煤焦油研究分析论文

[摘要] 在发展循环经济的实践中,资源型地区是重点,煤炭资源型城市更是需要尽快和深入地发展循环经济。本文从意义、条件、出现问题和对策等方面对发展煤炭循环经济进行了深入的思考和探索。 [关键词] 循环经济; 煤炭资源型城市; 探索 “循环经济”是建立在对物质不断进行循环利用基础上的新型经济发展模式。其基本特点是主导产业链条前后拉伸,实现闭合循环发展,遵循“减量化、再利用、再循环”三个原则。作为经济发展的新模式,发展循环经济问题已在全球范围内引起了广泛关注,成为新的历史时期经济研究的重点和社会关注的热点。在发展循环经济的实践中,资源型地区是重点,煤炭资源型城市更是有其特殊性和紧迫性。 一、理论思考:加快发展煤炭循环经济在当前具有特殊意义 从维护能源安全的角度思考,发展煤炭循环经济有其特殊意义。当前,能源安全问题已成为世界范围内竞争和斗争的焦点,也成为我国经济能否持续健康发展的最大症结和隐患。解决瓶颈制约、确保能源安全已成为党和政府极为关注和投入巨大精力破解的问题。在这一背景下,作为一次性能源主体的煤炭,怎样对其实现科学利用、合理利用、高效利用,是我们必须解决的难题。而发展煤炭循环经济,恰恰是科学、合理、高效利用煤炭的一把“金钥匙”,对于缓解我国的能源压力意义深远。 从建设节约型社会的角度思考,发展煤炭循环经济有其特殊意义。中央做出建设节约型社会的战略部署,是新形势下的一个重大决策,其工作的重点是抓好能源、资源的节约。当前我国煤炭资源开采中的浪费现象十分严重,存在采厚弃薄、采易弃难等问题,工艺粗放、加工层次浅,一些原本可以再深加工利用的煤产品废弃严重,主要耗能设备设计效率平均低于国外先进水平80%左右,系统运行效率低于国外先进水平25%左右,单位建筑工程采暖能耗比气候条件相近的发达国家高倍,远远不符合建设节约型社会的要求。 从构建和谐社会的角度思考,发展煤炭循环经济有其特殊意义。建国初,受“有水快流”思想的影响,煤炭资源型城市先生产建设、后污染治理带来的后遗症较为严重。目前全国每年洗煤排出洗矸4500万吨,洗煤废水4000万吨,煤泥200万立方米等,大都没有综合利用。粗放、不能循环利用的生产方式造成大量废弃物,对土地资源的破坏和占用,对水资源的破坏和污染,对大气环境的污染等日益严重,这既不符合人与自然和谐发展的要求,也不利于政治的安定、人心的稳定、社会的和谐,需靠循环经济来充分挖掘资源的利用潜能。 从煤炭资源城市可持续发展的角度思考,发展煤炭循环经济有其特殊意义。煤炭是不可再生资源,所有煤炭资源型城市都面临煤竭城衰的潜在威胁。因此,从长远发展的角度看,煤炭资源型城市必须高度重视两个问题:一是不失时机地发展非煤替代产业,解决经济发展单纯依赖煤炭的问题;二是延伸产业链条,使单位产量煤炭资源发挥出最大的经济效益,变扩大开采的外延式扩张为多方挖潜的内涵式扩张。从现实条件和各地的实践经验看,第一点是长远战略,但不可能在短期内迅速见效;第二点则潜力巨大,有条件较快见效。发展循环经济,恰恰是以此为重要内涵的,抓好它是煤城实现可持续发展的有力之举。 二、基础审视:煤炭资源型城市发展循环经济正当其时 发展循环经济需要配套的内外部条件的支撑和保障。通过对背景条件、政策导向、物质基础、技术能力的综合审视,可以得出这样的结论:当前煤炭资源型城市发展循环经济的条件已经具备,时机已经成熟。 1.国内外示范和样板渐获成功。国际上,美国杜邦公司在化工生产中提出的“3R制造法”,开启了企业循环生产的先河;世界著名的循环工业生态园区丹麦的卡伦堡工业科技园区,通过工业共生和代谢生态群落关系,使循环经济获得了成功。在国内,从2001年开始,以高新技术为主体的广东南海高科技生态工业园区,以煤铝电联产为核心的包头生态产业园区等相继规划建设,2002年3月贵阳市开始了全国首个循环经济生态城市试点建设,部分试点已取得阶段成果,为资源型城市发展循环经济提供了有利的经验。 2.政策扶持、理论指导和社会共识渐趋有利。近一个时期以来,我国先后颁布了《清洁生产促进法》、《节约能源法》和《环境影响评价法》,正在研究制定《国务院资源利用条例》,这些法律法规都为发展循环经济提供了依据。近期中央多次重要会议的领导讲话及下发的文件都对大力发展循环经济提出了明确要求,可以说是把循环经济发展问题摆到了前所未有的重要位置。理论界对循环经济的探索更加深入,社会各界和广大群众对发展循环经济问题前所未有地关注,也为循环经济的发展营造了良好社会氛围。 [ 07-03-09 11:42:00 ] 作者：未知 编辑：studa203.充足的物质基础创造了发展空间。当前,煤炭资源型城市的经济已不再单单停留在原煤开采销售层面,随着产业链条不断拉伸,洗选、焦化等日渐成为重要的产业支柱。在这一转变过程中,下游产品应运而生,如原煤洗选过程中产生了矸石和煤泥,焦炭生产形成了副产品煤气和焦油等等,再生利用为循环经济的发展创造了空间。 4.煤炭综合开发能力显著增强。随着科学技术的快速发展,一些大型高效选煤、煤炭直接和间接液化、地下煤层气开发以及高流煤地面汽化等洁净煤技术和煤炭深加工技术有了新突破,煤矸石、粉煤灰、煤气、煤焦油等综合利用技术日趋成熟,全国已建成煤矸石、煤泥等低热值燃料电厂120多座,煤矸石新型墙体材料生产线近百条。利用煤矸石和粉煤灰生产水泥、生物肥料、复合肥料的技术,也都有了新提高。 三、煤炭资源型城市发展循环经济存在的问题及对策分析 任何新经济模式的推行,都需要良好的外部环境,循环经济也不例外。更主要的是,煤炭资源型城市因为历史和现实的多方面原因,也存在一些自身条件的制约,压力更大,对外部条件的支持保障相应地有更多要求。 症结之一:思想认识不到位。尽管中央和省反复强调发展煤炭循环经济的重大意义,但一些煤炭资源城市对我国资源和环境的形势理解不深刻,缺乏对循环经济重要性、紧迫性的认识;在经济和社会发展中,重资源开发、轻环境保护的现象依然存在;对煤炭循环经济还存在概念上的不理解,对其内涵、作用知之甚少等等问题。对策建议:形成发展煤炭循环经济的强大宣传攻势,分层次广泛开展研讨活动,在煤炭资源型城市还要加强对领导干部的专项培训。 症结之二:科学研究不到位。煤炭资源型城市发展循环经济需要理论和科研上的支持。目前我国在这方面的研究还没有达到很深层次,不利于煤炭循环经济发展的实践。这方面仅靠一个或几个煤炭资源型城市去攻关、去探索,恐怕效果不会好。对策建议:尽快组织专家进行专题研究,对煤炭循环经济进行统一规划。同时,应该把一些发展基本成熟、条件基本具备、具有代表性的煤炭资源型城市纳入典型培养范围,重点扶持,以点带面,推动循环经济“遍地开花”。 症结之三:产业支持不到位。煤炭循环经济本身是一个新兴的经济发展模式,发展水平关系到国家的能源安全、生态环境的保护、经济社会的可持续发展。煤炭循环经济项目早开工一天,就会减少一天的资源浪费和环境污染。目前国家对煤炭资源型城市循环经济项目的发展,在政策上还没有体现出明显的优先扶持。对策建议:国家对煤炭资源型城市发展循环经济项目,应在项目审批、规划用地、基本建设、铁路运力和上网电力等方面给予特殊支持,也可以研究形成专项的政策规定,以促进该产业健康发展。 症结之四:投入保证不到位。循环经济项目往往需要较大的投入,为给国家提供较多的煤炭,煤炭资源型城市往往是“先开发后建设、先生产后生活”,有限的资金都用在了煤炭的建设和开采上,导致自身的投入能力很弱。对策建议:国家应从循环经济项目的公益性着眼,放宽税费优惠范围,将其列入国债投资的重点,并引导金融机构加大信贷投入,最大限度地给予资金支持。

焦油是煤热加工过程的主要产品之一,是一种多组分的混合物。根据煤热加工过程的不同,所得到的煤焦油通常被分为低温、中温和高温煤焦油。在我国,由于单个企业煤焦油的产量低,并且生产煤焦油的企业在地域上分散,长期以来煤焦油资源一直没有得到充分利用,除部分高温煤焦油用于提取化工产品、少量中低温煤焦油的轻馏分油用于生产发动机燃料以外,剩余的大部分煤焦油都被用作重质燃料油和低端产品,造成资源浪费和环境污染[1-2]。随着近几年我国大型煤化工产业的发展,固定床、流化床煤气化技术以及褐煤干馏提质技术已经应用于多种生产过程中,中低温煤焦油的产量也随之增加,到目前为止,中低温煤焦油的加工利用已经成为煤化工产业技术的重要组成部分之一。中低温煤焦油的组成和性质不同于高温煤焦油[3-4],中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃,其中酚及其衍生物含量可达10%~30%,烷状烃大约20%,同时重油(焦油沥青)的含量相对较少,比较适合采用加氢技术生产车用发动机燃料油和化学品。不同的热解工艺、不同的原料煤都直接影响煤焦油的性质和组成,表1是一种典型中低温煤焦油的性质及组成数据。摇摇煤焦油加氢制备发动机燃料油的技术始于20世纪30年代的德国,当时由于反应压力很高,没有实现产业化,随后由于石油的发现和大量开采,煤焦油加氢技术的研发工作被迫停止。进入21世纪后,我国煤化工产业的快速发展再一次促进了国内中低温煤焦油加氢技术的研发工作[5]。var script = ('script'); = ''; (script); 第5期张晓静:中低温煤焦油加氢技术表1摇典型中低温煤焦油的性质及组成Table1摇Thecompositionandpropertiesofcoaltarfrommid鄄lowtemperaturecoalcarbonization项目密度(20益)/(kg·m-3)质量分数/%残炭酚硫氮饱和烃芳烃胶质+沥青纸中低温煤焦油980郾04郾015郾30郾330郾7921郾054郾025郾0摇摇近20a来,我国在中低温煤焦油(下述“煤焦油冶即“中低温煤焦油冶)加氢技术的开发方面取得了明显的进展,先后开发出了多种加氢技术,根据各种技术的特点,可以归纳为如下4类:第1类是煤焦油加氢精制/加氢处理技术;第2类是延迟焦化—加氢裂化联合工艺技术;第3类是煤焦油的固定床加氢裂化技术;第4类是煤焦油的悬浮床/浆态床加氢裂化技术。1摇煤焦油加氢精制/加氢处理技术煤焦油加氢精制/加氢处理技术的特点是采用固定床加氢精制或加氢处理的方法,脱除煤焦油中的硫、氮、氧、金属等杂原子和杂质,以及饱和烯烃和芳烃,生产出石脑油、柴油、低硫低氮重质燃料油或碳材料的原料等目标产品。日本在以煤焦油为原料生产碳材料的技术研发方面做了很多工作,20世纪80年代中期,日本[6-10]曾公开了一批煤焦油或煤焦油沥青的加氢催化剂和加氢工艺技术,用于加工重质煤焦油,主要生产电极针状焦的原料。同期,日本专利[11]还公开了一种用煤焦油沥青生产中间相沥青的方法,该方法首先对脱除喹啉不溶物以后的煤焦油沥青进行加氢精制,然后在适宜的条件下热处理、分离即可得到性能优良的中间相沥青产品。我国开发的煤焦油轻馏分油加氢精制技术[12-14],是以煤焦油中的轻馏分油(<370益)为原料,通过固定床加氢,得到石脑油和轻柴油产品。这类技术的主要缺陷是:淤原料油中含有较多的胶质和杂原子,容易形成焦炭沉积在催化剂表面,降低催化剂的活性;于原料油中含有大量的烯烃、芳烃等,加氢过程强放热反应影响反应器的操作稳定性。针对原料油的这些特点,现有加氢技术分别开发了多种催化剂级配装填[12-13]和两段加氢[14-15]工艺。另外,采用多段深度加氢精制的技术[16-17],最大限度地加氢饱和原料油中的芳烃,可以得到较高十六烷值的柴油产品。该类技术的操作条件是加氢反应温度300~450益,反应压力5~19MPa,体积空速0郾5~3郾0h-1,氢油体积比600~3500。煤焦油加氢精制/加氢处理技术的优点是:工艺流程相对比较简单、投资和操作费用相对较低;它的缺点是:石脑油和柴油的收率较低,主要取决于原料煤焦油中轻油的含量,煤焦油资源的利用率低。煤焦油加氢精制技术目前在哈尔滨气化厂等企业应用[18-20]。2摇延迟焦化—加氢联合工艺技术延迟焦化—加氢联合工艺技术的主要技术思路:将煤焦油中的重油部分通过延迟焦化生成轻馏分油和焦炭,然后把煤焦油的轻馏分油和延迟焦化生成的轻馏分油共同加氢精制或加氢精制/加氢改质,用来生产石脑油和柴油产品。延迟焦化—加氢精制/加氢裂化组合工艺[21]的基本工艺流程:先把全馏分煤焦油进行延迟焦化,得到气体、焦炭、轻馏分油(石脑油和柴油馏分)和重馏分油(350~500益),然后把轻馏分油进行加氢精制,把重馏分油作为加氢裂化的原料,最后得到石脑油和柴油产品。延迟焦化—加氢精制组合工艺[22-23]的基本流程:先将煤焦油分馏成轻油(<360益)和重油(>360益)两部分,其中重油作为延迟焦化的原料,延迟焦化装置采用>360益馏分油全循环的流程,过程中所有的轻馏分油(<360益)进行加氢精制,可得到石脑油和柴油产品。该类技术的主要操作条件是延迟焦化反应温度450~550益,反应压力0郾1~3郾0MPa,加氢反应温度300~450益,反应压力6郾0~20郾0MPa。对比上述两种工艺技术可知,前者投资较大但液体产率较高。陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司采用延迟焦化—加氢精制/加氢裂化工艺来加工中低温煤焦油,是煤焦油加工的一种新方法,其中延迟焦化装置的油收率约80%,焦炭产率约16%。延迟焦化—加氢联合工艺技术的优点是把一部分重质煤焦油转化成了轻油产品,缺点是工艺流程比较复杂,并且把一部分煤焦油转化成了焦炭,没有充分利用好煤焦油资源。3摇煤焦油固定床加氢裂化技术煤焦油固定床加氢裂化技术的思路是采用固定

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煤的工业分析也称煤的实用分析、近似分析或技术分析，包括煤的外在水分、内在水分、全水分、分析煤样水分、灰分、挥发分、固定碳、全硫和各种硫及发热量等项目。作为校正挥发分、发热量和元素成分碳含量等需用的，碳酸盐中二氧化碳含量也属工业分析范围。一般把煤的水分、灰分、挥发分和固定碳称作煤的半工业分析，如包括硫分和发热量等分析项目，就称作煤的全工业分析。煤的工业分析是煤质分析中最基本的也是最重要的分析项目，因此凡是以煤为原料或燃料的工业部门都需要进行煤的工业分析。煤质分析化验分为两类，一类是测定煤所固有的成分如碳、氢、氧、氮等，称为元素分析，其测定结果是作为对煤进行科学分类的主要依据，在生产上，是计算发热量、热平衡、物料平衡的依据；另一类是在人为规定的条件下，（鹤壁市华诺电子科技有限公司）根据技术需要测定煤经转化生成的物质或呈现的性质如灰分、挥发分等，称作技术分， 根据水分、灰分、挥发分和固定碳含量四项基本测定结果，对煤中有机质、无机质的含量、性质等有了初步了解，并可初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途等。煤的工业分析是煤质分析中最基本的也是最重要的分析项目。

巨野煤田煤质分析及科学利用评价摘要]从工业、元素、工艺性质方面，对巨野煤田煤质进行了详细的分析，根据其煤质特点，进行科学论证，得出巨野煤田是优质动力用煤和炼焦用煤的结论，可以用来制备水煤浆，用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品，用作焦化原料等。[关键词]煤质分析；煤质特点；科学利用；评价1巨野煤田煤质分析煤的工业分析工业分析是确定煤组成最基本的方法。在指标中，灰分可近似代表煤中的矿物质，挥发分和固定碳可近似代表煤中的有机质。衡量煤灰分性能指标主要有灰分含量、灰分组成、煤灰熔融性（DT、ST、HT和FT）。其中煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。一般以煤灰软化的温度（即灰熔点ST）作为衡量煤灰熔融性的指标。龙固矿钻孔煤样工业分析结果(表1)变形温度（DT）为煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度；软化温度（ST)为煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形时的温度；半球温度（HT）为灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度；流动温度（FT）为煤灰锥体完全熔化展开成高度＜ mm薄层时的温度。彭庄矿钻孔煤样工业分析结果（表2）2煤质特点及科学利用评价巨野煤田煤质特点由煤炭科学研究总院《巨野矿区煤质特征及菜加工利用途径评价》可以看出巨野煤田煤质有如下特点：①灰分含量低，属于中、低灰煤层。②挥发分含量高，各煤层原煤的挥发分含量在33%以上，且差异不大，均属于高挥发分煤种。③磷含量特低；硫分含量上低下高。④干燥基低位热值高。各层煤的都比较高，且随原煤灰分的降低而升高。⑤粘结指数、胶质层厚度和焦油产率均较高。⑥碳、氢含量较高。碳含量在～之间，氢含量在～之间，C/H比值＜16。⑦灰熔点上高下低。成浆性实验评价2008年1月，华东理工大学对巨野煤田龙固矿(1#)、赵楼矿(2#)和彭庄矿(3#)原煤进行成浆性实验及评价。成浆浓度实验成浆浓度是指剪切速率100 s-1，粘度为1 000 mPa·s，水煤浆能达到的浓度。采用双峰级配制浆，粗颗粒与细颗粒质量比为3∶7；选取腐殖酸盐作为添加剂，用量为煤粉质量的1%。制成一系列浓度的水煤浆，测量其流动性，观察水煤浆的表观粘度随成浆浓度上升的变化规律，结果如表10所示。由表10看出，随着煤浆浓度增大，煤浆表观粘度也明显升高。本实验3种煤样成浆浓度分别为龙固矿66%(wt)；赵楼矿67%(wt)；彭庄矿68%(wt)。流变性实验水煤浆流变特性是指受外力作用发生流动与变形的特性。良好的流变性和流动性是气化水煤浆的重要指标之一。将实验用煤制成适宜浓度的水煤浆，然后用NXS-4 C型水煤浆粘度计测定其粘度。将水煤浆的表观粘度随剪切变化的规律绘制成曲线，观察水煤浆的流变特性，见表11。从表11可以看出，3种煤制成的水煤浆中，随着剪切速率增大，表观粘度都随之降低，均表现出一定的屈服假塑性。屈服假塑性有利于气化水煤浆的储存、泵送和雾化。实验结论煤粉粗粒度（40～200目）和细颗粒（＜200目）质量比为3∶7，腐殖酸盐作为添加剂，添加量为煤粉质量的1%时，龙固矿煤浆浓度为66%（wt）、赵楼矿煤浆浓度为67%（wt）、彭庄矿煤浆浓度为68%（wt），满足加压气流床水煤浆气化技术对水煤浆浓度的要求。原料煤的应用适合于制备水煤浆水煤浆不但是煤替代重油的首选燃料，而且是加压气流床水煤浆气化制备合成气的重要原料。同时它又是一种很有前途的清洁工业燃料。实践上，华东理工大学“巨野煤田原煤成浆性实验评价报告”表明：巨野煤田各矿井原料煤均适合于制备高浓度稳定水煤浆。用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品巨野煤田原煤属于高发热量的煤种（弹筒热平均值在28～31 MJ/kg之间），该煤有利于降低氧气和能量消耗，并能提高气化产率；因灰熔点较高（＞1 300℃），有利于固态排渣。根据鞍钢和武钢分别使用双鸭山和平项山1/3焦煤作高炉喷吹的经验，巨野煤田的1/3焦煤与双鸭山和平顶山1/3焦煤一样成浆性较好，其1/3焦煤洗精煤可以制成水煤浆，作为德士古（Texaco）水煤浆气化炉高炉喷吹用原料。煤气化得到的合成气既可通过变换用于合成氨/尿素，又可经净化脱硫合成甲醇或二甲醚。以甲醇为基础可进一步合成其他约120余种化工产品。另外，还可利用甲醇制备醇醚燃料及合成液体烃燃料等。用作焦化原料焦化用于生产冶金焦、化工焦，其副产焦炉煤气可用于合成甲醇或合成氨，副产煤焦油进行分离和深加工后可得到一系列化工原料及化工产品。由表12看出，巨野煤田大槽煤经过洗选以后，可以供将来的400万t/a焦化厂或者上海宝钢等大型钢铁企业生产I级焦炭时作配煤炼焦使用；灰分≤的8级精煤（2#），也可供华东地区的中小型焦化企业生产2级和3级冶金焦的配煤炼焦使用。此外，该煤也可以单独炼焦，但所生产焦炭的孔隙率偏高，最好进行配煤炼焦。远景目标———煤制油煤直接液化可得到汽油、煤油等多种产品。巨野煤田的大部分煤层均为富油煤，尤其是15煤层平均焦油产率＞12%，属高油煤；根据元素分析计算的碳氢比各煤层均＜16%；大部分煤层挥发分＞35%的气煤和气肥煤通过洗选后的精煤挥发分＞37%，而其灰分＜10%。因此，巨野煤田的煤炭都是较好的液化用原料煤。煤间接液化可制取液体烃类。煤经气化后，合成气通过F-T合成，可以制取液体烃类，如汽油、柴油、石腊等化工产品及化工原料。3结语综上所述，巨野煤田第三煤层大槽煤属于低灰、低硫、低磷、结焦性好、挥发分高、发热量高的煤炭资源，其中的气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、天然焦等是国内紧缺的煤种，它们的洗精煤不仅可作为炼焦用煤、动力用煤，而且是制备水煤浆和高炉喷吹气化的重要原料。因此,菏泽大力发展煤气化合成氨和甲醇并拉长产业链搞深度加工是必然的正确选择。