煤化工制氢原理

1、 简述以煤为原料制取基本有机化工原料的方法；针对传统煤化工的缺陷，说明当代煤化

工完善的途径和方法。

答:煤为原料制取基本有机化工原料的方法有以下几种：

①煤的干溜：将煤隔绝空气加热，随温度的升高，有机物逐渐开始分解，挥发性物质呈气态析出，残留不挥发物质是焦炭或者半焦。按加热的终点温度不同，分为高温干馏（900~1100℃），中温干馏（700~900℃），低温干馏（500~600℃）。

②煤的气化：煤，焦，半焦在在高温常压或加压条件下，与气化剂（主要是水蒸气，空气或者他们混合气）反应转化为一氧化碳，氢等可燃性气体。工业上应用较广的有固定床气化和沸腾床气化两种，气化中产生的二氧化碳通过高压水吸收方法除去，合成气中氢气与一氧化碳摩尔比可通过350到400度高温在四氧化三铁催化下，一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气的可逆反应调节。

③煤与石灰熔融生产电石：工业电石是由生石灰与焦炭或无烟煤在电炉中2200度反应而制得。电石是生产乙炔的重要原料，将电石水解即可得到乙炔。

④煤液化：煤直接加氢液化采用个高温高压氢气，在催化剂和溶剂作用下进行裂解、加氢等反应，将煤直接转化成相对分子质量较小的燃料油和化学原料的过程，煤的间接液化是先将煤气化得到的原料气经催

“氢能时代”煤化工的思考

聂国印聂旭春

（1、内蒙古自治区煤田地质局，内蒙 呼和浩特，2、广州大学化学工程学院）

摘要：低温燃料电池已成功地进入商业化时代，给“氢能时代”的氢能利用奠定了基础；煤炭气化制氢的规模化生产为“氢能时代”的解决了氢源问题；“氢能时代”将成为必然。“氢能时代”煤化工，在可再生能源规模化制氢技术产业化之前，从优化能源结构考虑，应该以煤炭气化制氢为主，全部代替用作燃料部分；煤炭焦化、煤制化肥为辅；化工原料由石油、天然气制取。

关键词：氢能；制氢技术；氢能时代；煤化工；煤炭气化制氢。

1

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0 前言

氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量，氢能是氢的化学能。氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%。由于氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，因此是二次含能体能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、生物质制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气制氢等。氢能具有以下主要优点：燃烧热值高，每Kg氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍；燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源；资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源。

氢能技术必将改变能源消费结构。我国2

一、工艺及工艺说明：

工艺 黑水 絮凝剂 助凝剂 回用 闪蒸器 泵 混凝器 高效污水净化器 清水池 泵 污泥干化装置 污泥外运

工艺 1

说明：

闪蒸器内工艺黑水经泵提升至混凝混合器，在混凝混合器前后分别投加絮凝和助凝药剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入净化器（净化器处理量：单台处理能力≤300m3/h净化器内部无转动部件，无需维护；单台处理能力≥300m3/h净化器内部增设转耙）中，经离心分离、重力分离及污泥浓缩等净化过程，从净化器顶部排出经处理后的清水至清水池回用。净化器锥体部设置一台渣浆泵输送至污泥干化装置处置。

工艺 黑水 絮凝剂 助凝剂 回用 调节池 泵 混凝器 高效污水净化器 清水池 泵 污泥干化装置 污泥外运

工艺 2

说明：将闪蒸器及其它需要处理的黑水送至调节池，调节池黑水经泵提升至混凝混合器，在混凝混合器前后分别投加絮凝和助凝药剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入净化器（净化器处理量：单台处理能力≤300m3/h净化器内部无转动部件，无需维护；单台处理能力≥300m3/h净化器内部增设转耙）中，经离心分离、重力分离及污泥浓缩等净化过程，从净化器顶部排出经处理后的清水至清

水池回用。净化器锥体部设置一台渣浆泵输送

、问答题 每空2分

A． 煤直接液化是通过裂解、加氢、脱杂等过程将煤变成类似于石油组成的液体燃料。 A煤热解干馏时按加热温度的不同可分为 高温干馏、中温干馏、 低温干馏三种形式 B干馏炉按供热方式的不同可分为内热式、 外热式、 内处热联合式 三种形式

A．煤的液化过程中生成的液态物质根据分子量或在不同溶剂中溶解度的可以分为三类：分子量250~400的为轻油、分子量500~700的是沥青烯，分子量1000左右的是前沥青烯。 B．根据加氢液化反应的条件不同，煤直接液化工艺按反应器的多少以及段间是否有分离单元，一般可以分为一段加氢法和两段加氢法两大类。 二、名词解释：每个 5分

A 煤化工 FT合成 胶质体 直接液化 B 粘结性 成煤过程 煤干馏 间接液化

三 问答题： 每个10分 1AB．以煤为原料制液体燃料油有哪几种工艺路线，从投资、环保、效益等方面说明各自优缺点 目前利用煤炭为原料制备液体燃料的工艺方法主要有以下四种： 煤干馏焦油加氢裂化：一般在常压及600℃以上进行，加压加氢可提高焦油产率。 溶剂萃取：高温高压下，利用溶剂

一、工艺及工艺说明：

工艺 黑水 絮凝剂 助凝剂 回用 闪蒸器 泵 混凝器 高效污水净化器 清水池 泵 污泥干化装置 污泥外运

工艺 1

说明：

闪蒸器内工艺黑水经泵提升至混凝混合器，在混凝混合器前后分别投加絮凝和助凝药剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入净化器（净化器处理量：单台处理能力≤300m3/h净化器内部无转动部件，无需维护；单台处理能力≥300m3/h净化器内部增设转耙）中，经离心分离、重力分离及污泥浓缩等净化过程，从净化器顶部排出经处理后的清水至清水池回用。净化器锥体部设置一台渣浆泵输送至污泥干化装置处置。

工艺 黑水 絮凝剂 助凝剂 回用 调节池 泵 混凝器 高效污水净化器 清水池 泵 污泥干化装置 污泥外运

工艺 2

说明：将闪蒸器及其它需要处理的黑水送至调节池，调节池黑水经泵提升至混凝混合器，在混凝混合器前后分别投加絮凝和助凝药剂，在管道中完成直流混凝反应，然后进入净化器（净化器处理量：单台处理能力≤300m3/h净化器内部无转动部件，无需维护；单台处理能力≥300m3/h净化器内部增设转耙）中，经离心分离、重力分离及污泥浓缩等净化过程，从净化器顶部排出经处理后的清水至清

水池回用。净化器锥体部设置一台渣浆泵输送

乙醇催化制氢技术研究

1、基本原理

乙醇催化制氢是以无水乙醇为原料，在一定温度、压力环境和催化剂条件下，发生脱氢反应，生成乙酸乙酯和氢气。在工业上，该技术被称为乙醇一步法合成乙酸乙酯。

根据Elliott于1985年提出的“半缩醛 ”机理 ：乙醇催化制氢反应实际上是经过3个步骤完成的。

(a) 乙醇脱氢生成乙醛：

CH3CH2OH→CH3CHO+H2 (b) 乙醛与乙醇反应生成半缩醛：

CH3CHO+CH3CH2OH→CH3CHOHOCH2CH3 (c) 半缩醛进一步脱氢生成乙酸乙酯：

CH3CHOHOCH2CH3→CH3COOCH2CH3+H2 总反应式为：

2C2H5OH→CH3COOC2H5+ 2H2—46KJ

该反应为微吸热反应。反应温度通常在220~300℃，反应压力为0.1～3MPa, （多为1MPa）。应用于该反应体系的催化剂较多，主要有铜基催化剂，包括Cu-Cr-O、Cu-Zn-Al-O、Cu-Zn-Al-Zr-O、Cu-Zn-Al-Co-O、Cu-Zn-Al-Ni-O催化剂，负载型钯基催化剂，钼基催化剂，如MoS2/C催化剂等。 2、工艺技术

乙醇催化制氢反应为固定床气固反应。 原料乙醇用泵泵入，经加热气化后，进入装有固体催

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

第十三章 制氢装置

第一节 制氢原理及设备

一、制氢原理

氢气（H2）是无色无味的气体。它是气体中最轻的(只有同体积空气重量的1/14.28)，具有最大的扩散速度，容易通过各种细小的空间。因而氢气具有高导热性，氢气的导热系数是空气的6.69倍，CO2的10.5倍，N2的6.2倍。在氢气中噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的危害。经过严格处理的氢气可以保证发动机内部的清洁。氢气的优良特性使它非常适合作为大型发电机的冷却介质。

工业上制取氢气的方法有以下几种：一是将水蒸气通过灼热的煤焦炭，可取纯度只有75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，可制纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，它的纯度也较低；四是电解水制取氢气，它的纯度高达99%以上。因此，用于冷却发电机的氢气，都是由电解水制取的。

所谓电解，就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。简单的说就是利用直流电分解物质的过程。有些溶有电解质的水溶液通电以后，分解出来的两种新物质，与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水。例如：硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。这是因为纯水的电离度很小，导电能力极差，是弱电解质，没有以上的电解质，就不会被分离成氢气和氧气。

国电吉林江南热电厂2x330MW机组新建工程 制氢站施工方案

1. 工程概况及特点：

本工程室内地面设计标高±0.000米，相当于总图绝对标高207.000米，室内外高差300㎜。本工程桩均钢筋混凝土预制方桩，桩型号为ZH-40-**CG，共44根，混凝土强度等级C40。垫层的混凝土强度等级为C15，钢筋采用HPB235，HRB335。钢筋混凝土保护层：侧面为35㎜，底面为100㎜。内外墙均采用承重型P型M10煤矸石多孔砖，Mb7.5混合砂浆砌筑。建筑高度为阶梯式：5.200米、4.600米。

1.1、编制依据和相关文件 《制氢站施工图》（F212S-T0612） 《制氢站建筑图》（F212S-T0611） 《建筑施工手册》第四版 缩印本

《电力建设施工质量验收及评定规程》（土建工程）DL/T5201.1-2005 《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002 《钢筋焊接及验收规程》JGJ-18-2003

《电力建设安全工作规程》第一部分：火力发电厂DL 5009.1-2002 《预埋铁件图集》TD-BL96-60-01

《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》03G1

煤化工信息月报

（2014年10月）

技术信息：

1.达兴能源甲醇制聚甲氧基二甲醚（DMMn，n=3-8）项目工业化“可行”： 10月9日消息，四川达兴能源股份有限公司10万吨/年甲醇制聚甲氧基二甲醚（DMMn）新型清洁能源项目通过石化联合会组织的可行性论证。DMMn以甲醇、甲醛为原料，采用液体酸催化、离子液体催化等工艺路线制备。甲醇制DMMn核心技术采用北京东方红升新能源应用技术研究院和中国石油大学（华东）的专利技术。该工艺仅由加压合成、催化精制及精馏分离这3个主要单元构成，工艺流程短、能耗低、每生产1吨DMMn的甲醇消耗为1.38~1.45吨、“三废”排放符合国家环保标准；核心催化剂的低温活性高、选择性高、使用寿命长；工艺过程原料转化率及目标产物收率高，分离过程工艺简单。生产的DMMn产品纯度高达99.5%以上，不含芳烃、硫含量低于1ppm、十六烷值高于70，是符合国V标准的超清洁柴油组分。

2. 移动床甲醇制丙烯进入工业化阶段：10月10日，由石油化工科学研究院、浙江大学、洛阳工程公司和湖南建长股份有限公司联合承担的移动床甲醇制丙烯（MMTP）催化剂和工艺 研究项目，在北京通过中国石化总部科技部组织的技术评议，标志着该项技术进入工业应用