煤化工技術(shù)的發(fā)展與新型煤化工技術(shù)

張 艷

（河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北 唐山 063000）

1 引言

煤炭資源曾經(jīng)是世界上儲量最多化石資源，但是隨著人們不斷的開發(fā)利用，煤炭資源的儲備量越來越少。一直以來我國都倡導(dǎo)保護(hù)環(huán)境，減少污染，但是在使用煤炭的過程中仍會產(chǎn)生大量的污染物質(zhì)，例如霧霾、煤化企業(yè)所排放出來的廢水等。在這一背景下，遵守國家環(huán)保要求，通過對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，不斷發(fā)展煤化工技術(shù)以及開發(fā)新型煤化工技術(shù)，就變得尤為重要。

2 煤化工技術(shù)的發(fā)展

2.1 煤氣化

煤炭在高溫下與相關(guān)的化學(xué)試劑進(jìn)行反應(yīng)，通過反應(yīng)將固態(tài)的煤炭轉(zhuǎn)化為各種氣體的混合物，碳?xì)浠衔?、水以及二氧化碳等氣化劑都可以與煤炭進(jìn)行氣化反應(yīng)。在煤炭氣化反應(yīng)之后產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，例如水和二氧化碳等，還可以熱炭產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。在煤氣化的反應(yīng)過程當(dāng)中采用不同的氣化方法，或者改變反應(yīng)條件等，都會使煤氣化產(chǎn)生的氣體成分發(fā)生改變。不同的煤氣爐有不同的特點(diǎn)，可以按照這些特點(diǎn)將煤氣爐分為五個層次，分別是氫化帶、還原帶、干餾帶、干燥帶和灰層。煤炭在干餾帶和干燥帶當(dāng)中通過回到高溫加熱，通過將煤炭中的水分蒸發(fā)掉，得到氧化反應(yīng)后的產(chǎn)物。將氧化反應(yīng)后的?a物經(jīng)過氣化得到粗煤氣，再通過凈化加工等工序就可以得到各種化學(xué)品。

2.2 煤焦化

煤焦化也叫做煤干餾。在煤化工技術(shù)中具有一次、二次化學(xué)加工以及深度的化學(xué)加工過程，通過這些過程可以生產(chǎn)出氣化產(chǎn)品、液化產(chǎn)品、焦化產(chǎn)品等化工產(chǎn)品。這些化工產(chǎn)品往往與我們的生活關(guān)系密切，在日常的生產(chǎn)生活當(dāng)中使用范圍廣泛，是我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中必不可缺的。

2.3 煤液化

將煤炭中的有機(jī)物分解成流質(zhì)產(chǎn)物，這個過程叫做煤液化。當(dāng)前我國的煤液化技術(shù)中分為直接液化和間接液化兩種，發(fā)展前景一片光明。通過提高相關(guān)的技術(shù)水平和生產(chǎn)工藝，使煤化工技術(shù)得到了長足的進(jìn)步。

在1913年由德國科學(xué)家發(fā)明出了直接液化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是將煤炭與氣態(tài)氫在高溫的條件下進(jìn)行反應(yīng)，煤炭通過反應(yīng)可以提高自身含氫量，最終可以生產(chǎn)出液體。在1927年，科學(xué)家通過將硫化塢和硫化銅作為反應(yīng)的催化劑，將反應(yīng)過程分為了兩個階段，分別是互相加氫和氣相加氫。通過這一改進(jìn)，煤的直接液化技術(shù)得到了快速發(fā)展，各地開始不斷建造大型的煤直接液化廠。

科學(xué)家于1923年發(fā)明出了煤的間接液化法。用煤炭作為原料，通過氣化反應(yīng)生成氫氣和二氧化碳，并將這些氣體作為原料，在催化劑的作用下進(jìn)行合成，最終生產(chǎn)出液化的烴類。

隨著煤炭資源的不斷利用，世界上已經(jīng)開始了能源危機(jī)。為了改善這一情況，各國的科學(xué)家都開始大力發(fā)展煤的直接液化技術(shù)。目前最常見的技術(shù)有：EDS、SRC、H-Coal[1]。

（1）EDS：EDS法也叫做供氫溶劑法，這種方法最早是在1966年由美國的一家工程公司提出的。這種方法在反應(yīng)當(dāng)中不加入催化劑，以防止煤炭中的一些物質(zhì)對催化劑產(chǎn)生毒害作用。

（2）SRC：SRC法又叫做溶劑精制煤工藝。這種方法是在1962年由美國的煤炭研究局開發(fā)的。起初是為了將美國本土的高硫煤進(jìn)行清潔利用而開發(fā)的一種煤液化轉(zhuǎn)化技術(shù)，在反應(yīng)當(dāng)中不加入催化劑，同時反應(yīng)條件也比較溫和。通過利用每一次生的黃鐵礦將煤轉(zhuǎn)化為SRC-1，后來經(jīng)過改進(jìn)，加入了減壓蒸餾法得到SRC-2。

（3）H-Coal：H-Coal技術(shù)是由美國的HRI公司在氫油法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出了與供氫溶劑法和溶劑精制煤工藝都不同的氫煤法。其反應(yīng)環(huán)境在沸騰床反應(yīng)器中，反應(yīng)中加入高活性的催化劑，可以大大提高液化轉(zhuǎn)化率，并且可以有效提高生產(chǎn)出粗油的品質(zhì)。

3 新型煤化工技術(shù)

3.1 利用煤炭提煉出各種化工產(chǎn)品

當(dāng)前生產(chǎn)甲醇的主要原料是天然氣，但是我國的天然氣儲備量和化石儲備量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤炭儲備量，所以現(xiàn)在一般都是利用煤炭來進(jìn)行生產(chǎn)甲醇。甲醇作為一種重要的化工原料，在我們的日常生活中也是必不可少的。通過對甲醇進(jìn)行羥基化，可以提取出醋酸草酸和甲酸等酸類，這些都是重要的化工產(chǎn)品[2]。

3.2 新型煤氣化技術(shù)

我國當(dāng)前大多是通過使用德士古、魯奇以及殼牌等煤氣爐對煤進(jìn)行氣化。這種技術(shù)通過在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中加入多種催化劑，生產(chǎn)出的混合物中包含了約40%的甲醇和約60%的異丁醇，將生產(chǎn)出的異丁醇通過脫水反應(yīng)生產(chǎn)出異丁烯。制作高辛烷的添加劑也是通過這種技術(shù)，利用天然氣或者煤炭作為原料制得的。

3.3 利用煤合成各類烴化物

通過我國科學(xué)家的多年不斷研究，在當(dāng)今中國的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)得到了快速的發(fā)展，在世界上已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。但是這項(xiàng)技術(shù)還存在一些不足，雖然可以百分之百實(shí)現(xiàn)將甲醇裂解得到烯烴，但是其選擇性還不能實(shí)現(xiàn)完全可選擇，只能達(dá)到85%到90%。因?yàn)檫@些不足，所以通過這個方法制得的產(chǎn)品的純度和產(chǎn)量也受到了一定的影響。所以科學(xué)家們還應(yīng)當(dāng)加大對這項(xiàng)技術(shù)的投入，不斷尋找改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的方法[3]。

4 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，我國國民在日常的生產(chǎn)和生活當(dāng)中需要消耗大量的能源物質(zhì)。煤炭資源作為我們當(dāng)今生活中使用最多的化石能源，隨著我們多年來的不斷使用儲存量也不斷減少。所以不斷對煤化工技術(shù)進(jìn)行發(fā)展和改進(jìn)，并且積極開發(fā)新型煤化工技術(shù)，使煤炭資源更高效的使用，并且符合國家保護(hù)環(huán)境的要求。想要做到這一點(diǎn)，就需要相關(guān)工作人員不斷努力，使我國的煤化工技術(shù)得到更好的發(fā)展。