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我國最具代表性的煤化工產業是焦化工業,同時,焦化工業也是冶金工業、機械工業鑄造、高爐煉鐵等行業最主要的輔助產業。目前,全世界的焦炭工業所直接消耗的原料精煤大約為4.5億t/a,而全世界的焦炭產量大約是3.2~3.4億t/a,機械化發達的國家受到世界鋼鐵產量調整、高爐噴吹技術的發展、生產成本增高以及環境保護的因素的影響,這些國家的煉焦能力處在收縮狀態。我國目前有各類機械化焦爐大約750座以上,交談年產量大約是1.2億t/a,在世界上位居第一,直接消耗的原料煤占據全國煤炭消費總量的14%,年設計煉焦能力約9000萬t/a,我國煤氣凈化技術在世界上已處于先進水平,焦炭的質量也得到了較大的提高。上世紀80年代,我國煤炭行業的煉焦技術得到發展,一些地區建成了專門輸送人工煤氣的工廠,也有以焦炭為主要產品的工廠。焦炭是我國的主要出口產品之一,每年的出口量也在逐年增加,目前是世界上焦炭出口量最多的國家。但煤炭行業的焦化也存在一些問題,其中普遍存在的問題是:焦爐爐型小、受礦區產煤品種限制、調整焦炭質量的難度較大、煙塵處理技術的缺乏等,造成國內大多數焦化行業與國外同行業產生較大的差距。
二、煤氣化
煤化工產業化發展過程中最重要的單元技術就是煤氣化技術。煤氣化技術目前在我國廣泛應用的領域有:化工、冶金、機械、建材等工業行業和生產城市煤氣的企業,近二十幾年,由于我國引進了加壓魯奇爐、德士古水煤漿氣化爐等用于生產合成氨、甲醇或城市煤氣等。隨著社會的發展,科技的日新月異,煤氣化技術的發展和作用也引起了國內煤炭行業的關注,“九五”期間,兗礦集團與科研機構、國內高校合作后開發并完成22t/d多噴嘴水煤漿氣化爐中試裝置。這一成果標志著我國在自主開發氣化的技術上取得了突破性進展。
三、煤氣化合成氨
目前我國有800多家中小型化肥廠。我國化肥生產的主要方式是以煤為原料,采用煤氣化合成氨技術,采用水煤氣工藝,每年消費的原料煤炭以及焦炭都會超過4000多萬噸。與我國不同的是,國外生產化肥以煤炭為原料的工廠很少,國外企業和工廠一般都以石油或者天然氣為主要原料,而中國因為技術和市場的關系,煤氣化合成氨工廠和企業不能與國外相比之。
四、煤氣化合成液體燃料
隨著中國經濟的發展,國內各項事業對能源的質量和用量的要求也越來越高,而由于我國對油品的消費每年都在增加,國內的資源能源并非取之不盡用之不竭,所以從國外進口原油成為我國煤化工業發展的必然趨勢。20世紀50年代開始,中國就開展了間接液化技術的開發和研究,到80年代,由鐵基催化劑托合成生產汽油技術的實驗獲得成功,這一技術得到進一步發展,同時,2000t/a規模的煤基合成汽油工業實驗也獲得成功。90年代開始,在對鈷基催化劑合成工藝的開發方面開展了系統的研究和開發工作,并在這一階段中取得令人矚目的有效成果,由此開發出了3種型號的合成柴油鈷基催化劑?!笆濉逼陂g,針對新型漿態床合成工藝的催化劑、反應器等小型試驗得到立項,并在這一階段中研制了工業級煤基合成油工藝軟件包。
五、煤氣化其他產品合成技術
不同的合成技術能合成制成不同的化學品,國外對使用煤通過氣化制出合成氣的相關技術也已進入研發、開發以及某些商業運作上。甲醇這種化工原料在煤化工行業中占據著重要地位,世界甲醇的生產能力約為3500萬t/a,其中,總產量約為2900萬t/a。在國內,甲醇的生產企業大概有100多家,這些企業當中,有一半以上是以煤為原料的工藝制作,而我國甲醇的生產能力約為300萬t/a。但是我國的生產技術與國外相比,甲醇裝置規模較小,生產工藝相較于國外也比較落后,尤其是在我國以煤為原來哦的工藝,生產過程復雜而成品偏高,因此在與世界上其他大國相比,我國的甲醇生產缺乏較強的競爭能力。此外,作為另外一種代用液體燃料,二甲醚的生產技術也受到各方關注。世界二甲醚產量約為15萬t/a,主要利用甲醇脫水工藝制成,有相關研究人員認為,二甲醚可以作為車用柴油代替燃料,也可以為民用燃料。
六、煤炭直接液化
中文題名
(二號宋體)
(中文題名一般不超過20個漢字;題名不得使用非公知公用、同行不熟悉的外來語、縮寫詞、符號、代號和商品名稱。為便于數據庫收錄,盡可能不出現數學式和化學式。)
作者姓名
(小四號仿宋體)
作者單位(包括英文摘要中)
(小五號宋體)
(如果作者為兩位以上,之間用","隔開;如果多個作者為不同單位時,應在作者姓名上打上角標以區別,作者通訊地址應為詳細的工作單位、所在城市及郵編和e-mail地址,必須用全稱標注,不得簡稱。在英文摘要中的作者姓名用漢語拼音,姓前名后,姓全大寫,名首字母大寫;作者單位,城市,郵政編碼。如作者為兩位以上,應指定聯系人。)
中圖分類號
(圖書分類法是按照一定的思想觀點,以科學分類為基礎,結合圖書資料的內容和特點,分門別類組成的分類表。采用《中國圖書館分類法》對論文進行中圖分類的。)
中、英文摘要
(五號楷體)
(摘要的目的是向讀者介紹論文的主要內容,傳達重要的可檢索信息,其主要內容包括被報導的研究項目的目的,研究方法、結果和結論。篇幅以300字左右為宜。英文摘要要用英語清楚、簡明地寫作,內容限制在150~180個英文單詞以內。)
關鍵詞(5號楷體)
(關鍵詞是便于讀者從浩如煙海的書刊、論文中尋找文獻,特別適應計算機自動檢索的需要。論文應提供關鍵詞3~8個,關鍵詞之間用分號隔開。在審讀文獻題名、前言、結論、圖表,特別是在審讀文摘的基礎上,選定能反映文獻特征內容,通用性比較強的關鍵詞。首先要選項取列入《漢語主題詞表》、《mesh》等詞表中的規范性詞(稱敘詞或主題詞)。對于那些反映新技術、新學科而尚未被主題詞表錄入的新名詞術語,可用非規范的自由詞標出,但不能把關鍵詞寫成是一句內容"全面"的短語。)
正文(5號宋體)
文稿正文(含圖、表)中的物理量和計量單位應符合國家標準或國際標準(gb3100-3102)。對外文字母、單位、符號的大小寫、正斜體、上下角標及易混淆的字母應書寫清楚。
文稿章節編號采用三級標題.一級標題(小4號黑體)形如1,2,3......;二級標題(5號黑體)形如:1,1.2,1.3......;2.1,2.2,2.3,......;三級標題(5號宋體)形如:1.1.1,1.1.2,1.1.3,......2.1.1,2.1.2,2.1.3,......引言或前言不排序。若論文為基金項目,請在文章首頁下角注明基金項目名稱和編號。
1.2.7圖表要求
文中的圖題、表題應有中英文對照(小5號黑體),并隨文出現,圖要精選,一般不超過6幅,請看具體要求。若圖中有坐標,要求用符號注明坐標所表示的量(斜體),單位(正體)。若有圖注,靠近放在圖下部。照片應選用反差較大、層次分明、無折痕、無污跡的黑白照片,或提供*.tif格式的電子文檔(分辨率不低于600線)。作者應自留底圖。文中表格一律使用三線表(祥見示例)(不劃豎線)。表中參數應標明量和單位(用符號),若單位相同可統一寫在表頭或表頂線上右側。若有表注,寫在表底線下左側。表中重復出現的文字,不可用"同前"、"同左"等表示,必須全部重復寫出。
參考文獻(小5號宋體)
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煤化工論文范例欣賞:
煤化工及甲醇生產技術探索
摘要:甲醇是一種有機化工原料,它的用途非常廣泛,普遍運用于燃燒材料、合成金屬、工程涂料、醫學消毒、日常生火等多個方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循著煤氣化碳――變換氣體物質――精細蒸餾三大工序,在化工廠生產活動中一般將生產甲醇的工序稱為“工段”。難點在于如何去調控操作所需的參數,本文通過對煤化工作的特性解析來引申出甲醇生產的要點,同時對生產技術進行一個流程上的模擬,更全面地去了解甲醇生產中需要多加注意的關鍵。
關鍵詞:煤化工;甲醇;溫度;化學反應;化學式
中圖分類號:Q946文獻標識碼:A
1煤氣化原理
在甲醇生產的流程中,煤氣化是第一步,它是一種化學反應,將氣化劑和煤炭資源中的可燃物質放置在一個高位環境下,然后使其發生中和反應,產生一氧化碳、氫氣等可燃氣體。在煤氣化工段里使用的氣化劑包括水蒸氣、氧氣等,在加入這些氣化劑后,煤炭就會發生一系列化學反應,從而生成所需的氣體。煤炭在加入氣化劑后,經歷了干燥、熱裂解等熱力反應,該反應中生成的氣體包括一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷等,這些化學反應的速度取決于煤氣化工段中的溫度、熱壓、氣化爐質量以及煤炭的種類,以下是煤氣化過程中會出現的化學式:
吸收熱量:C-H2OCO+H2C+CO22CO
發散熱量:C+O2CO2C+12O2CO
變換反應:CO+H2OCO2+H2
從大體上來說,煤氣化反應是化學中的強吸熱效應,如果以動力和熱力的角度來解析這類中和現象,重點在于對溫度的把握,溫度過高會造成氣體流失,溫度過低則無法產生完整的化學反應,導致生成的氣體數量少、質量差。同時在增壓方面應該適當地增加對煤炭的壓力值,這樣可以使化學反應的速度提高,對甲醇的生產效率起積極作用。
2變換工段
甲醇產品在合成時,一般調整碳元素與氫元素的比例的方法是通過一氧化碳的變換反應來實現的,在甲醇生產的流程中,碳元素與氫元素的分離都在催化劑的影響下進行,在此需要注意的是,碳氧分離工序對水蒸氣的需求量相當大,水蒸氣的生產成本在這道工段中會激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸氣,節約生產成本,這將直接考驗生產部門的氣體生產技術和操作人員的工作效率。在變換工段中,煤氣化之后的煤氣物質含有大量的一氧化碳和水蒸氣,在催化劑的效果影響到位之后,就可以生成氫與二氧化碳,在此時還會有小部分的一氧化硫轉化為氰化硫,此時化學式表現如下:
CO+H2OCO2+H2
這是一個主要反應式,但是在主反應進行的同時,還有一部分副反應也會產生,生成甲醇的副產品,這些化學反應包括:
2CO+2H2CO2+CH
2COC+CO2
CO+3H2CH4+H2O
CO+H2C+H2O
CO2+4H2CH4+2H2O
CO2+2H2C+2H2O
化學反應在化工產業中要求平衡,在主要變換的化學反應中是一種發散熱量反應的類型,這里的化學反應會使煤氣化后的溫度降低,溫度適當降低有利于化學反應的平衡作用,但是如果溫度太低,就會導致化學反應時間過長,效率越低,當煤氣化工段的生成氣體慢慢消耗殆盡時,就會浪費前一道工段的時間和成本,造成浪費。同時,溫度還與催化劑的適應性掛鉤,如果溫度沒有調整到位,催化劑的效力就無法發揮到最大值,這就會造成碳氧分離程度不足,必須加大催化劑的劑量,這也會增加生產成本。
3甲醇生產中的注意事項
1.)氣化壓力的大小在其他的生產條件沒有變化的情況下,如果改變氣化壓力,就會產生非常細微但是關鍵的變化。通常氣壓定格在2MPa以上的范圍時,在煤氣化工段里基本上不會產生影響,但是如果氣壓低于2MPa就會使氣化爐的氣化效果變低。所以,在煤氣化工段中,一定要保證氣化壓力控制在2MPa以上,而且可以視實際情況適當提高,這樣可以增加氣體數量,提高生產效率。
2.)氧氣與煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧氣流量的增多,直觀反映為在煤炭高溫加熱時,煤炭的燃燒反應量明顯提升。同時因為氧氣流量的增加,使氣化爐的溫度也得以升高,煤炭的氣化反應會更加強烈,一氧化碳和氫氣的數量會增加不少,但是生成的氣化產物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氫氣的含量會變少,所以,如果不仔細控制氧煤比例,就會使氣化爐中的氣化反應過強而導致生產甲醇所需的氣體成分變少。
4甲醇生產工藝模擬
傳統的燒煤方式已經不能滿足人們對甲醇的需求量,而且單純的燃燒煤炭既是對資源的浪費,也會造成環境污染。所以,當務之急是要盡快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生產技術,在這方面,煤氣化生產流程已經被初步運用于各大化工廠中,作為目前提取甲醇的有效方式,煤氣化工段還需要更多的模擬和分析來增強其效率,簡化其工序。
在模擬中我們假設煤漿和高壓后的氧氣依照固定比例放置在氣化爐中,然后在高溫作用下因氣溫及氣壓生成各種氣體,其中包括一氧化碳、氫氣、二氧化碳等,其中高壓后的氧氣進入氣化爐可以通過設置燒嘴的中心管道和外環管道,而煤漿可以通過燒嘴的中環管道進入氣化爐。在模擬環境下,我們還設置了激冷室,位于氣化爐下段,激冷室主要是處理煤炭中的灰份。在煤氣化工段進行到末尾后,會殘留一些灰份物質,這些物質會在氣化爐的高溫中熔融,熔渣和熱量匯聚,合成了氣體,然后結合離開氣化爐的燃燒室部分,經由反應室,進入氣化爐下段的激冷室。這些氣體在激冷室中將被極寒溫度降低到200攝氏度左右,熔渣會立即固體化,然后生成大量的水蒸氣,經水蒸氣飽和后帶走了灰份,從激冷室的排出口派排
出。
需要進行變換的水煤氣在預熱器中加入一部分進行換氣和換熱步驟,然后進入模擬的變換爐,這部分水煤氣在經過煤氣化工段后,自身攜帶了不少的水蒸氣,變換爐中的催化劑進行催化作用進行變換反應,在第一部分結束后,另一部分的水煤氣也進入變換爐,變換爐這時就會需要新的高溫氣體,模擬的變換工段里加入了預熱裝置,提前儲存并加熱生成高溫氣體,然后連入變換爐中與另一部分的水煤氣進行變換反應,然后進入氣液分離器進行分離,分離成功后的氣體將進入低壓蒸汽室內降溫,再次進入氣液分離器進行分離,再噴入冷水來清洗掉氣體中的三氫化氮,最后氣體進入凈化系統,生產氣態甲醇。
精餾工段的流程為四塔工作方式,首先甲醇氣態材料在預熱器中進行高溫加熱,再傳輸進預塔中部,在這里去除粗甲醇里的殘留溶解氣體與二甲醚等,這些屬于低沸點物質。在加熱后,氣體進入冷卻器進行氣體降溫,形成甲醇蒸氣后進入預塔的回流管道。甲醇蒸氣在經過回流后進入換熱器,加熱后進入加壓塔,甲醇在加壓塔中進行冷凝化處理,其中小部分送回加壓塔頂部作為回流液。剩余的甲醇氣體進入精度甲醇管道,最后由加壓塔提供壓力與熱量,將冷凝的高精度甲醇視需求定制成液態或固態儲存,然后將雜質或者甲醇殘留物通過排污口排入廢水處理器進行凈化提取處理。
參考文獻:
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對煤制天然氣廢水中酚和氨的處理不僅能夠減少資源的浪費,而且能夠在一定程度上降低之后的處理難度。一般來說,對煤制天然氣廢水的預處理主要包括脫酚以及脫酸。
1.1脫酚煤制天然氣廢水中含有一定量的酚類物質,目前使用較多的是溶劑萃取脫酚技術,如果單一的溶劑萃取脫酚技術不能滿足要求的話,可以和水蒸氣脫酚法相結合。目前國內溶劑萃取脫酚技術采用的原料主要是二異丙基醚或乙酸丁酯等物質,例如如果采用魯奇加壓氣化工藝進行煤制天然氣的生產,那么相應的,其溶劑萃取脫酚技術使用的脫酚溶劑應該是異丙基醚。實際情況證明,采用異丙基醚對煤制天然氣廢水進行脫酚,脫酚后廢水中酚的含量能夠低于0.6g/L。
1.2脫酸除了對煤制天然氣廢水進行脫酚以外,其預處理工藝還包括脫酸。脫酸簡而言之就是對煤制天然氣廢水中含有的CO2、H2S等酸性物質進行分離。需要注意的是,在實際的脫酸操作中,一定要考慮到CO2、H2S等酸性分子在遇水后會出現弱電離現象,弱電離會導致煤制天然氣廢水的脫酸效率下降。因此,在實際的脫酸操作中,排放CO2、H2S等酸性氣體時盡量做到向上排放,即將其從脫酸塔頂部進行排出,而且還要對脫酸塔頂部的溫度進行控制,這樣才能把部分游離的氨分子留在酚水中,將酸性氣體排出。
2.生化處理技術
所謂的生化處理技術指的是通過對微生物自身存在的新陳代謝作用加以利用,對污染物進行分解并且對其進行轉化,使之最后能夠成為二氧化碳等物質。目前我國煤化工廢水處理,普遍采用改進后的好氧生化處理技術,主要包括兩方面工藝,分別是SBR技術以及PACT技術。由于煤化工廢水中存在著聯苯等比較難降解的有機物,這些有機物在好氧生化處理技術中難以降解,需要采用厭氧生物處理技術進行處理。此外,一些煤化工廢水成分十分復雜,可采用厭氧和好氧工藝相結合的方式處理煤化工廢水。
2.1SBR工藝SBR工藝的優勢,簡單來說就是能夠保證整個生物反應器中好氧和厭氧環境不斷交替。通過兩者不斷交替,保證整個生物反應器能夠獲得較為多樣化的生物菌群和耐沖擊負荷能力。除此之外,SBR工藝還能夠保證生物反應器能夠處理一些有毒或者高濃度煤制天然氣的能力。以我國中部地區某煤化工業廢水處理廠為例,該廠采用的就是SBR工藝。通過對整個生物反應器的相關裝置(如:曝氣、溫度、加堿裝置)進行改造,從而提升了魯奇工藝處理煤制天然氣廢水的能力。
2.2好氧生物膜法相比SBR工藝,很多煤化工業廢水處理廠采用更多的是好氧生物膜法。好氧生物膜法的優勢在于菌群的生長方式。通過對優勢菌群的篩選,可以實現對煤制天然氣廢水中污染物的降解,特別是對一些傳統工藝降解起來較為困難的有機污染物,其效果更加明顯。我國西南某煤化工業廢水處理廠采用的就是好氧生物膜法,實踐證明,好氧生物膜法能夠有效做到對煤制天然氣廢水中COD、酚以及氨氮污染物的去除,而且其具有較高的緩沖能力。2.2.3深度處理技術在對煤化工廢水進行生化處理后,廢水中仍然存在一些少量難降解污染物,在一定程度上使色度難以達到排放標準,需要采用深度處理技術。當前主要采用方法包括了混凝沉淀法以及高級氧化法等。
3.煤化工廢水處理存在的不足和展望
由于煤化工廢水中含有的有機物的濃度比較低,需要采取有效措施對廢水的氨氮加以去除,隨著排放標準提高,需要對生化水進行深度處理。由此可見,深度處理已經成為未來十分重要的研究方向,在實際深度處理過程中技術選擇有十分重要的意義。當前我國進行產業投資的一個重點就是煤制天然氣,但是對于煤制天然氣廢水處理技術的研究還存在著不足,因此相關的人員要加強對于高濃度廢水處理技術的研究力度。
4.結語