《化學工藝學》
摘要煤是地球上儲藏最豐富的化石燃料。中國是世界上煤炭資源較豐富的國家之一，煤炭儲量遠大於石油、天然氣儲量。我國的能源主要依靠煤能源，煤炭在能源結構中所佔的比例為75%，它合理利用煤炭能源，充分體現了高效、潔淨、經濟的優點，這對煤化工的利用是乙個重大突破。
煤化工所牽涉到的範圍很廣，可以生產絕大部分的石油化工產品。在21世紀時代，我國的油儲存量開採不足和油品緊張的矛盾日益突出，在未來煤化工的發展也直接關係到我國經濟的發展和能源戰略的安全。本文在此從國產化和工程化的方面出發，對煤氣化工藝技術的發展和合成氣制乙烯以及甲醇、二甲醚等一些工業化和大型化途徑進行了闡述。
煤氣化工藝技術是煤化工的重要技術，在此重點論述了煤氣化技術的未來發展和應用開發等問題 。
關鍵詞 21世紀資源煤化工發展
引言根據我國的能源資源條件、技術和經濟發展水平以及世界能源形勢，在未來30~50年內，煤炭仍然是我國的主要資源。而煤炭利用造成的環境汙染問題已經成為影響我國經濟社會發展的乙個制約因素，發展以煤炭轉化為核心的潔淨煤技術，才可能滿足我國經濟可持續發展需求。煤化工是以煤為原料，經化學加工實現煤炭高效潔淨綜合利用的工業，世界各國都在努力開發煤炭和天然氣的化工應用技術，以期在不久的將來煤炭和天然氣為原料大量製取廉價優質的有機化學品。
煤一般可以分為三大類：腐殖煤、殘殖煤和腐泥煤。在自然界中分布最廣最常見的就是腐殖煤，如泥炭、褐煤、煙煤、無煙煤等。
選煤廠採用的主要加工工藝環節主要有：（1）原煤準備作業 (2)選煤和脫水作業 （3）煤泥精選**和洗水澄清作業 （4）生產技術檢查 （5）產品運銷作業
由於煤易風化，安全儲煤方法很重要。常用的儲煤方法有兩類，一類是盡量使煤和空氣隔絕。另一類是使煤堆中空氣流通以利散熱。
煤在隔絕空氣條件下加熱至較高溫度時，所發生的物理變化和化學變化反應的複雜過程，稱為煤的熱解，或稱熱分解和乾餾。迄今為止煤加工的主要工藝仍是熱加工，煤煉焦工業就是典型的例子，煤的氣化和液化過程也與煤的熱解過程分不開。
煤熱解過程大致可分為三個階段：
（1）第一階段（室溫~300℃） 在這階段，煤的外形無變化，褐煤在200℃以上發生脫羧基反應，近300℃時開始熱解反應，煙煤和無煙煤在這一階段一般沒有發生變化。脫水發生在120℃前，而脫氣（ch4，co2和n2）大致在200℃前後完成。
（2）第二階段（300~600℃） 這一階段以解聚和分解反應為主，煤黏結成半焦，並發生一系列變化。煤從300℃左右開始軟化，並有煤氣和焦油析出，在450℃前後析出的煤焦油量最大，在450~600℃氣體析出的量最多。煤氣成分除熱解水、co和co2外，主要是氣態烴，故熱值較高。
（3）第三階段（600~1000℃） 這是半焦聚合形成焦炭的階段，以縮聚反應為主。析出的焦油極少，揮發物主要是煤氣，700℃後煤氣成分主要是氫氣。
若將最終加熱溫度提高到1500℃以上，則為石墨化階段，用於生產石墨炭素材料。
它們包括：煤的煤化程度，加熱中溫，公升溫速率，熱解壓力，熱解氣氛等影響因素。
它主要是指煤在終溫500~700℃的乾餾過程。適合低溫乾餾的煤是無粘結性的非煉焦用煤，如褐煤或高揮發分煙煤。我國這類煤儲量豐富，目前主要用於直接燃燒，若能通過低溫乾餾**煤氣與焦油，可使煤得到更有效的綜合應用。
半焦的反應性與比電阻比高溫焦高得多，而且煤的變質程度越低，其反應性和比電阻越高。半焦的高比電阻特性，使它成為鐵合金生產的優良原料。半焦硫含量比原煤低，反應性高，燃點低，是優質的燃料，也適用於製造活性炭、碳分子篩和還原劑，或氣化製氫等。
低溫乾餾的方法和型別很多，按加熱方式有外熱式、內熱式和內外熱結合式；按煤料的形態有塊煤、型煤與粉煤三種；按供熱介質不同又有氣體熱載體和固體熱載體兩種；按煤的運動狀態又分為固定床、移動床、流化床和氣流床等。如連續式外熱立式爐、連續式內熱立式爐、連續式內外熱立式爐、固體熱載體乾餾法和加氫乾餾工藝。
煉焦配煤的質量要求：水分、細度、灰分、硫分、配煤的煤化度、配煤的黏性指標、配煤的膨脹壓力
煤的氣化過程是乙個熱化學工程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣、水蒸氣或氫氣等作催化劑，在高溫條件下通過化學反應把煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體的過程氣化中所得到的氣體稱為煤氣，其有效成分包括一氧化碳、氫氣和甲烷等。氣化煤氣可用作城市煤氣、工業燃氣、化工原料氣和工業原料氣。
在各種煤轉化技術中，特別是開發潔淨煤技術中，煤的氣化是最有應用前景的技術之一，這不僅因為煤氣化的新技術相對成熟，而且煤轉化為煤氣之後，通過成熟的氣體淨化技術處理，對環境汙染可減少到最小程度，例如煤炭多聯產、煤氣化聯合迴圈發電，就是一種高效低汙染的潔淨煤新技術，其發展前景相當好。
所謂煤炭液化，是將煤中有機質大分子轉化為中等分子的液態產物，其目的就是來生產發動機用液體燃料和化學品。煤炭液化有兩種完全不同的技術路線，一種是直接液化，另一中是間接液化。
煤炭直接液化是指通過加氫使煤中複雜的有機高分子結構直接轉化為較低分子的液體燃料，轉化過程是在含煤粉、溶劑和催化劑的漿液系統中進行加氫、解聚，需要較高的壓力和溫度。直接液化的優點是熱效率較高、液體產品收率高；主要缺點是煤漿加氫工藝過程的總體操作條件相對苛刻。煤炭液化也是我國煤代石油戰略的重要、有效和可行的途徑之一。
碳素材料作為結構材料和功能材料廣泛應用於冶金、機電、化工等工業。近幾十年來出現的新型碳素材料因其優異的特性而廣泛應用於原子能、宇航、航空等領域。
碳素材料是指從無定形碳到石墨結晶的一系列過渡態碳。主要碳素製品有：冶金用的電極和耐高溫材料；電熱和電化學用的電極；幾點用的電刷；化工和機械工業用的不透行石墨和耐磨材料；原子能和宇航用的高純石墨材料等
電石化學名為碳酸鈣，是碳與金屬鈣化合而成。人們常說的工業碳酸鈣，它還含有一些其它雜質，極純的碳化鈣呈天藍色是。目前電石主要有三種用途：
①電石水解制乙炔②電石與氮氣反應製取氰氨化鈣③生鐵水與鋼水的脫硫。
低碳烯烴是最重要的基本有機化工原料，也是還有化工的龍頭產品。煤基甲醇制烯烴是中國煤取代油的有效途徑之一。
煤氣化制得的煤氣廣泛應用於國民經濟的許多方面，它們包括：工業燃氣、城市煤氣、冶金還原氣、化工原料氣和用於新發電技術的燃氣。
我國的煤化工相比於一些發達國家來說起步較晚, 但是經過快速的發展已經具備一定的規模,一些自由開發的技術裝置如煤炭氣化裝置具有獨特的特點且其技術發展也具有了相當的水平。雖然我國的煤炭儲量很大, 資源優勢明顯,但是煤化工的技術難度大,其工藝流程長、所需資金大、對環境的汙染大且能源的利用率不高,這些都對我國煤化工產業的發展產生了一定的限制。因此,加強煤化工的規模性和技術性,提高煤化工的開發力度,在引進和吸收國外發達國家先進技術的同時, 注意自主開發, 提高我國煤化工技術水平,增加煤化工企業效益是我國煤化工的未來發展根本。
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展望21世紀的化學
第一篇回顧與動向 前言第一章 20世紀化學的回顧 一 基礎研究的重大突破 1 放射性和鈾裂變的重大發現 2.化學鍵和現代量子化學理論 3 創造新分子新結構 合成化學 4 高分子科學和材料 5 化學動力學與分子反應動態學 二 在化學基礎研究推動下化學工業的大發展 1 石油化工 2 三大合成材料 3 合...
展望21世紀中國的文藝復興
作者 張留峰 新課程 教師 2013年第10期 摘要 工業文明的發展，給人們的生活帶來便利的同時也產生了諸多問題。中國古代文明延續下來的古老智慧型是世界發展極其需要的，它可能恰恰解決當今文明程序中所產生的諸多問題。思想的突破和科學的發展需要借用東方人的思維智慧型。在21世紀，中國在走向強大的過程中，...
第十二課21世紀展望
一 學習目標 1 熟讀課文，理解課文內容。2 運用邊讀邊想邊記的讀書方法，讀懂每句話，提高閱讀能力。3 通過該討論交流，歸納完善，使每個學生做到完全理解課文的內容和結構，並掌握課文的敘述次序和表達方式，理解疑難句型並能模仿造句。二 學生自己閱讀課文第1至第3自然段 要求帶著下列問題閱讀。1 21世紀...