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摘要:世界各国的能源利用逐渐朝着多样化的趋势发展,许多国家都在煤化工技术投入大量的资金及人力进行深入的研发,以促进本国经济的发展。煤炭资源虽然是世界上存储量最大的化石燃料,但是经过两千多年的开采后,特别是百年来的工业化发展使得其可用储量逐渐减少。同时,由于对煤炭资源的粗放式利用,更是加剧了能源的危机。为了经济发展的可持续性,我们要加大对煤化工技术的发展和应用。
关键词:煤化工技术;发展现状;新型技术
1煤化工技术的发展
煤化工技术主要是指以煤作为原材料,对煤材料进行化学加工,加工以后把煤转化为液体燃料、气体燃料、固体燃料等加工技术。而且还需要对煤化学加工以后的煤产品进行升级优化处理,这样做的目的在于使煤制燃料的使用的价值提高。现在的技术水平下,煤化工技术主要分成三种,分别是煤气化、煤干馏和煤液化。
1.1煤气化
煤气化是指使用化学原料进行碳化学处理,需要经过高温环境,是其转化为气体混合物[2]。在对碳使用化学技术转化气态过程中,主要使用的气剂为二氧化碳和空气。化学分解的同时,煤原料在热分解过程中也会产生气态物,气态物也会和热碳发生均相反应。
1.2煤干馏
煤干馏在工业生产中有一个别名叫煤焦化,对这种煤进行的技术主要是使煤和空气进行隔绝然后采用强热分解。焦化的产品非常多,而且在使用中有着很多产品无法代替的特征。煤化工产品中主要包括气化产品、液化产品、焦化产品、合成气化产品等,这些煤化工产品在很多行业都有着广泛的使用,包括农业行业的使用、工业行业的使用、医药行业的使用等。
1.3煤液化
煤液化主要是指将煤原料中包含的有机质进行流质液体的转换,并且把这样的煤液化在转换中使用。使煤液化的前景非常大,研究的经济价值也非常高。如果在高等院校的煤化工专业中对这方面研究,并且能够使煤液化获得提升,这个方面的发展将是煤化工未来发展的方向。
2新型煤化工发展的意义
2.1对我国能源安全保障的作用
目前我国经济发展的主要模式是资源型的发展方向,这样的模式下要获得经济的快速发展,就需要消耗很大的自然资源,石油资源在经济发展中有着举足轻重的作用。
2.2新型煤化技术的研究符合我国的环保政策
在我国的经济发展过程中,采用的是加工模式,这就需要使用大量的社会资源。随着经济发展,这种模式也造成了严重的环境污染。新型的煤化技术和传统的煤化技术相比,有着技术方面的优势,也更符合环保的理念。使用新型的煤化技术,不仅能在煤炭的转化率及煤炭利用结构和质量上进行改变,还能够提高产品的附加值,在使用的效率方面获得提升,这样就减少了煤炭的污染物排放,使环境获得保护,推动煤炭行业的可持续发展。
3新型的煤化工技术
3.1甲醛合成技术
现阶段,甲醛的生产往往是以天然气作为生产的基础原材料,但由于我国天然气存储量不足,使得甲醛的生产成本显得过于高昂,在这样的形势下,有关研发机构尝试利用煤炭来进行甲醛的生产,从而研发出了甲醛的合成技术,如今已成为新兴的煤化工技术的重要成就。使用煤化工工艺合成甲醛的流程主要将焦炉气脱硫后,经气柜对其进行压缩后再次做精脱硫处理,再借助空气的成分对其进行转化、合成压缩,进而完成甲醛的合成。从产业发展现状来看,我国的甲醛合成技术发展已经比较成熟,但是甲醛的市场需求量波动较大,其市场环境不够健全,使得甲醛的生产缺少规模化生产的经验,这也就成为这种煤化工的新型技术发展的不利因素。
3.2氨合成技术
我国的石油及天然气资源较少,而煤炭资源比较丰富。随着煤化工技术的进步,以煤炭为基础原材料的氨合成工厂依然有着发展的空间。这种煤化工技术的工艺流程主要包括水煤浆气化和常压气化两种工艺路线。水煤浆气化的工艺路线的特点是烟煤作为主要原料,将其制成水煤浆后经大型空分設备供氧气化,将氮气配入合成气中,经催化试剂反应后生成氢气和二氧化碳,再经甲醇和液氮脱去其中的杂质,再加入氮气后制成净化合成器后去氨的合成工艺流程。常压的气化路线常以无烟煤为原材料,经空气气化后过常压做脱硫处理,然后经低压压缩后脱去二氧化碳,再经净化、高压压缩后去氨合成。如今氨合成的生产厂家的数量规模不断扩大,也逐渐向以煤炭为基础原料的生产方向发展,未来有着良好的发展前景。
3.3煤制天然气技术
煤制天然气的生产工艺要将煤炭气化而制成合成气,经CO转变及净化后,再与甲烷产生化学反应后制成天然气。这项工艺流程在技术上是比较成熟的,国内目前的研发重点在于对气化技术做进一步改进和完善上,煤制天然气另外一种关键技术为甲烷化的工艺,我国目前还没有规模化合成的工艺,其核心技术还是要从国外引进。
3.4利用煤合成各类烃化物
经过科研人员的不懈努力,我国在利用煤炭来合成各种烃化物方面取得了显著的成就,但该技术还存在一定的不足。虽然能够将甲醇裂化产出烯烃,还只有八到九成的可选择性,使得产品产出的质量及数量受到一定的影响。
3.5以煤气化为核心的多联产系统
在煤化工产业的发展中,以煤气化为中心的多联产体系有着多种形式,其特征主要包括:以煤炭作为气化的原材料,将产出的煤气制成合成的液体状原料和燃料,再经过多种产品的工艺流程的集成和优化,从而起到降低生产总成本,切实保护环境的作用。我国在多联产的系统方面进行了集成系统及核心技术的研发,在不久的将来会有着广阔的发展前景。
4煤化工技术未来的发展趋势
我国传统煤化工发展较早,但受到环保政策限制,加之盲目发展且下游市场低迷,未来需要走优势资源整合、淘汰落后产能、集约发展的道路。而新型煤化工产品作为清洁能源和石油化工替代品,需求空间相对较大,发展前景广阔。鉴于前期发展过程中出现的盲目发展、污染严重、资源浪费等问题,煤化工在未来产业发展上,应重点围绕以下方面。
一是优化示范工程技术,创新发展。当前,我国的现代煤化工产业仍处于起步阶段,大部分关键技术刚刚工业化生产,技术路线和工艺需要进一步调整,未来应重点从加强产业体系化、通过减少资源消耗增加成本优势、改进工艺路线提高能效、减少污染排放等方面创新发展,实现首创技术产业化。
二是实现煤炭与能源化工大型化、一体化生产,延长产业链。目前我国新型煤化工产业链相对较短,终产物品类少,且产品同质化严重,未来应合理结合煤炭资源状况和化工技术知识,破除产业格局,跨行业、跨地区配置资源,形成煤炭-能源-化工一体化产业链,提高煤化工技术的利用效果,加速革新换代,降低开发及加工成本,加强相关企业之间的联合,形成新型产业。
三是推进煤化工与关联产业的融合发展。目前,传统煤化工和新型煤化工均存在资源利用率低的问题,未来发展将朝向多联产技术,采取煤化电热一体化,推动煤化工与石油化工等产业融合,充分利用资源,提高综合能效。例如,与石油化工融合,将液化的中间产物作为原料应用到炼油厂,通过相互优化调和,不仅可以提高石油化工产品的质量,也可以减少机动车尾气中污染物(CO2、NOx等)的排放;煤制天然气与煤制甲醇、煤制烯烃等产业融合,可以充分发挥各产品的优势,取长补短,提高整体的经济效益和抗风险能力。
总之,煤化工技术在我国起步较晚,但发展较快,目前已经具备一定的基础,它的发展符合我国“富煤少油缺气”的现状,在经济可持续发展中起着十分重要的作用。发展新型煤化工在我国得到了政策上的大力支持,具有很大的优势,决定了煤化工项目具有广阔的发展前景,但是新型煤化工产业的发展给我国带来机遇的同时也带来了挑战,金融动荡、石油价格、环境污染等限制了它的发展,我国必须要加大煤化工技术的开发力度,努力提高技术水平,形成规模效应,大力推动下游产品链结构的发展,降低资源成本,提高在煤化工市场上的竞争力。
参考文献
[1]赵贤.现代煤化工技术现状及趋势分析[J].技术论坛,2017,8:285.
[2]刘丽秀.煤化工技术的发展与新型煤化工技术[J].煤炭技术,2014(2):196-198.
[3]李哲.煤化工技术的发展与新型煤化工技术探讨[J].科技创新与应用,2013(21):104.
关键词:煤化工技术;发展现状;新型技术
1煤化工技术的发展
煤化工技术主要是指以煤作为原材料,对煤材料进行化学加工,加工以后把煤转化为液体燃料、气体燃料、固体燃料等加工技术。而且还需要对煤化学加工以后的煤产品进行升级优化处理,这样做的目的在于使煤制燃料的使用的价值提高。现在的技术水平下,煤化工技术主要分成三种,分别是煤气化、煤干馏和煤液化。
1.1煤气化
煤气化是指使用化学原料进行碳化学处理,需要经过高温环境,是其转化为气体混合物[2]。在对碳使用化学技术转化气态过程中,主要使用的气剂为二氧化碳和空气。化学分解的同时,煤原料在热分解过程中也会产生气态物,气态物也会和热碳发生均相反应。
1.2煤干馏
煤干馏在工业生产中有一个别名叫煤焦化,对这种煤进行的技术主要是使煤和空气进行隔绝然后采用强热分解。焦化的产品非常多,而且在使用中有着很多产品无法代替的特征。煤化工产品中主要包括气化产品、液化产品、焦化产品、合成气化产品等,这些煤化工产品在很多行业都有着广泛的使用,包括农业行业的使用、工业行业的使用、医药行业的使用等。
1.3煤液化
煤液化主要是指将煤原料中包含的有机质进行流质液体的转换,并且把这样的煤液化在转换中使用。使煤液化的前景非常大,研究的经济价值也非常高。如果在高等院校的煤化工专业中对这方面研究,并且能够使煤液化获得提升,这个方面的发展将是煤化工未来发展的方向。
2新型煤化工发展的意义
2.1对我国能源安全保障的作用
目前我国经济发展的主要模式是资源型的发展方向,这样的模式下要获得经济的快速发展,就需要消耗很大的自然资源,石油资源在经济发展中有着举足轻重的作用。
2.2新型煤化技术的研究符合我国的环保政策
在我国的经济发展过程中,采用的是加工模式,这就需要使用大量的社会资源。随着经济发展,这种模式也造成了严重的环境污染。新型的煤化技术和传统的煤化技术相比,有着技术方面的优势,也更符合环保的理念。使用新型的煤化技术,不仅能在煤炭的转化率及煤炭利用结构和质量上进行改变,还能够提高产品的附加值,在使用的效率方面获得提升,这样就减少了煤炭的污染物排放,使环境获得保护,推动煤炭行业的可持续发展。
3新型的煤化工技术
3.1甲醛合成技术
现阶段,甲醛的生产往往是以天然气作为生产的基础原材料,但由于我国天然气存储量不足,使得甲醛的生产成本显得过于高昂,在这样的形势下,有关研发机构尝试利用煤炭来进行甲醛的生产,从而研发出了甲醛的合成技术,如今已成为新兴的煤化工技术的重要成就。使用煤化工工艺合成甲醛的流程主要将焦炉气脱硫后,经气柜对其进行压缩后再次做精脱硫处理,再借助空气的成分对其进行转化、合成压缩,进而完成甲醛的合成。从产业发展现状来看,我国的甲醛合成技术发展已经比较成熟,但是甲醛的市场需求量波动较大,其市场环境不够健全,使得甲醛的生产缺少规模化生产的经验,这也就成为这种煤化工的新型技术发展的不利因素。
3.2氨合成技术
我国的石油及天然气资源较少,而煤炭资源比较丰富。随着煤化工技术的进步,以煤炭为基础原材料的氨合成工厂依然有着发展的空间。这种煤化工技术的工艺流程主要包括水煤浆气化和常压气化两种工艺路线。水煤浆气化的工艺路线的特点是烟煤作为主要原料,将其制成水煤浆后经大型空分設备供氧气化,将氮气配入合成气中,经催化试剂反应后生成氢气和二氧化碳,再经甲醇和液氮脱去其中的杂质,再加入氮气后制成净化合成器后去氨的合成工艺流程。常压的气化路线常以无烟煤为原材料,经空气气化后过常压做脱硫处理,然后经低压压缩后脱去二氧化碳,再经净化、高压压缩后去氨合成。如今氨合成的生产厂家的数量规模不断扩大,也逐渐向以煤炭为基础原料的生产方向发展,未来有着良好的发展前景。
3.3煤制天然气技术
煤制天然气的生产工艺要将煤炭气化而制成合成气,经CO转变及净化后,再与甲烷产生化学反应后制成天然气。这项工艺流程在技术上是比较成熟的,国内目前的研发重点在于对气化技术做进一步改进和完善上,煤制天然气另外一种关键技术为甲烷化的工艺,我国目前还没有规模化合成的工艺,其核心技术还是要从国外引进。
3.4利用煤合成各类烃化物
经过科研人员的不懈努力,我国在利用煤炭来合成各种烃化物方面取得了显著的成就,但该技术还存在一定的不足。虽然能够将甲醇裂化产出烯烃,还只有八到九成的可选择性,使得产品产出的质量及数量受到一定的影响。
3.5以煤气化为核心的多联产系统
在煤化工产业的发展中,以煤气化为中心的多联产体系有着多种形式,其特征主要包括:以煤炭作为气化的原材料,将产出的煤气制成合成的液体状原料和燃料,再经过多种产品的工艺流程的集成和优化,从而起到降低生产总成本,切实保护环境的作用。我国在多联产的系统方面进行了集成系统及核心技术的研发,在不久的将来会有着广阔的发展前景。
4煤化工技术未来的发展趋势
我国传统煤化工发展较早,但受到环保政策限制,加之盲目发展且下游市场低迷,未来需要走优势资源整合、淘汰落后产能、集约发展的道路。而新型煤化工产品作为清洁能源和石油化工替代品,需求空间相对较大,发展前景广阔。鉴于前期发展过程中出现的盲目发展、污染严重、资源浪费等问题,煤化工在未来产业发展上,应重点围绕以下方面。
一是优化示范工程技术,创新发展。当前,我国的现代煤化工产业仍处于起步阶段,大部分关键技术刚刚工业化生产,技术路线和工艺需要进一步调整,未来应重点从加强产业体系化、通过减少资源消耗增加成本优势、改进工艺路线提高能效、减少污染排放等方面创新发展,实现首创技术产业化。
二是实现煤炭与能源化工大型化、一体化生产,延长产业链。目前我国新型煤化工产业链相对较短,终产物品类少,且产品同质化严重,未来应合理结合煤炭资源状况和化工技术知识,破除产业格局,跨行业、跨地区配置资源,形成煤炭-能源-化工一体化产业链,提高煤化工技术的利用效果,加速革新换代,降低开发及加工成本,加强相关企业之间的联合,形成新型产业。
三是推进煤化工与关联产业的融合发展。目前,传统煤化工和新型煤化工均存在资源利用率低的问题,未来发展将朝向多联产技术,采取煤化电热一体化,推动煤化工与石油化工等产业融合,充分利用资源,提高综合能效。例如,与石油化工融合,将液化的中间产物作为原料应用到炼油厂,通过相互优化调和,不仅可以提高石油化工产品的质量,也可以减少机动车尾气中污染物(CO2、NOx等)的排放;煤制天然气与煤制甲醇、煤制烯烃等产业融合,可以充分发挥各产品的优势,取长补短,提高整体的经济效益和抗风险能力。
总之,煤化工技术在我国起步较晚,但发展较快,目前已经具备一定的基础,它的发展符合我国“富煤少油缺气”的现状,在经济可持续发展中起着十分重要的作用。发展新型煤化工在我国得到了政策上的大力支持,具有很大的优势,决定了煤化工项目具有广阔的发展前景,但是新型煤化工产业的发展给我国带来机遇的同时也带来了挑战,金融动荡、石油价格、环境污染等限制了它的发展,我国必须要加大煤化工技术的开发力度,努力提高技术水平,形成规模效应,大力推动下游产品链结构的发展,降低资源成本,提高在煤化工市场上的竞争力。
参考文献
[1]赵贤.现代煤化工技术现状及趋势分析[J].技术论坛,2017,8:285.
[2]刘丽秀.煤化工技术的发展与新型煤化工技术[J].煤炭技术,2014(2):196-198.
[3]李哲.煤化工技术的发展与新型煤化工技术探讨[J].科技创新与应用,2013(21):104.