王志敏 (陜西延長石油榆林煤化有限公司,陜西 榆林 719000)
科學技術不斷發(fā)展,世界能源向著多元化方向前進,煤作為不可再生資源,是化工生產(chǎn)重要資源,推動著農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展,并為其帶來極大的經(jīng)濟效益。但是,很多國家對煤炭資源進行了粗放式開采,使得資源被大大浪費,甚至產(chǎn)生了能源危機。雖然我國積極開展煤化工技術,但之前的相關技術,應用在煤炭資源過程中,其利用率并不高,并且會導致環(huán)境污染嚴重,因此,必須研發(fā)新型煤化工技術,優(yōu)化原有煤化工技術,整合能源結(jié)構(gòu),促使煤炭能源開發(fā)符合綠色環(huán)保發(fā)展理念,提高煤炭資源使用率,進而提升我國能源的使用價值。
煤炭資源廣泛應用于我國的工業(yè)生產(chǎn),其中存在一些不可忽視的問題。第一,眾所周知,煤炭是木材等天然的自然資源,經(jīng)過了數(shù)千年的時間所產(chǎn)生的產(chǎn)物,形成過程漫長,是短期內(nèi)不可再生資源。由于近年來的過度開采,其儲量已經(jīng)大大減少。第二,煤炭資源的有效利用。由于其不可再生的特殊性,在必須使用煤炭資源時,要盡最大可能提高資源的利用率,減少其在工業(yè)生產(chǎn)中的損耗。第三,煤炭資源的污染性。煤炭在燃燒時會釋放出大量的CO2、SO2等氣體,還有粉塵顆粒,嚴重的污染了環(huán)境,甚至影響人們的身體健康[1]。
煤焦化技術俗稱煤干餾,通過真空加熱方式分解煤炭,不同的加熱溫度,會產(chǎn)生煤焦油、焦炭、焦爐氣等不同焦化產(chǎn)品。焦化產(chǎn)品可使用在各化工領域,由于是高溫無氧操作,不會發(fā)生氧化,在化工領域中具有不可代替的作用,例如,煤焦化技術可以制成乙烯,乙烯是農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的催熟劑與生長劑,在農(nóng)業(yè)中廣泛運用。
煤氣化技術是煤炭材料受高溫與氧化劑結(jié)合作用影響,形態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)化氣態(tài),
一部分煤炭材料受高溫不完全轉(zhuǎn)化會生成固態(tài)碳化物,煤氣化技術可以獲取原油中的煤氣,在氣化技術過程中,煤氣化產(chǎn)物將與碳化物反應,由于煤本身具有不同的成分,并且氣化條件也不同,因此最終反應氣體的組成會有所不同,對粗制煤氣進一步處理獲得純度和質(zhì)量,產(chǎn)生標準的一氧化碳氣體。
煤液化技術運行過程是指將煤炭原料在一定條件下從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的過程。煤液化技術包括直接液化和間接液化,直接液化即加氫液化技術,是在高溫條件下,利用氫氣與相應催化劑作用于煤材料上,使煤材料裂解,從而增加煤材料中氫含量,實現(xiàn)煤液化。間接液化技術是先將煤炭氣化,然后將二氧化碳與氫氣混合物反應形成醇或其他產(chǎn)物,根據(jù)實際生產(chǎn)需要設計和選擇煤液化技術。
傳統(tǒng)社會模式下,天然氣是我國生產(chǎn)甲醇的主要原料,但現(xiàn)階段不可再生資源數(shù)量已大大減少,用天然氣生產(chǎn)甲醇較不合理,而煤生產(chǎn)甲醇則較合理。甲醇是一種化工原料,具有廣泛的應用范圍,科學地對甲醇進行處理,將產(chǎn)生各種常用化學產(chǎn)品,例如甲酸、草酸等;運用鈀催化作用,將甲醇和亞硝酸催化反應生成草酸,這是生產(chǎn)草酸的主要方法,并且生產(chǎn)過程無污染。在二胺與乙烷催化作用下,一氧化碳與甲醇化學反應生成甲酸甲酯,具有較高化學反應轉(zhuǎn)化率。在社會未來發(fā)展中,為最大程度開發(fā)利用煤炭資源,有必要實時發(fā)展新型煤化工技術,深入分析研究煤化工技術,找到高效科學煤炭資源使用方法。
新型煤氣化技術利用各種催化劑有效地處理煤炭,不同化學反應時,會形成各種不同的混合物與化合物,通常情況下是甲醇和丁醇。合理化學反應丁醇時,會產(chǎn)生異丁烯,最后生成丁基醚,將其與低鉛汽油或無鉛汽油混合可以節(jié)省燃料消耗,并提高冷啟動質(zhì)量和效率。另外,在醫(yī)學領域,高質(zhì)量精制丁基醚有不可代替的作用,是不可或缺的醫(yī)藥中間體。在煤化工技術未來發(fā)展中,煤氣化技術將朝著壓縮粉煤氣化方向發(fā)展[2]。
目前,人們對新型煤化工技術廣泛關注,許多專家已投入大量資金進行煤化工新技術研究工作中,甲醇發(fā)生裂變可以形成烯烴產(chǎn)物,烯烴產(chǎn)物在煤化工技術中占有非常重要的地位。中科院專家對轉(zhuǎn)化技術進行科學開發(fā),甲醇通過化學反應形成烯烴產(chǎn)物,烯烴產(chǎn)物可以避免原料浪費情況,提高煤化工高效率高質(zhì)量轉(zhuǎn)化。但該技術仍有很多問題,諸多環(huán)節(jié)存在改進和優(yōu)化空間。另外,有一種煤化工技術是以煤為基本原料,使甲烷與氧化脫氫反應,生成乙烯,雖轉(zhuǎn)化率較低,但產(chǎn)物選擇性比大于70%,可成為煤化工技術未來研究方向。
煤化工技術在氨合成中,是煤炭材料在高溫高壓環(huán)境下使用催化劑將其轉(zhuǎn)化為氨,在科學技術發(fā)展中,為確保煤炭原料轉(zhuǎn)化氨合成效果,在煤化工生產(chǎn)中,合成氨技術不斷地進行創(chuàng)新應用,從而提高合成氨技術效率,同時優(yōu)化煤炭資源使用率,減少煤炭開發(fā)和利用過程中對環(huán)境的影響[3]。
新型煤化工技術產(chǎn)物以清潔能源為主。生活中清潔能源產(chǎn)品包括柴油、汽油、航空用油、液化石油氣等,最大程度上減少有害氣體排放;其次,利用率較高,為減少煤原料浪費,可將其轉(zhuǎn)化為清潔能源,實現(xiàn)少原料大能量。
新型煤化工技術產(chǎn)業(yè)是我國未來能源發(fā)展重要方向,改善采礦業(yè)與技術開發(fā)產(chǎn)業(yè)的融合,為實現(xiàn)煤開發(fā)與煤工業(yè)融合為一個產(chǎn)業(yè)。其次,控制減少煤炭使用率,將煤炭原料轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芑ぎa(chǎn)品。
結(jié)合傳統(tǒng)技術與新技術特點,依據(jù)煤炭實際特點以及社會發(fā)展環(huán)境與市場需求,采用不同轉(zhuǎn)化技術,開發(fā)新型煤化工產(chǎn)品,提高煤使用效率與經(jīng)濟效益。例如,結(jié)合煤焦化技術與煤液化技術,加深科學研究技術,開發(fā)滿足市場需求的新型產(chǎn)品,將煤化工技術與煤化工產(chǎn)業(yè)推向更高水平,實現(xiàn)煤炭資源節(jié)約。
煤炭高度利用率是開采煤炭后實現(xiàn)能量最大化。包括對采煤過程中煤炭再生活動,在煤炭加工和開發(fā)過程中機械使用,甚至開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢氣,將其制成副產(chǎn)物。新技術將根據(jù)種種問題,將煤炭高度利用率作為主要研究方向。
社會經(jīng)濟不斷發(fā)展,人們對石油需求與日俱增,增加了石油進口量,對進口石油過度依賴將限制我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。為解決石油現(xiàn)存問題,有必要發(fā)展新型煤化工技術來代替石油利用率,重視煤化工技術應用,對煤化工技術深入研究提高技術水平,提升能源安全保障性。
日常生活質(zhì)量的提高,越發(fā)重視能源保護與生態(tài)環(huán)境保護,新型煤化工技術比傳統(tǒng)煤化工技術具有明顯優(yōu)勢,新型煤化工技術與綠色環(huán)保發(fā)展理念高度吻合。新型煤化工技術的應用,可以提高煤炭轉(zhuǎn)化率,優(yōu)化煤炭使用效率,改善煤炭質(zhì)量。其次,一定程度上提高產(chǎn)品附加值與產(chǎn)值,在生產(chǎn)中減少污染物排放,促進煤炭工業(yè)綠色環(huán)??沙掷m(xù)發(fā)展[4]。
由于天然氣與石油儲量低,煤炭利用率大大高于天然氣和石油,并且甲醇是化學產(chǎn)品的基本原料,因此,高質(zhì)量工藝甲醇開發(fā)是十分有必要的,可提高化工產(chǎn)品質(zhì)量,同時甲酸、草酸等元素是用甲醇萃取,使用范圍廣泛。
研發(fā)多種技術結(jié)合方式可高效生產(chǎn)各種滿足市場需求的產(chǎn)品,同時,將會提高產(chǎn)品附加值,還包含二次能源清潔。在產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品利用率方面,研發(fā)多技術結(jié)合遠高于單一技術,可最大化提高煤炭使用價值,實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護。
因技術設備自動化控制技術的更新,煤化工技術設備也將朝著技術發(fā)展和綜合生產(chǎn)方向發(fā)展。由于煤化工生產(chǎn)過程中存在污染,因此,將發(fā)展煤化工技術設備,開發(fā)煤化工生產(chǎn)設備的環(huán)保價值,降低生產(chǎn)能耗,改善成本控制,提高煤化工產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。為確保新型煤化工設備應用,應開發(fā)一套完整設備與回收操作系統(tǒng),為新型煤化工企業(yè)生產(chǎn)提供便利,促進煤化工技術發(fā)展。
水煤漿是新型含油燃料,具有穩(wěn)定性特點。傳統(tǒng)燃料運輸復雜困難,另外燃燒過程中能量產(chǎn)出較小,效率低,有害氣體釋放過多,對環(huán)境污染嚴重。但水煤漿運輸與儲存非常便捷,燃燒時釋放能量大,燃燒過程中無有害氣體,綠色環(huán)保。煤漿類型主要有:水煤漿、油煤漿、油水煤等,均具有研發(fā)價值。
社會經(jīng)濟日益發(fā)展,日常生活與工業(yè)生產(chǎn)都需要大量的能源材料提供能量。在化學原料與能源多元化發(fā)展中,能源材料有效開發(fā)和有效利用已成關鍵。經(jīng)過本文對煤化工技術與新型煤化工技術分析得出,煤炭儲量遠高于石油與天然氣儲存量,新型煤化工技術開發(fā)和應用,可提高煤化工技術轉(zhuǎn)化率,將產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高效綠色環(huán)保能源,帶動能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時,為保護不可再生能源,應開發(fā)新產(chǎn)業(yè)合并能源產(chǎn)業(yè),從而提高資源高效利用率。新型煤化工技術與國家綠色環(huán)保發(fā)展理念高度吻合,新型煤化工技術的廣泛應用必會促進社會經(jīng)濟高速發(fā)展。