煤化学何选明答案 下载本文

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煤化学何选明答案

【篇一:煤炭综合利用的重要性】

系 赵进军 应用化学 2011061350)

摘要:如果将固体煤炭只是简单地燃烧,且不论它是否能够充分的与氧气接触后完全燃烧,就其简单燃烧的过程并不能体现它“乌金”的价值。对于一个企业来说,要想从煤的本身获得更大的回报,就不得不对煤进行深加工和综合利用。如果把1㎏煤燃烧过程中体现出的价值看做为1,其同重加工后的价值是:煤焦油为10,加工成塑料为90,合成染料为375,制成药物为750,而加工成合成纤维为1500。[1] 关键词:煤的氢化 煤转烯烃综合利用 一、煤综合利用中基本原理及应用 1.1煤的焦化

a、煤的焦化过程

将具有较好黏结性的肥煤和焦煤等用溶剂(能够提供氢的溶剂,如:四氢萘、9,10-二氢菲和四氢喹啉等)作介质,在隔绝空气条件下加热,煤的外表面逐渐出现液泡软化。再加热至500—550℃且供氢溶剂不足时,煤热裂解成带有自由基的更小碎片,形成半焦,煤块的中间为胶质体,内部为未裂化的煤。很快外层半焦出现裂纹,胶质体流出,持续一段时间后至整个煤变成半焦。当温度升至1000℃时,半焦有机质进一步热裂解和热缩聚,转入结焦后期,芳香环周围的氢原子脱落形成ch4和h2,,而使碳网不断排列整密和增大,最终形成焦炭。

b、焦炭的应用

焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼,起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替木炭,为现代高炉的大型化奠定了基础,是冶金史上的一个重大里程碑。焦炭除大量用于炼铁和有色金属冶炼(冶金焦)外,还用于铸造、化工、电石和铁合金,其质量要求有所不同。如铸造用焦,一般要求粒度大、气孔率低、固定碳高和硫分低;化工气化用焦,对强度要求不严,但要求反应性好,灰熔点较高;电石生产用焦要求尽量提高固定碳含量。 1.2煤的磺化制分子筛

浓硫酸或发烟硫酸与煤进行磺化反应,使煤的缩合芳香环和侧链上被引入—so3h,制成磺酸煤。经磺化后的煤粒带有了—cooh、—oh和—so3h等基团,可以与硬水中的ca2+和mg2+进行离子交换。 磺化工艺是,采用中等变质的烟煤粉碎成粒度为2—4mm的煤粒,与浓度超过90%的浓硫酸以3—5∶1的质量比进行反应。温度易控制在110—160℃之间,反应9小时左右。磺化后,再用水洗涤、干燥和过筛制成多孔的氢型磺化煤。

氢型磺化煤廉价,制作工艺简单,用途广泛。主要用于硬水的软化处理,工业废水的重金属离子的处理,湿法冶金工业中的金属离子的回收,对有机反应的催化等。[2] 1.3煤的加氢反应

煤的加氢反应分为:轻度加氢和深度加氢。煤的加氢不仅是煤转化技术的基础,也是用煤制取清洁能源的必不可少的过程。煤的加氢过程要经过热解软化、供氢形成半焦、脱去杂原子的反应。脱去杂原子的反应包括:脱氧反应、脱氮反应、脱硫反应等。脱去杂原子的反应是制得高质量清洁能源的保障,也对环境保护起到从源头消除硫化物和氮化物的作用。

煤的深度加氢是在450℃左右,70—100mpa的氢压下进行,煤中大分子的部分化学键断裂,进行解聚或裂解反应,基本结构并不变化。轻度加氢反应的条件就更温和,一般只需较低温度和8—10mpa的低氢压。其过程对煤的结构和性质产生的影响更小,几乎不能改变煤的外形和结构,但煤的工艺性质和大多物化性质发生明显的变化,对工业上的应用具有广 泛意义。

1.4煤制塑料

以低煤化度的褐煤等为原料,利用煤的熔组分在一定温度范围内可塑化成为煤的黏结组分,并通过裂解、气化或加氢液化成小分子的液态和气态,加入某些添加剂和改良剂等,加热成型冷却后,制的具有一定强度和技术性能的改良塑料制品。这种塑料的主要用途有,各种管材、阀门、电气套管等,而且它们具有耐无机酸碱、无机盐和有机酸等有机化合物的腐蚀功能。 1.5煤的气化

煤的气化过程是将粒度小于0.1mm的粉煤,在一定的温度和0.7—3.5mpa的中等压力下,用气化剂(空气、水蒸气、富氧、co2和h2等)为介质,使煤的分子结构受到还原和部分氧化反应,将煤中

的有机质转变为气体(co、h2、ch4)的热力学加工过程。相关主要反应有:

通过对得到的粗气体产品进一步加工、精制, 制得高热能、低污染的高效清洁能源。也可以用此精制能源作为合成氨、合成甲醇等的原料而无需使用前的预处理。这样就,更能发挥煤的内在价值。 [3] 二、煤炭综合利用的典型范例 2.1神华包头煤制烯烃项目

在我国原油快速消耗的情况下,神华集团为确保能源的安全,积极的进行了发展煤转气(油)产业,逐步建立了煤制气(油)和煤化工的研究开发。并在我国内蒙古、陕西、宁夏、新疆等地相继建立7座大型煤制气(油)和煤化工基地,估计投资额将达4000亿。至2020年其煤制油年产值将达3000万吨,由其过程产生的煤化工制品达400万吨。其中,神华集团包头煤制烯烃项目总投资170亿元,建立60万吨/年的煤制烯烃(mto)工厂。在2011年投入商业化运行,试营期间累计生产烯烃50万吨,收入56.4亿元,实现利润近10亿。

神华集团包头煤制烯烃项目,采用由中科院大连化物所自主研发的dmto专利技术,是全世界最大煤制烯烃项目,该项目包括:煤制甲醇和甲醇制烯烃、聚乙烯、聚丙烯等。其核心技术为甲醇制烯烃技术,主要工艺装置有世界先进的煤化工/石油化工技术,包括:水煤浆气化技术、低温甲醇洗技术、甲醇合成技术、聚丙烯技术和聚乙烯技术等。

简易项目总工艺流程:

空分装置→气化原料煤→煤的气化→甲醇的合成→甲醇制烯烃→合成聚乙烯或聚丙烯

2.2聚乙烯和聚丙烯合成工艺

2.2.1原料煤的粉碎成浆、成气及净化

块煤经输送进入破碎机破碎。破碎合格后,经输送带输送到煤气化和热电站系统。 由运煤系统送来的原料煤送至煤贮斗,称量后经料机控制输送量,送入棒磨机,出棒磨机的煤

浆浓度约 60%,经出料槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆由煤浆槽经煤浆给料泵加压后,连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,于6.5mpa、1350~1400℃的条件下进行气化反应,生成co2、h2、co、h2 o 和少量 ch4 、h2s 等气体。