学文网1褐煤发展煤化工的可行性
如今不论是技术方面还是经济方面，都为煤转化技术生产取代石油燃料和化工品提供了有利条件。随着天然气和石油能源供应的日趋紧张，煤化工能源将会发展成为化工原料的主流。褐煤发展煤化工的优势：第一，我国褐煤资源丰富，而且褐煤成本低下。在我国的很多褐煤地煤田，煤层都较浅，开采起来比较简单，甚至有些地方还可以进行露天开采。因此褐煤的产出效率高，安全性高，成本较低。第二，有成熟的煤化工技术做后盾。相对来讲，褐煤还属于一种比较年轻的资源，不存在明显的粘结性，而且化学性质活波，非常有利于实现综合加工和能源转换。当前应用较广泛的煤化工技术有以下几种：1.热解提质技术；2.煤的气化技术；3.煤的液化技术。第三，产区环境容量和水资源的有利条件。水是实现煤化工技术必不可少的条件，而出产褐煤的地方往往都是水资源丰富的边远地区，环境地广人稀，是进行大规模煤化工基地建设的最佳位置。因此，开发以褐煤为原料的煤化工工艺技术成为现代煤化工的一种新的趋势。
2褐煤在煤化工技术中的应用
煤化工就是利用多种化学加工技术把各种原料煤转化为液态燃料、气态燃料、固态燃料或者是化学品的工艺技术。我国褐煤资源丰富，再加上褐煤自身的多种资源优势，将会在煤化工应用中得到广泛应用。常用的褐煤煤化工技术包括褐煤的热解提质技术、气化技术以及褐煤液化技术。
2.1褐煤的热解提质工艺技术
褐煤的热解提质又称干馏提质，是指对褐煤在非氧化环境下或者隔绝空间的情况下进行加热，最后得到煤气、焦油和半焦（又称蓝炭）。褐煤经过热解后得到的煤气可以作为燃料用气，半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特点，在各种化工产业中的应用广泛，如可作为进行活性炭生产的原料、化肥、铁合金以及电石等行业的燃料等等。经热解后的褐煤失去了大部分水分，但仍百分之十的挥发分，其热值得到很大提高，不再容易发生挥发和自燃，有利于进行长途运输，此时可作为电煤使用。因为褐煤不存在粘结性，没有胶质层，经热解后得到的低温煤焦油和重油的性质及组成十分相近，具有很大的利用价值，如果经过深加工可以获取具有更高经济价值的酚类化学品。煤的热解提质工艺有很多种，在加热方法、加热速度、热载体类型等方面的技术要求都不相同，当前的热解提质工艺技术主要有褐煤固体热载体法快速热解技术和褐煤低温干馏改质技术。其中延长石油集团正在开发的CCSI技术就是低温干馏改质技术的典型代表。
2.2褐煤的液化工艺技术
褐煤的液化技术主要可以分为两种，直接液化工艺技术以及间接液化工艺技术。直接液化：在催化剂以及氢气的作用下，把煤经过加氢裂变反应后转换成为液态燃料称为直接液化。煤的直接液化工艺技术涉及到很多环节和流程，包括原料煤干燥过程、原料煤破碎过程、煤浆制备过程，到最后的态产物分馏以及精制加工过程。利用煤的直接液化技术可以生产出优质的液态石油气、汽油、柴油以及氨和硫磺，而且还可以进一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性较高，因为其相对来讲碳含量较低，氢和碳的比例较高，结构中的羧基、氧桥、羰基以及亚甲基比较多，所以褐煤非常适合进行直接液化的。直接液化技术的典型代表有悬浮床加氢裂化技术（VCC），该技术最早起源于1913年德国Bergius-Pier煤液化技术，是通过煤化工与炼化的有效结合实现的。经过长期以来的不断改进和完善，全球首套VCC装置已于2015年初开车成功。VCC技术可以适用于塑料、低阶褐煤、劣质重油以及减压渣油等多种原料或者混合物。间接液化：先把煤气化成氢气和一氧化碳等气体，然后在一定压力和温度环境下利用煤基合成气原料将其催化转化为烃类燃料油的技术过程叫做间接液化。该技术方案主要基于煤气化工艺的产物，在催化剂作用下将合成气中的一氧化碳和氢气转化为石脑油，柴油等油品。目前F-T合成技术是间接液化的主流工艺技术。
2.3褐煤的气化工艺技术
煤炭液化以及其他煤化工应用的基础技术就是煤的气化技术，煤气化技术是进行煤化工生产和能源转换的主要途径之一。煤气化工艺技术是指在一定的压力和温度环境下，通过对水蒸气、氧气、空气等气化剂的作用下加热煤炭，煤炭经过受热发生分解，煤中含有的炽热的碳转化为游离碳，此时这些分解出来的游离碳和气化剂中的游离的氧、氢和碳进行有机结合，最终成为氢气、一氧化碳以及甲烷等可燃性气体。采用的气化剂不同的情况下就会形成不同热值的煤气。另外，煤的挥发分的差异也会给反应速度和产量造成直接影响。相比之下，褐煤的挥发分要低于具有较深变质程度的烟煤以及无烟煤，所以褐煤在进行气化的过程中反应活性特别强，反应速度快、无粘结性、气体产量高，是具有较大使用价值的的气化用煤。当前，褐煤气化在我国的化工产业中得到了广泛应用。煤的气化不同于热解，煤的热解过程只是把煤自身不到百分之十转化为可燃气体混合物，而气化过程则是把煤所包含的所有碳气化成为气态。相比直接燃烧褐煤进行气化表现出极大的优越性，因为气态燃料的燃烧相对比较稳定，没有环境污染，而且燃料的净化和运输都非常的方便，原料的配料控制简单，很大程度上简化了生产设备和生产工艺。另外，气态燃料能够适用于非均相催化的化工合成过程，而且气化过程中得到的灰渣也有多种用途，如可以用来制造肥料、水泥、砖瓦、土壤改良剂以及绝热材料等等。西门子的GSP气化技术：西门子的GSP气化技术是目前一种比较成熟的气化技术，至上世纪八十年代之间已有三十多年的研发经验，应用于煤化工也有二十多年的实际生产经验。西门子的GSP气化技术属于一项气流床气化技术，该技术过程包括的主要工艺流程有干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程等。西门子的GSP气化技术的适应范围特别广，如褐煤、无烟煤、石油焦等等。该技术的气化温度通常在1350-1750摄氏度，而且碳转化率高达百分之九十以上。利用西门子的GSP气化技术可以把一些直接燃烧会造成较大污染以及一些比较廉价的煤、垃圾或者是石油焦转化为具有高附加值的清洁的氢气和一氧化碳。氢气和一氧化碳是化工产品生产过程中的基本原料，可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工产品的生产，另外也可以直接应用于城市煤气或者用于发电。
3结语
大力发展褐煤的煤化工应用是增加产品附加值的重要途径，可以生产出洁净能源以及汽油、柴油、液化石油气、代替燃料以及航空煤油等可替代石油化工的产品。在我国未来的能源可持续利用当中，煤化工业将会成为一个重要角色，对逐渐摆脱中国对国外进口石油的依赖，缓解燃煤导致的环境污染有着重大意义。基于我国褐煤资源利用的多方面优势，褐煤的煤化工应用将会有非常广阔的发展前景。
作者：谢含幸 朱文 徐雄 单位：陕西贝思科工程科技有限责任公司
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