煤化工发展现状与前景论文

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。下面是我整理了煤化工生产技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

煤化工及甲醇生产技术探索

摘要：甲醇是一种有机化工原料，它的用途非常广泛，普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面，在甲醇的制造方面，一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序，在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数，本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点，同时对生产技术进行一个流程上的模拟，更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。

关键词：煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式

中图分类号：Q946文献标识码： A

1煤气化原理

在甲醇生产的流程中，煤气化是第一步，它是一种化学反应，将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下，然后使其发生中和反应，产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等，在加入这些气化剂后，煤炭就会发生一系列化学反应，从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后，经历了干燥、热裂解等热力反应，该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等，这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类，以下是煤气化过程中会出现的化学式：

吸收热量：C - H2O → C O + H2C + C O2→ 2C O

发散热量：C + O2→ C O2C +12O2→ C O

变换反应：C O + H2O → C O2+ H2

从大体上来说，煤气化反应是化学中的强吸热效应，如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象，重点在于对温度的把握，温度过高会造成气体流失，温度过低则无法产生完整的化学反应，导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值，这样可以使化学反应的速度提高，对甲醇的生产效率起积极作用。

2变换工段

甲醇产品在合成时，一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的，在甲醇生产的流程中，碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行，在此需要注意的是，碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大，水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少，所以，如何最大限度地利用水蒸气，节约生产成本，这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中，煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气，在催化剂的效果影响到位之后，就可以生成氢与二氧化碳，在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫，此时化学式表现如下：

C O + H2O → C O2+ H2

这是一个主要反应式，但是在主反应进行的同时，还有一部分副反应也会产生，生成甲醇的副产品，这些化学反应包括：

2C O + 2H2→ C O2+ C H

2C O → C + C O2

C O + 3H2→ C H4+ H2O

C O + H2→ C + H2O

C O2+ 4H2→ C H4+ 2H2O

C O2+ 2H2→ C + 2H2O

化学反应在化工产业中要求平衡，在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型，这里的化学反应会使煤气化后的温度降低，温度适当降低有利于化学反应的平衡作用，但是如果温度太低，就会导致化学反应时间过长，效率越低，当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时，就会浪费前一道工段的时间和成本，造成浪费。同时，温度还与催化剂的适应性挂钩，如果温度没有调整到位，催化剂的效力就无法发挥到最大值，这就会造成碳氧分离程度不足，必须加大催化剂的剂量，这也会增加生产成本。

3甲醇生产中的注意事项

1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下，如果改变气化压力，就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2M Pa以上的范围时，在煤气化工段里基本上不会产生影响，但是如果气压低于2M Pa就会使气化炉的气化效果变低。所以，在煤气化工段中，一定要保证气化压力控制在2M Pa以上，而且可以视实际情况适当提高，这样可以增加气体数量，提高生产效率。

2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高，指的是在煤炭中氧气流量的增多，直观反映为在煤炭高温加热时，煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加，使气化炉的温度也得以升高，煤炭的气化反应会更加强烈，一氧化碳和氢气的数量会增加不少，但是生成的气化产物中，二氧化碳和水分的含量占了很大比例，而一氧化碳和氢气的含量会变少，所以，如果不仔细控制氧煤比例，就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。

4 甲醇生产工艺模拟

传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量，而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费，也会造成环境污染。所以，当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术，在这方面，煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中，作为目前提取甲醇的有效方式，煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率，简化其工序。

在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中，然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体，其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等，其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道，而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下，我们还设置了激冷室，位于气化炉下段，激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后，会残留一些灰份物质，这些物质会在气化炉的高温中熔融，熔渣和热量汇聚，合成了气体，然后结合离开气化炉的燃烧室部分，经由反应室，进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右，熔渣会立即固体化，然后生成大量的水蒸气，经水蒸气饱和后带走了灰份，从激冷室的排出口派排

出。

需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤，然后进入模拟的变换炉，这部分水煤气在经过煤气化工段后，自身携带了不少的水蒸气，变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应，在第一部分结束后，另一部分的水煤气也进入变换炉，变换炉这时就会需要新的高温气体，模拟的变换工段里加入了预热装置，提前储存并加热生成高温气体，然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应，然后进入气液分离器进行分离，分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温，再次进入气液分离器进行分离，再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮，最后气体进入净化系统，生产气态甲醇。

精馏工段的流程为四塔工作方式，首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热，再传输进预塔中部，在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等，这些属于低沸点物质。在加热后，气体进入冷却器进行气体降温，形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器，加热后进入加压塔，甲醇在加压塔中进行冷凝化处理，其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道，最后由加压塔提供压力与热量，将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存，然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。

参考文献：

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1、煤炭消费已抛弃野蛮生长

我国的煤炭消费在经过国家供给侧改革，淘汰落后产能的情况下，经历了一段时间的下降。煤炭在一些高耗能、高污染的行业应用较多，例如钢铁、发电等领域，国家针对这些行业在产能和产量方面进行了一系列的政策调整和关停，直接导致我国的煤炭消费量在2016年下降至38.88亿吨。随着现代煤化工等领域的发展，对煤炭的需求也不断上升，我国的煤炭消费量也开始复苏，2020年我国的煤炭消费量上升至40.41万吨。由于技术的不断发展，对于煤炭消费产生的废气废水都有相应的发展，未来随着对煤炭的高效、清洁、绿色应用的不断进行，煤炭消费适度发展仍然有较大的空间。

注：国家统计局暂未公布2020年煤炭消费量，前瞻根据能源消耗标准煤和煤炭消费比例测算。

2、煤炭主要用于发电，煤化工消耗占比较少

目前，我国每年开采的煤炭资源主要仍用于发电领域，煤炭消费占比约为60%;化工领域的煤炭消费占比仅约为8%，其他领域的消耗量较少。随着国家政策的倾斜，我国的能源结构正在发生转变，煤炭用于发电的比例将会逐渐减少，而这些煤炭将会逐步向高效、节能、绿色的现代煤化工产业转移。可以预见，在未来煤化工的成本有望进一步下降，经济性竞争力持续走强。在这种背景下，煤化工将会逐步取代对外依存度较高的石油化工，进而发展成我国化工原料的主要来源。

注：上述数据结合国家统计局和煤炭工业协会数据测算。

3、降低化石燃料消耗比重 促进我国能源结构转型

长久以来，我国能源消耗的主要来源是化石燃料，包括煤炭、石油等。但是随着全球气候危机逐渐体现，我国加大了对于环境的治理，但是由于化石燃料在我国的能源结构中比重较高，成为了环境治理的阻碍。随着新能源的发展，我国在“十四五”规划中提出了要对我国的能源结构转型，减少化石燃料的比重，加快清洁能源的建设。

4、能源结构转型之下 煤化工有望大幅受益

煤炭作为我国主要的化石燃料，能源结构转型之下，燃煤发电的比例将会减少。同时，这种背景下会出现煤炭产能产量过剩的情况，煤炭价格有望持续下降，而煤化工作为以煤炭为原材料的化工原料制造行业，下游应用领域广阔，产品需求较大，有望从中大幅受益。在保障能源战略安全和产能规划上，国家都有相应的政策规划出台。

5、适度发展现代煤化工 有效替代油气资源

现代煤化工不断发展，在这种背景下，煤直接和间接液化制油和化学品、煤经甲醇制烯烃等技术可以作为石油化工的替代以及补充。中国煤炭工业协会在煤化工“十四五”发展目标中提到，根据经济性、技术可行性和生态环境容量适度发展现代煤化工，发挥煤炭的工业原料功能，有效替代油气资源，保障国家能源安全。从能源安全的角度出发，煤化工在一定程度上可以降低我国进口石油的需求。根据中国科学报的数据，2020年我国现代煤化工产业已经具备取代5%进口石油的能力，预计到2030年我国的现代煤化工产业将具备替代10%进口石油的能力。

—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国煤化工产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》

智研数据研究中心网讯： 内容提示：目前国内煤化工遍地开花的形势在“十二五”期间也有望得到抑制。“十二五”期间，我国现代煤化工以示范为主，并将严格限制煤炭调入地区发展煤化工。国际原油价格近期连续上涨，油价高涨也再度点燃了投资者对煤化工行业的投资热情。能源局有关领导和业内专家认为，“十二五”期间煤化工仍将以示范为主，不宜再现一哄而上。 油价上涨利好煤化工 NYMEX轻质原油近日达到88美元/桶，业内分析人士预期油价有望在未来两个月达到90美元，甚至100美元的高位。国际油价大涨带动其替代产业新型煤化工板块在二级市场走强，Wind数据显示，国庆节后，新型煤化工指数从882.66点上升至1153.76点的历史新高。 海通证券认为，油价的上涨使得煤化工产品的成本优势得以显现，建议关注山西三维、中泰化学、丹化科技等煤化工公司。据其测算，当BDO价格上涨1000元/吨时，山西三维EPS将增厚0.087元；当PVC价格上涨500元/吨时，中泰化学EPS有望增厚0.281元。 事实上，不光是二级市场上煤化工概念火爆，目前各地规划的煤化工项目数量也非常惊人。去年5月，新型煤化工等五类示范工程被列入《石化产业调整和振兴规划》，而洁净煤利用作为煤化工的一部分，入围十大新兴能源产业之一，各地随后出现大量有关煤化工的项目规划。今年9月12日，联想控股也杀入该领域，与山东枣庄市政府签订战略合作协议，投资180亿元在枣庄建设百万吨烯烃及精细化工基地。 据原化工部副部长潘连生介绍，山西、内蒙古、宁夏、新疆等产煤区如果按照目前的规划来发展煤化工，至少需要三万亿的投资。 “十二五”示范为主 国家能源局煤炭司司长方君实日前则表示，煤化工是战略性行业，其发展需要分阶段。“十二五”期间，煤化工仍是处于示范阶段，大量推广还有一个过程。他认为，现在国际上石油的资源尚非常丰富，煤炭的转换效果如何还要经过示范，用煤炭去替代石油的经济型有待评价。现有的煤制油等煤化工工程“十二五”能发展到什么程度还不好说，企业现在需要做好的就是前期的准备工作。 潘连生则认为，国内煤化工产业发展形势有喜有忧。“我国煤化工发展的最成功之处在于坚持技术先行。煤制油、MTO技术的开发都是中科院30年前的决定，在细化技术上，中国开发了6-7种细化技术，有的已经可以与国外技术同台竞争。”潘连生表示。 而不足之处则是抢先发展。潘连生指出，我国煤化工出现了不顾原料、资源、市场需求、技术优劣等客观条件，出现了盲目发展的势头。据他介绍，如果按照目前这种速度发展，甲醇等七种最热的煤化工产品就需要7.8亿吨原煤来满足煤化工项目需求，如果折算为4000大卡的煤炭，则需要9.7亿吨，意味着我国煤炭将有三分之一用在煤化工上，这是做不到的。 潘连生表示，煤化工能否发展的制约因素不是有没有煤，而是有没有水，以水定发展。一吨煤制油需要13吨水，如果采取节能措施，可能降低到10吨左右，但投资将增加。他建议企业增加对产品市场的预测和对项目竞争力的评估。“目前国内煤化工产品结构雷同，市场饱和度已经十分明显。” 目前国内煤化工遍地开花的形势在“十二五”期间也有望得到抑制。工信部总工程师朱宏任表示，“十二五”期间，我国现代煤化工以示范为主，并将严格限制煤炭调入地区发展煤化工。智研数据研究中心（ ）提供行业市场研究报告，行业数据等内容。