煤化工工藝技術評述與展望

鮑玉貴 李寒旭

（1.安徽淮化集團，安徽 淮南 232038；2.安徽理工大學，安徽 淮南 232001）

人類社會的生存和發展離不開能源，我國能源的開采利用之中，煤能源占據主導地位。通過對煤炭資源的合理利用，可以將其高效、潔凈、經濟等諸多優點予以發揮，對于煤化工技術來說是前所未有的進步。煤化工產業涉及到的范圍較廣，對大多數石油化工產品都可以生產出來。現階段，我國油資源儲量較少，開采不足，油資源愈發緊張，這就意味著煤化要肩負更多的使命，煤化工未來的走向將對我國經濟的發展以及能源戰略起到關鍵作用。文章站在國產化、工程化的角度進行考慮，生動闡述了煤化工工藝技術發展、合成乙烯甲醇的工業化、大型化的制備途徑。煤化工工藝技術對于煤化工產業的發展是至關重要的，同時對于煤化工技術的未來走向、開發應用進行重點探討。

1 煤化工的三個工業化層次

在煤炭工業漫長的發展過程中，其主要研究對象是煤氣化、化工原料以及燃料的合成。煤氣化技術不斷的發展進步，化工原料合成工藝水平也不斷地提高，在現有的條件下，將煤制成氣，生產出一種新的原料用以生產多種類型的化工產品、合成燃料已經成為一種現實，這是煤化工工業的重要進展與突破。

煤化工工藝的三個主要步驟主要是：煤制合成氣、合成氣的加工以及深度加工。其中第一個步驟中氣的合成是通過水煤漿或者干煤粉的部分氧化形成的。而合成氣加工的工藝路線主要是通過醇類、烴類或者其他碳氧化合物的合成所構成的。其可以作為單獨的工業產品進行使用，同時亦可扮演加工中間品的角色。另外甲醇的下游產品中含有較大比例的碳酸二甲酯、醋酸等，烴類的下游產品則具有較多的聚乙烯、聚丙烯等，這對于化工行業起到支柱作用。

2 煤氣化的方法和技術

2.1 煤氣化的方法

近幾年煤氣化技術穩步向前推進，氣化方法也存在較大區別，其中最常見的四種方法為：流化床氣化、移動床氣化、熔融床氣化以及氣流床氣化。當中的熔融床氣化方法還處于初級階段，另外三種已經投入到了應用，實現了工業化。

第一、流化床氣化方法。這種方法的原料通常采用粒徑小于8厘米的煤顆粒，所使用的硫化介質為氣化劑，借助流化床的氣體分布板從床沿通過。流化床內部氣固具有很好的返混接觸能力，具有很高的傳質、傳熱效率，因此，流化床具有比較均衡的溫度和組成。

第二、移動床氣化方法。固定床氣化是另一種叫法，逆向操作是這一方法的指導原則，常壓和加壓是最為常見的方法，常壓法相對簡單，但離不開塊煤，低熔點的煤不予以使用。加壓法是在常壓法的基礎之上改進發展而來的，所使用的氣化劑是氧氣和氣化劑，煤的適應能力得到了較大程度的提高。Lurgi 加壓氣化法非常適合此方法，最終生產的煤氣中存在高比例的甲烷。

第三、氣流床氣化方法。這一方法是在固體氣化的過程中，通過氣化劑將煤粒帶入氣化爐I并進行氣化。煤顆粒為氣流所隔開，氣化過程不受燃料粘結性的影響，這時期最主要的特點。在氣流床氣化爐之中，燃料進行短暫，燃料和氣化劑之間迅速發生作用。氣化劑中可以使用氧氣以及水，可以使得反應溫度維持在一個較高水平。K-T爐法是最早的氣流床氣化方法。常溫狀態下容易出現一些問題，所以后期加壓氣化工藝Shell和Prenflo 方法橫空出世。

2.2 煤氣化的技術

煤氣化工藝經歷長期的發展主要有以下幾種形式：Texaco 水煤漿加壓氣化、Lurgi 固定床加壓氣化、Dow 水煤漿加壓氣化以及Shell 粉煤氣化。

Texaco 水煤漿加壓氣化技術：這種煤氣化工藝所使用的原料是水煤漿，在氣化爐中加入工藝氧氣，在里面進行部分氧化反應，在氣化壓力以及高溫的條件下，最終獲得一氧化碳和氧氣的合成氣。這種工藝的優點在于具有很高的工藝碳轉化率以及有效成分，安全可靠，適用于大多數煤種，操作的彈性比較大，對于產生的三廢也比較容易處理，對于環保是極為有利的。

Lurgi 固定床加壓氣化技術：這種方法只用于高品質的煤種，且只能用塊狀煤，甲烷在其中占有的比例較多，城市煤氣比較適合此種方法，所產生的三廢難以處理，不利于環保。

Dow 氣化技術：這種工藝技術非常的優良，化工方面可以將其應用推廣。其所使用的氣化爐有兩個部分，它具有自己獨特的優點：與上述工藝技術相比，它具有低耗能的優勢，氣化條件比較的平和，穩定可靠，可以將一些材質普通的耐火磚應用到二段爐中，投資成本較為低廉，材料應用廣泛。將此中工藝方法作為甲醇和合成氨制備方法，前景不可估量，具有很強的可行性。

Shell 粉煤制氣工藝：這種煤氣化工技術相對比較潔凈，適應性強，這種方法可以應用到發電方面，同時可以將其合成氣用于化工原料。所選用的進料可使用干粉煤，因此在選料方面非常的寬泛，成本低廉，同時煤種的消耗相對較低。

水煤漿化工的現狀和技術開發：如何提高水煤漿的煤濃度，使得漿體處于一種穩定狀態，這是采用水煤漿原料最難以解決的問題。在進行生產的過程中，水煤漿距離氣化爐距離較近，儲槽容積也不大，存時間最多也只能在幾天之內。若想對漿體中的煤濃度予以提高，可以從添加劑性能改善方面或者添加另一種含碳固體的方法。最近幾年來，一些水煤漿氣化設備已經開始引進并投入生產和使用，其操作流程比較簡單，但也具有一些缺點。干粉煤氣的使用還處于初級階段，在其他國家中通常用于發電。

3 對煤氣化未來的設想

總體來說，煤化工工藝還存在一系列的問題，例如運輸問題、成本高、污染問題等。這需要我們不斷的探索和研究，可以嘗試將一些大型煤氣化裝置設置在煤礦的坑口，同時在其附近建立煤化工企業，提高煤化工產業的經濟效益，同時變得更為環保，方便于民，造福于民，希望在不久的將來能夠實現。

[1]曹征彥.中國潔凈煤技術[M].北京：中國物資出版社，2008.

[2]沙興中，楊南星.煤的氣化與利用[M].上海：華東理工大學出版社，2006：444.