煤化工简介PPT课件

有机硫成分
主要的有机硫化合物包括芳香和脂肪 硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、环 硫醚以及噻吩类硫。
S
NH
S
N H
thiophene
pyrrole
五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类 似。构成环的四个碳原子和杂原子（N，S，O）均 为sp2杂化状态，它们以σ键相连形成一个环面
练习
• 分类写出煤焦化产物中主要有机物 的名称及构造式。
Organic compounds containing Sulfur
SO2 CaSO4
1 H S ＋ O H O ＋ S 2 2 2 2 3 H S ＋ O H O ＋ S O 2 2 2 2 2
2 H S ＋ S O2 H O ＋ 2 S 2 2 2
H 2S
H S ＋ C H O H C H S H H O 2 3 3 2 C H S H ＋ C H O H C H S C H H O 3 3 3 3 2 C H S C H ＋ H S2 C H S H 3 3 2 3
2.9 环保需要及煤化工业的规划
• 煤液化制油及新型煤化工项目耗资巨大，能耗高 ，以多的能源换取更少的能源，必须审慎考虑长 期利益及生命周期。 • 新型煤化工工程建设和生产运行是应用多领域高 新技术和实施大规模工程相结合的复杂系统工程 ，技术和工程管理水平要求高，因此必须注重组 织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科 学、 高效的管理和经营模式。
n a p h t h a l e n e
benzene
p h e n a n t h r e n e
a n th r a c e n e
pyrene
表2.11 粗酚组成及性质
酚类的代表物质为苯酚。纯净的苯酚是无色 棱形结晶，有特殊气味，在空气中放置因易 被氧化而变成红色。室温时稍溶于水，在 65℃以上可与水混溶；也易溶于乙醇、乙醚 、苯等有机溶剂。 苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。

结合，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。
➢高新技术及优化集成。根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高
新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益 。同时， 新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化
建设。
➢建设大型企业和产业基地。以建设大型企业为主，在建设大型企业的基础上，
2
煤的转化形式
46%用于火力发电；17%用于炼焦； 13%建材工业；5%化学工业； 余为供热等其他用煤。
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煤化工发展必要性
煤化工：是以煤为原料经过化学加工 ，使煤转化为气体、液体和固体燃料及 化学品的过程。
煤化工：包括煤的干馏、煤的气 化、煤的液化、煤制化学品及其它煤 加工制品。
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煤化工发展必要性
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煤焦化产品链
煤炭
焦炭
粗苯 精制
回收苯
煤焦化
煤焦油 加工
焦炉气
焦炉气
冶金工业 苯类产品
电石
乙炔
PVC
酚油、洗油 萘油、蒽油、沥青
ห้องสมุดไป่ตู้
燃料油
酚萘等 化学品
甲醇
民用燃料
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焦炉煤气组成
焦炉煤气的主要组成：氢气、甲烷、一氧化碳。 焦炉煤气的特性：易燃、易爆、有毒气体。
焦炉煤气中毒机理： 是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红
传统煤化工：以焦化、焦油加工、焦炭造气、块 煤造气、型煤造气为主要方式。
新型煤化工：以高效煤气化、煤炭液化、煤制甲 醇等碳一化工；煤电化多联产、煤 制取石油化工产品为标志。
1、产品－以洁净能源和可替代石油化工产品为主 2、产业规模－建设大型联产企业和产业基地 3、技术系统－采用高新技术并优化集成 4、煤炭资源的有效、合理利用 5、清洁生产与环境友好 6、经济最优化

五 煤气化-煤制甲醇子行业
5.1 煤制甲醇子行业生产流程
上图为甲醇的生产工艺流程，其生产工艺包括：煤制甲醇法，天然气制 甲醇法，焦炉气制甲醇法。国际上80%以上的甲醇由天然气制得，在我国主 要以煤制甲醇法为主，占到70%左右。
5.2 煤制甲醇子行业-甲醇生产流程工艺对比
国外天然气制甲醇 国内天然气制甲醇 国内煤质乙醇 国内焦炉气制甲醇
粉煤加压气化
40
2.151
煤制天然气生产成本中，原材料和燃料动力费用所占比例高达60%左右， 其次是折旧和修理费，所占比例约为22%--30%。采用不同煤种、不同气化技 术、厂址位于不同地区的3种煤制天然气项目，测算出的天然气生产成本见 上表。
进口的液化天然气价格约2.77元/m³，通过上表可以得出国内煤制天然 气项目完全可以与新增进口液化石油气相竞争。
煤液化两种技术路线：根据加工过程的不同路线，煤液化分为直接液化和 间接液化两种。主要产物是柴油（或汽油）、石脑油和液化石油气(LPG)。 两种技术路线的参数有很大不同。
7.2 煤制油-直接液化和间接液化的工艺参数对比
原煤适应性
压强 (MPa) 温度 (摄氏度) 耗水量 (吨) 吨产品燃料煤用 量(吨) 单位投资金额 (亿 元/万吨产能) 投资回报
出口量/ 万吨
5.08 3.3 5.45 19 56.3 36.8 1.38 1.24
表观消 费量
433.95 573.2 666.22 839.5 1040.8 1216.5 1650.42 2092.96
产量/表 观消 费
量（%）
进口/表 观消 费
量（%）
依存度 （%）
68.87 32.30 31.13
7.1 煤液化-煤制油

•干馏工艺
固体热载体干馏工艺 ✓外热式干馏炉传热慢，生产能力小； ✓气流内热式炉只能处理块状煤料。 ✓粉煤流化床干流装置的干馏气态产物中混入惰性气体，降低了煤气质量。 ✓采用固体热载体进行煤干馏，加热速度快，载体和干馏气态产物分离容易，
单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热之高，适合煤粉干馏。 • 托斯考（Toscoal)工艺 • ETCH煤粉快速热解工艺 • 鲁奇鲁尔煤气化工艺 • 中国褐煤干馏实验
➢煤焦化主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以 及碳素材料等产品；
➢煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料； ➢煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间
接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。 ➢煤低温干馏生产低温焦油，经过加氢生产液体燃料，低温焦油分离后可
原料煤的煤化度越低，半焦的反应能力和电阻越高；
半焦强度低于焦炭。
炭料名称
孔隙率/%
反应性（于1050℃， 比电阻/(Ω·cm) CO2）/〔mL/(g·s）〕
强度/%
褐煤中温焦 前苏联列库厂半焦
长焰煤半焦 英国气煤半焦 60%气煤配煤焦炭 冶金焦（10~25mm）
36~45 38
50~55 48.3 49.8 44~53
得有用的化学产品。低温干馏的半焦（兰炭）可用作无烟燃料，或用作 气化原料、发电燃料以及碳质还原剂等。低温干馏煤气可做燃料气。
煤化工主要研究方向介绍
煤的低温干馏
➢煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程， 称为煤干馏（或炼焦、焦化）。按加热终温的不同，可分为：500~600℃ 为低温干馏；900~1100 ℃为高温干馏；700~900 ℃为中温干馏。

• 与苯环相连的芳香类硫较难脱除，噻吩类 硫是最稳定最难除的。
各种煤工业废水
2.9.1 洗煤及洗煤废水
a) 含硫化铁，易氧化成强酸性：
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ 4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4
硫的脱除
• 各种硫的脱除难易程度不同．一般说来， 有机硫中脂肪硫醇、硫醚、二硫醚和连在 芳香环上的二硫醚较容易热解脱除，一般 在500℃以下即可分解。
• FeS2在氧化或还原性气氛下较易脱除，在 250℃以下即可发生反应，而在惰性气氛中 是相当稳定的，歧化裂解脱硫必须在高温 下(450℃以上)进行。
b) 需要中和硫酸及沉淀分离处理，并回收废水： CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
表2.14 宝钢焦化厂废水的排量和水质
表2.15 冷煤气发生站废水水质
废水成分分类
•酚 •氨 •硫 •氰 • COD
煤化工艺及工艺组合
现代先进的煤化工艺及工艺组合大致有 下列的几种主要方式：
苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。
酸 性 成 分
命名
• phenyl→phenol 苯酚 • naphthyl→naphthol 萘酚
2,6-naphthoquinone 2,6-萘醌
O
O
碱性成分，有机氮 表2.12 吡啶及其同系物性质
苯胺 C6H5NH2 存在于煤焦油，是油状液体， 沸点184℃，微溶于水，易溶于有机溶剂， 有毒。新蒸馏的苯胺无色，放置后能因氧化 而变为黄、红或棕色。苯胺是重要的有机合 成原料，用于制染料、药物等。

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五 煤气化-煤制甲醇子行业
பைடு நூலகம்15
5.1 煤制甲醇子行业生产流程
上图为甲醇的生产工艺流程，其生产工艺包括：煤制甲醇法，天然气制 甲醇法，焦炉气制甲醇法。国际上80%以上的甲醇由天然气制得，在我国主 要以煤制甲醇法为主，占到70%左右。
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5.2 煤制甲醇子行业-甲醇生产流程工艺对比
国外天然气制甲醇 国内天然气制甲醇 国内煤质乙醇 国内焦炉气制甲醇
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4.4 煤制天然气子行业-煤制天然气供需分析
数据来源：中国石化网 2000—2010年我国天然气消费量年均增长16.2%；预计2020年需求量将 达到3000*108m3。中国石化网的预测数据显示，2010年、2015年和2020年中 国天然气市场的缺口将分别达到300*108m3、650*108m3和1000*108m3。我国 天然气储量和产量均不能满足经济发展的要求，发展煤制天然气是缓解我国 天然气供求矛盾的一条有效途径。
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3.4 煤焦化行业-行业发展契机
结论：我国是焦化行业大国，焦炭产量随着经济发展逐年递增。近年来， 行业出现产能过剩现象，并且集中度不够，缺乏话语权，因此短期内增长乏 力。长期来看，随着下游产业的需求带动，以及行业整合力度的加大，焦化 产业将突破当前产能过剩的局面。
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四 煤气化-煤制天然气子行业
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\m³)
4.3 煤制天然气子行业-煤制天然气内部收益率
天 然 气 价 格 （ 元
煤炭价格（元/吨） 如图在煤价为300 元/吨时，天然气售价为2.1 元/立方米即可获得10%的 内部收益率。目前我国36 城市管道天然气平均售价为2.4-2.5 元/立方米，煤 制天然气项目的内部收益率将显著高于10%。

技术：德士古气化炉、Shell气化炉
应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原 气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
第四章 煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺 气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、 水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
煤气化的化学
煤 加热
+ O2
燃烧
密闭
干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
气化：C + H2O = CO + H2 C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应 △Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气

• 国家环境保护法律法规 • 行业污染物排放标准 • 国际环保公约和协议
煤化工技术环境影响的应对措施及政策建议
煤化工技术环境影响的应对措施
• 加强污染物的治理和综合利用 • 提高资源利用效率 • 采用清洁生产技术
煤化工技术的政策建议
• 制定和完善煤化工产业的环保政策 • 加强环保监管和执法力度 • 促进煤化工产业与环保产业的融合发展
煤液化技术的工艺流程
• 煤的预处理 • 煤的液化反应 • 液化产物的分离和提质 • 液化产物的利用
煤制化学品技术的原理及工艺流程
煤制化学品技术的原理
• 利用煤为原料，通过化学加工手段生产化学品
煤制化学品技术的工艺流程
• 煤的预处理 • 化学品的生产 • 化学品的分离和提纯 • 化学品的利用
03
煤化工技术的环境影响及应对措施
02
煤化工技术的关键技术及工艺流程
煤气化技术的原理及工艺流程
煤气化技术的原理
• 将煤在高温条件下与氧气反应，生成氢气、一氧化碳和其他可燃气体
煤气化技术的工艺流程
• 煤的预处理 • 煤的气化反应 • 煤气的冷却和净化 • 煤气的利用
煤液化技术的原理及工艺流程
煤液化技术的原理
• 将煤在高温、高压条件下与氢气反应，生成液体燃料
煤化工技术的竞争态势
• 国际竞争 • 国内竞争 • 竞争策略
煤化工技术的风险分析及风险管理策略
煤化工技术的风险分析
• 技术风险 • 市场风险 • 环境风险
煤化工技术的风险管理策略
• 技术研发和创新 • 市场拓展和营销 • 环保政策和措施
05
煤化工技术的发展趋势及创新方向
煤化工技术的发展动态及其国际趋势
• 20世纪初，德国开始研究煤的气 化技术 • 20世纪50年代，美国成功开发出 煤的液化技术 • 20世纪70年代，我国开始研究和 开发煤化工技术

第三节 非高炉用焦的特性（了解即可） 一、铸造用焦 1、冲天炉熔炼过程 铸造焦是冲天熔铁的主要燃料，用于熔化炉 料，并使铁水过热，还起支撑料柱保证良好 透气性和供碳等作用。 2、铸造焦的质量要求 （1）粒度大（2）硫分低（3）强度高（4） 灰分低和挥发分低（5）气孔率与反应性低
10 8
100 80 60 40 20 0 1100
6 4 2 0 500
600
700
800
900
1000
干馏温度/℃
含碳量Wdaf(C)/%
挥发分Vdaf/%
10 9 8 7
氢与氮含量/%
无烟煤

强粘结煤1
强粘结煤2
弱粘结煤
褐煤
100
碳
碳 碳
碳
碳
90
氢
碳/%
6 5 4 3 2 1 0
氮 氮 600 1200 600 1200 600 1200 600 1200 600 1200 氮 氢 氮 氮 氢 氢 氢
80
70
干馏温度/℃
上图为各种煤的C、H、N含量随干馏温度 升高而变化的规律 从图中可以看出，由不同煤化程度的煤制 取的焦炭，其含碳量基本相同。氢含量随 炼焦温度的变化比挥发分随炼焦温度的变 化明显，且测量误差也小，因此以焦炭的 氢含量可以更可靠地判断焦炭的成熟程度。 一般我们以挥发份判断焦炭是否成熟 ，冶 金焦要求挥发份小于1.8%。如挥发份小于 0.6我们视为过火。需要调整炉温。
建立“来煤登记薄”，专门记录来煤的牌号、 产地、来煤的日期、数量、洗选后的质量，以 及来煤堆放的位置。必要是在煤堆上插上标示 牌，以免搞错。另外，由于煤场不断变动，必 须建立健全交接班制度。交接班时应当面交清 来煤的情况。来煤管理人员应直接与班长、过 磅员、化验工联系，掌握煤的数量和质量情况。 为了检验来煤是否符合技术标准，对每批来 煤应按规程取样分析。实验室对来煤的分析数 据应和发送单位的分析单对照，如果超过允许 的差别，应提出意见。不合乎技术标准的煤不 应卸在煤场内或单独堆放，对氧化了的煤不应 接受或采用。

技术：鲁奇炉
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
要求：化工合成气对热值要求不高， 主要对煤气中的CO、H2等成分有要求
技术：德士古气化炉、Shell气化炉
应用：合成航空燃料油合成氨、合成 甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及 合成液体燃料等
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
6.作煤炭气化燃料电池
燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料(化学能) 通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术
磷酸盐型(PAFC)
燃 质子交换膜型(PEMFC)
料
熔融碳酸盐型(MCFC)
电 固体氧化物型(SOFC) 池
碱型(AFC)
高效 煤炭 气化 技术
发电技术IG-MCFC和IG-SOFC
2020/11/21
1-1发展煤化工的重要意义
什么是煤化工?
煤化工是以煤为原 料经过化学加工，实现 煤的转化并进行综合利 用的工业。
炼焦工业、煤炭气化工 业、煤炭液化工业、煤制化 学品工业以及其他煤加工制 品工业等。
煤化工包 括哪些工
业?
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
煤化工的范畴
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体， 液体，固体燃料以及化学品的过程。
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
煤炭气化技术
就是将固体 煤变成气态 烃, CO , H2 气体等的技 术
2020/11/21
其目的就 是获得清 洁能源和 化工原料
新型煤化工 的一个重要
单元
气化产品-----煤气
《煤炭气化工艺》
举例
2020/11/21
《煤炭气化工艺》