煤化工技術(shù)的發(fā)展與新型煤化工技術(shù)探討

王亞?wèn)|

（西北工業(yè)大學(xué)，陜西 西安 712000）

近年來(lái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動(dòng)了各行各業(yè)的升級(jí)與改革，在這樣的時(shí)代背景之下，社會(huì)各行業(yè)對(duì)能源的需求與日俱增，而煤炭作為我國(guó)能源體系的重要組成部分，對(duì)于其他社會(huì)領(lǐng)域的發(fā)展來(lái)說(shuō)有著至關(guān)重要的作用，對(duì)國(guó)內(nèi)的能源供應(yīng)也起到重要作用。高效、科學(xué)的煤化工技術(shù)可以有效彌補(bǔ)能源短缺問(wèn)題，保證我國(guó)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

1 煤化工技術(shù)發(fā)展歷史

煤化工技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)有著悠久的發(fā)展歷史，其本質(zhì)就是利用相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)原理制備能夠替代石油制品的相關(guān)原材料和半成品。將反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為固體液體或氣體，再利用新型的科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)二次轉(zhuǎn)化制成化工成品，這種技術(shù)最早起源于19 世紀(jì)的西方發(fā)達(dá)國(guó)家，早些年引入我國(guó)，我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用該種技術(shù)取得了許多舉世矚目的成就，但仍然存在相應(yīng)的問(wèn)題。傳統(tǒng)的煤化工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭資源的相互轉(zhuǎn)化，但是到了20 世紀(jì)中期以后，該種技術(shù)的發(fā)展速度日益迅猛，已經(jīng)發(fā)展到能夠取代天然氣和石油等傳統(tǒng)能源體系重要組成部分的地步。但是該種技術(shù)仍然沒(méi)有得到大范圍的推廣，直到20 世紀(jì)末期，全國(guó)石油的儲(chǔ)存量大幅度下跌，導(dǎo)致石油價(jià)格呈階梯式上漲。各大企業(yè)為了降低自身的生產(chǎn)成本、節(jié)約原材料，重點(diǎn)發(fā)展煤化工技術(shù)，使得煤化工技術(shù)再次實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展，從而奠定了其在能源體系中的重要地位[1]。

2 煤化工技術(shù)

2.1 煤焦化技術(shù)

煤焦化技術(shù)又稱(chēng)之為煤干餾技術(shù)，這種技術(shù)主要是通過(guò)煤與空氣的熱隔絕加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)熱分解的，這個(gè)過(guò)程能夠生產(chǎn)出化工行業(yè)所需要的原材料。在整個(gè)煤化工技術(shù)體系之中，該技術(shù)是目前最為成熟的一種化工技術(shù)，其具有完善的理論知識(shí)支撐和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)案例儲(chǔ)備，能夠避免生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)相應(yīng)的環(huán)境污染，或者是安全問(wèn)題[2]。這種技術(shù)最終的目的就是制取冶金用的焦炭，同時(shí)還能夠產(chǎn)生相應(yīng)的副產(chǎn)品，例如生活生產(chǎn)所需的煤氣和其他化學(xué)產(chǎn)品。但是，近些年來(lái)因?yàn)槿鄙傧鄳?yīng)的監(jiān)管機(jī)制和合理的市場(chǎng)引導(dǎo)，導(dǎo)致我國(guó)目前的煤焦化技術(shù)出現(xiàn)過(guò)度膨脹和盲目擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)。大量的企業(yè)由于沒(méi)有第三方進(jìn)行管束，整個(gè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)于混亂，各種不良競(jìng)爭(zhēng)層出不窮，但國(guó)家在2004年已經(jīng)針對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了一系列的宏觀調(diào)控，使煤焦化行業(yè)的盲目擴(kuò)張得到了有效的遏制。同時(shí)相關(guān)的政府部門(mén)加大資金扶持和政策支持，推動(dòng)了新型生產(chǎn)工藝的發(fā)展。化工企業(yè)更換上了新型的生產(chǎn)設(shè)備，降低了能源損耗，使得煤焦化技術(shù)有了新的突破與發(fā)展。

2.2 氣化技術(shù)

煤炭原材料在高溫的條件下與化學(xué)藥劑接觸，就會(huì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，形成其他的化學(xué)成品或者是半成品，而整個(gè)熱化過(guò)程中，固體的煤炭會(huì)隨著溫度的增加和化學(xué)反應(yīng)的推進(jìn)，成為氣體混合物。氣化技術(shù)就是這個(gè)過(guò)程中應(yīng)用范圍最為廣泛的一種技術(shù)，最為常見(jiàn)的氣化劑是空氣水蒸氣和二氧化碳兩種。在經(jīng)過(guò)均勻的配比之后，氣化劑能夠與煤炭之中的碳元素發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)。而氣化反應(yīng)之中不同的外加條件和酶的不同品質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生氣化物，產(chǎn)品的不同氣化物混合物的組成成分也會(huì)隨著整個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行而使自身的成分發(fā)生較大的變化。根據(jù)上述不同特征，可以將其分為灰層、氫化帶、干餾帶、干燥帶，其中后兩條反應(yīng)帶是由于高溫加熱導(dǎo)致水分充分釋放蒸發(fā)而出現(xiàn)的。整個(gè)計(jì)劃過(guò)程需要經(jīng)過(guò)二次處理之后，才能夠生成相應(yīng)的化學(xué)產(chǎn)品[3]。

2.3 煤液化技術(shù)

隨著技術(shù)的快速發(fā)展，煤業(yè)化工技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，煤液化技術(shù)是所有技術(shù)體系中發(fā)展速度較快的一種新型技術(shù)，該種技術(shù)主要是通過(guò)現(xiàn)代化的技術(shù)手段，將煤炭之中的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的生產(chǎn)過(guò)程，這種液態(tài)的煤炭有機(jī)物在生產(chǎn)中的利用范圍十分廣泛。就煤化工技術(shù)的應(yīng)用體系現(xiàn)狀而言，該種技術(shù)是最為成熟且應(yīng)用前景最為廣闊的一種新型技術(shù)，而且該種技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中清潔簡(jiǎn)便沒(méi)有較大的技術(shù)難度，所以其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生產(chǎn)價(jià)值最高，在各大領(lǐng)域之中有著極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

3 新煤化工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 甲醇合成技術(shù)

雖然現(xiàn)階段的行業(yè)發(fā)展所應(yīng)用到的甲醇，都是以天然氣為基礎(chǔ)原料制作出來(lái)的，但是就我國(guó)目前的天然氣儲(chǔ)備狀況來(lái)看，現(xiàn)有的儲(chǔ)備已經(jīng)不足以支撐我國(guó)的能源發(fā)展，還因?yàn)槠湫枰某杀据^高，在后續(xù)發(fā)展中會(huì)受到嚴(yán)重的制約[4]。在這樣的背景之下，使用煤炭制作甲醇已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，甲醇合成技術(shù)正是在這樣的時(shí)代背景之下應(yīng)運(yùn)而生，成為了新型煤化工技術(shù)發(fā)展的主流方向。甲醇合成的流程為：脫硫后進(jìn)入到焦化爐，通過(guò)聚氣柜實(shí)現(xiàn)焦化爐氣體的初次壓縮，然后在基礎(chǔ)反應(yīng)爐之中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)脫硫，再借助空氣成分分析儀實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，最終合成壓縮，這樣人工制作的甲醇就已經(jīng)合成完成（如圖1 所示）。通過(guò)這樣手段制作出來(lái)的甲醇與天然氣制備出來(lái)的甲醇的化學(xué)成分基本一致，在化工生產(chǎn)之中能夠起到的作用也完全相適宜，是替代我國(guó)天然氣制作甲醇的重要力量，也是實(shí)現(xiàn)能源高效率利用的重要技術(shù)[5]。

圖1 煤制甲醇工藝流程

3.2 煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是新型煤化工技術(shù)的重要發(fā)展方向之一，該技術(shù)可以聯(lián)合各種新型的科學(xué)技術(shù)，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的，最終構(gòu)建一個(gè)集成化、多方位立體化的技術(shù)體系[6]。新型的聯(lián)化技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N施工工藝的優(yōu)勢(shì)充分的發(fā)揮出來(lái)，不僅能夠做到資源的高效率利用，還能夠?qū)崿F(xiàn)最終排放物和伴生產(chǎn)品的綜合利用。有效的降低污染源的排放和生產(chǎn)成本，這樣既能夠使煤化企業(yè)的發(fā)展更加穩(wěn)定，還能夠減輕對(duì)環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相適宜。當(dāng)前最為常見(jiàn)的煤化工聯(lián)合技術(shù)為ft 合成與甲醇合成技術(shù)聯(lián)合生產(chǎn)，應(yīng)用這種技術(shù)能夠保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)伴生產(chǎn)物的高效率利用，當(dāng)然煤化工聯(lián)產(chǎn)技術(shù)最主要的目的就是開(kāi)發(fā)探索單聯(lián)或者多聯(lián)新型生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)化配比，為我國(guó)煤化企業(yè)和煤化領(lǐng)域的發(fā)展尋求新的道路與方向[7]。

4 新型煤化工技術(shù)發(fā)展的重要性

4.1 能源安全

近年來(lái)，我國(guó)的發(fā)展速度較快，對(duì)于石油煤炭等等能源的需求量不斷的攀升，但是我國(guó)屬于能源匱乏的國(guó)家，對(duì)于石油煤炭等天然資源的儲(chǔ)備相對(duì)較低，大部分的石油依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口，目前國(guó)際環(huán)境日益復(fù)雜，大量的進(jìn)口石油明顯受制于人已經(jīng)形成了新的能源危機(jī)[8]。為保障新形勢(shì)下的能源安全必須要推動(dòng)新型煤化工技術(shù)的發(fā)展，這樣才能夠保障我國(guó)發(fā)展的穩(wěn)定和健康能源問(wèn)題，已經(jīng)從某種程度上影響著社會(huì)的安定以及發(fā)展速率，所以推動(dòng)新型煤化工技術(shù)降低能源損耗，減輕污染排放，能夠?qū)ι鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極作用[9]，還能夠打破現(xiàn)有國(guó)際能源進(jìn)口的僵局。

4.2 生態(tài)環(huán)境保護(hù)

相較于傳統(tǒng)的煤炭利用方法來(lái)說(shuō)，新型的煤化工生產(chǎn)技術(shù)能夠從根源上降低污染源的排放[10]。例如新型的煤化工液化技術(shù)能夠?qū)⑺a(chǎn)出來(lái)的伴生物充分的利用，而這些伴生物在創(chuàng)造社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，不會(huì)因?yàn)闊o(wú)法處理而流入生態(tài)環(huán)境之中，造成環(huán)境污染。同時(shí)新型的煤化工技術(shù)還能夠使煤炭的轉(zhuǎn)化效率進(jìn)一步提高，使其整體的產(chǎn)品價(jià)值大幅度提升，這與我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略部署相輔相成，可以說(shuō)為綠色健康的經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而且綠色化工技術(shù)能夠改變煤炭的利用結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)來(lái)說(shuō)，百利而無(wú)一害。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)能源處于相對(duì)匱乏的態(tài)勢(shì)，尤其是石油天然氣等等不可再生資源儲(chǔ)備相對(duì)短缺，但是煤炭能源的高效率利用能夠打破這種僵局，新型的煤化工技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)煤化技術(shù)的束縛。因此，對(duì)煤化工技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)與升級(jí)勢(shì)在必行，新型的煤化工技術(shù)必將成為化工原料多元化利用的主要力量。所以必須加大煤化工技術(shù)的資金投入相關(guān)，政府可以進(jìn)行政策扶持，建立技術(shù)培育基地和示范中心，以節(jié)能減排提高利用效率為目的推動(dòng)新型技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。