煤化工工艺技术评述与展望

鲍玉贵　李寒旭

摘 要：文章结合煤化工的现有层次，对煤气化技术、核查合成气制乙烯和二甲醚的走向进行研究，剖析了甲醇实现国产化、大型化及合成化的工业途径。站在工业化角度综合分析煤化工工艺技术，对其发展趋势及产业化走向进行分析。

关键词：煤化工；工艺技术；展望

中图分类号：TP53 文献标识码：A

人类社会的生存和发展离不开能源，我国能源的开采利用之中，煤能源占据主导地位。通过对煤炭资源的合理利用，可以将其高效、洁净、经济等诸多优点予以发挥，对于煤化工技术来说是前所未有的进步。煤化工产业涉及到的范围较广，对大多数石油化工产品都可以生产出来。现阶段，我国油资源储量较少，开采不足，油资源愈发紧张，这就意味着煤化要肩负更多的使命，煤化工未来的走向将对我国经济的发展以及能源战略起到关键作用。文章站在国产化、工程化的角度进行考虑，生动阐述了煤化工工艺技术发展、合成乙烯甲醇的工业化、大型化的制备途径。煤化工工艺技术对于煤化工产业的发展是至关重要的，同时对于煤化工技术的未来走向、开发应用进行重点探讨。

1 煤化工的三个工业化层次

在煤炭工业漫长的发展过程中，其主要研究对象是煤气化、化工原料以及燃料的合成。煤气化技术不断的发展进步，化工原料合成工艺水平也不断地提高，在现有的条件下，将煤制成气，生产出一种新的原料用以生产多种类型的化工产品、合成燃料已经成为一种现实，这是煤化工工业的重要进展与突破。

煤化工工艺的三个主要步骤主要是：煤制合成气、合成气的加工以及深度加工。其中第一个步骤中气的合成是通过水煤浆或者干煤粉的部分氧化形成的。而合成气加工的工艺路线主要是通过醇类、烃类或者其他碳氧化合物的合成所构成的。其可以作为单独的工业产品进行使用，同时亦可扮演加工中间品的角色。另外甲醇的下游产品中含有较大比例的碳酸二甲酯、醋酸等，烃类的下游产品则具有较多的聚乙烯、聚丙烯等，这对于化工行业起到支柱作用。

2 煤气化的方法和技术

2.1 煤气化的方法

近几年煤气化技术稳步向前推进，气化方法也存在较大区别，其中最常见的四种方法为：流化床气化、移动床气化、熔融床气化以及气流床气化。当中的熔融床气化方法还处于初级阶段，另外三种已经投入到了应用，实现了工业化。

第一、流化床气化方法。这种方法的原料通常采用粒径小于8厘米的煤颗粒，所使用的硫化介质为气化剂，借助流化床的气体分布板从床沿通过。流化床内部气固具有很好的返混接触能力，具有很高的传质、传热效率，因此，流化床具有比较均衡的温度和组成。

第二、移动床气化方法。固定床气化是另一种叫法，逆向操作是这一方法的指导原则，常压和加压是最为常见的方法，常压法相对简单，但离不开块煤，低熔点的煤不予以使用。加压法是在常压法的基础之上改进发展而来的，所使用的气化剂是氧气和气化剂，煤的适应能力得到了较大程度的提高。Lurgi 加压气化法非常适合此方法，最终生产的煤气中存在高比例的甲烷。

第三、气流床气化方法。这一方法是在固体气化的过程中，通过气化剂将煤粒带入气化炉I并进行气化。煤颗粒为气流所隔开，气化过程不受燃料粘结性的影响，这时期最主要的特点。在气流床气化炉之中，燃料进行短暂，燃料和气化剂之间迅速发生作用。气化剂中可以使用氧气以及水，可以使得反应温度维持在一个较高水平。K-T炉法是最早的气流床气化方法。常温状态下容易出现一些问题，所以后期加压气化工艺Shell和Prenflo 方法横空出世。

2.2 煤气化的技术

煤气化工艺经历长期的发展主要有以下几种形式：Texaco 水煤浆加压气化、Lurgi 固定床加压气化、Dow 水煤浆加压气化以及Shell 粉煤气化。

Texaco 水煤浆加压气化技术：这种煤气化工艺所使用的原料是水煤浆，在气化炉中加入工艺氧气，在里面进行部分氧化反应，在气化压力以及高温的条件下，最终获得一氧化碳和氧气的合成气。这种工艺的优点在于具有很高的工艺碳转化率以及有效成分，安全可靠，适用于大多数煤种，操作的弹性比较大，对于产生的三废也比较容易处理，对于环保是极为有利的。

Lurgi 固定床加压气化技术：这种方法只用于高品质的煤种，且只能用块状煤，甲烷在其中占有的比例较多，城市煤气比较适合此种方法，所产生的三废难以处理，不利于环保。

Dow 气化技术：这种工艺技术非常的优良，化工方面可以将其应用推广。其所使用的气化炉有两个部分，它具有自己独特的优点：与上述工艺技术相比，它具有低耗能的优势，气化条件比较的平和，稳定可靠，可以将一些材质普通的耐火砖应用到二段炉中，投资成本较为低廉，材料应用广泛。将此中工艺方法作为甲醇和合成氨制备方法，前景不可估量，具有很强的可行性。

Shell 粉煤制气工艺：这种煤气化工技术相对比较洁净，适应性强，这种方法可以应用到发电方面，同时可以将其合成气用于化工原料。所选用的进料可使用干粉煤，因此在选料方面非常的宽泛，成本低廉，同时煤种的消耗相对较低。

水煤浆化工的现状和技术开发：如何提高水煤浆的煤浓度，使得浆体处于一种稳定状态，这是采用水煤浆原料最难以解决的问题。在进行生产的过程中，水煤浆距离气化炉距离较近，储槽容积也不大，存时间最多也只能在几天之内。若想对浆体中的煤浓度予以提高，可以从添加剂性能改善方面或者添加另一种含碳固体的方法。最近几年来，一些水煤浆气化设备已经开始引进并投入生产和使用，其操作流程比较简单，但也具有一些缺点。干粉煤气的使用还处于初级阶段，在其他国家中通常用于发电。

3 对煤气化未来的设想

总体来说，煤化工工艺还存在一系列的问题，例如运输问题、成本高、污染问题等。这需要我们不断的探索和研究，可以尝试将一些大型煤气化装置设置在煤矿的坑口，同时在其附近建立煤化工企业，提高煤化工产业的经济效益，同时变得更为环保，方便于民，造福于民，希望在不久的将来能够实现。

参考文献

[1]曹征彦.中国洁净煤技术[M].北京：中国物资出版社，2008.

[2]沙兴中，杨南星.煤的气化与利用[M].上海：华东理工大学出版社，2006：444.endprint