煤炭深加工技术及应用研究

发表时间:2020/9/9   来源:《科学与技术》2020年28卷9期   作者:张宝纯
[导读] 在当前,节能减排是加工企业面临的重要的课题,这也给煤炭深加工企业带来了压力和挑战
        【摘要】在当前,节能减排是加工企业面临的重要的课题,这也给煤炭深加工企业带来了压力和挑战。煤炭深加工能够提高煤炭的使用效率,实现节能降耗,同时也能够显著促进我国工业的发展,促进国民经济水平的提高,推动社会可持续发展。在本文中,主要是分析了两种煤炭深加工技术,提出了其应用和发展,旨在为相关研究提供参考,促使我国煤炭能源的高效利用。

        【关键词】煤炭;深加工;技术;应用


        一、煤炭气化技术
煤炭气化就是采用各种加工方式,把固体煤转成气态的形式。在煤炭气化时,会出现一些物理反应,最为常见的就是热解反应和燃烧反应。煤炭原料的不同选择的气化工艺也是各不相同的,在煤炭加工过程中,还需要对气化用煤性质进行考虑。
        (一)固定床气化技术
气化炉的顶部加入煤,同时从底部加入气化剂,实现逆流接触,这就使得气体和固态产生高压强,完成煤炭气化过程。
        (二)流化床气化技术
在气化炉中,放入0mm-10mm小颗粒煤炭,对小颗粒进行气化反应,保证均匀的煤料层温度,促进小颗粒煤炭气化,提高气化效率。
        (三)气流床气化技术
气流床气化技术原理是让煤粉和气化剂之间产生燃烧反应和气化反应,从而完成煤粉气化。
        (四)熔浴床气化技术
熔浴床气化技术就是利用切线方向,采用高速喷入方式,在熔池中喷入粉煤和气化剂,熔融物产生螺旋状旋转运动,完成气化反应从而实现粉煤气化。
        二、煤炭液化技术
煤炭液化技术就是把煤炭转变成为液体燃料或者是化工原料,可以分成直接液化技术和间接液化技术。
        (一)直接液化技术
煤炭直接液化法就是利用煤炭当做原料,不断提高液化设备内的压强和温度,并且把其中的固态氢元素转化成为烃类化合物,然后使用精炼法,得到优质的清洁的汽油和柴油等等产品。在进行液化中,首先把煤磨粉,之后将煤炭自身产生的液化重油配成煤浆,选择450℃的温度以及30MPa的高压,加入氢,促使煤炭转化为柴油和汽油等等成品油。
        (二)间接液化技术
煤间接液化技术在应用中,首先在气化炉加入煤,把产生的煤气转变成合成气,然后将合成气作为下一个过程的原料,利用合成费-托(F-T)法,将其转变成烃类化合物,然后利用精馏方式,产出液体燃料和化学品。间接液化的方式能够广泛应用在多个煤种中,并且反应压力比直接液化低,其反应温度又显著比直接液化高。
        三、煤炭深加工技术的应用
        (一)煤炭气化技术的应用
1.制取工业燃气
在工业生产中,工业燃气十分重要。在热值为4.60MJ到5.65MJ时,就能够制作工业燃气。在工业燃气制作过程中,煤炭气化技术的应用能够提高燃气生产效率,符合节能减排的需要,能够促进工业的长效发展。在当前,工业燃料不但是应用在工业领域中,同时在其他的一些重要行业中,例如卫生事业、建材产业等等中得到了广泛的应用。


2.制取民用煤气
煤气是人们日常必需的能源,因此,要充分使用煤炭气化技术,保证大量生产民用煤气。民用煤气和直接燃煤比起来,显著提高了煤效率,避免了环境的污染,同时也给人们生活带来很大的便利,带来了一定的水效益和经济效益。
3.作为化工合成和燃料油合成原料应用
煤炭气化技术能够合成化工原料,同时也能够合成燃料油原料。煤炭气化技术能够使用的原料众多,包含甲烷原料合成和合成甲醇原料等等。
4.制取联合循环发电燃气
利用煤炭气化技术,在联合循环发电燃气(IGCC)制取中的煤气热值要求低,但是要求有很高的煤气净化度。和IGCC相对应的应用的煤气化技术有气流床气化(德士古)、括固定床加压气化(鲁奇炉)和加压气流(Shell气化炉)等等。
5.制取煤炭气化燃料电池
在煤炭气化之后,能够直接制作燃料电池。针对燃料实施电化学反应,能够让燃料转化成为电,这也是化学反应转化技术。在当前,IG-MCFC和IG-SOFC技术都能够和煤气化技术结合进行发电,使得发电效率提高一半。
6.煤炭气化制氢
煤炭气化技术是主要的制取氢气的技术方式。首先把煤炭转变成CO和H2,然后利用变换反应,将CO转成H2和CO2,使用低温处理的方式分离CO2,从而获得高纯度的氢气。
        (二)煤炭液化技术的应用
煤炭液化技术应用集中在液体燃料的应用上,其中包含了甲醇燃料和甲醇下游产品的应用。
1.液体燃料的应用
(1)甲醇燃料的应用
甲醇十分容易运输和储存,因此也是使用最多的替代燃料。在全世界中都得到了广泛的应用。在当前,随着经济的发展,对甲醇的需要也不断增加,市场也在迅速扩大,扩大甲醇产量也成为了重要的煤炭深加工任务。
(2)醇-醚燃料的应用
醇-醚燃料是一种清洁燃料,能够完全燃烧,并且燃烧效率很高,帮助解决了甲醇燃料很难点燃的问题。但是也有一些缺点,例如在燃烧过程中,必须要进行预热器的添加,其使用主要是掺在汽油中作为汽车燃料使用。
(3)甲醇制氢的应用
甲醇可以使用在燃气氢制作中,作为燃料电池氢源或燃料电池燃料,十分具有消费潜力和消费市场。
2.甲醇下游产品的应用
(1)制取二甲醚的应用
二甲醚是甲醇的下游产品,但是也有着重要地位,并且二甲醚制作中必须要甲醇。二甲醚能够替代汽车燃料,是十分优质的柴油发动机燃料替代品。和原甲醇燃料比起来,其十六烷值(50~55)并且低温启动性良好,显著优于甲醇的燃烧效果。
(2)制取MTBE、TAME和碳酸二甲酯应用
MTBE、TAME以及碳酸二甲酯全部是甲醇制成。在MTBE中,主要是甲醇和异丁烯之间进行化学反应,应用到汽油中显著增强了其抗爆性,并且促进了汽油辛烷值的提高。
(3)用在甲醛、醋酸等相关化学品生产中
甲醇还能够制取很多化工用品和医疗用品等等,例如福尔马林的制作,就是利用了杀菌和防腐的功能,其甲醇量占到40%。同时,甲醇也应用在一些树脂原料生产以及塑料材料生产中。
        四、结束语
综上所述,在当前,随着经济的不断发展,能源的使用量越来越多,这就使得各国都面临着能源危机的问题,对国家的经济安全产生了直接影响。在国外,也都开始寻找一些新能源和可再生能源,用来作为替代燃料,环节能源危机问题。因此,我们必须要高度重视煤炭深加工技术的应用,不断进行深入分析和实验研究,提高煤炭深加工技术的应用效果,促进煤炭能源使用效率的提高,确保我国经济社会的稳定发展。


【参考文献】
[1]李勇,孙明威,杨佩芸,张志勇,马瑞雪.试论煤气化技术在煤炭深加工示范项目中的应用[J].科技经济导刊,2018,26(26):40.
[2]李鹏.煤气化技术在煤炭深加工示范项目中的应用分析[J].当代化工研究,2017(08):94-95.
[3]马志宏.试论煤炭深加工技术及应用[J].机械管理开发,2016,31(07):145-146+174.
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