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我国最具代表性的煤化工产业是焦化工业,同时,焦化工业也是冶金工业、机械工业铸造、高炉炼铁等行业最主要的辅助产业。目前,全世界的焦炭工业所直接消耗的原料精煤大约为4.5亿t/a,而全世界的焦炭产量大约是3.2~3.4亿t/a,机械化发达的国家受到世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术的发展、生产成本增高以及环境保护的因素的影响,这些国家的炼焦能力处在收缩状态。我国目前有各类机械化焦炉大约750座以上,交谈年产量大约是1.2亿t/a,在世界上位居第一,直接消耗的原料煤占据全国煤炭消费总量的14%,年设计炼焦能力约9000万t/a,我国煤气净化技术在世界上已处于先进水平,焦炭的质量也得到了较大的提高。上世纪80年代,我国煤炭行业的炼焦技术得到发展,一些地区建成了专门输送人工煤气的工厂,也有以焦炭为主要产品的工厂。焦炭是我国的主要出口产品之一,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国家。但煤炭行业的焦化也存在一些问题,其中普遍存在的问题是:焦炉炉型小、受矿区产煤品种限制、调整焦炭质量的难度较大、烟尘处理技术的缺乏等,造成国内大多数焦化行业与国外同行业产生较大的差距。
二、煤气化
煤化工产业化发展过程中最重要的单元技术就是煤气化技术。煤气化技术目前在我国广泛应用的领域有:化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业,近二十几年,由于我国引进了加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉等用于生产合成氨、甲醇或城市煤气等。随着社会的发展,科技的日新月异,煤气化技术的发展和作用也引起了国内煤炭行业的关注,“九五”期间,兖矿集团与科研机构、国内高校合作后开发并完成22t/d多喷嘴水煤浆气化炉中试装置。这一成果标志着我国在自主开发气化的技术上取得了突破性进展。
三、煤气化合成氨
目前我国有800多家中小型化肥厂。我国化肥生产的主要方式是以煤为原料,采用煤气化合成氨技术,采用水煤气工艺,每年消费的原料煤炭以及焦炭都会超过4000多万吨。与我国不同的是,国外生产化肥以煤炭为原料的工厂很少,国外企业和工厂一般都以石油或者天然气为主要原料,而中国因为技术和市场的关系,煤气化合成氨工厂和企业不能与国外相比之。
四、煤气化合成液体燃料
随着中国经济的发展,国内各项事业对能源的质量和用量的要求也越来越高,而由于我国对油品的消费每年都在增加,国内的资源能源并非取之不尽用之不竭,所以从国外进口原油成为我国煤化工业发展的必然趋势。20世纪50年代开始,中国就开展了间接液化技术的开发和研究,到80年代,由铁基催化剂托合成生产汽油技术的实验获得成功,这一技术得到进一步发展,同时,2000t/a规模的煤基合成汽油工业实验也获得成功。90年代开始,在对钴基催化剂合成工艺的开发方面开展了系统的研究和开发工作,并在这一阶段中取得令人瞩目的有效成果,由此开发出了3种型号的合成柴油钴基催化剂。“十五”期间,针对新型浆态床合成工艺的催化剂、反应器等小型试验得到立项,并在这一阶段中研制了工业级煤基合成油工艺软件包。
五、煤气化其他产品合成技术
不同的合成技术能合成制成不同的化学品,国外对使用煤通过气化制出合成气的相关技术也已进入研发、开发以及某些商业运作上。甲醇这种化工原料在煤化工行业中占据着重要地位,世界甲醇的生产能力约为3500万t/a,其中,总产量约为2900万t/a。在国内,甲醇的生产企业大概有100多家,这些企业当中,有一半以上是以煤为原料的工艺制作,而我国甲醇的生产能力约为300万t/a。但是我国的生产技术与国外相比,甲醇装置规模较小,生产工艺相较于国外也比较落后,尤其是在我国以煤为原来哦的工艺,生产过程复杂而成品偏高,因此在与世界上其他大国相比,我国的甲醇生产缺乏较强的竞争能力。此外,作为另外一种代用液体燃料,二甲醚的生产技术也受到各方关注。世界二甲醚产量约为15万t/a,主要利用甲醇脱水工艺制成,有相关研究人员认为,二甲醚可以作为车用柴油代替燃料,也可以为民用燃料。
六、煤炭直接液化
中文题名
(二号宋体)
(中文题名一般不超过20个汉字;题名不得使用非公知公用、同行不熟悉的外来语、缩写词、符号、代号和商品名称。为便于数据库收录,尽可能不出现数学式和化学式。)
作者姓名
(小四号仿宋体)
作者单位(包括英文摘要中)
(小五号宋体)
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中图分类号
(图书分类法是按照一定的思想观点,以科学分类为基础,结合图书资料的内容和特点,分门别类组成的分类表。采用《中国图书馆分类法》对论文进行中图分类的。)
中、英文摘要
(五号楷体)
(摘要的目的是向读者介绍论文的主要内容,传达重要的可检索信息,其主要内容包括被报导的研究项目的目的,研究方法、结果和结论。篇幅以300字左右为宜。英文摘要要用英语清楚、简明地写作,内容限制在150~180个英文单词以内。)
关键词(5号楷体)
(关键词是便于读者从浩如烟海的书刊、论文中寻找文献,特别适应计算机自动检索的需要。论文应提供关键词3~8个,关键词之间用分号隔开。在审读文献题名、前言、结论、图表,特别是在审读文摘的基础上,选定能反映文献特征内容,通用性比较强的关键词。首先要选项取列入《汉语主题词表》、《mesh》等词表中的规范性词(称叙词或主题词)。对于那些反映新技术、新学科而尚未被主题词表录入的新名词术语,可用非规范的自由词标出,但不能把关键词写成是一句内容"全面"的短语。)
正文(5号宋体)
文稿正文(含图、表)中的物理量和计量单位应符合国家标准或国际标准(gb3100-3102)。对外文字母、单位、符号的大小写、正斜体、上下角标及易混淆的字母应书写清楚。
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1.2.7图表要求
文中的图题、表题应有中英文对照(小5号黑体),并随文出现,图要精选,一般不超过6幅,请看具体要求。若图中有坐标,要求用符号注明坐标所表示的量(斜体),单位(正体)。若有图注,靠近放在图下部。照片应选用反差较大、层次分明、无折痕、无污迹的黑白照片,或提供*.tif格式的电子文档(分辨率不低于600线)。作者应自留底图。文中表格一律使用三线表(祥见示例)(不划竖线)。表中参数应标明量和单位(用符号),若单位相同可统一写在表头或表顶线上右侧。若有表注,写在表底线下左侧。表中重复出现的文字,不可用"同前"、"同左"等表示,必须全部重复写出。
参考文献(小5号宋体)
为了反映文稿的科学依据,尊重他人研究成果以及向读者提供有关信息的出处,正文之后一般应列出参考文献。列出的应确实是作者阅读过的、最主要的且发表在正式出版物上的文献;未公开发表的资料或协作成果,应征得有关方面同意,以脚注方式顺序表明.参考文献选用顺序编码制,按在文章中出现的先后顺序编号。每条文献著录项目应齐全.文献的作者、编者、译者不超过3人时全部写出,超过者只写前3人,后加“等”或“etal”,作者之间用“,”隔开.外文作者或编者书写时,一律姓前名后,名用缩写,且省略“.”。由于ei信息部进行收录论文中的参考文献(仅指英文)的录入工作,所以在稿件中参考文献中文期刊论文按中、英两种文字给出(英文参考文献不必给出中文)。
煤化工论文范例欣赏:
煤化工及甲醇生产技术探索
摘要:甲醇是一种有机化工原料,它的用途非常广泛,普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面,在甲醇的制造方面,一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序,在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数,本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点,同时对生产技术进行一个流程上的模拟,更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。
关键词:煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式
中图分类号:Q946文献标识码:A
1煤气化原理
在甲醇生产的流程中,煤气化是第一步,它是一种化学反应,将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下,然后使其发生中和反应,产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等,在加入这些气化剂后,煤炭就会发生一系列化学反应,从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后,经历了干燥、热裂解等热力反应,该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等,这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类,以下是煤气化过程中会出现的化学式:
吸收热量:C-H2OCO+H2C+CO22CO
发散热量:C+O2CO2C+12O2CO
变换反应:CO+H2OCO2+H2
从大体上来说,煤气化反应是化学中的强吸热效应,如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象,重点在于对温度的把握,温度过高会造成气体流失,温度过低则无法产生完整的化学反应,导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值,这样可以使化学反应的速度提高,对甲醇的生产效率起积极作用。
2变换工段
甲醇产品在合成时,一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的,在甲醇生产的流程中,碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行,在此需要注意的是,碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大,水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少,所以,如何最大限度地利用水蒸气,节约生产成本,这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中,煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气,在催化剂的效果影响到位之后,就可以生成氢与二氧化碳,在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫,此时化学式表现如下:
CO+H2OCO2+H2
这是一个主要反应式,但是在主反应进行的同时,还有一部分副反应也会产生,生成甲醇的副产品,这些化学反应包括:
2CO+2H2CO2+CH
2COC+CO2
CO+3H2CH4+H2O
CO+H2C+H2O
CO2+4H2CH4+2H2O
CO2+2H2C+2H2O
化学反应在化工产业中要求平衡,在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型,这里的化学反应会使煤气化后的温度降低,温度适当降低有利于化学反应的平衡作用,但是如果温度太低,就会导致化学反应时间过长,效率越低,当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时,就会浪费前一道工段的时间和成本,造成浪费。同时,温度还与催化剂的适应性挂钩,如果温度没有调整到位,催化剂的效力就无法发挥到最大值,这就会造成碳氧分离程度不足,必须加大催化剂的剂量,这也会增加生产成本。
3甲醇生产中的注意事项
1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下,如果改变气化压力,就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2MPa以上的范围时,在煤气化工段里基本上不会产生影响,但是如果气压低于2MPa就会使气化炉的气化效果变低。所以,在煤气化工段中,一定要保证气化压力控制在2MPa以上,而且可以视实际情况适当提高,这样可以增加气体数量,提高生产效率。
2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高,指的是在煤炭中氧气流量的增多,直观反映为在煤炭高温加热时,煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加,使气化炉的温度也得以升高,煤炭的气化反应会更加强烈,一氧化碳和氢气的数量会增加不少,但是生成的气化产物中,二氧化碳和水分的含量占了很大比例,而一氧化碳和氢气的含量会变少,所以,如果不仔细控制氧煤比例,就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。
4甲醇生产工艺模拟
传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量,而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费,也会造成环境污染。所以,当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术,在这方面,煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中,作为目前提取甲醇的有效方式,煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率,简化其工序。
在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中,然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体,其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等,其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道,而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下,我们还设置了激冷室,位于气化炉下段,激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后,会残留一些灰份物质,这些物质会在气化炉的高温中熔融,熔渣和热量汇聚,合成了气体,然后结合离开气化炉的燃烧室部分,经由反应室,进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右,熔渣会立即固体化,然后生成大量的水蒸气,经水蒸气饱和后带走了灰份,从激冷室的排出口派排
出。
需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤,然后进入模拟的变换炉,这部分水煤气在经过煤气化工段后,自身携带了不少的水蒸气,变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应,在第一部分结束后,另一部分的水煤气也进入变换炉,变换炉这时就会需要新的高温气体,模拟的变换工段里加入了预热装置,提前储存并加热生成高温气体,然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应,然后进入气液分离器进行分离,分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温,再次进入气液分离器进行分离,再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮,最后气体进入净化系统,生产气态甲醇。
精馏工段的流程为四塔工作方式,首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热,再传输进预塔中部,在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等,这些属于低沸点物质。在加热后,气体进入冷却器进行气体降温,形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器,加热后进入加压塔,甲醇在加压塔中进行冷凝化处理,其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道,最后由加压塔提供压力与热量,将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存,然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。
参考文献:
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对煤制天然气废水中酚和氨的处理不仅能够减少资源的浪费,而且能够在一定程度上降低之后的处理难度。一般来说,对煤制天然气废水的预处理主要包括脱酚以及脱酸。
1.1脱酚煤制天然气废水中含有一定量的酚类物质,目前使用较多的是溶剂萃取脱酚技术,如果单一的溶剂萃取脱酚技术不能满足要求的话,可以和水蒸气脱酚法相结合。目前国内溶剂萃取脱酚技术采用的原料主要是二异丙基醚或乙酸丁酯等物质,例如如果采用鲁奇加压气化工艺进行煤制天然气的生产,那么相应的,其溶剂萃取脱酚技术使用的脱酚溶剂应该是异丙基醚。实际情况证明,采用异丙基醚对煤制天然气废水进行脱酚,脱酚后废水中酚的含量能够低于0.6g/L。
1.2脱酸除了对煤制天然气废水进行脱酚以外,其预处理工艺还包括脱酸。脱酸简而言之就是对煤制天然气废水中含有的CO2、H2S等酸性物质进行分离。需要注意的是,在实际的脱酸操作中,一定要考虑到CO2、H2S等酸性分子在遇水后会出现弱电离现象,弱电离会导致煤制天然气废水的脱酸效率下降。因此,在实际的脱酸操作中,排放CO2、H2S等酸性气体时尽量做到向上排放,即将其从脱酸塔顶部进行排出,而且还要对脱酸塔顶部的温度进行控制,这样才能把部分游离的氨分子留在酚水中,将酸性气体排出。
2.生化处理技术
所谓的生化处理技术指的是通过对微生物自身存在的新陈代谢作用加以利用,对污染物进行分解并且对其进行转化,使之最后能够成为二氧化碳等物质。目前我国煤化工废水处理,普遍采用改进后的好氧生化处理技术,主要包括两方面工艺,分别是SBR技术以及PACT技术。由于煤化工废水中存在着联苯等比较难降解的有机物,这些有机物在好氧生化处理技术中难以降解,需要采用厌氧生物处理技术进行处理。此外,一些煤化工废水成分十分复杂,可采用厌氧和好氧工艺相结合的方式处理煤化工废水。
2.1SBR工艺SBR工艺的优势,简单来说就是能够保证整个生物反应器中好氧和厌氧环境不断交替。通过两者不断交替,保证整个生物反应器能够获得较为多样化的生物菌群和耐冲击负荷能力。除此之外,SBR工艺还能够保证生物反应器能够处理一些有毒或者高浓度煤制天然气的能力。以我国中部地区某煤化工业废水处理厂为例,该厂采用的就是SBR工艺。通过对整个生物反应器的相关装置(如:曝气、温度、加碱装置)进行改造,从而提升了鲁奇工艺处理煤制天然气废水的能力。
2.2好氧生物膜法相比SBR工艺,很多煤化工业废水处理厂采用更多的是好氧生物膜法。好氧生物膜法的优势在于菌群的生长方式。通过对优势菌群的筛选,可以实现对煤制天然气废水中污染物的降解,特别是对一些传统工艺降解起来较为困难的有机污染物,其效果更加明显。我国西南某煤化工业废水处理厂采用的就是好氧生物膜法,实践证明,好氧生物膜法能够有效做到对煤制天然气废水中COD、酚以及氨氮污染物的去除,而且其具有较高的缓冲能力。2.2.3深度处理技术在对煤化工废水进行生化处理后,废水中仍然存在一些少量难降解污染物,在一定程度上使色度难以达到排放标准,需要采用深度处理技术。当前主要采用方法包括了混凝沉淀法以及高级氧化法等。
3.煤化工废水处理存在的不足和展望
由于煤化工废水中含有的有机物的浓度比较低,需要采取有效措施对废水的氨氮加以去除,随着排放标准提高,需要对生化水进行深度处理。由此可见,深度处理已经成为未来十分重要的研究方向,在实际深度处理过程中技术选择有十分重要的意义。当前我国进行产业投资的一个重点就是煤制天然气,但是对于煤制天然气废水处理技术的研究还存在着不足,因此相关的人员要加强对于高浓度废水处理技术的研究力度。
4.结语