现代煤化工新技术 - 副本

免地引发世界性能源供应紧张。所以，寻找汽车代用燃料成为当务之急。也
就是说，替代燃料技术是拿起来可以应用的技术。弥补成品油缺口的重担，
近阶段主要靠替代燃料承担。
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▪ 背景材料替代燃料可分为三类：含氧燃料（醇/醚/酯）、合成油、气体燃料
（甲烷气/合成气/氢气）。其中含氧燃料技术成熟，是近期应予推广应用的
重点；合成油与现有车辆技术体系和基础设施完全兼容，但其技术尚待完善，
▪ 3)、防腐溶液 甲醛具有防腐杀菌性能的原因主要是构成生物体(包括细 菌)本身的蛋白质上的氨基能跟甲醛发生反应。
▪ 4)、食品行业 利用甲醛的防腐性能，加入水产品等不易储存的食品中。
3.2原料和方法
在工业上，制取甲醛的原料主要有甲 醇、甲烷或低碳烃、二甲醚等。其中 甲醇是最主要的原料，原因是甲醇制 取甲醛的工艺比较成熟，成本低。至 于后两种现在还停留在科研和试产阶 段。生产经营单位的主要负责人对本 单位的安全生产工作全面负责。
• 和甲醇一样，制取醋酸的规模也在“疯长”。大型化的煤气 化技术在醋酸上使用是可能的。但是用现在的小醋酸装置技 术并联为中醋酸制取技术是不可取的。其结果不仅是投资大、 耗能高、污染大、不利于高度自动自动化的控制。合成技术 应与时俱进。
• 根据醋酸的用途可以知道，醋酸的需求是有限的，通过煤化 工发展醋酸的道路虽然可行，但是要有限度，现有的醋酸市 场已经基本饱和。
后的总体积变小，密度增加，直至分子比为1∶1，相当于
形成一元酸的原乙酸CH3C(OH)3，进一步稀释，体积不再 变化；分子量：60.05；分子结构：
2.2醋酸工业生产基本路线
2.3煤制醋酸
•
随着煤化工在国内的发展，一枚为
原料制合成气，再从合成气中提取CO，
剩余的合成气去合成甲醇，生成的甲醇
在于CO反应生成醋酸。这就是目前国
3.3煤制甲醛思路
▪
由煤制甲醛的思路可分为两
个部分，煤制取甲醇、二甲醚、
低碳烃等中间体再由中间体合成
甲醛，其中甲醇的工艺是最成熟
的，所以也是最可取的。但是若
要实际生产则要考虑多方因素，
如：煤价、甲醛价格、制造地和
销售地的运输费用等多方情况。
3.4工艺路线
甲醛的生产方法曾先后出现过以下几种 方法：
以煤为原料制二甲醚装置主要包括如下基本工序：煤气化制粗 煤气、氧气制备、净化(包括脱硫、变换、微量成分脱除等)、 二甲醚合成、二甲醚精馏等单元。其中，煤气化工序是主要的
步骤，不同的炉型适合于不同的规模和煤种。以煤为原料生产 煤气的成熟方法有：德士古水煤浆加压气化法，Lurgi固定层 加压气化和UGI常压气化法，特别是南非在使用Lurqi炉上是比 较成功的。净化的工艺与煤制甲醇相同，由于粗煤气中含有硫、 砷、金属羰基化合物等有害成分，并且要脱除一部分CO2，因 此，采用低温甲醇洗或NHD方法比较好。这种生产对工艺对 除尘的要求就特别高了，如果在粗煤气制备过程中，粉尘没有 除干净，将影响到后续工艺。主要反应为：
将在2020年发挥重要作用；气体燃料车优点很多，我国将从基础科学研究、
前沿技术创新、工程应用开发等方面逐一突破。
▪ 煤基醇醚燃料的另一个优点是清洁环保。甲醇燃烧后主要形成水和二氧化碳，
排放的氮气化合物远远低于汽柴油，尾气中常规排放的一氧化碳、碳化氢均
比汽柴油低30％以上，是典型的“清洁替代燃料”。二甲醚燃料尾气排放中
煤制醇醚燃料
4.1醇醚燃料 4.2煤基醇醚燃料 4.3乙醇燃料 4.4甲醇汽油 4.5二甲醚 4.6小结
煤制醇醚燃料
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▪ 醇醚燃料就是由煤（包括原煤、煤层气、焦炉煤
气）通过气化合成低碳含氧燃料——甲醇、二甲 醚、乙醇（简称醇醚燃料）等车用清洁替代汽油、 柴油的燃料。甲醇作为燃料始于上世纪七十年代 的两次石油危机之后，其特点首先是完全的可替
煤制甲醛
3.1概述 3.2原料和方法 3.3煤制甲醛思路 3.4工艺路线 3.5小结
3.1概述
▪
甲醛是一种无色，有强烈刺激型气味的气体。易溶于
水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出
现。易溶于水和乙醇，35～40％的甲醛水溶液叫做福尔马
林。别称：蚁醛，产品别名：福尔马林，英文名称
存在；在动物的组织内、排泄物和血液中以游离酸的形式
存在普通食醋中含有3%~5%的乙酸。乙酸是无色液体，有
强烈刺激性气味。熔点16.6℃，沸点117.9℃，相对密度
1.0492(20~4℃)密度比水大，折光率1.3716。纯乙酸在
16.6℃以下时能结成冰状的固体，所以常称为冰醋酸。易
溶于水、乙醇、乙醚和四氯化碳。当水加到乙酸中，混合
现代煤化工新技术
化学化工学院 2009级 材料化学 学号：00910108
姓名：闫炯强
煤制乙醇
煤制二甲醚
煤制醋酸
煤制乙烯
现代煤化工 新技术
煤制甲醛
煤制碳酸二甲 酯
煤制醇醚燃 料
我国煤化工的发展始于二十世纪四十年代， 在南京、大连建成了两个以煤为原料的化 工基地，生产合成氮、化肥、焦炭、苯、 萘、沥青、炸药等产品。五十年代建成了 吉林、兰州、太原三大煤化工基地，生产 合成氨、甲醇、化肥、电石、石灰氮、染 料、酒精、合成橡胶等产品。六十年代到 七十年代，随着化肥工业的发展在全国各 地建成了一批以煤为原料的中型氮肥厂， 在生产化肥的同时还生产多种化工产品， 初步形成了我国煤化工产业基础。
甲醇气相催化脱水制二甲醚流程图
1.5总体来说
目前国内外二甲醚产量不高，主要原因是应用领域尚未得到 有效开拓。在应用领域得到广泛开拓，特别是燃料领域及下游产 品开发后，二甲醚的需求量会迅速增长。合成气一步法制二甲醚 新工艺，是一项适合中国国情的技术思路，该工艺的开发成功将 占领国内外技术制高点，达到国际先进水平。但是现在最关键的 问题是催化剂的寿命数据没有能够及时的公布，因此继续试验是 不可避免的。煤制二甲醚的最大不足是要大量地排放CO2，以年 产值10万t二甲醚为例，每t二甲醚的CO2排放量为4.5t。在这一 日产300tDME的情况下，需要1350hm2的阔叶林才能吸收它。越来 越严重的温室效应促使我们把二甲醚生产的CO2t醚排放降至最低。 因此只有装置大型化和厂区外大规模绿化，才能做到这一步。二 甲醚用于燃料，不是一件轻而易举的事。用于车用燃料，涉及到 发动机、加油站等的改造。用于家用燃料，涉及到管道、阀门的 抗溶问题，解决这些问题还有待时日。二甲醚装置不能一哄而上。
▪ 1)、木材工业 用于生产脲醛树脂及酚醛树脂，由甲醛与尿素按一定摩尔 比混合进行反应生成。
▪ 2)、纺织业 服装的面料生产，为了达到防皱、防缩、阻燃等作用，或为 了保持印花、染色的耐久性，或为了改善手感，就需在助剂中添加甲醛。甲 醛能引发过敏，还可诱发癌症。厂家使用含甲醛的染色助剂，特别是一些生 产厂为降低成本，使用甲醛含量极高的廉价助剂，对人体十分有害。
• （2）清洁能源产品是促进我国煤化工产 业发展的主要推动力。以煤为原料可以生 产多种清洁能源产品，如：柴油、汽油、 航空煤油、液化石油气、甲醇燃料、二甲 醚等。
煤制二甲醚
1.1概况 1.2生产工艺、方法 1.3甲醇脱水制二甲醚 1.4合成气一步法 1.5总体来说
项目 分子量 饱和蒸汽压（60℃）/MPa 平均热值/（kj/kg） 爆炸下限/% 理论烟气量/（m3/kg） 理论空气量/(m3/kg) 预热器热值/(kj/m3) 理论燃烧温度/℃
代性。甲醇燃料是理化性能接近汽柴油的液体燃
料，使用方便，辛烷值高，相当于112号汽油， 蒸气潜热大；二甲醚的燃油性能和机械能更好， 爆发力大。二者均能满足并提高发动机的热效率 和功率。
4.2煤基醇醚燃料
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▪
据预测，到2020年，全国汽车保有量将达到1亿～1.5亿辆，这将不可避
内大家比较关注的煤制醋酸工艺路线。
下图为煤制醋酸工艺路线图。
2.31 中压法煤制醋酸流程图
2.32 低压法前压缩煤气化制取醋酸图
2.4小结
• 在煤化工迅猛发展的带动下，煤制甲醇的产量大幅上升，从 而使甲醇羰基化生产醋酸项目成为近一段时期的投资热点。 只有提升技术水平，降低成本，才能拥有足够的产品竞争力。 为此，应该寻求一种高效、经济的分离高纯度CO的方法。
Formaldehyde，化学式：CH2O、HCHO，结构简式：HCHO，分 子量：30.03，密度1.083，折射率1.3755-1.3775，沸点-
19.5℃，熔点-118℃。
3.12 甲醛的用途
▪ 甲醛属用途广泛、生产工艺简单、原料供应充足的大众化工产品，是甲醇下 游产品树中的主干，世界年产量在2500万吨左右，30%左右的甲醇都用来生 产甲醛。
①低碳烃非催化氧化法； ②甲醇催化空气氧化法； ③甲烷催化氧化法； ④二甲醚催化氧化法； ⑤甲缩醛氧化法； ⑥甲醇催化脱氢。 其中甲醇催化脱氢是一条新的工艺路线
可以得到无水甲醛。
3.5小结
尽管甲醛的生产工艺路线众多， 但主要还是以甲醇氧化的方法 为主。且应该渐从银催化法向 铁钼法过渡。因为就总效益来 说铁钼法要优于银法。 虽然甲醛市场用量较大，但煤 制甲醛是否可取还有待于实际 情况的研究，不可盲目投资。
二甲醚与液化石油气性质的比较 二甲醚
46 1.35 28410 3.5 6.96 7.46 4219 2250
液化气 44～56 1.92 45760 1.7 11.32 12.02 3509 2055
• 二甲醚（DME）用途
• 二甲醚（DME）目前的主要用途是用作抛 射剂、制冷剂和发泡剂，也可以作为化工 原料，合成多种有机化学品。由于DME易 压缩、易贮存，可替代煤气、LPG用作民 用燃料。另外，由于具有较高的十六烷值， DME可直接用作汽车燃料替代柴油，DME 燃料具有高效率和低污染的优点，可实现 无烟燃烧。
• 二步法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生 产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱 水反应副产物少，二甲醚纯度可达99.9%， 工艺成熟，装置适应性广，后处理简单， 可直接与甲醇生产厂配套，也可以甲醇为 原料单独兴建装置生产。但该法要经过甲 醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精 馏等工艺，流程较长，设备投资较大，产 品成本较高。
的一氧化碳、碳化氢比汽油分别低55％和86％，是国际公认的“超清洁替代
燃料”。据山西省甲醇汽车领导组副组长彭致圭介绍，一般情况下，1.5吨～
1.6吨煤可制一吨甲醇，比起直接液化制油吨用煤3.5吨和间接液化制油吨用
煤制醋酸
2.1醋酸的性质 2.2醋酸工业生产基本路线 2.3煤制醋酸 2.4小结
2.1醋酸的性质
•
乙酸英文名称Aceticacid。乙酸分子中含有两个碳原子
的饱和羧酸，是烃的重要含氧衍生物。分子式C2H4O2，结 构简式CH3COOH，官能团为羧基。因是醋的主要成分，又 称醋酸。例如在水果或植物油中主要以其化合物酯的形式
• 我国煤炭资源十分丰富，为煤化工发展提 供了资源保证。由于煤化工是一种技术含 量高、技术开发周期长、需要高投入的产 业，所以我国的煤化工比发达国家落后， 产业没有形成规模，产品较少。例如，煤 的碳化仅限于炼焦，煤的气化主要用于合 成氨、甲醇。
• 未来我国煤化工产业的发展将呈现以下发 展趋势：
• （1）近期内我国煤化工产业仍将以合成 氨、甲醇为主，煤化工及下游产品发展迅 速，尤其是煤制甲醇将会有很大的发展。
2CO+4H2=CH3OCH3+H2O(1) CO+2H2=CH3OH(2) CO+H2O=CO2+H2(3)
• 一步法合成二甲醚没有甲醇合成的中间过 程，与两步法相比，其工艺流程简单、设 备少、投资小、操作费用低，从而使二甲 醚生产成本降低，经济效益得到提高。因 此，一步法合成二甲醚是目前国内外开发 的热点。国外开发的有代表性的一步法工 艺有：丹麦TopsΦe工艺、美国AirProducts 工艺和日本NKK工艺。
• DME的生产方法有一步法和二步 法。一步法是指由原料气一次合成 二甲醚；二步法是由合成甲醇，然 后再脱水制取二甲醚。
1.2生产工艺、方法
• 煤制二甲醚既可 以作为液化石油气 (LPG)的替代品， 也有可能作为车用 柴油的替代品，因 此是一种有望在我 国得到大力发展的 替代燃料。主要有 甲醇脱水制二甲醚 和合成气一步法。