煤炭加工利用方法

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希望大家畅所欲言，积极讨论对煤利用的方式及手段。
讨论内容最好为在研或准备申请的煤利用方式，或者项目。最好谈一下前景。有已进行工业生产的项目也可以讨论

以下内容为我写的一个小综述，水平有限，希望大家不要拍我啊。


煤炭加工发展概要
一．概述
         煤炭在我国能源供应中长期处于基础性地位，但现阶段技术条件和适用方式下，煤炭利用效率低，污染严重。如何发展和应用面向未来的新型煤基能源转化技术，促进煤炭的清洁高效利用，是我国在能源发展进程中必须考虑的问题。从煤炭加工的开采加工到利用主要分为备煤和消费两大类。备煤工艺主要包括选煤和干燥，而消费项目包括现阶段很热的煤化工以及电厂发电等。
二．备煤
原煤在开采出来之后要经过一系列的筛选，通过筛选以脱除煤中的水分和灰分。
1．
浮选
其中常用的主要是浮选技术，在浮选剂的作用下，能够将灰份从30%脱除至10%，按煤种的不同，最低可以将煤中的灰分脱除到7.8%。之后通过压滤机或真空过滤等手段脱除煤中水分。一般能够将水分脱除到12-20%。作为浮选技术，一般需要将原煤磨至0.5mm以下，浮选剂一般为煤油和轻柴油，发泡剂为C6-C8的醇酮。处理成本为10-20元/吨。该方法的弊端为一般只能脱除外灰和外水，对内灰内水以及结晶水的脱除效果基本没有。
2．
酸脱灰
该方法一般适用于实验，由于成本问题，工业上不适用。
3．
煤干燥技术
煤中含有一定的水分，尤其褐煤，水分含量更高达30%。煤的高水分含量不增加了煤在运输过程中的成本，同时也是煤在燃烧过程中由于水分的蒸发，损失了很多热。现阶段用于煤干燥的技术如表1所示。

表1 国内外的煤干燥技术、特点及适用性
技术特点接触方式干燥介质煤种适应性煤型典型代表工业化程度
热力
干燥滚筒干燥机系统简单、操作方便、事故率低。但是机体重量大，蒸发强度低，干燥时间长，单位体积处理量小直接干燥高温空气、热烟道气无烟煤、典型烟煤粉煤
块煤煤科总院唐山分院的滚筒干燥工艺已实现大规模工业化生产和应用
沸腾床干燥机蒸发强度大、产品水分低、自动化程度高、处理能力大等突出优点。但是干燥耗风量大、电耗高，系统也稍显复杂，易造成产品煤的过干燥蒸汽无烟煤、典型烟煤粉煤德国莱茵褐煤公司的蒸汽沸腾床干燥工艺已建成工业化示范装置
管式干燥机系统简单，干燥时间短，干燥强度大，产品水分低直接干燥高温空气、热烟道气无烟煤、典型烟煤已实现大规模工业化生产和应用
蒸汽管式干燥机除具有管式干燥机特点外，还具有安全、可靠性高等特点间接干燥低压饱和蒸汽褐煤、长焰煤等易燃易爆年轻煤种粉煤德国泽玛格公司工艺
SECV国外已实现工业化
洒落式干燥机处理能力小，不适于大规模处理的需要热烟道气波兰SK-25干燥机工艺已在国内国家选煤厂应用
螺旋干燥机
热油干燥热油Carbontech和Exxon公司的工艺Carbontech的工艺已建成2万吨/a的示范厂
非蒸发干燥具有高温、高压和非蒸发干燥的特点，不可逆地脱出大部分内在水分，并且在不加昂贵的添加剂条件下生产出水煤浆热水美国环境与能源研究中心的热水高温干燥技术
（HWD）已建成7.5t/d的半试验工厂

现阶段主要用于工业的主要还是滚筒式干燥机。
4．
基于洁净煤技术的工艺
A）
LFC
LFC-LIQUID FROM COAL这个工艺产生的两种产品一是PDF(PROCESS DERIVED FUEL) 和CDL（COAL DERIVED LIQUID）。
高温焦化技术是一种最原始的生产液体的方法，烃类液体作为炼焦过程的副产品。由于高温焦化过程生产的液体含量较低（<5%），且液化成本高，因此传统的高温焦化工艺不能满足商业化生产液体燃料的需要。
温和热解也是一种焦化技术，但操作条件相对不太苛刻。温和热解工艺包括：将煤加热到450~650°C的高温（高温焦化工艺中的温度高达950°C），在热分解的过程中赶出原煤中的挥发性物质，在处理过程中，通过热分解生成其它挥发性有机化合物。温和热解工艺中的液体燃料产量比高温焦化工艺要高，但至多仍不超过总产量的15~20%。主要产物中降低了氢和杂原子的含量。美国在这一工艺的研究处于世界领先水平，主要是通过将煤中的氧以二氧化碳的形式脱除，并减少硫含量的途径提高低阶次烟煤和褐煤的性能，提高其发热量。目前至少有一种液化工艺已经达到半商业化生产的规模。考虑到这些技术对燃料加工所带来的巨大市场前景，我们可以认为，尽管这些工艺的液体燃料产率较低，但它们必将对全球液体燃料的供应产生重大的贡献。
通过快速热解的途径可以获得较高的液体燃料产率。这些工艺的操作温度可达到1200°C，但煤的停留时间大大缩短，至多为几秒钟。快速热解工艺主要是为了生产化工原料而不是液体燃料，原因是从经济上讲生产液体燃料是不合算的。快速热解工艺可能还存在未解决的工程问题。
所有的热解和焦化工艺都存在这样一个缺点，如果原料煤中的氢含量提高到可蒸馏液体的程度时，残留固体中的氢含量必须被减少。所生产的液体燃料的质量仍然比较低，需要采取专门的处理措施来清除固体杂质和水分。经这样处理后的液体产品可以掺合生产加热燃料和固定式涡轮机用的燃料。如果原产品不混合来使用，或者被用作运输燃料，仍需要进一步的处理。需要混合和传统的精制加工使液体产品经济可行。但目前这一设想还没有成功地付诸实施。
B）
Hypercoal工艺


三．煤炭消费
现阶段煤炭消费主要分为两大类，一类是煤化工，另一类为以发电为主的燃煤消费。
1．
煤化工
煤化工产业包括煤碳焦化、煤气化、煤液化和电石等产品。我国煤化工经过几十年的发展，在化学工业中占有很重要的位置。煤化工的产量占化学工业（不包括石油和石化）大约50％，合成氨、甲醇两大基础化工产品，主要以煤为原料。
2005年我国生产焦炭23282万吨，电石895万吨，煤制化肥约2500万吨(折纯)，煤制甲醇约350万吨，均位居世界前列。近年来，由于国际油价节节攀升，煤化工越来越显示出优势。因此，目前全国各地发展煤化工热情很高，尤其是在2004年7月我国投资体制改革以来，国家不再审批投资项目，全国各地拟上和新上的煤化工项目很多，项目规模大小不一，几乎是有煤的地方都要发展煤化工。
A）
炼焦
煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等阶段，最终制得焦炭，这一过程称作高温炼焦或高温干馏，简称炼焦。在炼焦过程中，除了产出焦炭（78%，daf），还产生焦炉煤气（15-18%，daf）和煤焦油（2.5-4.5%，daf），这两种副产品含有大量的化工原料，可广泛用于医药、染料、化肥、合成纤维、橡胶等生产部门。
炼焦新工艺，主要分为两部分，一是为扩大炼焦煤源，对配煤的预处理技术，如增加堆密度的有掺油，捣固、装炉煤的干燥、预热、与型煤混装等，增加煤料胶质体的有添加粘结剂或而捏造黏结煤，减少收缩裂纹的如添加瘦化剂等；二是制型焦。
B）
炼焦化学品的回收与精制
如图1所示，为炼焦化学品的回收与精制工艺流程图。

A）
煤的气化

工业上以煤为原料生产煤气(合成气)已有百余年历史。从煤气化技术发展进程看，早期的煤气化大都在常压下进行，使用的原料粒度都很大，造成了粉煤资源不能有效利用、能耗高、规模小、严重污染环境等问题。自20世纪60年代以来，煤气化技术研究开发取得了较大的进展，尤其是20世纪70年代的石油危机的刺激和严重的燃煤环境污染问题，国内外各国政府和研究机构都给予了极大的重视：如美国先后提出的“洁净煤技术示范计划”(CCTP)和“21世纪展望”(Vision 21)。在这些项目的带动下，一批大型化的先进的煤气化技术完成示范，如Texaco，Destec，Shell，Prenflo，KRW等技术。在过去二十年中，我国煤气化技术研究开发水平有了显著的提高，灰熔聚流化床气化技术完成了工业示范；水煤浆气流床气化技术和加压固定床气化技术等完成了中试，由于国外技术的引进(Texaco，Lur2gi气化炉）转变为国产化服务和技术改进(多喷嘴技术)。干粉气流床气化技术近几年由于Shell，Prenflo技术的示范成功，国内亦开始有关的技术研究。现代煤化工分为3个工业化层次, 第一层次为煤制合成气，水煤浆或干煤粉经过部分氧化法生成合成气(C0+H2），水煤浆气化在国内已经工业化。第二层次为合成气加工，合成气加工工艺主要有三条路线：醇类、烃类和其他碳氧化台物的合成。其中醇类合成包括合成气制甲醇、二甲醚(DVE) 、乙醇和进一步制乙二醇等。第三层次是深加工，深度加工甲醇和烯烃的下游产品最多，是化工行业的支柱。图2为以煤炭气化为引导煤利用图。
煤气化技术在中国已有近百年的历史，但仍然较落后和发展缓慢。全国有近万台各种类型的气化炉在运行，其中以固定床气化炉为最多。如氨肥工业中应用的U G I水煤气发生炉就达4000余台；生产工业燃气的气化发生炉近5000台，其中还包括近年来引进的两段气化炉和生产城市煤气和化肥的Lurgi炉。Winkler和U-GAS流化床气化和Texaco气流床气化等先进技术则多用于化肥工业，但数量有限。就总体而言，中国煤气化以传统技术为主，工艺落后，环保设施不健全，煤炭利用效率低，污染严重；如不改变现状，将影响经济、能源和环境的协调发展。近40年来，在国家的支持下，中国在研究与开发煤气化技术方面进行了大量工作，有代表性的是：20世纪50年代末到80年代的仿K-T气化技术研究与开发，曾于60年代中期和70年代末期在新疆芦草沟和山东黄县建设中试装置，为以后国内引进Texaco水煤浆气化技术提供了丰富的经验；80年代在灰熔聚流化床煤气化领域中进行了大量工作并取得了专利；“九五”期间立项开发新型(多喷嘴对置)气流床气化炉，已经通过中试装置(22～24t煤/d)考核运行，中试数据表明其比氧耗、比煤耗、碳转化率、有效气化成分等指标均优于Texaco技术，已经获得了专利；“九五”期间还就“整体煤气联合循环（IGCC）关键技术（含高温净化）”立项，有10余个单位参加攻关；此外，在流化床（含循环）、煤及煤浆燃烧、两相流动与混合、传热、传质、煤化学、气化反应、煤岩形态、磨煤与干燥、高温脱硫与除尘等科学领域与工程应用等方面也进行了大量的研究工作。此外，中国与国外煤气化技术供应商也进行了积极的合作，引进了大批先进的煤气化技术，如Texaco水煤浆气化技术，Shell干煤粉气化技术和GSP干煤粉气化技术。
A）
煤的直接液化
煤炭液化是将煤中有机物质转化为液态产物，目前有两种完全不同的技术路线，一种是直接液化，另一种是间接液化。煤炭直接液化是指通过加氢使煤中复杂的有机高分子结构直接转化为较低分子的液体燃料。
现阶段用于煤液化的主要工艺有：德国的IG和IGOL工艺，美国的H-Coal、CTSL、HTI和EDS工艺，日本的NEDOL工艺，煤油共炼工艺，中国神华煤液化项目工艺。
B）
煤的间接液化
煤液化的另一条技术路线是间接液化，其主要思路是以煤气化生成的合成气为原料，在一定的工作条件下，利用催化剂的作用，将合成气合称为液体油。煤的间接液化技术的核心是费托（FT）合成。
现阶段的煤的间接液化工艺主要有：南非的Sasol厂的间接液化工艺，SMDS，MTG，MFT等工艺。其中南非的Sasol厂的间接液化工艺已用于工业生产。
C）
煤制化工品
煤制化工品包括合成氨，甲醇，PVC等。以及后续的二甲醚、烯烃、芳烃等。都具有一定的发展潜力。