【摘 要】隨著時(shí)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,人們生活水平的提高,能源已經(jīng)占據(jù)了很重要的位置,甚至影響到國家的世界地位。煤炭能源是目前我國能源中占主導(dǎo)的地位的能源之一,如何提高煤炭的使用率是當(dāng)務(wù)之急。改進(jìn)現(xiàn)有的技術(shù),優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),新的科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展將使得我國的能源發(fā)展早日走上可持續(xù)發(fā)展的道路。
【關(guān)鍵詞】煤化工;技術(shù)發(fā)展;新型煤化工技術(shù);能源
煤炭資源是世界上儲(chǔ)存量最豐富的能源,同時(shí)也是非常重要的化工原料。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,社會(huì)對(duì)它的需求量越來越大,但是其對(duì)環(huán)境所造成的污染也越發(fā)嚴(yán)重,如霧霾等,已經(jīng)造成人們出行的困難。因此,響應(yīng)國家對(duì)保護(hù)環(huán)境的號(hào)召,及時(shí)調(diào)整資源結(jié)構(gòu),發(fā)展新型煤化工技術(shù)具有十分重大的意義。
1煤化工技術(shù)的發(fā)展
1.1煤氣化
煤炭借助相關(guān)的化學(xué)試劑在高溫加熱下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)將固態(tài)的煤炭轉(zhuǎn)化為不同的氣體的混合物,例如碳?xì)浠衔铩⑺魵夂投趸嫉葰饣瘎┒伎梢耘c煤炭發(fā)生相應(yīng)的碳反應(yīng)。另外,煤炭經(jīng)過熱分解后的氣態(tài)物,例如:烴類、水蒸氣和二氧化碳等也能夠和熱碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。采取不同的氣化方法,將煤炭的性質(zhì)和除了氣化的其他外在條件等進(jìn)行一定的改變,所得到的氣體成分也是不盡相同的。依照不同的煤氣爐內(nèi)的不同特點(diǎn),可以把煤氣爐從下到上分為氫化帶、還原帶、干餾帶、干燥帶和灰層。在干燥帶和干餾帶中,煤炭是會(huì)回到高溫加熱,從而放出水分并將水分蒸發(fā)掉。剩下的物質(zhì)就是焦炭在氧化反應(yīng)中所得到的產(chǎn)物。通過氣化后的產(chǎn)物是粗煤氣,經(jīng)過凈化加工后,就能到各種化學(xué)品。
1.2煤焦化
煤焦化也就是煤干餾,是將煤炭與空氣隔離開,再加上強(qiáng)熱得外在條件,進(jìn)行分解的過程。煤化工包含了一次、二次化學(xué)加工和深度化化學(xué)加工的過程,所產(chǎn)生的產(chǎn)品有氣化產(chǎn)品、液化產(chǎn)品、焦化產(chǎn)品以及合成氣化工產(chǎn)品、電石乙炔和焦油化工產(chǎn)品等。這些化工產(chǎn)品在與人們生活息息相關(guān)的工農(nóng)業(yè)等行業(yè)內(nèi)被廣泛的使用,其中許多產(chǎn)品都必不可少的。
1.3煤液化
煤液化是將煤炭中的有機(jī)物分解為流質(zhì)產(chǎn)物的過程,使得可以利用所得到的流質(zhì)的碳?xì)浠衔锶〈秃拖嚓P(guān)的制品。煤液化涵括了直接液化和間接液化兩種技術(shù),具有廣闊的發(fā)展前景,提高了相關(guān)的工藝和技術(shù)的水準(zhǔn),將引領(lǐng)新型煤化工和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重大轉(zhuǎn)變。
直接液化:這項(xiàng)技術(shù)在1913年就被德國的科學(xué)家發(fā)明出來了。在熔劑和高溫的作用下,使得氣態(tài)氫和煤炭進(jìn)行反應(yīng),通過這個(gè)反應(yīng)就提高煤炭的氫含量,最后生產(chǎn)出液體。在1927年,這項(xiàng)技術(shù)被科學(xué)家改進(jìn),將硫化鎢和硫化銅作為催化劑時(shí),液化過程被分為了互相加氫和氣相加氫兩個(gè)階段,并開始建設(shè)大型的煤炭直接液化廠,隨著科技的進(jìn)步,目前出現(xiàn)了許多沒直接液化的企業(yè)。
間接液化:在1923年間接液化的方法問世了,煤炭作為原料,通過氣化合成出CO2+H2,并把這種氣作為原料,在使用催化劑,合成出液態(tài)的烴類。
由于能源危機(jī)的影響,世界上的國家都開始重視煤炭直接液化技術(shù)的發(fā)展,許多科研機(jī)構(gòu)加緊了對(duì)其的開發(fā)研究,開發(fā)出了多種工藝技術(shù),現(xiàn)在最常見的是:供氫溶劑法(EDS)、溶劑精制煤工藝(SRC)、氫煤法(H-Coal)等。
2新興的煤化工技術(shù)
2.1利用煤提煉出甲醇及各種化工產(chǎn)品
現(xiàn)在天然氣是生產(chǎn)甲醇的主要材料,但是我國的煤碳儲(chǔ)存遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然氣和石油的儲(chǔ)存量,因此很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)是利用煤炭作為生產(chǎn)甲醇的主要原料。甲醇同樣也是重要的化工原料,通過羥基化后還可以制取出的是,醋酸、草酸、甲酸以及醋酸酐等多種化工產(chǎn)品。
2.2煤氣化技術(shù)
煤氣化技術(shù)所使用的爐子大部分都是魯奇、殼牌和德士古等爐型,我國都引進(jìn)過上面所提及的幾種爐型并且成功的生產(chǎn)合成化工產(chǎn)品。這種技術(shù)采用了多組分的催化劑,經(jīng)過化學(xué)合成,生產(chǎn)出了包含約占40%的甲醇和約占60%異丁醇的混合物,以生產(chǎn)的異丁醇經(jīng)過脫水處理制取異丁烯,于此同時(shí),所合成氣也可以制成甲基叔丁基醚,這種新型的技術(shù)就是用煤炭以及天然氣作為原料,從而制成高辛烷值的添加劑。
2.3利用煤合成各類烴類物
經(jīng)過科學(xué)獎(jiǎng)多年的刻苦研究,我國中科院的相關(guān)技術(shù)得到了很大的提升,已經(jīng)領(lǐng)先于世界水平,逐漸實(shí)現(xiàn)可把甲醇裂解,從中制取出烯烴的科學(xué)技術(shù)。制出烯烴的成功率達(dá)到了百分之一百,但是其選擇性只有百分之八十五到百分之九十,這項(xiàng)技術(shù)中還存在著一些得無法解決,從而影響了整個(gè)過程中生產(chǎn)出的產(chǎn)品的純度和產(chǎn)量。因此,還需要花費(fèi)些時(shí)間對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。例如,利用Pd催化原料,草酸可以由亞硝酸和甲醇反應(yīng)形成,這項(xiàng)技術(shù)提供新的草酸合成技術(shù)。還有一些公司把CO和甲醇在乙烷等催化劑的作用下,進(jìn)行加壓產(chǎn)生羥基化反應(yīng),最終得到甲酸甲酯(HCOOCH3)。
3 結(jié)束語
伴隨著世界的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步,人們消耗了大量的能源滿足日常的生活需要。煤炭作為世界上儲(chǔ)存量最多的化石能源,關(guān)系到生活的方方面面,因此,對(duì)煤化工技術(shù)的研究、提高是必然的。新興的煤化工技術(shù)和產(chǎn)品具有較好的發(fā)展前景,同時(shí)也可以解決化石產(chǎn)品的無法滿足日常需求的問題。由此可見,對(duì)煤化工技術(shù)的改革已經(jīng)是迫在眉睫,同時(shí)也可以很好的經(jīng)濟(jì)效益,使得我國能源匱乏能夠得到很好的解決,促進(jìn)我國建立資源節(jié)約型、環(huán)境保護(hù)型社會(huì)。
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作者簡(jiǎn)介:
林杉杉(1987.07~)女,山東人,大學(xué)本科,包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院任教,研究方向:應(yīng)用化工技術(shù)。