煤化工技術(shù)發(fā)展與新型煤化工技術(shù)探討

牛志軍

（山西金象煤化工有限責(zé)任公司，山西 澤州 048000）

0 引言

當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)不斷推陳出新，向多元化發(fā)展方向不斷邁進(jìn)。在化工生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，煤炭資源是必不可缺的資源之一，能夠?yàn)榛ゎI(lǐng)域各項(xiàng)工作帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。但是在發(fā)展過程中，由于煤炭自身屬于不可再生能源，導(dǎo)致煤炭資源十分寶貴，需要研究人員通過優(yōu)化煤化工技術(shù)的方式提升資源的利用率，切實(shí)做到資源合理利用，充分發(fā)揮煤炭資源的作用。因此，深入探究煤化工技術(shù)發(fā)展與新型煤化工技術(shù)是當(dāng)前重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

1 傳統(tǒng)煤化工技術(shù)常見類別

1.1 煤干餾技術(shù)

煤干餾技術(shù)在煤化工中應(yīng)用廣泛，其主要操作方法就是在空氣隔離與高壓的環(huán)境下加熱煤，當(dāng)達(dá)到足夠高的溫度后可以分解煤原料，完成煤原料向一次、二次產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而完成煤炭轉(zhuǎn)化。在煤干餾技術(shù)應(yīng)用期間，工作人員必須確保生產(chǎn)環(huán)境滿足空氣隔離方面的要求，之后對(duì)溫度進(jìn)行逐漸提升，當(dāng)達(dá)到200 ℃以上的溫度后，將會(huì)排除煤料中存在的水分。而在溫度提升到350 ℃的時(shí)候，煤灰出現(xiàn)軟化情況。溫度提升到400～540 ℃之間，此時(shí)煤料產(chǎn)吹的煤氣會(huì)與焦油產(chǎn)生反應(yīng)，從而產(chǎn)出一次熱反應(yīng)產(chǎn)物。再次提高溫度，超過550 ℃時(shí)，煤料會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)出揮發(fā)物質(zhì)以及收縮的情況。最后，溫度最終提升至800 ℃以上時(shí)，煤料會(huì)在高溫環(huán)境下產(chǎn)出二次熱分解產(chǎn)物。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，煤干餾技術(shù)自身具備流程復(fù)雜的特點(diǎn)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化工程中不確定因素過多，會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)效率產(chǎn)生較大影響。比如，在對(duì)煉焦用煤使用煤干餾技術(shù)時(shí)，因?yàn)闊捊褂妹捍嬖谡辰Y(jié)性、結(jié)焦性等表現(xiàn)，可能會(huì)在一定程度上降低干餾技術(shù)的實(shí)際使用效果。若是煉焦用煤粘結(jié)性超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)持續(xù)提升煤料的膨脹壓力，造成嚴(yán)重影響。煤干餾技術(shù)流程見圖1。

圖1 煤干餾技術(shù)流程

1.2 煤液化技術(shù)

煤液化技術(shù)主要指工作人員在催化劑、氧氣等材料的幫助下，對(duì)煤料進(jìn)行液化處理，從而促進(jìn)煤原料由固體向液體形態(tài)轉(zhuǎn)變。當(dāng)前，煤液化技術(shù)已經(jīng)逐漸向間接液化技術(shù)的方向發(fā)生轉(zhuǎn)變。由于煤液化技術(shù)的成本較高，且對(duì)煤料的要求較高，導(dǎo)致應(yīng)用較為困難。而間接液化技術(shù)則有效解決了成本和材料方面的問題。工作人員在對(duì)氫煤技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，可以借助高溫和催化劑的作用，在高溫環(huán)境中保證煤料和水蒸氣充分接觸。當(dāng)煤炭氣化后工作人員應(yīng)該綜合利用脫碳處理和脫硫處理措施，最終能夠合成較為清潔的氣體。當(dāng)相關(guān)人員使用催化方法處理此種氣體后可生成烴類液體材料或生產(chǎn)機(jī)油所需的原材料。煤液化技術(shù)流程圖見圖2。

圖2 煤液化技術(shù)流程圖

1.3 煤氣化技術(shù)

煤氣化技術(shù)主要指工作人員將煤料或者半焦煤料置入高溫和加壓的環(huán)境當(dāng)中，并適當(dāng)添加氣化劑，在其作用下煤料和氣化劑會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，最后形成氣體狀態(tài)的產(chǎn)物。在此反應(yīng)過程中，煤料完成了從固態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變，并有微量副產(chǎn)品出現(xiàn)，如灰渣或焦油等。現(xiàn)如今，在各種科學(xué)技術(shù)越來越完善的過程中，各種生產(chǎn)類技能逐漸優(yōu)化，在一定程度上擴(kuò)展了煤氣化技術(shù)附屬技術(shù)種類，而各種技術(shù)也存在不同的適宜應(yīng)用條件，導(dǎo)致不同技術(shù)具備明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。

比如，工作人員可在生產(chǎn)甲醇的工作中使用煤氣化技術(shù)，在甲醇制取過程中以煤為原料，在此過程中煤料需要經(jīng)過脫酸、煤氣反應(yīng)、物料變換、空分處理等多個(gè)流程，最終形成烯烴材料、甲醇材料、二甲醚材料[1]?，F(xiàn)如今此種技術(shù)在甲醇制取作業(yè)中應(yīng)用廣泛，但是制取過程中不同煤氣化技術(shù)手段具備不同的技術(shù)規(guī)格以及生產(chǎn)流程，需要工作人員理性分析，因地制宜進(jìn)行選擇。

2 新型煤化工技術(shù)

2.1 烴化產(chǎn)物合成技術(shù)

當(dāng)前化工領(lǐng)域中，低碳烯烴材料的需求量不斷上漲，且質(zhì)量要求不斷提升，需要工作人員利用煤化工技術(shù)對(duì)烯烴材料進(jìn)行進(jìn)一步研究，通過優(yōu)化甲醇制備烯烴材料技術(shù)或其他技術(shù)對(duì)烯烴材料進(jìn)行強(qiáng)化，從而滿足化工領(lǐng)域的發(fā)展需求。

工藝將甲醇作為原料，首先對(duì)甲醇進(jìn)行脫水操作，生成二甲醚、甲醇、水混合物，隨后轉(zhuǎn)化為低碳烯烴[2]。在此過程中，甲醇的制備較為簡(jiǎn)單，可以將煤作為原料轉(zhuǎn)化為甲醇，不僅能夠提升轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)也能夠進(jìn)一步降低材料浪費(fèi)。在非石油制乙烯和丙烯過程中，煤轉(zhuǎn)化甲醇是核心技術(shù)。雖然當(dāng)前該技術(shù)應(yīng)用前景極為廣泛，但是在發(fā)展過程中依然存在較高的改進(jìn)空間。如果能夠進(jìn)一步推進(jìn)甲醇制乙烯和丙烯的技術(shù)發(fā)展，就可以實(shí)現(xiàn)低碳烯烴生產(chǎn)方式多元化，極大程度上緩解我國(guó)石油資源壓力，并進(jìn)一步推動(dòng)烯烴工業(yè)發(fā)展。具體流程見圖3。

圖3 醇烴化新工藝流程

副方程式則為式（1）—式（4）：

醇烴化反應(yīng)方程式則為式（5）—式（8）：

2.2 新型氨合成技術(shù)

新型氨合成技術(shù)操作較為簡(jiǎn)單，能夠在現(xiàn)有條件下對(duì)氨進(jìn)行合成。具體操作時(shí)，工作人員首先應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好粗原料氣，粗原料氣當(dāng)中應(yīng)當(dāng)具備氨氮元素。其次，落實(shí)凈化處理，在處理過程中需要規(guī)范運(yùn)用一氧化碳變換、脫硫、脫碳、氣體精制等步驟，借此增加氫氮混合氣密度，并使用催化劑完成氨提取工作[3]。最后將氨作為原料應(yīng)用到各種工業(yè)生產(chǎn)中，最終形成化肥、石油等產(chǎn)品。

在使用新型氨合成技術(shù)的過程中，工作人員需要重點(diǎn)考慮排放氣體回收與廢渣回收處理的問題，保障生產(chǎn)環(huán)境不會(huì)受到新型氨合成技術(shù)的影響。同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)加大對(duì)安全問題的重視程度，合理對(duì)一氧化碳濃度、硫化氫的濃度、氨濃度進(jìn)行控制，確保不會(huì)出現(xiàn)安全事故，對(duì)人員生命安全造成威脅。

2.3 新型煤氣化技術(shù)

在傳統(tǒng)煤氣化技術(shù)當(dāng)中，固定床氣化技術(shù)、氣流床氣化技術(shù)、流化床氣化技術(shù)都是常用技術(shù)，但是也都存在局限性。比如，在應(yīng)用流化床氣化技術(shù)過程中，產(chǎn)生的煤氣當(dāng)中存在帶出物，且?guī)С鑫锂?dāng)中，碳的含量極高，會(huì)導(dǎo)致碳的轉(zhuǎn)化效率下降，材料出現(xiàn)浪費(fèi)的情況[4]。因此，在研究新型煤氣化技術(shù)過程中，應(yīng)設(shè)置不同的催化劑對(duì)比使用條件，以此為前提處理煤料，收獲更多混合物質(zhì)以及化學(xué)物質(zhì)。同時(shí)，也可以在原有傳統(tǒng)煤氣化廢鍋技術(shù)的基礎(chǔ)上，合理運(yùn)用粉煤加壓氣化輸送工藝、間歇性排渣工藝等，替換原有的氣冷卻裝置和飛灰過濾裝置，充分發(fā)揮出煤氣化廢鍋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而提升煤化工水準(zhǔn)。

3 結(jié)論

我國(guó)能源儲(chǔ)備當(dāng)中，煤炭資源的儲(chǔ)備量高于石油儲(chǔ)備量以及天然氣儲(chǔ)備量。合理開發(fā)煤化工技術(shù)，能夠切實(shí)發(fā)揮出煤炭資源的作用，提升轉(zhuǎn)化效率，推進(jìn)工業(yè)發(fā)展。為了對(duì)傳統(tǒng)煤化工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，解決現(xiàn)存難題，并進(jìn)一步提升煤炭資源的利用效率，煤化工企業(yè)需要對(duì)現(xiàn)有煤化工產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行提升，通過借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的方式對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)水平不斷發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上推進(jìn)綠色環(huán)保理念融入產(chǎn)業(yè)體系工作。