煤化学、煤化工PPT下载 人教版
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• 与苯环相连的芳香类硫较难脱除，噻吩类 硫是最稳定最难除的。
各种煤工业废水
2.9.1 洗煤及洗煤废水
a) 含硫化铁，易氧化成强酸性：
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ 4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4
煤气化 Coal Gasification
以天然气或煤炭为原料 生产合成氨及甲醇的反应热
• CH4 + H2O → CO + 3H2 -206.4 kj/mol
• CO + H2O → CO2 + H2 +41.2 kj/mol
• C + 2H2O → CO2 + 2H2 -80 kj/mol
• N2 + 3H2 → 2NH3
图 2.1 中国煤用途分布图
煤的焦化及焦油
表2.9 焦油馏分部分组成
表2.10 焦油中的主要中性组分
Aromatic Hydrocarbon
naphthalene anthracene
benzene
phenanthrene
pyrene
表2.11 粗酚组成及性质
酚类的代表物质为苯酚。纯净的苯酚是无色 棱形结晶，有特殊气味，在空气中放置因易 被氧化而变成红色。室温时稍溶于水，在 65℃以上可与水混溶；也易溶于乙醇、乙醚、 苯等有机溶剂。
b) 需要中和硫酸及沉淀分离处理，并回收废水： CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
表2.14 宝钢焦化厂废水的排量和水质
表2.15 冷煤气发生站废水水质
废水成分分类
•酚 •氨 •硫 •氰 • COD
煤化工艺及工艺组合
现代先进的煤化工艺及工艺组合大致有 下列的几种主要方式：
硫的脱除
• 各种硫的脱除难易程度不同．一般说来， 有机硫中脂肪硫醇、硫醚、二硫醚和连在 芳香环上的二硫醚较容易热解脱除，一般 在500℃以下即可分解。
• FeS2在氧化或还原性气氛下较易脱除，在 250℃以下即可发生反应，而在惰性气氛中 是相当稳定的，歧化裂解脱硫必须在高温 下(450℃以上)进行。
C H 3 S C H 3 ＋ H 2 S 2 C H 3 S H
C a （ O H ） 2 ＋ 2 H 2 S C a （ S H ） 2 ＋ 2 H 2 O
S
C a （ S H ） 2＋ 2 C a C N 2＋ 6 H 2O 2 N H 2 C N H 2 ＋ 3 C a （ O H ） 2
Organic compounds containing
Sulfur
SO2
CaSO4
H2S＋12O2H2O＋S H2S＋ 3 2O2H2O＋ SO2
2 H 2 S ＋ S O 2 2 H 2 O ＋ 2 S
H2S
H 2 S ＋ C H 3 O H C H 3 S H H 2 O
C H 3 S H ＋ C H 3 O H C H 3 S C H 3 H 2 O
蒸汽轮机
煤处理
气化、气体 冷却和洗涤
冷凝水
废水处理
冷却塔
洁净
酸性气排除
燃汽轮机
燃料气
酸性气
空气
硫回收
装置用电
灰
硫
电能
煤 天然气
LPG(C3H8)以及乙烷、丁烷、乙烯、 丙烯、丁烷（2.8MPa瓶装） CNG（20MPa） LNG（-164oC） 二甲醚 DME （CH3OCH3，含O2： 34.8％） 甲醇（CH3OH FT油－FT50（神华，500万吨/年） H2 （当前主要从天然气制取）
煤化学、煤化工
煤的元素组成
• 煤中有机质的主要组成元素是碳，煤的结 构单元骨架，燃烧时产热的主要来源，泥 炭含碳量55-62%；褐煤60-77%；烟煤7093%；无烟煤88-98%。
煤的元素组成
• 微量元素在燃烧后其元素或化合物完全挥 发进入气相的有Hg, F, Br, Cl, B, I, 而 富集于飞灰的有As, Cd, Ga, Ge, Pb, Sb, Sn, Te, Zn 等，其中Hg, Pb, As, Cd 等 是毒性高的元素。
有机硫成分
主要的有机硫化合物包括芳香和脂肪 硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、环 硫醚以及噻吩类硫。
S
S
thiophene
NH
N H
pyrrole
五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类 似。构成环的四个碳原子和杂原子（N，S，O）均
为sp2杂化状态，它们以σ键相连形成一个环面
练习
• 分类写出煤焦化产物中主要有机物 的名称及构造式。
• 煤化Fra Baidu bibliotek联产系统:如煤焦化以煤气制甲醇
• 一步法合成二甲醚技术: 2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O
• 大型先进煤气化: 多喷嘴水煤浆气化、干 煤粉气流床气化技术等。
煤化工艺及工艺组合
以煤气化为核心的多联产系统新一代煤化工技术： • 以煤气化为龙头，以一碳化工技术为基础，合
成、制取各种化工产品和燃料油的煤洁净利用 技术， • 与电热等联产实现煤炭高能源效率， • 有效组分最大程度转化，投资运行成本最低化 • 和全生命周期污染物排放最少的目标。
+46.2 kj/mol
图2.3 现代煤化工业简示图
备
气
净
发
煤
化
化
电
电力 H2(炼 油 ,汽 车 燃 料 )
O2
变 换 H2
燃料电池
电力
空分
氨合成 CO2+H2
合成
氨 ,肥 料 油、醇、醚
CO2(填 埋 )
煤 空气
图2.4 煤气化流程示意图
水
烟道气
空气分离
氧
过热蒸汽
热回收蒸 再热蒸汽 汽发生器 热废气
苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。
酸 性 成 分
命名
• phenyl→phenol 苯酚 • naphthyl→naphthol 萘酚
2,6-naphthoquinone 2,6-萘醌
O
O
碱性成分，有机氮 表2.12 吡啶及其同系物性质
苯胺 C6H5NH2 存在于煤焦油，是油状液体， 沸点184℃，微溶于水，易溶于有机溶剂， 有毒。新蒸馏的苯胺无色，放置后能因氧化 而变为黄、红或棕色。苯胺是重要的有机合 成原料，用于制染料、药物等。
• 灰分 (Ash)为燃烧后残余的固体无机物， 含钙、磷、硅、铁等。煤中还有水分等杂 质，水在煤中含量为0.3-25%不等。
毒物种类
• Hg（神经系统） • Cd(肾脏，钙流失） • As（酶失活） • Pb（神经系统，造血系统）
标准煤是假设的一种标准燃料， 1公斤重的标准煤的热值为 29.308MJ。
各种煤工业废水
2.9.1 洗煤及洗煤废水
a) 含硫化铁，易氧化成强酸性：
2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ 4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4
煤气化 Coal Gasification
以天然气或煤炭为原料 生产合成氨及甲醇的反应热
• CH4 + H2O → CO + 3H2 -206.4 kj/mol
• CO + H2O → CO2 + H2 +41.2 kj/mol
• C + 2H2O → CO2 + 2H2 -80 kj/mol
• N2 + 3H2 → 2NH3
图 2.1 中国煤用途分布图
煤的焦化及焦油
表2.9 焦油馏分部分组成
表2.10 焦油中的主要中性组分
Aromatic Hydrocarbon
naphthalene anthracene
benzene
phenanthrene
pyrene
表2.11 粗酚组成及性质
酚类的代表物质为苯酚。纯净的苯酚是无色 棱形结晶，有特殊气味，在空气中放置因易 被氧化而变成红色。室温时稍溶于水，在 65℃以上可与水混溶；也易溶于乙醇、乙醚、 苯等有机溶剂。
b) 需要中和硫酸及沉淀分离处理，并回收废水： CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2
表2.14 宝钢焦化厂废水的排量和水质
表2.15 冷煤气发生站废水水质
废水成分分类
•酚 •氨 •硫 •氰 • COD
煤化工艺及工艺组合
现代先进的煤化工艺及工艺组合大致有 下列的几种主要方式：
硫的脱除
• 各种硫的脱除难易程度不同．一般说来， 有机硫中脂肪硫醇、硫醚、二硫醚和连在 芳香环上的二硫醚较容易热解脱除，一般 在500℃以下即可分解。
• FeS2在氧化或还原性气氛下较易脱除，在 250℃以下即可发生反应，而在惰性气氛中 是相当稳定的，歧化裂解脱硫必须在高温 下(450℃以上)进行。
C H 3 S C H 3 ＋ H 2 S 2 C H 3 S H
C a （ O H ） 2 ＋ 2 H 2 S C a （ S H ） 2 ＋ 2 H 2 O
S
C a （ S H ） 2＋ 2 C a C N 2＋ 6 H 2O 2 N H 2 C N H 2 ＋ 3 C a （ O H ） 2
Organic compounds containing
Sulfur
SO2
CaSO4
H2S＋12O2H2O＋S H2S＋ 3 2O2H2O＋ SO2
2 H 2 S ＋ S O 2 2 H 2 O ＋ 2 S
H2S
H 2 S ＋ C H 3 O H C H 3 S H H 2 O
C H 3 S H ＋ C H 3 O H C H 3 S C H 3 H 2 O
蒸汽轮机
煤处理
气化、气体 冷却和洗涤
冷凝水
废水处理
冷却塔
洁净
酸性气排除
燃汽轮机
燃料气
酸性气
空气
硫回收
装置用电
灰
硫
电能
煤 天然气
LPG(C3H8)以及乙烷、丁烷、乙烯、 丙烯、丁烷（2.8MPa瓶装） CNG（20MPa） LNG（-164oC） 二甲醚 DME （CH3OCH3，含O2： 34.8％） 甲醇（CH3OH FT油－FT50（神华，500万吨/年） H2 （当前主要从天然气制取）
煤化学、煤化工
煤的元素组成
• 煤中有机质的主要组成元素是碳，煤的结 构单元骨架，燃烧时产热的主要来源，泥 炭含碳量55-62%；褐煤60-77%；烟煤7093%；无烟煤88-98%。
煤的元素组成
• 微量元素在燃烧后其元素或化合物完全挥 发进入气相的有Hg, F, Br, Cl, B, I, 而 富集于飞灰的有As, Cd, Ga, Ge, Pb, Sb, Sn, Te, Zn 等，其中Hg, Pb, As, Cd 等 是毒性高的元素。
有机硫成分
主要的有机硫化合物包括芳香和脂肪 硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、环 硫醚以及噻吩类硫。
S
S
thiophene
NH
N H
pyrrole
五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类 似。构成环的四个碳原子和杂原子（N，S，O）均
为sp2杂化状态，它们以σ键相连形成一个环面
练习
• 分类写出煤焦化产物中主要有机物 的名称及构造式。
• 煤化Fra Baidu bibliotek联产系统:如煤焦化以煤气制甲醇
• 一步法合成二甲醚技术: 2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O
• 大型先进煤气化: 多喷嘴水煤浆气化、干 煤粉气流床气化技术等。
煤化工艺及工艺组合
以煤气化为核心的多联产系统新一代煤化工技术： • 以煤气化为龙头，以一碳化工技术为基础，合
成、制取各种化工产品和燃料油的煤洁净利用 技术， • 与电热等联产实现煤炭高能源效率， • 有效组分最大程度转化，投资运行成本最低化 • 和全生命周期污染物排放最少的目标。
+46.2 kj/mol
图2.3 现代煤化工业简示图
备
气
净
发
煤
化
化
电
电力 H2(炼 油 ,汽 车 燃 料 )
O2
变 换 H2
燃料电池
电力
空分
氨合成 CO2+H2
合成
氨 ,肥 料 油、醇、醚
CO2(填 埋 )
煤 空气
图2.4 煤气化流程示意图
水
烟道气
空气分离
氧
过热蒸汽
热回收蒸 再热蒸汽 汽发生器 热废气
苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。
酸 性 成 分
命名
• phenyl→phenol 苯酚 • naphthyl→naphthol 萘酚
2,6-naphthoquinone 2,6-萘醌
O
O
碱性成分，有机氮 表2.12 吡啶及其同系物性质
苯胺 C6H5NH2 存在于煤焦油，是油状液体， 沸点184℃，微溶于水，易溶于有机溶剂， 有毒。新蒸馏的苯胺无色，放置后能因氧化 而变为黄、红或棕色。苯胺是重要的有机合 成原料，用于制染料、药物等。
• 灰分 (Ash)为燃烧后残余的固体无机物， 含钙、磷、硅、铁等。煤中还有水分等杂 质，水在煤中含量为0.3-25%不等。
毒物种类
• Hg（神经系统） • Cd(肾脏，钙流失） • As（酶失活） • Pb（神经系统，造血系统）
标准煤是假设的一种标准燃料， 1公斤重的标准煤的热值为 29.308MJ。