毕业设计
中文翻译：
新型煤化工技术发展
摘要：近年来，我国与煤炭伴生的洁净煤技术和煤化工技术也得到快速发展。煤炭的洁净燃烧技术、煤炭气化、液化技术以及其他新型煤化工技术已经从工业试验研究阶段，逐步向工业化、产业化阶段发展。我国煤炭要在煤炭工业安全生产、煤炭工业清洁生产、煤化工和新型煤化工领域更进一步，发展科技化、环保化、安全化的新型煤炭工业。同时进一步调整煤炭工业在国民经济中的比重，优化产业结构，实现国家经济发展方式的转型。
关键词：洁净煤技术；煤化工；新型煤炭工业
由于我国煤层赋存条件复杂，井工开采比例大，中小型矿井数量多，导致了煤炭开采技术水平的多层次性，煤矿整体技术水平和安全生产水平还相对落后，煤炭资源洁净开发利用研究起步晚，技术不够成熟，大量煤炭直接燃烧而造成的环境污染还相当严重。要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题，必须依靠技术进步与创新，全面提升煤炭工业的整体技术水平。
一 “十二五”煤炭科技重点发展的重点领域
“十二五”煤炭工业科技进步的发展目标:煤炭工业要全面落实《若干意见》精神，走资源利用率高、安全有保障、经济效益好、环境污染少的新型工业化道路。我国煤炭工业科技进步发展目标，要紧紧围绕大型煤炭基地建设、煤矿安全高效生产技术、煤炭综合加工利用技术等领域，开展综合攻关，重点突破，强化创新，引领发展，实现绿色开采，发展循环经济，使我国煤炭资源开发利用的整体技术水平有所突破，“十二五”末使科技对全行业经济发展的贡献率达到45%以上。
（一）资源勘探及矿井建设领域
在资源勘探及矿井建设领域，要重点研究开发高精度、高分辨率和高可靠性的地质勘探技术装备，提高地质结构的勘探精度，为我国大型煤炭基地建设和复杂地层条件下的资源开采提供可靠的地质保障。同时开展中
毕业设计
东部地区深部煤层资源赋存规律和探测与开采技术、深部高效找矿和快速勘探技术的研究，解决600米深厚冲积层下凿井技术理论和技术难题，为我国深部煤炭资源高效、安全开采提供理论依据和技术手段。
（二）煤炭资源开采领域
在煤炭资源开采领域，利用现代加工、智能控制技术和工况监控技术，研究开发大功率、高可靠性的采煤装备，使井工开采工作面生产能力达到每年1000万吨以上，大型露天矿生产能力达到每年2000万吨以上，同时使薄煤层开采技术和短臂开采装备水平有突破性提高，使采煤装备更适合于各类复杂煤层的开采条件，全面提升我国采煤技术的机械化、自动化水平。
（三）煤矿安全生产方面
1.煤炭安全生产现状
目前我国煤矿安全工作中存在的问题我国经过几十年的建设,煤炭行业都相继建立了安全方面的专业技术研究机构,建立和完善了试验检测手段,制定了一系列相关技术标准,为煤矿安全生产、科学管理提供了有力的技术支撑。近年来，国家也进一步完善了提高煤矿安全生产水准的一些法律、法规，迫使煤矿企业提高安全意识，加强安全装备。但由于受诸多方面的因素制约与限制,全国煤矿每年事故死亡人数一直徘徊在6000～7000人左右,煤矿安全生产形势依然严峻。
2.国家煤炭安全生产办法
对于我国目前煤炭生产中还存在的重大问题，国家出台了相应的安全生产办法，我国的煤炭企业必须遵照国家安排实行相应的安全生产办法，按规章制度进行安全作业。
1）加强调度值班指挥和干部下井带班的管理工作煤矿企业每天要安排一名副矿长以上管理人员值班，值班人员要做到24小时坚守岗位，随时掌握生产动态，发现问题及时处理，并及时向调度室汇报。
2）加强现场管理，积极消除安全隐患必须认真查处现场的安全隐患，对不查处安全隐患的人员进行经济处罚，与安全奖励挂钩；在安全检查方
毕业设计
面应加大力度，每周组织一次安全检查，并组织查岗小分队，重点对中晚班进行检查，及时发现和处理施工中的各种事故隐患；对查出的安全隐患，及时要求施工单位进行整改。对现场违章人员按煤矿企业奖惩细则的处罚标准加倍处罚。
3）加快煤矿安全立法,强化安全生产监管职能。目前,我国煤矿安全监察与管理不分,行业职能部门既当运动员又当裁判员,因此难以正确处理好安全与效益的关系,难以严格依法开展安全执法与监督,“安全第一”方针的不能真正落到实处。且行业主管部门在对煤矿进行安全监察时,主要依赖于规范性文件和行政命令,很难做到依法行政、依法监察。国家应进一步健全安全生产监督法律法规,建立一个令行禁止、监察有力的职业安全监察体系。
4）保证安全生产投入,提高抗灾能力和安全技术资金投入比例为保障煤矿安全投入,国家应在法律法规中明确规定煤炭企业对安全技措资金的使用范围,对资金使用的情况定期进行审查和评估,真正做到专款专用,逐步提高安全技术资金比率。督促煤矿企业加强安全与技术投入,建立起一个可靠、有效的安全生产科研保障体系,加快安全生产管理信息网络化建设,为实现我国煤矿安全监督管理科学化和现代化奠定坚实的基础。
5）根据煤矿生产的特殊性,建立有效、合法的中介服务机构按照《安全生产法》的规定,认真开展煤矿安全现状综合评估,对煤矿法人、矿长履行安全生产管理职能等情况进行定期严格考核,对矿用安全设备、器材、安全防护用品进行检测、检验,完善煤矿安全应急救护体系。
总之，安全管理是煤矿企业工作的重要组成部分。目前,在新的安全形势下,国家对煤矿企业提出的“安全第一，预防为主,综合治理”、“安全为天”的警钟越敲越响。而对待安全问题,单独靠专业部门一两名安全人员,要想迅速而准确地采取措施是不可能的。只有深入生产第一线,上下一心,齐心协力才能解决问题。解决问题的关键是把问题整理归纳,有组织、有领导地按轻重缓急抓落实。要进行调查研究,把隐患分类排队,并提高检测事故隐患的手段才能保证施工的安全，避免伤亡，全面提升矿井的综合
毕业设计
安全保障能力。 二 洁净煤技术
洁净煤技术（Clean Coal Technology,简称CCT）的概念是２０世纪８０年代中期美国首先提出的，是指在煤炭开发和加工利用全过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工﹑燃烧﹑转换及污染控制等技术的总称，是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放的污染物控制在最低水平，达到煤的高效清洁利用的技术。
今年来在有关部门的配合与支持下，我国洁净煤技术开发、应用、推广方面有显著的进展。主要表现在：煤炭的深加工有所进步，煤炭入洗比重逐年提高；工业型煤和水煤浆技术开发和应用开始起步，已有示范性项目投入使用；煤炭气化技术已比较成熟，煤气已成为城市民用燃料的重要组成部分；正在进行煤炭液化的性能和工艺条件试验，以及煤炭液化商业性示范厂的可行性研究。
发展洁净煤技术的重大意义：采用煤炭加工技术，可有效降低原料煤的灰分和硫分，实现煤炭燃前脱硫降灰，大幅度减少大气污染物排放，减少煤炭利用的外部成本；发展煤基合成燃料可以促进能源供应来源的多样性，改善单一的能源结构，在相当程度上缓解我国石油、天然气供应不足的问题，且经济投入和运行成本大大低于采用石油和天然气，有利于我国清洁能源的发展及长远的能源安全；洁净煤技术汇集了电子、信息、自动化、环境科学等高新技术，已不再是传统的煤利用技术。
总之，洁净煤技术的开发与应用正处方兴未艾之势，国民经济和社会发展第十个五年计划已将洁净煤技术列为能源建设的重要内容，我国洁净煤技术将进入产业化发展阶段。 三 煤气化和液化技术 1 煤气化技术
煤在高温条件下借助气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体(气体混合物) 的热化过程。用空气、水蒸气、二氧化碳作为气化剂。它们与煤中的碳发生非均相反应。此外煤热分解出的气态产物如CO2、H2O 及
毕业设计
烃类等也能与赤热的碳发生均相反应。依气化法、气化条件及煤的性质不同,气化气的组成也不同。根据煤气发生炉内所进行的气体过程特点,可以将煤层自上而下地分为干燥带、干馏带、还原带、氢化带和灰层,在干燥带和干馏带中,煤受到高温炉气的加热而放出水分并挥发。剩下的焦炭在还原带和氧化带中进行氧化反应。煤经过气化后得到的是粗煤气,再经过净化和加工后,可以得到各种化学品。常用于煤气化的方式有: 1）固定床气化。也称为移动床气化。因为在气化过程中，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中确是以很慢的速度向下移动的，故又称其为移动床气化。
2）流化床气化。它是以小颗粒煤为原料，并在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒类似于沸腾的液体而剧烈地运动，从而使得煤料层内几乎没有温度梯度和浓度梯度。
3）气流床气化。这是一种并流气化，用气化剂将煤粉带人气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打人气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下被气化剂气化，灰渣以液态形式排出气化炉。
4）熔浴床气化。也称熔融床气化，它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷人温度较高且高度稳定的熔池内，且池内熔融物保持高速旋转。作为粉煤与气化剂的分散介质的熔融物可以是熔融的灰渣、熔盐或熔融的金属。
2 煤气化技术
所谓煤液化,是将煤中有机质转化为流质产物,其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物来替代石油及其制品,包括直接液化技术和间接液化技术两部分,产品市场潜力巨大,工艺、工程技术集中度高,是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。
煤的液化包括直接液化和间接液化两种方式。
煤的直接液化首先是德国科学家F.Bergius 于1913 年发明的。其原理是煤炭在溶剂作用和高温高压条件下,直接与气态氢发生反应,使煤的
毕业设计
氢含量增加,最后转变为液体的过程。1927 年德国燃料公司Pier 等人开发了硫化钨和硫化铜催化剂,将液化过程分为糊相加氢和气相加氢两阶段进行,解决了工程化问题,建成了世界第一座工业化规模生产的煤直接液化企业,并陆续建设了20 套煤直接液化装置。
煤的间接液化是德国皇家煤炭研究所的F.Fficher 和H.Tropsch两个化学家于1923 年首先提出的。其原理是以煤为原料先经气化制合成气(CO + H2) ,再以合成气为原料,在催化剂的作用下合成液态烃类产品。受两次世界石油危机的影响,美国、德国、英国、日本和前苏联等国家重新重视煤炭直接液化的新技术开发工作,纷纷组织了一批科研开发机构及企业开展了大量的研究开发工作,相继开发了多种工艺,其中最具代表性的工艺有以下几种。
1) 溶剂精制煤工艺(SRC):是由美国煤炭研究局(OCR)于1962 年与Spencev 化学公司联合开发的煤直接加氢液化工艺,最初是为了洁净利用美国高硫煤而开发的一种生产以重质燃料油为目的的煤液化转化技术,不使用催化剂,反应条件比较温和,利用煤自身的黄铁矿将煤转化为低灰低硫的常温下为固体的SRC-1。后来又改进工艺,采用增加残渍循环,减压蒸馏方法进行固液分离,获得常温下也是液体的重质燃料油,即SRC-Ⅱ。
2) 供氢溶剂法(EDS)是美国埃克森研究和工程公司于1966 年首先开发使用供氢溶剂的煤液化工艺。在液化反应组分中也不加催化剂,从而避免了煤中矿物质对催化剂的毒害作用,延长了高性能活性催化剂的使用寿命。其与SRC 法的区别是对循环溶剂单独进行催化加氢,从而提高了溶剂的供氧能力,液化油率提高,主要产品是轻质油和中质油。
3) 氢煤法(H-Coal):是由美国碳氢化合物公司(HRI)在氢油法(H-Oil)工艺基础上开发的与SRC法和EDS法完全不同的氢煤法(H-Coal)工艺,它采用高活性催化剂和沸腾床反应器,使得液化转化率和液体收率都有很大的提高,并且提高了液化粗油的品质,液化油中的杂原子含量也降低了。
4) 德国IGOR工艺:是由德国环保与原材料回收公司与德国矿冶技术检测有限公司(DMT)在德国老工艺的基础上开发的煤加氢液化与加氢精制
毕业设计
一体化联合工艺。原料煤经该工艺过程液化后,可直接得到加氢裂解及催化重整工艺处理的合格原料,从而改变了以往煤加氢液化制备合成油还需再单独进行加氢精制工艺处理的传统煤液化模式。后来IGOR工艺又将煤糊相加氢和液化粗油加氢精制串联,既简化工艺,又可获得杂原子含量很低的精制油,代表着煤直接液化技术的发展方向。 四 新型煤化工技术开发
新型煤化工是以煤炭为基本原料(燃料),C1化工技术为基础,以国家经济发展和市场急需的产品为方向,采用高技术,优化工艺路线,充分注重环境友好,有良好经济效益的新型产业。它包括了煤炭液化(直接和间接),煤炭气化、煤焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃等技术,以及集煤转化、发电、冶金、建材等工艺为一体的煤化联产和洁净煤技术。其中煤炭焦化、煤气化-合成氨-化肥已经是我国主要的煤化工产业,随着科学技术的快速发展和市场的巨大需求,煤炭焦化、煤气化- 甲醇、煤制油、烯烃及下游化工产品也得到了快速发展。新型煤化工实际上是建立在传统煤化工基础上的,与传统煤化工密不可分。其特点如下。
以清洁能源为主要产品；煤炭- 能源化工一体化；高新技术及优化集成；建设大型企业和产业基地；有效利用煤炭资源；经济效益最大化；环境友好；人力资源得到发挥。
当前新型煤化工技术开发热点主要是以下几个方面：
1) 煤气化制甲基叔丁基醚:采用多组分催化剂,可从合成气制含60%异丁醇和40 %甲醇的混合物,异丁醇脱水成异丁烯,从而可完成由合成气直接制取甲基叔丁基醚,这是一条很值得重视的由天然气和煤为原料制取高辛烷值添加剂的技术路线。
2) 以煤为原料生产甲醇及多种化工产品。甲醇作为一种重要的基础化工原料,通过羰基化可进一步制取醋酸、醋酸酐、甲酸甲酯、甲酸、草酸等重要的化工产品。另外还可以用于甲醇汽油(掺烧或者全烧) ,甲醇转化为甲醚替代液化石油气和柴油或制造燃料电池等等。因此,作为可替代石油化工产品的甲醇下游产品是未来大规模发展甲醇生产提高市场竞争力的
毕业设计
重要方向。
3) 以煤为原料合成低碳烃类。甲醇裂解制烯烃(MTO)技术由DOP和NOSRK HYDRO公司联合开发。鲁奇公司(LURGI)研制的甲醇制丙烯(MTP)技术,已经在工业化设计中,准备进行商业化生产。
4) 煤炭气化多联产技术是新型煤化工的一种发展趋势。所谓多联产系统就是指多种煤炭转化技术通过优化耦合集成在一起,以同时获得多种高附加值的化工产品和多种洁净的二次能源，为目的的生产系统。多联产与单产相比,实现了煤炭资源价值的梯级利用,达到了煤炭资源价值利用效率和经济效益的最大化,满足了煤炭资源利用的环境最友好。
我国煤炭工业的发展在经历了数十年的发展后，在21世纪的今天既有令人欣慰的成就又有欠缺和不足的地方。作为资源型的产业，煤炭工业需要更近一步地加大煤产品的再加工深加工，提高煤产品的附加值。最后希望我国的煤炭工业能在满足我国能源需求的前提下降低比重，大力开发新能源，优化能源结构和产业机构，摆脱过度依赖煤炭能源的现状，在科技进步中实现真正的大国崛起，强国再现。
