煤化工chemical processing of coal
煤化工開端于18世紀(jì)后半葉,19世紀(jì)形成了完整的煤化學(xué)工業(yè)體系。進入20世紀(jì),許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn),煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。第二次世界大戰(zhàn)以后,石油化工發(fā)展迅速,很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油和天然氣為基礎(chǔ),從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。70年代石油大幅度漲價時,煤化工曾一度有所發(fā)展(見煤化工發(fā)展史)。
煤化學(xué)加工過程 煤中有機質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu),是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心,由橋鍵互相連接,并帶有各種官能團的大分子結(jié)構(gòu)(見煤化學(xué)),通過熱加工和催化加工,可以使煤轉(zhuǎn)化為各種燃料和化工產(chǎn)品(見圖)。

世界煤化工 世界上生產(chǎn)的煤,主要用作電站和工業(yè)鍋爐燃料;用于煤化工的占一定比例,其中主要是煤的焦化和氣化。80年代世界焦炭年產(chǎn)量約340Mt,煤焦油年產(chǎn)量約 16Mt(從中提煉的萘約1Mt)。煤焦油加工的產(chǎn)品廣泛用于制取塑料、染料、香料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、溶劑、防腐劑、膠粘劑、橡膠、碳素制品等。1981年,世界合成氨總產(chǎn)量95.3Mt,主要來源于石油和天然氣。以煤為原料生產(chǎn)的氨只約占10%;自煤制合成甲醇的比例也很小,僅占甲醇總產(chǎn)量約1%。
美國煤化工 1984年美國用煤717.7Mt,其中用于煉焦的占5.5%,達39.5Mt。煉焦副產(chǎn)的苯占苯總產(chǎn)量的9%,以電石乙炔為原料生產(chǎn)的醋酸乙烯在其總產(chǎn)量中占 8%。1984年美國建成由褐煤氣化再甲烷化生產(chǎn)高熱值城市煤氣的工廠,日加工褐煤22kt,產(chǎn)氣3.89Mm3。近年,又在煤氣化和液化方面,進行了不少新工藝試驗。
聯(lián)邦德國煤化工 1984年聯(lián)邦德國用煤84.8Mt(不包括褐煤),煉焦用煤占32.6%,為27.6Mt,煤焦油年產(chǎn)量約 1.4Mt。全國鋼鐵等企業(yè)的焦?fàn)t生產(chǎn)的煤焦油集中到五個焦油加工廠進行加工,生產(chǎn)的化學(xué)品達500多種。電石乙炔化工方面曾有很大發(fā)展,當(dāng)前在技術(shù)上仍有改進。在煤的加壓氣化和直接液化研究方面也有一些新的進展。
日本煤化工 1984年日本共用煤106.9Mt,由于其鋼鐵工業(yè)很發(fā)達,煉鐵等冶金用焦炭需要量很大,因此煉焦用煤占66%,為 70.5Mt。每年的煤焦油產(chǎn)量達2.4Mt,提供了全部萘的工業(yè)來源。以電石乙炔為原料生產(chǎn)的醋酸乙烯在其總產(chǎn)量中占23%。
南非煤化工 南非是當(dāng)前世界上仍擁有煤間接液化工廠的地區(qū),有SASOL-Ⅰ、SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ三座合成液體燃料工廠,年加工煤共約33Mt,生產(chǎn)汽油、柴油、噴氣燃料等油品數(shù)百萬噸,副產(chǎn)氣態(tài)烴、乙醇、氨、硫等化學(xué)品數(shù)十萬噸。
中國煤化工 中國煤炭儲量和產(chǎn)量均居世界前列,1984年產(chǎn)煤789Mt,其中用于煉焦約8.2%、氣化約5.6%。全國共有大中小型焦化廠120多座,焦?fàn)t280余臺,年生產(chǎn)焦炭能力39Mt。1983年焦炭產(chǎn)量34.4Mt,居世界第四位,其中用于高爐煉鐵約占55%,制合成氨占13%,鑄造占6.7%,制電石和鐵合金各占2.8%。煤焦油加工成萘、蒽、瀝青等約50多種產(chǎn)品。焦?fàn)t氣主要作為工業(yè)和城市煤氣,也用于合成氨。煤的氣化用于生產(chǎn)燃料煤氣(工業(yè)和民用)和合成氣。1984年合成氨產(chǎn)量18Mt,其原料來源主要是煤炭(無煙煤以及焦炭),約占66%。中國煤制合成氨的生產(chǎn)能力約占世界生產(chǎn)能力的一半。1983年城市煤氣中,由煤制氣約1870Mm3。
煤化工前景 縱觀近百年化學(xué)工業(yè)的發(fā)展歷史,其間每次原料結(jié)構(gòu)的變化總伴隨著化學(xué)工業(yè)的巨大變革。1984年世界化石燃料探明的可采儲量,煤約占74%,而石油約12%、天然氣約10%,從資源角度看,煤將是潛在的化工主要原料。未來煤化工將在哪些領(lǐng)域,以什么速度發(fā)展,將取決于煤化工本身技術(shù)的進展以及石油供求狀況和價格的變化。從近期來看,鋼鐵等冶金工業(yè)所用的焦炭仍將依賴于煤的焦化,而煉焦化學(xué)品如萘、蒽等多環(huán)化合物仍是石油化工所較難替代的有機化工原料;煤的氣化隨著氣化新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用,仍將是煤化工的一個主要方面;將煤氣化制成合成氣,然后通過碳一化學(xué)合成一系列有機化工產(chǎn)品的開發(fā)研究,是近年來進展較快,且引起關(guān)注的領(lǐng)域;從煤制取液體燃料,無論是采用低溫干餾、直接液化或間接液化,都不得不取決于技術(shù)經(jīng)濟的評價。
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