摘要：我国能源结构中，煤炭一直占据相当重大的比率，但是在煤炭的开发和利用上存在很多的问题，首先我国煤炭资源分布广但不均匀，分布呈现“北多南少”、“西多东少”的特点，其次我国煤炭资源人均可采储量仅为世界平均水平的一半，己发现的煤炭资源勘探程度低，精查储量少，用于规模建设的资源供给能力不足。而目前各化工企业普遍存在用煤量大，但对煤的利用率不高，浪费严重的情况，这就要求技术革新，提高煤化工工艺技术，加强对煤资源的循环利用。文章从我国国情出发，并结合现有技术水平，对煤化工现状进行解析，重点探讨煤化工技术的未来发展方向。
关键词：煤化工；工艺；发展
引言
能源尤其是新能源的开发，促进了社会、经济逐步发展进步，同时它也是物质方面，人类发展的依赖基础，地球上的矿物能源储存量中，煤占据了一半以上的分量。煤化工包含了广阔的涉及范围，石油化工产品中，可以说几乎所有的种类都可以进行生产，当前，在石油、原油储量上，充分显示出了储量不足与开采利用不充分的一些矛盾，在21世纪的初期，我国煤化工的持续、健康发展下去，对基本化工产品的供给和国家能源战略安全有着直接的影响。
一、我国煤化工发展的概述
我国缺油、少气、富煤，发展煤化工能减轻对环境的污染和对石油的依赖。用煤作原料来合成氨、汽油等产品，是我国解决燃料不足的重要途径之一。我国煤炭资源丰富，我省煤矿多、煤储量丰富，但有煤的地方不一定就能搞好煤化工，搞煤化工应具备以下几个基本条件：
1.丰富、廉价的煤炭资源。一是煤炭资源丰富，二是煤炭资源价格便宜。一个煤化工项目，每年要消耗几百万吨煤炭，要保持煤化工企业运行几十年，没有几亿吨的储量是难以满足企业要求的。如果当地煤炭储量不大，成份不稳定，或者灰份太高，热值不高，就不必要去搞煤化工；如果当地虽然有煤炭资源，但煤价很高，烟煤达到400元/吨以上，山西块煤当时到厂价达到700～800元/吨，上煤化工项目的竞争性就很弱。
2.充足的水源。耗水量大是煤化工的特点，煤化工对水价十分敏感。要保证煤化工企业正常运行，起码要保证大量的新鲜水供应。真正规模以上的煤化工企业，2000～3000吨/小时的用水量是必要的。同时煤化工也提倡节水，一是提高水的循环利用；二是提高水的重复使用率；三是加大冷凝水的回收率等。
3.交通便利。煤化工企业的原料是大宗产品，运输量大，交通运输非常重要，最好是靠近铁路或水运方便的地方。铁路、水运比汽运有明显优势。目前铁路运价一般为0.15元/吨公里（指国铁）；水运价格为0.1元/吨公里；而汽车价格为0.32元/吨公里。当然煤化工企业座落在煤田上，可以减少原料煤的运输量，但产品还要运出去，如果没有铁路或不靠近铁路就限制了企业的发展。
4.有一定的环境容量。我省煤炭资源丰富，煤质相对较好，但毕竟含硫等有害元素，开发利用的环保要求自然也高。煤化工企业排污是不可避免的，不管工厂如何处理达到排放标准，仍然有三废排放。一些地方环境容量已经饱和或已超标，发展煤化工就很难通过环保部门审批。
5.选好煤气化技术。煤气化是煤化工的核心，搞好煤化工，选好煤气化技术至关重要。目前世界煤气化技术多种多样，每种煤气化方法适用的煤种各不一样：如美国德士古(Texaco)适合于灰熔点较低的煤；恩德炉适合于较年轻的褐煤。适合哪种炉型，要因地制宜，因煤而宜。发展煤化工，煤的本地化非常重要。
二、煤化工的三个部分
2.1乙烯的制法和发展
乙烯是石油化工的核心和最重要的基础原料。目前来说，乙烯主要是由石油裂解获取。原材料市场的不断变化，乙烯生产成本不断提高，大批乙烯企业的开工之日就是亏损之时，经济规模效应已日趋明显。有关研究发现，制乙烯的一条具有技术经济潜力的途径是用煤或天然气，一旦成功，石化工业界就有可能掀起一场重大改革浪潮，并且会大规模的进行改革传统的工艺技术。
用煤或天然气制取乙烯，最可能实现工业化的是经合成气，再经甲醇或DME转化为乙烯的三步法工艺路线，该路线投资和生产成本的总体经济效益良好；三步法制乙烯需重点突破甲醇或DME转化为乙烯的催化剂与反应器技术，同时需开发合成乙烯的工艺软件，以促进合成乙烯技术的工业化；合成气一步法制DME中，国内气相法已基本实现工业化，三相淤浆床法正处于开发中，三相法比气相法具有更明显的技术优势，需加快开发三相法合成气直接制DME的新工艺开发工作；二氧化碳加氢直接合成DME是一条值得进一步研究探索的工艺路线。
2.2煤气化的方法和技术
煤气化是煤转化技术中最主要的方面。但煤气化技术的迅猛发展比较晚。煤气化技术有两次重大突破。煤化工工艺还存在若干缺点：如投资大，运输量大，环境污染等。历来化工装置配置煤气化技术时，都将其置于装置之前，单独设置。这种分散的气化设置方式，不符合21世纪化学工业发展的形势。因此，发展煤气化技术，应考虑在煤矿的坑口，集中设置多套大型化煤气化装置，并在坑口附近建立大型煤化工综合企业，提高产业效益，缓解运输压力，改善环境污染，有望成为未来煤化工发展的方向。
煤气化是煤化工发展的先导和关键技术，需大力开发对煤种适应性强、单炉生产能力高、煤气成本低、气体成分可调的各种先进加压气化技术；需加强Dow水煤浆气化工艺与工程研究，探索美国道(DOW)化学公司的Dow气化工艺在国内的应用；壳牌(Shell)粉煤气化技术有诸多优点，需开发其化工应用途径；发展水煤浆制备技术的关键是开发浆体稳定的、水煤浓度的、低成本的自主产权技术；坑口煤气化可望成为提高效益、改善环境的未来煤化工发展的方向。
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2.3煤炭的技术和前景
相对来说，我国煤炭储存量还是比较丰富的，但是天然气和石油资源严重缺乏。而另一方面，我国在开采煤炭方面，属于过剩限产，并且，目前煤炭粗放式的进行利用，导致环境质量严重受影响。为弥补油品缺口，以及能源资源储量不足的缺陷，在近中期内，只能依靠煤炭来满足缺少千万吨数量级的油品相对应的需求。有两种方法来进行煤制油，其一是煤加氢直接进行液化获得，其二是间接方法，先把煤气化成混合气，之后经过F-T合成催化反应，从而转化为油品。
目前来说，国内油品具有很大缺口，而且能源储存量不能满足需求，有效解决油品短缺问题，需要依靠发展煤液化合成油技术。我们应该开发新技术，研制廉价高效的铁催化剂，这有助于实现煤制油工业化。基于详细反应机理的F-T合成动力学模型是实现煤制油，全流程工艺模拟软件开发的核心，我国建设百万吨级以上煤制油装置，以及自主产权的工业成熟技术显得很有必要。
三、我国煤气化工艺技术的发展及趋势
由于社会经济的不断发展，中国有车一族越来越多，石油燃料的投入使用也越来越多。然而中国的石油储存量相对贫乏，因此政府在石油燃料替代方面一直十分关注。如何发展煤气化工艺技术替代原始的石油燃料以减少对石油资源的过度依赖是目前所要解决的问题。由于汽车的发展所带来的资源以及社会环境恶劣，也是我们老百姓所关心的。中国在煤制油项目建设方面发展十分迅猛，以保证能源安全和实现汽车工业可持续发展。
我国的煤气化工业技术广泛应用与化工、冶金建材等重工业部门生产。目前我国拥有煤气化工炉约4000多台，通过煤气化合成生产的氨和甲醇占全国产量的60%以上。因此，煤气化工业技术为我国农业生产提供了充足的化肥。
3.1以气、煤为原料的合成氨生产
煤炭综合利用以及洁净煤技术所需要的重要技术手段是煤气化技术。通过煤气化工艺技术发展煤化工、煤造油、燃料煤气，是现在重要工业化生产的龙头。在中国，煤炭的资源消费比例最高，占75%以上。为解决煤工业发展所带来的影响，我国发展煤气化工业技术是非常有必要的。
煤气化工艺技术在国际上具有代表性的主要有德士古、壳牌和鲁奇公司。它们的煤气化技术主要有水煤浆气化技术和粉煤加压气化，粉煤气化具有较明显的节氧、节煤、有效气成分高等优势。因此，我国充分将该技术应用到化工产品的生产、燃料电池等诸多领域。
目前，我国的煤炭气化技术正在不断的发展，其中主要以常压固定床煤气发生炉和水煤气发生炉居多。其中，国家大力开发和引进的水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和德士古水煤浆气化技术以及煤气成分较好的干粉煤炭气化技术。为今后实现工业化和大型化奠定坚实的基础。而之前一直使用的固定床气化技术和固定床常压间歇式气化技术气化都将会因效率低、能耗高、污染大而逐步淘汰。
而天然气，它是世界上供认最环保、最洁净的优质能源。随着科学技术的不断发展，天然气的开采量逐年增大。我国的天然气需求也在不断的增多，年产量达到250亿m3。
目前我国利用天然气为原料合成气技术法有两种，一种是部分氧化法，另一种是蒸汽转化法。部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，是极少采用的一种方法。蒸汽转化法包括一段蒸汽转化法，换热式两段转化法和加热型两段蒸汽转化法之分。一段转化法的优点是流程短、节省投资，因为广泛应用于市场。换热式两段转化工艺最有发展前途，因为其可以减少天然气的用量，起到节省能源的效果，今后可大量投入到工业生产当中。
3.2煤气化工艺技术的选择
煤气化工艺技术优劣的评价必须基于是否属于洁净煤气化技术。到目前为止，每一种煤气化工艺技术以及煤气化炉型都有其特点和优劣之处，这些都取决于煤种的适应性以及进行煤气化后的产品的实用性。可以确定的一点是，到目前为止还没有真正意义上的万能煤气化炉型和气化技术。在煤气化工艺技术的发展过程当中，必须经过大量工艺上的试验以及生产实践。通过不断的时间选出能够环保、节能、降低成本、提高效率并且采用容易处理的洁净煤气化技术。
3.3原料煤种的选择
煤气化工艺技术的发展离不开对煤的选择。我国在选择煤种的问题上，要做到因地制宜、就地取材等方法。另外，通过不断的学习吸收，我国也已成功研发了许多具有专利性的煤气化工艺技术，这些技术都拥有适用的煤种。在选择煤种上，首先考虑的是就地取材。由于我国煤种繁多，在选择上我们应该把寻找适应的煤种放在首要位置。先选择煤种，在选择采用何种形式的气化炉。其次，选择煤种一定要了解好煤炭的品质、产量、价格、煤矿工厂的背景，包括运输能力、运输方式等。也要对煤炭进行技术上的测试，包括可磨性指数、热稳定性等等。
结束语
本文从工业化及工程化的方向，对煤气化工艺技术发展进行简单阐述，深入探究了生产合成甲醇、乙烯、油品和二甲醚等的新途径、新技术。世界上很多国家是以煤为主要能源，我国也是其中之一，在能源分布结构中，煤炭占了绝大一部分，要实现煤化工，煤气化工艺是必不可少的技术基础与关键。由于煤气化装置的投资巨大，因此企业在确定煤气化工艺项目的时候一定要进行多方面的考虑，要充分考虑到能否实现其竞争能力。在选择煤种原料的时候也一定要作出多方面的综合比较，比如原料煤种以及技术投资方面进行综合评估，力求将各种风险降低。
参考文献
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论文作者:黄锐斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/17
标签：煤化工论文; 技术论文; 煤炭论文; 我国论文; 乙烯论文; 工艺论文; 工艺技术论文; 《基层建设》2018年第27期论文;