煤化工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

劉龍，吳芳麗，韓賓(華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253000)

1 煤化工技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 煤炭氣化技術(shù)

煤炭氣化技術(shù)的應(yīng)用通常需要配合氣化爐與相應(yīng)的氣化工藝，才能實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化，目前較為常用的包括粉煤氣化技術(shù)、煤制天然氣技術(shù)、多噴嘴氣化技術(shù)等，尤其是煤制天然氣計(jì)劃具備環(huán)保、易操作的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。粉煤氣化技術(shù)，采用的是單噴嘴下噴式方法，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中以煤炭資源類(lèi)型、數(shù)量為依據(jù)進(jìn)行對(duì)水激冷，從而使固體煤炭資源轉(zhuǎn)化成為氣體能源。粉煤氣化技術(shù)可以在氣體轉(zhuǎn)化與高壓蒸汽轉(zhuǎn)化中實(shí)現(xiàn)煤炭資源形態(tài)轉(zhuǎn)化，有效提高了對(duì)能源的利用效率。粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用需要干煤粉作為輔助材料，同時(shí)搭配盤(pán)管式水冷壁設(shè)備的使用來(lái)創(chuàng)造氣化技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境，在豐富氣化技術(shù)原料煤炭類(lèi)型的同時(shí)也增強(qiáng)了設(shè)備利用效率。粉煤氣化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤炭資源有著一定要求，如氣化煤炭形狀顆粒直徑需小于0.15 mm，并于干燥狀態(tài)下在氣流帶動(dòng)下與材料同送入噴嘴當(dāng)中，并于反應(yīng)爐中進(jìn)行煉化，得到新的能源供生產(chǎn)生活使用，以及產(chǎn)生一定量廢渣，進(jìn)一步處理后也可以進(jìn)行水泥等生產(chǎn)使用。

多噴嘴氣化技術(shù)，先將煤炭進(jìn)行去雜質(zhì)等初步處理，在進(jìn)行碾碎，經(jīng)氮?dú)馓幚砗蟊４妗Ｃ禾磕胨榈獨(dú)馓幚磉^(guò)程中，先用低壓氮?dú)膺M(jìn)行干燥，再用高壓氮?dú)膺M(jìn)行鞏固，同時(shí)在加煤時(shí)加入氣化劑，輔助進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。在氣化過(guò)程中的氮?dú)饪梢赃M(jìn)行回收重復(fù)利用，節(jié)約氮?dú)赓Y源，反應(yīng)所需的設(shè)備主要是氣化爐，煤炭在其中進(jìn)行反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為氣體，再在氣化爐的排出作用下進(jìn)入到冷凝環(huán)節(jié)，反應(yīng)殘?jiān)c氣化爐內(nèi)激冷凝結(jié)排出，產(chǎn)生的污水排入清潔系統(tǒng)進(jìn)行凈化后排放[1]。

1.2 煤炭液化技術(shù)

煤炭液化，指的是把固體煤炭在化學(xué)反應(yīng)作用下轉(zhuǎn)化成為液體燃料的過(guò)程。這一技術(shù)的應(yīng)用需要運(yùn)用相應(yīng)的轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)備方可完成轉(zhuǎn)化。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中主要包括兩種應(yīng)用方法。一種是直接液化法，大量氫元素是煤炭資源呈現(xiàn)固態(tài)的重要因素，直接液化法就是借助催化劑作用，在高溫下消耗掉固態(tài)煤炭中的氫元素，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭資源的液化轉(zhuǎn)化。反應(yīng)中較為常用的催化劑為硫化物催化劑，催化轉(zhuǎn)化效果較為明顯。另一種則是精制法，操作方法與直接液化法原理一致，都是以消耗固體煤炭中的氫元素為目的，不同的是精制法不需要應(yīng)用催化劑，而是需要在特定的環(huán)境下進(jìn)行轉(zhuǎn)化，主要是通過(guò)將煤炭轉(zhuǎn)化成為固態(tài)混合物，再進(jìn)行蒸餾、分離等處理方式得到液體能源。

1.3 煉焦技術(shù)

煉焦技術(shù)是煤化工技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)間較早以及發(fā)展較為成熟的技術(shù)，其應(yīng)用原理主要是將煤炭在隔絕空氣條件下進(jìn)行高溫處理，煤炭中的大分子發(fā)生分解、結(jié)焦，生產(chǎn)煤氣、煤焦油等產(chǎn)品。煉焦技術(shù)流程先是把煤炭以一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行粉碎形成入爐煤，再利用搗固的方式將其送入炭化室，然后再經(jīng)過(guò)高溫、熄焦、晾焦等流程得到焦炭與焦?fàn)t煤氣。

1.4 氨合成技術(shù)

在當(dāng)代化工行業(yè)中，有機(jī)化工以及化肥工業(yè)中往往會(huì)使用到氨這一原材料，通常氨的合成主要是使用煤、天然氣以及石油等原料，在高壓、高溫以及催化劑的作用下將氫與氮結(jié)合而成。當(dāng)前國(guó)內(nèi)煤炭資源相對(duì)較為豐富，但石油以及天然氣資源比較匱乏，在化學(xué)工業(yè)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，使用煤為原料制作氨的工藝已較為成熟。但是進(jìn)行氨合成過(guò)程中對(duì)于催化劑以及設(shè)備具有較高要求，需要通過(guò)較為繁雜工序才能將煤制作成為具有廣泛用途的氨。而焦炭以及固體原料煤一般則是使用氣化的方式來(lái)獲得合成器，通過(guò)凈化此原料氣后，將氮?dú)馀c氫氣之外的雜質(zhì)去除，并壓縮獲得的純凈氮?dú)馀c氫氣，經(jīng)過(guò)催化劑的影響才能得到氨。

2 中國(guó)煤化工行業(yè)裝備發(fā)展現(xiàn)狀

在科技水平不斷提升的促進(jìn)作用下，我國(guó)的煤化工行業(yè)裝備制造技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，并且在原油技術(shù)基礎(chǔ)上融合了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，并進(jìn)行了針對(duì)性的創(chuàng)新改造，使其更加符合行業(yè)發(fā)展需要。先進(jìn)技術(shù)在中國(guó)煤化工行業(yè)裝備制造中的應(yīng)用提高了裝備制造改造水平，對(duì)于提高煤化工產(chǎn)品質(zhì)量有著較為重要的促進(jìn)作用。但是，就當(dāng)前中國(guó)煤化工行業(yè)發(fā)展實(shí)際而言，仍然存在不少問(wèn)題。如傳統(tǒng)煤化工技術(shù)與實(shí)際需求之間的不適應(yīng)性；煤化工裝備設(shè)備機(jī)械化水平不高；對(duì)于大量人力物力較為依賴(lài)；機(jī)電設(shè)備配套不完善；生產(chǎn)工藝不成熟；核心裝備自主研發(fā)能力不足，受制于裝備進(jìn)口。有些煤化工企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力較弱，資金周轉(zhuǎn)、裝備老化等問(wèn)題較為嚴(yán)重，許多機(jī)電設(shè)備甚至超出了服務(wù)期限而得不到及時(shí)更換，機(jī)電設(shè)備改造能力較低，使用過(guò)程中出現(xiàn)較大的人力、物力資源的浪費(fèi)，以及埋下較為嚴(yán)重的安全隱患[2]。

3 煤化工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 提高資源利用率與重視環(huán)境保護(hù)

隨著社會(huì)生態(tài)文明建設(shè)不斷發(fā)展，煤化工技術(shù)的發(fā)展也應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展統(tǒng)籌兼顧的原則，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一發(fā)展。而煤化工技術(shù)應(yīng)用存在的資源浪費(fèi)現(xiàn)象仍十分普遍，忽視了生態(tài)自然和諧發(fā)展的煤化工技術(shù)發(fā)展并不長(zhǎng)遠(yuǎn)。盲目追求經(jīng)濟(jì)效益，不重視節(jié)約資源與環(huán)境保護(hù)的煤化工技術(shù)發(fā)展也必將受到限制。因此，煤化工技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展過(guò)程必須始終堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，加強(qiáng)清潔能力生產(chǎn)與應(yīng)用，不斷優(yōu)化技術(shù)方案避免環(huán)境污染，同時(shí)加強(qiáng)做好廢棄物的回收處理，實(shí)現(xiàn)資源集約與資源節(jié)約。由此可見(jiàn)，堅(jiān)持保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、降低損耗、提高產(chǎn)品利用率，必將是煤化工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的重要方向。

3.2 新型環(huán)保能源結(jié)構(gòu)體系的建設(shè)與應(yīng)用

隨著新型煤化工技術(shù)不斷應(yīng)用推廣，新型環(huán)保能源結(jié)構(gòu)體系也在不斷成形、發(fā)展。新型環(huán)保能源結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用價(jià)值正在不斷凸顯，尤其是其應(yīng)用帶來(lái)的環(huán)境保護(hù)價(jià)值與資源節(jié)約價(jià)值，使其必將成為未來(lái)新型煤化工技術(shù)發(fā)展的重要方向，以及成為國(guó)家新型環(huán)保能源發(fā)展的重要組成。不僅如此，在今后還將往生產(chǎn)清潔能源產(chǎn)品的方向發(fā)展。在今后的煤化工行業(yè)中，必定會(huì)充分關(guān)注清潔能源技術(shù)的價(jià)值，該類(lèi)清潔能源在實(shí)施生產(chǎn)與加工過(guò)程中需要切實(shí)落實(shí)好資源化廢棄物以及相關(guān)處置工作，切實(shí)減小煤炭資源的損耗數(shù)量，在總體上將煤炭資源的利用率提高，加快回收利用副產(chǎn)品的效果，讓下游產(chǎn)業(yè)得以獲得更好的發(fā)展。

3.3 促使煤化工和有關(guān)關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)得以共同發(fā)展

就現(xiàn)階段看來(lái)煤化工行業(yè)中依舊存在資源利用率不高的現(xiàn)象，在今后發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)中必定會(huì)往多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)方向發(fā)展，即在煤礦資源有關(guān)加工技術(shù)基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代化工藝，結(jié)合有關(guān)產(chǎn)業(yè)的要求把煤氣化技術(shù)制造出合成氣，用于各個(gè)部門(mén)以及不同行業(yè)的生產(chǎn)工作，并制造出多樣附加值較高的化工產(chǎn)品。如，通過(guò)將煤化工和石化相融合，在煉油廠內(nèi)使用液化中間產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)互相協(xié)作與改進(jìn)不但能夠有利于石化產(chǎn)品品質(zhì)的提升，并且還能夠降低機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放。又如，通過(guò)將煤制天然氣結(jié)合煤制烯烴以及甲醇等產(chǎn)業(yè)，能夠?qū)⒉煌?lèi)型產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮出來(lái)，將整體風(fēng)險(xiǎn)抵抗能力以及綜合效益得到有效提升。所以明顯能夠看出，將煤化工與關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合起來(lái)能夠切實(shí)減少加工煤炭環(huán)節(jié)中污染物以及CO2的排放數(shù)量，并且在各類(lèi)機(jī)制的影響下，還能有助于社會(huì)形成一套較為全面的清潔化工能源生產(chǎn)制度，有利于經(jīng)濟(jì)效益增加的同時(shí)，還能促進(jìn)環(huán)境友好型工業(yè)體系的構(gòu)建。

3.4 煤化工技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

中國(guó)現(xiàn)階段的煤化工技術(shù)及其應(yīng)用仍然處于初級(jí)發(fā)展階段，整個(gè)行業(yè)缺乏統(tǒng)一權(quán)威的煤化工技術(shù)管理體系與管理標(biāo)準(zhǔn)。加上企業(yè)管理層的不重視，在資金投入、技術(shù)引進(jìn)方面都存在較大不足。對(duì)此，煤化工行業(yè)想要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須樹(shù)立與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)與管理理念，加強(qiáng)新型思想更新，重視技術(shù)創(chuàng)新，積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)理念，不斷探索符合當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的合理模式。此外，產(chǎn)業(yè)體系化發(fā)展也是煤化工技術(shù)應(yīng)用的重要發(fā)展方向之一，在技術(shù)創(chuàng)新與工藝改進(jìn)方面加大投入，優(yōu)化形成綠色環(huán)保高效的新型技術(shù)應(yīng)用體系。最后，加大對(duì)深層煤炭挖掘潛力，通過(guò)加強(qiáng)管理體制改進(jìn)與技術(shù)結(jié)構(gòu)完善，實(shí)現(xiàn)資源最優(yōu)配置的同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的中心權(quán)力重組，使得煤化工企業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展。

3.5 新型管理模式的應(yīng)用發(fā)展

煤化工技術(shù)的發(fā)展除了需要不斷融合新的技術(shù)理念與技術(shù)工藝之外，還需要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)應(yīng)用管理模式的創(chuàng)新優(yōu)化。通過(guò)對(duì)管理模式的有效優(yōu)化，可以提高人員責(zé)任意識(shí)，增強(qiáng)工作效率，也唯有實(shí)現(xiàn)對(duì)管理模式的創(chuàng)新，才能為煤化工技術(shù)設(shè)備養(yǎng)護(hù)、維修進(jìn)行專(zhuān)業(yè)人員的合理調(diào)配，確保故障及時(shí)排除，延長(zhǎng)煤化工技術(shù)設(shè)備使用效率與使用壽命，提高生產(chǎn)安全水平。

3.6 注重朝著中西部發(fā)展傾斜

就當(dāng)前國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃看來(lái)，重點(diǎn)集中在山西、內(nèi)蒙以及新疆這幾個(gè)地區(qū)，且無(wú)論是項(xiàng)目數(shù)量或是生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量，以上幾個(gè)地區(qū)均屬于國(guó)內(nèi)西部新型煤化工的重要發(fā)展地區(qū)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)動(dòng)力煤價(jià)格不斷降低，但是相對(duì)來(lái)說(shuō)新型煤化工產(chǎn)業(yè)如煤制油、煤制烯烴等產(chǎn)業(yè)具有較為廣闊發(fā)展前景，我國(guó)所規(guī)劃的重點(diǎn)產(chǎn)煤區(qū)域還有7個(gè)煤化工產(chǎn)業(yè)規(guī)劃都進(jìn)行了非常詳細(xì)的規(guī)劃發(fā)展，推動(dòng)我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)更好發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著非常關(guān)鍵的影響，然而當(dāng)前在煤化工技術(shù)方面依舊存在不少問(wèn)題需要改進(jìn)，因?yàn)橐笙嚓P(guān)部門(mén)與研究人員能夠正確認(rèn)識(shí)該行業(yè)以及技術(shù)的實(shí)際情況，并采取針對(duì)性的處理措施，切實(shí)保證煤化工產(chǎn)業(yè)的效率與質(zhì)量，推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)更為穩(wěn)健的發(fā)展。