煤化工工藝學(xué)緒論

1煤化工工藝學(xué)河南城建學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系趙振新（博士）副教zx@9號樓C座402室第一章緒論基本概念化學(xué)工業(yè)：指生產(chǎn)過程中化學(xué)方法占主要地位的制造工業(yè)。化工工藝：由原料到化工產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化工藝，系指將原料物質(zhì)主要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的方法和過程，包括全部的化學(xué)和物理措施?；ぴ希?.基礎(chǔ)化工原料和一般化工原料；

2.有機(jī)化工原料和無機(jī)化工原料一、化學(xué)工業(yè)的范圍與分類2化學(xué)工業(yè)起始原料是空氣、水、礦物、生物。對無機(jī)化學(xué)工業(yè)而言，礦物常常是最重要的原料；而對氨的合成而言，關(guān)鍵的原料是氮和氫的制得，因而常用煤、油、天然氣等有機(jī)原料?；瘜W(xué)工業(yè)的基本原料，即大部分產(chǎn)品的原料中,起主要作用的原料是石油（或加工后的各種餾份）天然氣、煤。利用生物質(zhì)資源獲取有機(jī)原料或產(chǎn)品已有悠久歷史。與石油、天然氣、煤等化石燃料不同，生物質(zhì)資源是可再生資源。

32.化學(xué)工業(yè)的范圍及分類按學(xué)科分為：無機(jī)化工、有機(jī)化工、高分子化工、精細(xì)化工、生物化工、煤化工、石油化工等。按分原料分為：石油化學(xué)工業(yè)、煤化學(xué)工業(yè)、生物化學(xué)工業(yè)、農(nóng)林化學(xué)工業(yè)等。按產(chǎn)品噸位分為：大噸位產(chǎn)品、精細(xì)化學(xué)品，前者指產(chǎn)量大對國民經(jīng)濟(jì)影響大的一些產(chǎn)品，如氨、乙烯、甲醇，后者指產(chǎn)量小、品種多，但價值高的產(chǎn)品，如藥品、染料等。4二、化工工藝學(xué)的分類研究內(nèi)容：生產(chǎn)方法、原理、流程和設(shè)備?；瘜W(xué)工藝分類：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型和特點，或生產(chǎn)產(chǎn)品的不同有無機(jī)化工工藝學(xué)、有機(jī)化工工藝學(xué)、高分子化工工藝學(xué)、精細(xì)化工工藝學(xué)、生物化工工藝學(xué)、石油化工工藝學(xué)、煤化工工藝學(xué)、釀造工藝學(xué)、水泥工藝學(xué)等。原料過程（工藝）產(chǎn)品51.所涉及的范疇是相同的：一般都包括原料的選擇和預(yù)處理，生產(chǎn)方法的選擇及方法原理，設(shè)備作用、結(jié)構(gòu)和操作，催化劑的選擇和使用，其他物料的影響，操作條件的影響和控制，產(chǎn)品規(guī)格和副產(chǎn)物的分離與利用，不同工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評比和環(huán)境評價等。2.個別生產(chǎn)的特殊性：生產(chǎn)不同的化學(xué)產(chǎn)品要采用不同的化學(xué)工藝；生產(chǎn)相同產(chǎn)品但原料路線不同時，也要求采用不同的化工工藝。

化工工藝的特點：6三、煤化工工藝學(xué)

定義：煤化學(xué)工業(yè)是以煤為原料經(jīng)過化學(xué)加工實現(xiàn)煤綜合利用的工業(yè)，簡稱煤化工。

研究內(nèi)容包括：煉焦化學(xué)工業(yè)、煤氣工業(yè)、煤制人造石油工業(yè)、煤制化學(xué)品工業(yè)及其他煤加工制品工業(yè)等。71.煤炭資源煤主要含C，還含有少量的H、N、S、O等元素。煤主要由有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。中國是世界上煤炭資源豐富的國家之一，煤炭儲量遠(yuǎn)大于石油、天然氣儲量。世界和中國能源消耗構(gòu)成89煤炭需求預(yù)測2050能源消費總量：63億tce2005-2050總煤耗量：1158億tce9煤的形成及結(jié)構(gòu)煤炭形成褐煤、煙煤和無煙煤，是近代煤綜合利用和化學(xué)加工的主要煤種。煤化序列為：植物泥炭(腐泥)褐煤煙煤無煙煤102.煤化工發(fā)展簡史煤化工的發(fā)展始于18世紀(jì)后半葉，19世紀(jì)形成了完整的煤化學(xué)工業(yè)體系。進(jìn)入20世紀(jì)，許多有機(jī)化學(xué)品多以煤為原料生產(chǎn)，煤化學(xué)工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。1）初期時期1812年，歐洲干餾煤氣用于街道照明；1816年，美國煤干餾法生產(chǎn)煤氣。1920-1930年低溫干餾發(fā)展較快，生產(chǎn)液體燃料。1825年英國人從煤焦油中分離出苯、甲苯、萘等。112）全面發(fā)展時期

二次世界大戰(zhàn)前夕和戰(zhàn)期，煤化學(xué)工業(yè)取得了全面迅速發(fā)展。德國為了戰(zhàn)爭，開展了煤制取液體燃料的研究和工業(yè)生產(chǎn)。德國建立了大型煤低溫干餾工廠，所得半焦用于造氣，經(jīng)費托合成制取液體燃料；低溫干餾焦油經(jīng)簡單處理后作為海軍船用燃料，或經(jīng)高壓加氫制取汽油或柴油。同時，從煤焦油中提取各種芳烴及雜環(huán)有機(jī)化學(xué)品，作為燃料、炸藥等的原料。122）全面發(fā)展時期

133）蕭條時期二次大戰(zhàn)后，由于大量廉價石油、天然氣的開采，除煉焦工業(yè)隨鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展外，工業(yè)上大規(guī)模由煤制取液體燃料的生產(chǎn)暫時中斷。代之興起的是石油和天然氣為原料的石油化工。南非以煤為原料合成液體燃料的工業(yè)一直在發(fā)展，南非沙索公司在國際石油禁運條件下，發(fā)展了煤間接液化制油（南非的高灰煤不適于直接液化）。143）蕭條時期1955年建成第一個示范工廠，之后又建設(shè)了２個大型商業(yè)化工廠，年處理褐煤4600萬噸，年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬噸，其中油品占60%，提供南非國內(nèi)約40%的油品需求，對南非國民生產(chǎn)總值的貢獻(xiàn)達(dá)4%。2005年實現(xiàn)111億美元的銷售收入，43億美元利潤南非Sasol運行中的煤間接液化工廠154）技術(shù)開發(fā)時期1973年由于中東戰(zhàn)爭及石油的漲價，煤化工的發(fā)展再次重視。20世紀(jì)80年代后期，煤化工有了新的突破，成功的由煤制成了乙酐。煤化學(xué)品成功一例。煤生產(chǎn)氣體燃料、液體燃料和化學(xué)品，用于發(fā)電、工業(yè)鍋爐和民用等。

但利用效率低，污染嚴(yán)重，需有效、經(jīng)濟(jì)和合理的利用煤，實現(xiàn)煤的綜合利用。163.煤化工的范疇從煤加工過程分，煤化工包括煤的干餾（含煉焦和低溫干餾）、氣化、液化和合成化學(xué)品等。煤的焦化：是煉焦。同時得到焦油、煤氣?；蚍Q部分液化和部分氣化。煤的氣化：是將其變成水煤氣或發(fā)生爐煤氣，然后作燃料或化工原料。煤的液化：是將其變成芳烴、烷烴、脂肪烴等油品。179.181919四、本課程內(nèi)容及要求必修的專業(yè)骨干課，主要內(nèi)容為煤化學(xué)工藝基本原理、重要工藝過程和設(shè)備以及有關(guān)煤化工進(jìn)展。煤的低溫干餾煉焦煉焦化學(xué)產(chǎn)品的回收與精制煤的氣化煤間接液化煤直接液化煤的碳素制品煤化工生產(chǎn)的污染和防止20五、參考書目《煤化工工藝學(xué)》第二版，郭樹才主編，化學(xué)工業(yè)出版社（▲）《煤化學(xué)產(chǎn)品工藝學(xué)》肖瑞華、白金鋒主編，冶金工業(yè)出版社《煤液化技術(shù)》《煉焦工藝學(xué)》

21國家組織編制相關(guān)規(guī)劃研究《國家煤制烯烴生產(chǎn)力布局規(guī)劃》《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃》(含煤基新能源)《黃河中上游能源產(chǎn)業(yè)區(qū)域戰(zhàn)略環(huán)評》《石油和化學(xué)工業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃研究》2222國家石化產(chǎn)業(yè)振興調(diào)整規(guī)劃發(fā)布“未來幾年，石化行業(yè)總供給與總需求格局不會有大的改變，原油、有機(jī)化工原料、三大合成材料國內(nèi)生產(chǎn)不能滿足國內(nèi)市場需求，仍然要依靠進(jìn)口，我國石化產(chǎn)品消費仍處于增長期，油品、化肥和農(nóng)藥剛性需求長期存在，高端石化產(chǎn)品市場潛力巨大。石化產(chǎn)業(yè)正處在由大到強轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期，產(chǎn)業(yè)振興的綜合優(yōu)勢依然存在，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢沒有改變?！彼膫€結(jié)合：穩(wěn)定生產(chǎn)運行和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)振興相結(jié)合；調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和增加有效供給相結(jié)合；加強技術(shù)改造和推進(jìn)自主創(chuàng)新相結(jié)合；推動重大項目與調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局相結(jié)合。232324以提升高端石化產(chǎn)品規(guī)模和水平為目標(biāo)，實施原料多元化戰(zhàn)略，大力推進(jìn)煤化工、鹽化工、石油化工融合發(fā)展；穩(wěn)步推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展，依托河南煤化集團(tuán)、中平能化集團(tuán)兩大企業(yè)，積極引進(jìn)戰(zhàn)略投資者，重點在豫北、豫西、豫東等區(qū)域建設(shè)大型煤化工及深加工項目，鼓勵發(fā)展甲醇制烯烴、乙二醇、醋酸、聚甲醛、醋酸乙烯等深加工產(chǎn)品。河南省化學(xué)工業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位：以煤化工為主，與鹽化工融合發(fā)展，重點發(fā)展石化原料及新材料等高端石化產(chǎn)品。2009年1-3月甲醇價格降幅較大，近期有所回升聚氯乙烯受出口影響較大，是跌幅較大的產(chǎn)品25煤化工產(chǎn)品價格變化26數(shù)據(jù)顯示：2008年9月至今，我國甲醇產(chǎn)品成本低于甲醇市場售價，大面積虧損。26提高現(xiàn)有甲醇產(chǎn)品的附加價值27聚四亞甲基醚二醇(PolytetramethyleneEtherGlycol)γ-丁內(nèi)酯1,4-二羥基丁烷(1,4-butanediol)聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene

terephthalate)聚氯乙烯（Polyvinylchloride，PVC）聚乙烯醇常壓固定床氣化焦化焦炭電石化肥甲醇技術(shù)產(chǎn)品先進(jìn)的煤氣化及下游合成等技術(shù)。煤基新能源產(chǎn)品（油、氣、二甲醚等）煤基有機(jī)原料產(chǎn)品（乙二醇、醋酸、烯烴等）新型煤化工傳統(tǒng)煤化工28煤化工發(fā)展方向全國主要煤化工產(chǎn)品產(chǎn)量萬噸序號85產(chǎn)品2005年2006年2007年2008年20091化肥4802.55168.8578658676706.22氮肥35793782.34217433145343甲醇536758.5105811261133.44二甲醚1032851502305燒堿12401503.71826.61852.119236PVC649811.1931.0881.79157電石8951251.61475.91360.81503.38焦炭3248932359.334310到2010年底，我國甲醇總產(chǎn)能接近2800萬噸/年，二甲醚產(chǎn)能約1500萬噸/年，而行業(yè)開工率均不足40%。電石、PVC、焦碳等產(chǎn)品產(chǎn)量整體增加不大，市場前景不明朗。29二十一世紀(jì)以來，我國產(chǎn)油能力小幅提高，需求逐年遞增，進(jìn)口量大幅度增加。2008年中國原油產(chǎn)量18970萬噸，進(jìn)口量17900萬噸，表觀消費量36870萬噸。對外依存度48.5%。

成品油和石化產(chǎn)品的需求將繼續(xù)穩(wěn)定增長，國內(nèi)原油供應(yīng)不能滿足快速增長的需求,我國煤炭資源相對豐富，從保障能源安全角度,需要發(fā)展以煤化工為重點的石油替代產(chǎn)業(yè)。石化產(chǎn)品市場需求旺盛，對外依存度仍居高不下乙二醇生產(chǎn)能力約272萬噸/年，產(chǎn)量為256萬噸，表觀消費量775萬噸，缺口500萬噸，自給率僅為27%。丙烯產(chǎn)量約1000萬噸，當(dāng)量消費量達(dá)到1580萬噸，當(dāng)量自給率為63%。2008年乙烯產(chǎn)量994萬噸，但當(dāng)量消費卻達(dá)到了2053萬噸，自給率僅為48.4%新型煤化工——石油替代30氣化技術(shù)水煤漿氣化與粉煤氣化在國內(nèi)建設(shè)多套大型氣化爐在國內(nèi)運行和試運行，積累了經(jīng)驗和教訓(xùn)，國內(nèi)氣化爐技術(shù)開發(fā)在加快。凈化技術(shù)魯奇、林德大型化技術(shù)成熟國內(nèi)大連理工技術(shù)在華魯恒升、柳州、云南解化等企業(yè)應(yīng)用?？辗旨夹g(shù)國內(nèi)外空分技術(shù)十分成熟，大型化進(jìn)程較快，可以在美國AP、法液空、杭氧、開封等廠家等多家比選。FT合成技術(shù)國內(nèi)外均開發(fā)成功掌握了費托合成催化劑和反應(yīng)器等核心技術(shù)，并具有大型工業(yè)化能力。甲烷化技術(shù)ICI、托普索技術(shù)各具特色，國內(nèi)研發(fā)加快，熱回收效率成為關(guān)鍵核心水平烯烴轉(zhuǎn)化技術(shù)DMTO、MTP、SMTO、FMTP、MTO技術(shù)集成與工程化集各大工程公司所長，實現(xiàn)最優(yōu)工程化設(shè)計31新型煤化工——先進(jìn)技術(shù)支撐煤制油煤制天然氣二甲醚、甲醇煤制烯烴煤制乙二醇醋酸等走新型煤化工之路，重點發(fā)展間接替代石油的有機(jī)原料產(chǎn)品。間接替代——煤制有機(jī)原料直接替代——煤基新能源32煤化工方向主導(dǎo)產(chǎn)品鏈選擇---揚長避短煤炭資源水資源交通運輸產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)產(chǎn)品市場技術(shù)來源注重競爭能力和特色注重產(chǎn)業(yè)協(xié)同效益核心產(chǎn)品規(guī)?；掠萎a(chǎn)品精細(xì)化、系列化和高附加值化。

滾動發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn),分期實施.(2015年前為近期,2015-2020年為遠(yuǎn)期)33“國家穩(wěn)步推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，以緩解石油供應(yīng)的緊張局面的基本思路進(jìn)一步明確。這無疑將進(jìn)一步加快煤炭企業(yè)與化工企業(yè)的兼并、重組。”一位煤炭業(yè)內(nèi)人士表示?！鞍凑彰夯ぎa(chǎn)業(yè)鏈，由煤到甲醇，再到二甲醚、尿素、醋酸、三聚氰胺、烯烴等產(chǎn)品，是利潤層層翻番的遞進(jìn)過程?！睆拿禾考庸ぴ鲋到嵌瓤矗禾堪l(fā)電可增值２倍，煤制甲醇可增值約４倍，甲醇進(jìn)一步深加工為烯烴等化工產(chǎn)品則可增值８～１２倍，因此，企業(yè)對延長產(chǎn)業(yè)鏈條、發(fā)展煤化工具有較高的積極性。"34神華煤轉(zhuǎn)化技術(shù)研發(fā)神華煤制油研究中心中試基地35上海煤直接液化PDU裝置863催化劑制備單元36神華煤直接液化示范工程總體規(guī)劃神華煤直接液化工業(yè)示范工程是我國石油替代戰(zhàn)略的重要組成部分，是二戰(zhàn)后世界上首套煤直接液化工業(yè)裝置。建設(shè)地點：內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市的馬家塔規(guī)劃規(guī)模：500萬噸油品/年（分二期建設(shè)）示范規(guī)模：100萬噸油品/年（一期工程第一條生產(chǎn)線）37神華集團(tuán)煤轉(zhuǎn)化項目發(fā)展規(guī)劃包頭煤化工大保當(dāng)煤間接液化馬家塔煤直接液化生產(chǎn)能力:600萬噸/年一期:300萬噸/年甲醇:180萬噸/年MTO:60萬噸/年榆林煤化工甲醇:300萬噸/年MTO:100萬噸/年生產(chǎn)能力:600萬噸/年一期:300萬噸/年先期(第一條生產(chǎn)線):100萬噸/年新疆能源煤制油直接液化：300萬噸/年間接液化：300萬噸/年呼倫貝爾煤化工烯烴：52萬噸/年間接液化：300萬噸/年通遼煤化工化肥:52萬噸/年神華寧煤煤間接液化煤化工間接液化:300萬噸/年甲醇：25萬噸/年烯烴：52萬噸/年二甲醚：51萬噸/年3838永煤公司鶴煤公司焦煤公司中原大化省煤氣公司五家企業(yè)重組共托河南煤炭大業(yè)企業(yè)實力全省煤炭產(chǎn)量超過4400萬噸，占全省1/4，擁有煤炭資源300億噸以上總資產(chǎn)752億元，凈資產(chǎn)272億元在職職工19萬人。營業(yè)收入突破800億元，利稅超過90億元。擁有多家大型煤化工企業(yè)39河南煤業(yè)化工集團(tuán)重組39河南煤業(yè)化工集團(tuán)-----煤化工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先地位在國內(nèi)擁有多套大型煤氣化裝置的企業(yè)集團(tuán)3套大甲醇（龍宇煤化工、中原大化、鶴壁）龍宇50萬噸/年甲醇項目創(chuàng)造了三項全國紀(jì)錄同等規(guī)模的煤化工項目全國工期最短全國第一套殼牌氣化爐用于制甲醇裝置全國第一個在煤化工中使用國產(chǎn)大空分裝置國產(chǎn)化航天爐首臺套投產(chǎn)濮陽龍宇--航天爐HT-L粉煤加壓氣化爐投產(chǎn)新鄉(xiāng)中新化工有限：一期30萬噸甲醇項目在建4040核心規(guī)劃產(chǎn)品選擇甲醇延伸加工整合已經(jīng)和即將形成的甲醇生產(chǎn)能力，大力推廣甲醇燃料。醋酸國內(nèi)產(chǎn)能約457萬噸，產(chǎn)量216.7萬噸，市場壓力大。重點進(jìn)行延伸加工。結(jié)合電石建設(shè)醋酸乙烯/聚乙烯醇。乙二醇2008年國內(nèi)乙二醇表觀消費量775萬噸，自給率僅為27%。市場缺口500萬噸，作為發(fā)展重點，并根據(jù)市場情況發(fā)展聚脂產(chǎn)業(yè)。低碳醇/DMC良好的汽油添加劑，市場前景廣闊。41核心規(guī)劃產(chǎn)品選擇及規(guī)模高端材料產(chǎn)品碳纖維:高端材料,國內(nèi)消費6000噸,產(chǎn)量僅數(shù)百噸。近期規(guī)劃建設(shè)4000噸聚甲醛：2009年國內(nèi)產(chǎn)能約15萬噸，進(jìn)口20多萬噸，開封龍宇一期在建4萬噸，二期在建6萬噸，總規(guī)模達(dá)到10萬噸。聚碳酸酯:近期規(guī)劃10萬噸。我國目前產(chǎn)能達(dá)到37萬噸/年，2009年表觀消費量高達(dá)120萬t，產(chǎn)品自給率只有30%。三胺泡沫：按照中原大化6萬噸裝置建設(shè)100萬方新型三胺泡沫材料。合成氨-尿素穩(wěn)定現(xiàn)有尿素產(chǎn)能，維持在河南的龍頭地位。重點發(fā)展三胺產(chǎn)品，近期建設(shè)10萬噸三胺，做大作強尿素深加工產(chǎn)品鏈。鹽化工利用濮陽鹽資源、鶴壁石灰石資源和電資源，按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式適度發(fā)展兩堿鹽化工，永龍在建100萬噸真空制鹽，近期規(guī)劃發(fā)展鹽下游產(chǎn)品PVC改性材料。42產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向煤化工煤氣化煤液化煤焦化：2008年全國32359萬噸，河南2042萬噸，占全國6.3%河南煤業(yè)集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向是立足以煤氣化為龍頭，采用先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，發(fā)展市場前景好的高附加值化工產(chǎn)品。43發(fā)展方向產(chǎn)業(yè)煤氣化（CO+H2)燃料清潔能源合成氨尿素尿素延伸加工產(chǎn)品甲醇MTOMTP制烯烴乙二醇充分利用在粉煤加壓氣化方面的技術(shù)優(yōu)勢，以煤氣化技術(shù)為龍頭，以煤制合成氣（CO和H2）為核心，以甲醇延伸加工和甲醇制烯烴為主干，發(fā)展產(chǎn)品鏈長、資源利用效率高、市場需求量大的煤氣化系列產(chǎn)品。44煤化工產(chǎn)業(yè)布局——四大區(qū)域45中平能化集團(tuán)中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司是經(jīng)河南省委、省政府批準(zhǔn)，在平煤集團(tuán)和中國神馬集團(tuán)的基礎(chǔ)上重組整合而成。是河南省國資委出資設(shè)立的國有獨資公司。46煤化工煤焦煤電合成原料氣氣化焦油、粗苯焦炭煉焦發(fā)電洗選合成氨甲醇聚乙烯乙烯二甲醚甲醛醋酸醋酐聚甲醛樹脂鹵水（鹽）尿素低鹽重質(zhì)純堿氯化銨復(fù)合肥氫氣焦油加工萘、蒽醌、咔唑等高附加值精細(xì)化工原料針狀焦、改質(zhì)瀝青浸漬瀝青超高功率石墨電極燃料油濕法炭黑粉煤灰水泥、建材煤氣凈化焦?fàn)t煤氣洗矸中煤煤泥電力碳化硅等高能耗產(chǎn)業(yè)煤精煤煤矸石

煤層氣綜合利用礦井尾礦水復(fù)用47“5115”戰(zhàn)略的產(chǎn)業(yè)格局，及充分發(fā)揮集團(tuán)資金、資源、相關(guān)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和尼龍化工、氯堿化工的技術(shù)和品牌優(yōu)勢，加快煤炭采選、煤焦化工、煤鹽化工、尼龍化工和煤電5大支柱產(chǎn)業(yè)，以及高新技術(shù)、現(xiàn)代物流、機(jī)電裝備和建材4大輔助產(chǎn)業(yè)。通過“5+4”