為清潔能源，實(shí)現(xiàn)少原料大能量。

3.2 高產(chǎn)業(yè)銜接能力

新型煤化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)是我國未來能源發(fā)展重要方向，改善采礦業(yè)與技術(shù)開發(fā)產(chǎn)業(yè)的融合，為實(shí)現(xiàn)煤開發(fā)與煤工業(yè)融合為一個(gè)產(chǎn)業(yè)。其次，控制減少煤炭使用率，將煤炭原料轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芑ぎa(chǎn)品。

3.3 結(jié)合新舊技術(shù)特點(diǎn)

結(jié)合傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)特點(diǎn)，依據(jù)煤炭實(shí)際特點(diǎn)以及社會(huì)發(fā)展環(huán)境與市場(chǎng)需求，采用不同轉(zhuǎn)化技術(shù)，開發(fā)新型煤化工產(chǎn)品，提高煤使用效率與經(jīng)濟(jì)效益。例如，結(jié)合煤焦化技術(shù)與煤液化技術(shù)，加深科學(xué)研究技術(shù)，開發(fā)滿足市場(chǎng)需求的新型產(chǎn)品，將煤化工技術(shù)與煤化工產(chǎn)業(yè)推向更高水平，實(shí)現(xiàn)煤炭資源節(jié)約。

3.4 煤炭高度利用率

煤炭高度利用率是開采煤炭后實(shí)現(xiàn)能量最大化。包括對(duì)采煤過程中煤炭再生活動(dòng)，在煤炭加工和開發(fā)過程中機(jī)械使用，甚至開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢氣，將其制成副產(chǎn)物。新技術(shù)將根據(jù)種種問題，將煤炭高度利用率作為主要研究方向。

4 新型煤化工技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

4.1 提高能源安全保障

社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們對(duì)石油需求與日俱增，增加了石油進(jìn)口量，對(duì)進(jìn)口石油過度依賴將限制我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。為解決石油現(xiàn)存問題，有必要發(fā)展新型煤化工技術(shù)來代替石油利用率，重視煤化工技術(shù)應(yīng)用，對(duì)煤化工技術(shù)深入研究提高技術(shù)水平，提升能源安全保障性。

4.2 綠色環(huán)保發(fā)展理念

日常生活質(zhì)量的提高，越發(fā)重視能源保護(hù)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，新型煤化工技術(shù)比傳統(tǒng)煤化工技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)，新型煤化工技術(shù)與綠色環(huán)保發(fā)展理念高度吻合。新型煤化工技術(shù)的應(yīng)用，可以提高煤炭轉(zhuǎn)化率，優(yōu)化煤炭使用效率，改善煤炭質(zhì)量。其次，一定程度上提高產(chǎn)品附加值與產(chǎn)值，在生產(chǎn)中減少污染物排放，促進(jìn)煤炭工業(yè)綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展[4]。

5 新型煤化工技術(shù)發(fā)展要點(diǎn)

5.1 開發(fā)高質(zhì)量甲醇

由于天然氣與石油儲(chǔ)量低，煤炭利用率大大高于天然氣和石油，并且甲醇是化學(xué)產(chǎn)品的基本原料，因此，高質(zhì)量工藝甲醇開發(fā)是十分有必要的，可提高化工產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)甲酸、草酸等元素是用甲醇萃取，使用范圍廣泛。

5.2 研發(fā)多技術(shù)結(jié)合

研發(fā)多種技術(shù)結(jié)合方式可高效生產(chǎn)各種滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，同時(shí)，將會(huì)提高產(chǎn)品附加值，還包含二次能源清潔。在產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品利用率方面，研發(fā)多技術(shù)結(jié)合遠(yuǎn)高于單一技術(shù)，可最大化提高煤炭使用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

5.3 提高技術(shù)設(shè)備

因技術(shù)設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)的更新，煤化工技術(shù)設(shè)備也將朝著技術(shù)發(fā)展和綜合生產(chǎn)方向發(fā)展。由于煤化工生產(chǎn)過程中存在污染，因此，將發(fā)展煤化工技術(shù)設(shè)備，開發(fā)煤化工生產(chǎn)設(shè)備的環(huán)保價(jià)值，降低生產(chǎn)能耗，改善成本控制，提高煤化工產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為確保新型煤化工設(shè)備應(yīng)用，應(yīng)開發(fā)一套完整設(shè)備與回收操作系統(tǒng)，為新型煤化工企業(yè)生產(chǎn)提供便利，促進(jìn)煤化工技術(shù)發(fā)展。

5.4 研發(fā)水煤漿技術(shù)

水煤漿是新型含油燃料，具有穩(wěn)定性特點(diǎn)。傳統(tǒng)燃料運(yùn)輸復(fù)雜困難，另外燃燒過程中能量產(chǎn)出較小，效率低，有害氣體釋放過多，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。但水煤漿運(yùn)輸與儲(chǔ)存非常便捷，燃燒時(shí)釋放能量大，燃燒過程中無有害氣體，綠色環(huán)保。煤漿類型主要有：水煤漿、油煤漿、油水煤等，均具有研發(fā)價(jià)值。

6 結(jié)語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，日常生活與工業(yè)生產(chǎn)都需要大量的能源材料提供能量。在化學(xué)原料與能源多元化發(fā)展中，能源材料有效開發(fā)和有效利用已成關(guān)鍵。經(jīng)過本文對(duì)煤化工技術(shù)與新型煤化工技術(shù)分析得出，煤炭儲(chǔ)量遠(yuǎn)高于石油與天然氣儲(chǔ)存量，新型煤化工技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，可提高煤化工技術(shù)轉(zhuǎn)化率，將產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高效綠色環(huán)保能源，帶動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，為保護(hù)不可再生能源，應(yīng)開發(fā)新產(chǎn)業(yè)合并能源產(chǎn)業(yè)，從而提高資源高效利用率。新型煤化工技術(shù)與國家綠色環(huán)保發(fā)展理念高度吻合，新型煤化工技術(shù)的廣泛應(yīng)用必會(huì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。