energychemistry能源化学

能源化学第一章能源简介
1能源的分类2能源利用史3能源的作用4能源储量及消费
5中国能源的发展
6能源化学
7能源与材料
8能源与环境
9能源发展趋势
第一节能源的分类
1 能（量）：能量是物质运动的一种度量，是物体做功的能力。

对应于物质的不同的运动形态，能量也有不同的形式。

各种运动形态是可以相互转化的，所以各种形式的能量之间也能够相互转换。

能量是物质的属性，任何物质都具有能量，能本身不是物质，而是指物质的一种状况或状态。

（2）能的形式：机械能（动能、势能）、热能、化学能、电能、光能、核能
（3）能量的性质：状态性；可加性；传递性；转换性；做功性；贬值性。

2 能源
国际上，衡量一个国家现代化的程度
①能源的人均占有量；②能源构成；③能源使用率；④能源对环境的影响。

（1）什么是能源？
能源和能量既有联系又有区别，能量来自能源，但能量本身是量度物质运动形式和量度物体做功的物理量，包括机械能、热能、电能、电磁能、化学能、原子能等。

能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源。

《科学技术百科全书》
能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。

《大英百科全书》
能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。

《能源百科全书》
（2）能源的形式：石油、天然气、煤、生物质能、太阳能、风力能、地热能、水力能、核能、丙烷
（3）能源的分类
①能源按其形成方式分为：
一次能源：直接从自然界取得的以自然形态存在的能源。

如：煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能、生物质能、化学能等。

二次能源：由一次能源经过加工或转换得到的能源。

如：焦炭、汽油、重油、煤气、热能、机械能、电能等。

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。

一次能源
地球上的一次能源来源于三个方面：
1)地球以外天体中的太阳辐射能（包括直接的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳能能源，
如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等）。

2)地球本身蕴藏的能量资源，诸如地热能、火山能、地震能以及核燃料（铀、钍、钚）等。

3)地球和其他天体相互作用而产生的能量。

如天体运动中，太阳和月亮对地球表面的水有
吸引力作用而产生的潮汐能。

这三类能源中，太阳辐射能是最主要的，也是人类利用最多的。

②一次能源按其是否能够再生的性质分为：
可再生能源：可再生能源是指使用后仍能更新或是再生的能源；如：太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、海洋能、生物质能等。

取之不尽，用之不竭
不可再生能源：不可再生能源是有限的能源，开采消耗后，短期内无法恢复的能源；如煤炭、石油、天然气、核燃料等。

可再生能源的主要类型和特点：
可再生，无污染或污染小，地区分布广，适合就地开发利用。

③能源按其使用性质不同可分为：
含能体能源：指能够提供能量的物质能源，即储存起来的能源，其特点是可以保存且可运输，如草木燃料、矿物燃料、核燃料、高位水库中的水等。

过程性能源：指能够提供能量的物质运动形式，它不能直接储存，存在于“过程”之中，如太阳能、风能、水能、潮汐能、电能等。

④能源按其使用的成熟程度和技术状况可分为：
常规能源：技术上比较成熟，已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的一次能源。

如煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等。

新能源：一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源。

如太阳能、生物质能、氢能、地热能、核聚变能等。

⑤能源按其形态方式分为：
化石能源、（矿物能源）如煤炭、石油、天然气。

非化石能源（替代性能源）如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。

⑥能源按其性质可分为：
燃料能源
✧矿物燃料（煤、石油、天然气等）
✧生物燃料（柴草、木材、沼气、有机废弃物等）
✧化工燃料（丙烷、甲醇、酒精、废旧塑料制品等）
✧核燃料（铀、钍、钚、氘等）
非燃料能源
✧多数具有机械能，如风能、水能、潮汐能、波浪能等，
✧有的含有热能，如地热能和太阳能等。

⑦根据能源是否流通分为：
商品能源：指经过流通环节大量消费的能源，主要有煤炭、石油、天然气、电力等。

非商品能源：指不经流通环节而自产自用的能源，如农户自产自用的薪秸秆，牧民自用的牲畜粪便，风能、太阳能等。

（在农村地区开发的为生产和生活使用的能源又叫做农村能源）
⑧根据能源消耗后是否造成环境污染可分为：
清洁能源（绿色能源）：利用现代技术开发的干净、无污染的新能源。

如太阳能、氢能、风能、潮汐能等。

“绿色能源”有两层含义：
✧利用现代技术开发干净、无污染的新能源，如太阳能、氢能、风能、潮汐能等；
✧化害为利，将发展能源同改善环境紧密结合，充分利用先进的设备与控制技术来利用
城市垃圾、淤泥等废物中所蕴藏的能源，以充分提高这些能源在使用中的利用率。

非清洁能源：包括煤炭、石油等。

⑨按能源载体同地球构成关系划分
地壳能源：地壳能源是指在地球演变过程中，经过漫长的地质年代逐渐自然形成的载能物体，如煤炭、石油、天然气、油页岩等。

它们的形成与地壳运动、海水进退、气候变化、生物兴衰等息息相关。

地壳外能源：地壳外能源是指除地壳能源以外的能源，它的形成不是地壳物质，如太阳能、风能等。

（4）分布式能源：分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，既可独立运行，也可并网运行。

分布式能源是相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量（数千瓦至50兆瓦）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。

3能源的评价
储量
能量密度
储能的可能性与供能的连续性 能源的地理分布
开发费用和利用能源的
设备费用
运输费用与损耗
能源的可再生性
能源的品位
对环境的影响
4 有关能源的国际组织
●国际能源机构（国际能源署、国际能源组织）International Energy Agency, IEA
●世界能源理事会（世界能源委员会）World Energy Council, WEC
●国际原子能机构International Atomic Energy Agency, IAEA
●世界石油大会（世界石油理事会）World Petroleum Congress, WPC
●石油输出国组织Organization of the Petroleum Exporting Countries简称欧佩克（OPEC）或
油组
●政府间气候变化专业委员会Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC
●经济合作与发展组织Organization for Economic Cooperation and Development, OECD
5 能源计量单位
能源计量单位可以有3种表示方法
1)能量单位：用热功单位来表示，如焦耳（J）、卡（cal）、千瓦小时（kWh）；英国热能单
位（BTU）
2)当量单位：用能源的当量值表示，常见的如煤当量和油当量。

3)能源的实物量单位：用能源的实物量来表示，如煤用吨（t），石油用（桶），天然气用立
方米（m3）。

6 温度表示方法：华氏温度、摄氏温度、开尔文温度
()()9
5 C ⨯-︒32华氏温度＝摄氏温度 ()32+⨯︒5
9 F 摄氏温度＝华氏温度 ()15.273+＝摄氏温度开尔文温度 K 第二节 能源利用史
人类对于能源的开发利用大致经历了四个历史时期：
1) 古代柴草时期； 2) 新石器时代晚期的煤炭时期； 3) 19世纪中叶的石油时期；
4) 始于20世纪中叶的新能源时期。

世界能源结构发生的第一次转变：薪柴 → 煤炭 （英国产业革命）
世界能源结构发生的第二次转变：煤炭 → 石油和天然气 （管线焊接技术）
世界能源结构发生的第三次转变：石油和天然气 → 可再生能源 （1973年第一次石油危机）
第三节 能源的作用
能源：是人类生存和发展的重要物质基础；是人类从事各种经济活动的原动力；是人类社会经济发展水平的重要标志。

第四节 能源储量及消费
1 能源储量 ： 世界能源消费结构变化（%）
2 能源消费
能源强度：亦称能源消费强度，常用单位产值能耗或单位产品能耗表示。

单位产值能耗：是指一个国家或地区、部门或行业单位产值一定时间内消耗的能源量，通常以吨（或公斤）油当量（或煤当量）／美元来表示。

一个国家或地区的能源强度，通常以单位国内生产总值耗能量来表示。

单位产品能耗：是以实物量为单位的能源消费量与对应的产品量之比。

能源强度反映经济对能源的依赖程度，受一系列因素的影响，包括经济结构、经济体制、工艺水平、生产规模、技术水平、能源结构、人口等。

世界能源消费现状及特点
1. 受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加
2. 世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家增长速率明显低于发展中国家
3. 世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大
4. 世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大
第五节 中国能源的发展
中国能源发展回顾：1949年新中国成立时，全国一次能源的生产总量只有2400万吨标准煤。

中国能源生产总量及其构成 中国能源消费结构
中国的能源特点：“以煤为主，多能互补”
1996年，中国成为全球第二大一次能源消费国，同时也是全球第二大能源生产者。

中国的能源发展现状：
● 能源资源总量丰富：煤炭储量约占世界总储量的12.6%，居第3位。

水力资源占世界总量
的30%，居第1位，原油占2.4%，天然气仅占1.2%。

● 人均能源资源拥有量较低、分布不均：人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半，
石油仅为1/l0。

● 人均能源消费量低、单位产值能耗高（即能源消费强度，是指单位GDP 所投入的能源量。

） ● 能源资源开发难度大，能源利用效率低
● 能源安全面临威胁
1993年开始成为石油净进口国，2008年石油进口依存度（净进口量与消费量之比）接近52%。

● 能源消费以煤为主，环境压力加大，新能源与可再生能源有待大力发展
中国能源发展战略：坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。

第六节能源化学
1 能量转化
化学反应中的能量变化通常主要表现为热量的变化：放出热量或吸收热量。

✧如果反应放出的能量大于吸收的能量，则此反应为放热反应。

如燃烧反应、中和反应、
化合反应、金属和酸的反应；
✧如果反应放出的能量小于吸收的能量，则此反应为吸热反应。

如分解反应、以C、H2、
CO为还原剂的反应、铵盐与固体碱的反应。

在化学反应中，拆散化学键需要吸收能量，形成新的化学键放出能量。

热功当量：1 cal = 4.1840 J
热力学第一定律：能量可以从一种形式转化为另一种形式．在转化过程中能量既不会消失也不会增加。

热力学第二定律：
不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化。

－克劳修斯（Clausius）
不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其它的变化。

－开尔文（Kelvin）
能量质量的贬值性：热力学第二定律认为，能量的流动总是从集中到分散，从能量高向能量低的方向传递，在传递过程中总会有一部分能量成为热能释放出去。

使用能量的过程中能量质量下降是能量的基本属性。

能量的两个重要特性：能量数量的守恒性；能量质量的贬值性
能量利用就是利用能量的质量，按质用能－尽可能使高质量的能尽其用和做到合理用能
2 能量储存
能量储存的主要指标
✧储能密度
✧储存过程的能量损耗✧储存装置的经济性
✧储能和取能的速率
✧寿命（重复使用的次数）
✧对环境的影响
能量储存方式：
按储存的能的形式可分为
电化学能（如传统铅酸电池、液流电池、燃料电池）
电能（如超级电容器（supercapacitor））
动能（如飞轮（flywheel））
势能（如压缩空气储能系统（CAES）、抽水蓄能（pumped hydro））
化学能（如氢储能系统（Hydrogen-based））
热能及热化学能
磁能（如超导磁能储存（SMES））
按储能体的形式可分为：固定式和移动式
按储能时间可分为：短期和长期
第七节能源与材料
材料是发展能源的物质基础。

解决能源危机的关键是能源材料的突破方法有：
1)提高燃烧效率，以减少资源消耗；
2)开发新能源，积极利用再生能源；
3)开发新材料、新工艺，最大限度地实现节能。

这3个方面都与材料有着密切的关系。

第八节能源与环境
能源生产与使用对环境的影响
1. 开采过程对环境的影响
2. 运送过程对环境的影响
3. 加工过程对环境的影响
4. 利用过程中的污染
第九节能源发展趋势
①多元化；②清洁化；③高效化；④全球化；⑤市场化
第二章煤炭
1煤炭是能源和其他资源的重要支柱
2煤的形成
3煤的开采与运输4煤的结构
5煤的元素组成
6煤的综合利用
7煤的燃烧
8煤炭液化
9煤的气化
第一节煤炭是能源和其他资源的重要支柱
煤：煤是由高等植物经生物化学、物理化学和地球化学作用转变成的固体有机可燃矿物。

煤炭资源储藏最丰富的国家为：美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、南非。

6个国家的煤炭储藏量之和占全世界煤炭储藏量的80%以上。

煤炭是中国工业的主要能源，中国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气。

煤炭是中国的第一能源，在一次性能源的构成中煤炭占70%左右。

煤炭能源中的主要化学问题是以解决效率、污染和能源形式的转化为核心目的。

煤炭的利用方式
1)直接燃烧
2)气化、热解、液化（将煤炭转化为洁净气体、液体、固体燃料）
第二节煤的形成
1 煤的形成过程
高等植物：植物-泥炭-褐煤-烟煤-无烟煤。

煤化序列为：植物泥炭（腐泥）褐煤烟煤无烟煤。

低等植物：植物-腐泥-腐泥煤
煤的转变过程
1)泥炭化作用：当高等植物遗体在沼泽中堆积，在有水存在和微生物参与下，经过分解、
化合等复杂的生物化学变化，形成泥炭（泥煤）。

2)成岩作用：由泥炭变成褐煤的过程
3)变质作用：由于地壳的运动，褐煤层上部顶板逐渐加厚，受地压、地温增高的影响，经
过复杂的物理化学作用，促使煤质变化，由褐煤变成烟煤、无烟煤。

成岩和变质是煤化作用的两个阶段。

2 煤的种类
根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类，即腐殖煤和腐泥煤。

煤的一类，由低级植物和浮游动物形成的煤。

在煤化过程中由腐泥转变而成。

还保持着本身结构的低级植物和浮游动物的残留物，如藻煤、烛煤、油页岩等。

是制造人造液体燃料和润滑油的宝贵原料。

第三节煤的开采与运输
煤矿开采方法
1)露天开采（剥离法开采）2)矿井开采
我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。

煤炭运输方式：①水运、②铁路、③公路、④管道输煤
我国第一条输煤管道：盂（县）－潍（坊）－青（岛）管道全长713公里。

世界第一条输煤管道在美国，全长439公里。

第四节煤的结构
煤的化学结构是指在煤的有机分子中，原子相互联结的次序和方式。

又称煤的分子结构，简称煤结构。

第五节煤的元素组成
化学成分：以碳为主体，并含有氢、氧及少量之硫、氮、无机矿物质等。

碳：碳是煤中有机质的主要组成元素。

C含量随煤化程度增高而增大。

褐煤含C量70%；无烟煤含C＞92%，氧含量则从20%左右降到2%左右，氢含量由8%左右降到4%左右。

氢：氢含量与煤的煤化度也密切相关，随着煤化度增高，氢含量逐渐下降。

氧：氧是煤中第二个重要的组成元素。

煤中有机氧含量随煤化度增高而明显减少。

泥炭中无水无灰基氧含量O daf，高达27%-34%，褐煤中O daf为15%-30%，到烟煤阶段为2%-15%，无烟煤为1%-3%。

氮：煤中的氮含量较少，一般约为0.5% 3.0%。

氮是煤中惟一的完全以有机状态存在的元素。

煤中氮含量随煤化度的加深而趋向减少，但规律性到高变质烟煤阶段以后才比较明显。

硫：煤中的硫通常以有机硫和无机硫的状态存在。

煤中的硫按可燃性可分为：可燃硫和不可燃硫（或称固定硫）
第六节煤的综合利用
煤的转化利用途径：
✧气化：将煤变成水煤气或发生炉煤气，然后作燃料或化工原料。

✧液化：将煤变成芳烃、烷烃、脂肪烃等油品。

✧焦化：焦化是炼焦。

同时得到焦油、煤气。

或称部分液化和部分气化。

煤的干馏：将煤隔绝空气加热使其分解的过程
将煤进行气化和液化：解决燃煤污染、提高燃煤热效率、提取有关物质和化工原料。

煤气化
第七节煤的燃烧
煤燃烧涉及的物理化学过程：C + O2→CO2； C + ½O2→CO 洁净煤技术包括煤炭使用各环节的净化和防治污染的技术：
洁净煤技术：
1)煤炭的洁净生产技术
2)煤炭的洁净加工技术
3)煤炭的高效洁净转化技术4)煤的高效洁净燃烧与发电技术
5)燃煤污染排放治理技术
具体是指从煤炭开采到利用的全过程中提高利用效率的生产、加工、转化、燃烧、减少污染物排放及控制污染等新技术体系。

煤炭燃烧前的处理和净化技术：洗选处理；型煤加工；水煤浆技术
①洗选处理：洗选处理是除去或减少原煤中所含的灰分、矸石、硫等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成不同品种等级，以满足不同用户需要。

②型煤加工：型煤加工是采用特定的机械加工工艺将粉煤和低品位煤制成具有一定形状、尺寸、强度和一定理化性能的煤制品。

高硫煤成型时加入适量固硫剂（生石灰），可减少二氧化硫的排放。

2SO2 + O2 + 2CaO →2CaSO4SO3 + CaO →CaSO4
③水煤浆（Coal Water Slurry, CWS）技术
国际上称为：煤水混合物（Coal Water Mixture, CWM）或煤水燃料（Coal Water Fuel, CWF）制备：CWS一般由65%-70%的煤粉（250-300μm）、30%-35%的水及0.5-1.0%的分散剂和0.02%-0.1%的稳定剂，经过一定的加工工艺而制得。

燃烧中的净化装置：先进的燃烧器；流化床燃烧器
燃烧后净化：烟气脱硫
1)湿式：湿法一般是在炉内用石灰水淋洗烟尘，二氧化硫变成亚硫酸钙浆状物。

2)干式：干法是用浆状脱硫剂（石灰石）喷雾，与烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸钙，
水分被蒸发，干燥颗粒用集尘器收集。

脱硫效率达90%
煤油混烧技术
第八节煤炭液化
煤的液化分直接液化和间接液化两种。

1)直接液化：煤在高温高压下加氢催化裂化，转变成油料产品。

2)间接液化：先使煤转化为一氧化碳和氢气，然后在高温、高压及催化剂的作用下生成液
态烃、甲醇等有机物。

煤的直接液化
煤的直接液化工艺主要有：Exxon供氢溶剂（EDS）法；氢-煤法；煤-油共炼。

煤加氢液化反应：将煤在高温高压下与氢反应，使其降解和加氢，从而转化为液体油类（如汽油、柴油、航空燃料和化工原料等）的工艺称为加氢液化。

从煤结构概念出发，认为固体煤加氢转化为液体，就是煤结构中某些键断开，并同时加氢，生成液体产物和少量气态烃。

煤加氢液化的基本化学反应：热解反应；供氢反应；脱杂原子反应。

直接液化大致有氢化法和溶剂精制法。

1)氢化法：将煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温条件下经催化进行加氢解
聚反应。

2)溶剂精制法
3)间接液化的气化-液化法：将煤气化为H2、CO和CH4，再用催化剂将气态物质转化为液
态。

nCO + 2nH2→C n H2n + nH2O
nCO + (2n+1)H2→C n H2n+2＋nH2O
煤的间接液化：间接液化主要分两种生产工艺：
1)费托（Fischer-Tropsch）工艺，将原料气直接合成油；
2)由原料气合成甲醇，再由甲醇转化成汽油。

费-托合成：以合成气为原料在催化剂（主要是铁系）和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。

nCO+2nH2─→[－CH2－]n+nH2O
一碳化学（碳一化学）：以含一个碳原子的化合物－甲烷（CH4）、合成气（CO和H2）、CO2、CH3OH、HCHO等为初始反应物，反应合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。

其核心是选择催化化学转化、小分子的活化和定向转化。

CO、CO2是从煤的气化得到的、而CH4是天然气的主要成分。

因此一碳化工实际上就是一种新一代的煤化工和天然气化工。

第九节煤的气化
煤炭气化是一种热化学过程，通常是在空气、蒸汽或氧等作气化介质的情况下，在煤气发生炉中将煤加热到足够的温度，与煤发生化学反应，生成一氧化碳、氢和甲烷等可燃的混合气体即煤气。

煤气化过程：①煤的热解过程；②半焦的气化过程。

煤气化目的是将煤转化成可燃气体。

煤气的主要组成为：CO, H2, CO2, CH4, H2O。

灰分形成废渣排出
1 煤炭气化的意义及历史
（1）煤炭气化的意义
煤炭直接燃烧的热利用效率一般为15%-18%。

通过煤炭气化过程将煤变成可燃烧的煤气后，热利用效率可达55%-60%。

煤气较煤具有运输和使用方便、减轻环境污染等优点。

煤气化的好处是可在燃烧前脱除气态硫和氮组分。

粗煤气中的硫化氢可在气体冷却后通过化学吸收或物理吸附脱除。

2 煤气分类及用途
根据煤气组成不同可分为：发生炉煤气和水煤气、合成气和还原气、城市煤气和焦炉煤气、富气和合成天然气。

水煤气和发生炉煤气
交替吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称水煤气。

同时吹空气和水蒸气到发生炉内产生的煤气称发生炉煤气。

合成气与还原气
合成气是根据不同用途控制煤气化过程产生的，主要用作不同化工产品的加工。

如合成氨的合成气对H2/N2要求很高，合成甲醇用气CO含量较高等等。

还原气是指炼铁过程中产生的可燃性气体，要求其中水蒸气和二氧化碳含量较少，较多时应将其除去。

城市煤气：城市煤气要求含氢气和甲烷较多，硫含量少，以提高热值和减少城市空气污染。

煤炭气化原理
从能量转化角度来讲，煤气化技术是把煤的化学能转换成易于利用的气体的化学能的过程。

包括以煤（半焦或焦炭）为原料，以氧（包括空气、富氧、纯氧）、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过最低限度的氧化过程，将煤中所含的碳、氢等物质转化成一氧化碳、氢、甲烷等有效成分的一个多相反应的化学过程。

煤炭气化技术
1)地面煤气化技术
①煤的高温干馏；②煤的发生炉气化；③煤的水煤气化；④煤的加氢气化。

2)地下煤气化（UCG)技术
地面煤气化技术
1)煤的高温干馏：煤的高温干馏是将煤在隔绝空气的条件下加热到600-800︒C，主要反应为
煤中有机物的热分解，生成焦炭和主要含甲烷、挥发性物质的焦炉煤气。

这种煤气的热值为18.8MJ/m3，主要用于城市气体燃料。

2)煤的发生炉气化：将空气通入高温煤层，在发生炉中发生一系列的氧化还原反应
氧化层中煤炭的氧化反应：
C(s) + ½ O2(g) →CO(g) + 110.54 kJ/mol
用空气作氧化剂所得的煤气叫空气煤气，它的大致成分（体积分数）为：CO2约16%-18%，CO1%-2%，H21%-2%，N271%-78%。

由于H2和CO含量很低，热值不高，约为4.18MJ/m3，可作燃料。

3)煤的水煤气化：将水蒸气通入高温煤层的煤气发生炉使之煤气化，气体叫水煤气。

主要
的反应是水蒸气与炽热的炭层（700-800︒C以上）氧化还原反应
C(s) + H2O(g) →CO(g) + H2 (g)
水煤气的大致组成（体积分数）
4）煤的加氢气化：将煤先转换成煤气，然后将煤气变成富含甲烷的干净煤气。

水煤气化产生的CO和H2在400︒C高温和镍催化剂存在的条件下转化成甲烷，也称为甲烷化反应，其反应式可表示如下：
CO(g) + 3H2(g) →4(g) + 2H2O(g)
煤加氢气化所得煤气的热值很高，可达36MJ/m2。

地面煤气化技术形式有固定床、流化床与气流床
地下煤气化：煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用产生可燃性气体的过程。

煤的气化新技术：
a)煤的热核气化技术
b)整体煤气化联合循环发电（IGCC）
c)燃煤磁流体（magnets hydrodynamics，MHD）发电技术
Integrated Gasification Combined Cycle：
IGCC发电技术的原理是以煤气化的方法生产燃料气，净化除去煤气中99%以上的硫化氢和接近100%的粉尘，将固体燃料转化成燃气轮机能燃用的清洁气体燃料，驱动燃气轮机发电，并利用余气烧锅炉生产出蒸汽来驱动汽轮机发电。

燃煤磁流体（magnets hydrodynamics，MHD）发电技术：
磁流体发电是一种将热能直接转换成电能的新型的发电方式，其基本原理和传统的发电机一样基于法拉第电磁感应定律，即导体切割磁力线产生感应电势，所不同的是磁流体发电机中导电流体（气体或液体）取代了普通发电机中的金属流体。

煤的干馏：把煤隔绝空气加热至较高温度而发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，。