工業化學報告 煤化工

2022-08-29 07:54:04 字數 2249 閱讀 2523

工業化學結課**

通過一學期對工業化學的學習,我覺得對工業化學的知識有了詳細的認識,包括一些基礎概念,工業生產過程,以及一些化工裝置,工業生產方法,生產條件,規模等,收穫頗多。下面針對煤化工方面談一談自己的學習認識。

由於我國石油和天然氣的儲量少,耗量大,我國作為煤炭資源大國,煤這個天然的一次能源自然而然的成為我國能源的核心結構。但現在我國的煤化工發展速度相對還比較慢,與一些發達國家相比,裝置加工能力小,工藝水平低,產品種類少,能耗高,環境汙染嚴重。所以如何充分利用好我國豐富的煤炭資源,大力開發煤液化製油技術,有效提高一次能源利用效率,降低煤炭直接利用帶來的汙染嚴重的問題還有待我們去研究,這就決定了未來在煤化工這個行業,我們還有很大的發展空間。

煤由古代植物炭化而成,分為泥煤,褐煤,煙煤和無煙煤,其顏色,含水量,密度和熱值都存在差別。煤是由稠合芳香環和氧化芳香環大分子構成,燃燒產生熱量。在工業生產中,以媒作為化工原料的主要加工有:

煤焦化得到煤焦油和焦炭;煤氣化得到合成氣;煤液化得到液態燃料;煤與氧化鈣制電石,進一步生產乙炔系列產品。

在化工生產中,首先我們需要選煤,煤的篩選方法有重力選煤,煤的浮選,化學選煤和微生物選煤等方法。然後需要潔淨煤,其中重要的技術有煤炭直接液化技術。它是煤炭液化的主要手段之一,是在高溫和高壓下,借助於供氫溶劑和催化劑,使氫元素進入煤及其衍生物的分子結構,從而將煤轉化為液體燃料或化工原料的先進潔淨煤技術。

煤直接液化技術主要包括:(1)煤漿配製、輸送和預熱過程的煤漿製備單元;(2)煤在高溫、高壓條件下進行加氫反應,生成液體產物的反應單元;(3)將反應生成的殘渣、液化油和氣態產物分離的分離單元;(4)穩定加氫提質單元。其基本原理是在一定的反應溫度下,煤分子中的一些鍵能較小的化學鍵發生熱斷裂,變成較小分子的自由基。

其中催化劑是煤直接液化過程的核心技術之一,在煤液化過程中起著非常重要的作用。優良的催化劑可以降低煤液化溫度,減少副反應並降低能耗,提高氫轉移效率,增加液體產物的收率。在已經應用到煤液化工藝的各種催化劑中,鐵基催化劑以其高效、廉價及低汙染而倍受青睞。

催化劑的功能是促進溶於液相中的氫與脫氫迴圈油間的反應,使脫氫迴圈油加氫並再生。在直接液化過程中,煤的大分子結構首先受熱分解,而使煤分解成以結構單元縮合芳烴為單個分子的獨立的自由基碎片。在高壓氫氣和催化劑存在下,這些自由基碎片又被加氫,形成穩定的低分子物。

自由基碎片加氫穩定後的液態物質可分成油類、瀝青烯和前瀝青烯等三種不同成分,對其繼續加氫,前瀝青烯即轉化成瀝青烯,瀝青烯又轉化為油類物質。油類物質再繼續加氫,脫除其中的氧、氮和硫等雜原子,即轉化為成品油。成品油經蒸餾,按沸點範圍不同可分為汽油、航空煤油和柴油等。

催化劑的作用是吸附氣體中的氫分子,並將其活化成活性氫以便被煤的自由基碎片接受。新型863催化劑是未來研究發展的方向。

另外煤氣化技術也很重要,煤氣化被譽為煤化工產業的龍頭技術,目前可作為大型工業化執行的煤氣化技術,可分為固定床氣化技術、流化床氣化技術、氣流床氣化技術。常壓固定床煤氣化是以空氣、蒸汽、氧氣為氣化劑,在常壓下將煤轉化成煤氣的過程。由於該技術成熟可靠、操作簡單、投資少、建設期短,在國內冶金、建材、機械等行業廣泛用於製取燃氣;在中小型合成氨廠、甲醇廠用於製取合成氣;在用氣量較少的小型化工裝置中用於製取co和h2。

這種煤氣化技術的缺點是原料煤要求較高,且單爐生產能力小、渣中殘碳較高、氣化為常壓煤氣的壓縮功耗高。隨著煤氣化技術的不斷發展,及國家對煤化工准入生產規模要求的提高,在新建的大型煤化工裝置中一般不採用此技術;流化床氣化又稱為沸騰床氣化,以小顆粒煤為氣化原料。這些細粒煤在自下而上的氣化劑吹力作用下,保持著連續不斷、無秩序沸騰和懸浮狀態的運動,迅速地進行混和及熱交換,使整個床層溫度和物料組成均一。

為適應裝置大型化的要求,流化床煤氣化有向高壓發展的趨勢,但壓力增加,會造成進煤和排灰工段的困難。由於其氣化溫度較氣流床低,且氣化煤的顆粒比氣流床大,使其氣化不徹底,飛灰和渣中的殘碳均較高;如果氣化原料中小於1mm的粉煤太多, 也會造成氣化爐帶出物多、操作困難及增加消耗等問題,所以流化床煤氣化技術發展較慢;氣煤漿技術包括水煤漿氣化技術,幹煤粉氣化技術。

煤乾餾根據其所需溫度分為低,中,高三類,其最終產物也因此不同。

煤化工主要是通過焦化,氣化,乾餾的方法產品各種煤化工產品。焦化的主要產品是冶金用焦炭 ,同時副產煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化,主要產品為城市煤氣及各種燃料氣 ,以及合成氣 ;煤低溫乾餾、煤直接液化及煤間接液化等主要產品為人造石油和液體化學產品。

高溫乾餾主要產品是煤氣,焦油,氨,粗笨,焦炭。氣化主要生產甲醇。這些產品在生活中占有很大的地位。

雖然現在對煤化工只是理論上的認識,還未實際的見過其在工廠的生產過程。但是通過學習,我認為煤化工技術的研究過程是乙個漫長的過程,還有很長的路要走,我國的煤化工行業才是起步階段,諸多技術需要改進,所以學好基礎知識尤為重要。

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