化學(xué)工藝導(dǎo)論

化學(xué)工藝

ChemicalEngineeringTechnology1化學(xué)工藝有機(jī)化工（石油化工、煤化工）無(wú)機(jī)化工天然氣化工2化學(xué)工藝

(ChemicalEngineeringTechnology)也稱(chēng)“工業(yè)化學(xué)(IndustrialChemistry)”，是研究石油、煤、天然氣和其它礦物等原料通過(guò)各種化工單元操作和技術(shù),有效、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)品過(guò)程的一門(mén)科學(xué)。涉及的工業(yè)領(lǐng)域主要是以石油、煤、天然氣和其它礦物為原料，采用化學(xué)加工過(guò)程，生產(chǎn)石油及石油化工、煤化工、無(wú)機(jī)化工、化工冶金和高分子化工等產(chǎn)品的工業(yè)部門(mén)，上述產(chǎn)品的生產(chǎn)企業(yè)大都是我國(guó)的大型骨干企業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有極重要地位?；瘜W(xué)工藝是一個(gè)老學(xué)科，但化學(xué)工藝長(zhǎng)期與化學(xué)和化學(xué)工程中有關(guān)分支學(xué)科緊密地相互融合、交叉和滲透，不斷地進(jìn)行新工藝、新過(guò)程、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料和新裝備的研究、開(kāi)發(fā)、放大、設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使化學(xué)工藝學(xué)科持續(xù)地深化、創(chuàng)新，并向前沿發(fā)展。3培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)具有扎實(shí)的化學(xué)和化學(xué)工程基礎(chǔ)，了解各種化工過(guò)程、化學(xué)品的生產(chǎn)原理、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝實(shí)施和過(guò)程及裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，掌握現(xiàn)代化工技術(shù)、外語(yǔ)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，能夠從事化工過(guò)程及生產(chǎn)工藝研究、過(guò)程開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)及管理等方面的高級(jí)技術(shù)人才。本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生適合在化工、煉油、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、能源、軍工等部門(mén)從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)管理等方面工作，也可在高等學(xué)校和科研院所從事科研和教學(xué)工作?；瘜W(xué)工藝是培養(yǎng)大中型化工生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和管理部門(mén)總工程師的搖籃。4歷史沿革1952全國(guó)高校院系調(diào)整，聶恒銳、林紀(jì)方、袁一等知名專(zhuān)家匯集我校，奠定了本學(xué)科的基業(yè);化學(xué)工藝學(xué)科在專(zhuān)業(yè)調(diào)整中由有機(jī)化工（煤化工、石油化工）和無(wú)機(jī)化工合并而成；2007年成為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科二級(jí)學(xué)科點(diǎn)（2009年全國(guó)大學(xué)高?；瘜W(xué)工藝專(zhuān)業(yè)排名第6；全國(guó)化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)研究生實(shí)力排名第3

）。5歷史沿革煤化工教研室的前身燃料化學(xué)工學(xué)教研室成立于1952年,由國(guó)內(nèi)著名的煤化工專(zhuān)家聶恒銳教授任系主任。1960年開(kāi)始招研究生，1981年有機(jī)化工（煤加工工程）被批準(zhǔn)為國(guó)家第一批碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn);1986年批準(zhǔn)為博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，成為我國(guó)第一個(gè)有機(jī)化工（煤加工工程）專(zhuān)業(yè)博士點(diǎn)。1993年有機(jī)化工（煤加工工程）專(zhuān)業(yè)調(diào)整為有機(jī)化工專(zhuān)業(yè)。1994年國(guó)家教委批準(zhǔn)以該學(xué)科為基礎(chǔ)建立“碳資源綜合利用國(guó)家教委部分開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”。6歷史沿革無(wú)機(jī)化工教研室的前身無(wú)機(jī)物工學(xué)教研室也成立于1952年，是全國(guó)最早成立的無(wú)機(jī)化工專(zhuān)業(yè)。1950年代末承擔(dān)的國(guó)家重大研究項(xiàng)目-硼鎂礦綜合利用研究，解決了當(dāng)時(shí)急需的火箭推進(jìn)燃料技術(shù)難點(diǎn)，受到化工部的特別獎(jiǎng)勵(lì)；從1970年代開(kāi)始，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)13套大型合成氨裝置，無(wú)機(jī)物工學(xué)教研室協(xié)助化工部進(jìn)行引進(jìn)裝置技術(shù)資料消化、人員培訓(xùn)和開(kāi)工技術(shù)等指導(dǎo)工作，保證了引進(jìn)裝置順利開(kāi)工，為提高我國(guó)合成氨生產(chǎn)技術(shù)水平作出了重要貢獻(xiàn)。無(wú)機(jī)化工專(zhuān)業(yè)1984年被批準(zhǔn)為碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)，1990年批準(zhǔn)為博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。7基本狀況有機(jī)化工和石油化工2個(gè)教研室；煤化工研究設(shè)計(jì)所和吸附與無(wú)機(jī)膜研究所在編人員17人，其中博士生導(dǎo)師6名，教授6名，副教授3名，高級(jí)工程師1名。具有博士學(xué)位6名，碩士學(xué)位6名，其中在職博士4名。具備培養(yǎng)本科、碩士、博士研究生和博士后的資格。每年招收本科生50-80名，碩士生30名左右，博士生6-10名。在“十五”期間培養(yǎng)本科生200名，碩士生60名，博士生20名。目前在讀本科生約200名，碩士生60名，博士生32名。8研究方向

煤及生物質(zhì)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)與應(yīng)用；功能材料研究與應(yīng)用（包括炭分子篩、分子篩炭膜、炭氣凝膠等新型炭材料，多孔分離材料、能源和催化材料等）；超臨界流體應(yīng)用技術(shù)；新型無(wú)機(jī)膜材料制備及分離和催化一體化過(guò)程；微反應(yīng)技術(shù)和吸附分離技術(shù)。9技術(shù)平臺(tái)遼寧省石油化工研究生人才培養(yǎng)基地2006遼寧省石油化工裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2002大連理工大學(xué)“985三期工程”教育部科技創(chuàng)新一級(jí)平臺(tái)“綠色能源資源與精細(xì)化工高技術(shù)”的重點(diǎn)支持學(xué)科首批國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟中的“新一代煤(能源)化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”成員（2007）10科研裝備煤和油頁(yè)巖固體熱載體快速熱解評(píng)價(jià)裝置煤和生物質(zhì)固定床、落下床熱解研究裝置超臨界流體萃取和反應(yīng)研究裝置生物質(zhì)熱解及氣化制氫研究裝置固體酸催化反應(yīng)研究裝置膜分離反應(yīng)一體化裝置膜滲透蒸發(fā)裝置活性炭纖維吸附苯蒸汽工業(yè)化裝置掃描電鏡，熱天平，BET表面分析、凝膠色譜、電化學(xué)測(cè)試，固體燃料基本性質(zhì)測(cè)試以及氣相色譜等儀器設(shè)備。11科研項(xiàng)目國(guó)家“973”國(guó)家“863”國(guó)家支撐、國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際合作省、部和中石化企業(yè)合作項(xiàng)目等

12交流與合作

與德國(guó)馬-普學(xué)會(huì)煤化所、卡爾斯魯厄大學(xué)、美國(guó)伍斯特理工學(xué)院、賓州大學(xué)、日本富山大學(xué)、東京農(nóng)工大學(xué)、熊本大學(xué)、香港科技大學(xué)等院校建立了合作關(guān)系，進(jìn)行學(xué)術(shù)及人員交流，開(kāi)展共同研究并聯(lián)合培養(yǎng)碩士、博士研究生。

每年邀請(qǐng)國(guó)外的專(zhuān)家教授來(lái)校講學(xué)和交流；專(zhuān)業(yè)教師去國(guó)外進(jìn)行研修和合作研究。教師和研究生經(jīng)常參加國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議。132010年畢業(yè)本科生去向畢業(yè)50人保研6人（清華1，大化所1，本校4）考研2人（本校）出國(guó)5人（英國(guó)1，德國(guó)1，加拿大1，其它2）雙學(xué)位8人中石油所屬企業(yè)6人中石化所屬企業(yè)7人其它企業(yè)12人（石化（索普4）和制藥（上海希迪2）其它企業(yè)6）各地人事局3人待就業(yè)1人。142010年畢業(yè)碩士生去向共38人本校讀博5人，出國(guó)讀博2人設(shè)計(jì)研究院14人央企或上市企業(yè)8人外資2人（英特爾，STX大連造船）律師事務(wù)所1人，公務(wù)員1人其它企業(yè)4其它1人。待遇2000元/月至10萬(wàn)/年不等15歡迎選擇化學(xué)工藝！16化學(xué)工藝（能源化工）導(dǎo)論國(guó)內(nèi)外能源狀況煤資源與利用天然氣資源與利用溫室氣體問(wèn)題17世界能源狀況18192021222324252627中國(guó)2009天然氣產(chǎn)量851.7億立方米，比2008年增加6.1%。2829302010年中國(guó)煤炭產(chǎn)量約32億噸。31中國(guó)的能源狀況煤炭探明儲(chǔ)量1145億噸，占一次能源總量的92%；可開(kāi)采油的儲(chǔ)量33億噸，占世界2.3%。2005年新探明儲(chǔ)量：油:943Mt,天然氣:526,300Mm3,煤:69,800Mt.煤炭在一次能源中的消費(fèi)比例為70%左右。以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。2010年中國(guó)GDP:397983億元32石油資源短缺能源資源分布不平衡能源利用效率低環(huán)境污染嚴(yán)重中國(guó)能源利用面臨的問(wèn)題33生產(chǎn)量2009/2010進(jìn)口量2009/2010Coal,bt3.05/3.200.126/0.165Crudeoil,Mt189/203204/239.3Naturegas，bm385.17/94.48-中國(guó)2009/2010能源生產(chǎn)和進(jìn)口量34Importsas%ofdemand

200437%200747%201054%202060%203080%352011年6月20日：WTI93.26↑0.25

BRENT111.69↓1.52

3637DistributionofenergyproductionandconsumptionIn20052004年沿海的十幾個(gè)省區(qū)市能源生產(chǎn)總量為3.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國(guó)25%,消費(fèi)總量為7.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,占全國(guó)52%。

Longdistancetransportationisnecessaryforenergysupply(about1/3producedcoal)inChina38單位GDP能耗比較(2008)39單位GDP能耗比較(2006)40煤直接燃燒對(duì)環(huán)境的危害90％的SO267％的NOx82％的酸雨60％的粉塵CO2我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的SO2排放國(guó)，酸雨形成面積已占國(guó)土面積的40％以上，每年因酸雨造成的損失已占當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值的2％以上?？刂坪蜏p少SO2等污染物的排放量已成當(dāng)務(wù)之急！！大氣中41煤炭資源與利用42煤?Ablackstonethatwouldburnandwassometimesusedbyblacksmithsinsteadofcharcoal.

有一種黑石頭，可以燃燒，有時(shí)鐵匠可用它來(lái)代替木炭，

并把這種可燃燒的石頭稱(chēng)anthrax（anthracite)。摘自Theophrastus（西奧福來(lái)斯多斯）在公元前300年發(fā)表的DeLapidus(巖石學(xué))(371-287BC)AncientGreekphilosopherandbotanist

43煤炭的生成植物經(jīng)數(shù)千年到數(shù)萬(wàn)年復(fù)雜的生物化學(xué)變化過(guò)程形成泥炭（一種松軟有機(jī)質(zhì)的堆積物）；泥炭在不太深的地下經(jīng)數(shù)百萬(wàn)年因壓力和溫度等作用發(fā)生一系列物理化學(xué)變化（成巖作用）轉(zhuǎn)變成褐煤或煙煤；褐煤或煙煤在地下深處再經(jīng)數(shù)千萬(wàn)年以上因壓力、溫度和時(shí)間的化學(xué)物理作用（變質(zhì)作用）形成煙煤或無(wú)煙煤。煤炭是一種寶貴的不可再生的資源，必須加以高效、經(jīng)濟(jì)和合理地利用。44煤炭的種類(lèi)按大類(lèi)分腐植煤類(lèi)：由高等植物形成。腐泥煤類(lèi)：由低等植物形成。腐植腐泥煤類(lèi)：兼有兩類(lèi)植物的環(huán)境形成。按煤中含碳量或揮發(fā)分

泥炭、褐煤（低煤階褐煤和高煤階褐煤）、煙煤（長(zhǎng)焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤）、無(wú)煙煤（低階無(wú)煙煤、中階無(wú)煙煤、高階無(wú)煙煤）、殘植煤等。45

CountryBituminous&anthracite

SubBituminous&lignite

TOTALShare

USA111,338135,305246,64327.1

Russia49,088107,922157,01017.3

China62,20052,300114,50012.6

India90,0852,36092,44510.2

Australia38,60039,90078,5008.6

SouthAfrica48,750048,7505.4

Ukraine16,27417,87934,1533.8

Kazakhstan28,1513,12831,2793.4

Poland14,000014,0001.5

Brazil010,11310,1131.1TOTAL478,771430,293909,064100.0Provedrecoverablecoalreservesatend-2006(milliontonnes)[49]46Cokingcoal:About38%oftotalreservesofChinaareinShanxiprovince,andtheamountreachesto26billionton.Lignite:about12%incoalreservesofChina.Ligniteproductionwillbe10%ofthetotalChina’scoalproductionin2010.Itisnecessarytoupgradelignitefortransportationandotherusagewiththeincreaseofproduction.

CoalreservesinChina47Coalminers1910CoalminersinHazletonPA,USA,1900

煤炭的開(kāi)采露天井工（豎井、斜井)48煤的組成

煤一般由有機(jī)物質(zhì)和礦物質(zhì)所組成，有機(jī)質(zhì)是煤中的主要成分，它決定煤的性質(zhì)。礦物質(zhì)在煤利用過(guò)程中則變成灰渣。煤中有機(jī)質(zhì)主要由五種元素組成，以碳、氫、氧為主，它們的總和占煤中有機(jī)質(zhì)的95%以上，其次是氮和硫。49煤分子結(jié)構(gòu)的基本概念煤是高分子化合物的復(fù)雜的混合物，每個(gè)高分子化合物的縮合程度各不相同，構(gòu)成煤的高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)單元彼此也不同，這不僅明顯地表現(xiàn)在不同成煤階段的煤中以及同一成煤階段不同顯微組分上，即使是同一成煤階段的煤或同一顯微組分的分子間，其縮合程度和基本結(jié)構(gòu)單元也不可能相同。煤分子中的基本結(jié)構(gòu)單元是由芳香族結(jié)構(gòu)、脂芳族結(jié)構(gòu)以及脂環(huán)族結(jié)構(gòu)組成的。此外，還有醚型的氧在基本結(jié)構(gòu)單元之間以氧橋的形式存在。也可以說(shuō)，煤分子的基本結(jié)構(gòu)單元由兩部分組成，規(guī)則部分的縮合環(huán)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為核，在核的周?chē)懈鞣N側(cè)鏈和官能團(tuán)為不規(guī)則部分?；窘Y(jié)構(gòu)單元中的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)有單環(huán)的苯環(huán)、雙環(huán)的萘環(huán)、三環(huán)的菲環(huán)和蒽環(huán)，還有四環(huán)和五環(huán)以上的縮合環(huán)的形式；脂環(huán)結(jié)構(gòu)既有與芳香環(huán)一起縮合的結(jié)構(gòu)存在，又有單獨(dú)存在的；而脂肪族結(jié)構(gòu)是指結(jié)合在芳香環(huán)或脂環(huán)上的那些以側(cè)鏈存在的烷基。50各種煤的基本結(jié)構(gòu)單元51煤分子結(jié)構(gòu)模型理解煤的分子結(jié)構(gòu)對(duì)煤的有效、合理轉(zhuǎn)化具有重要的指導(dǎo)作用。通過(guò)物理、化學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬分析52煤的利用中國(guó)是最先大規(guī)模使用煤的國(guó)家，公元300年（西晉）煤用于冶金(鑄造)和家庭取暖。公元1000年（北宋），煤已成為中國(guó)主要燃料和能源。MarcoPolo把中國(guó)人使用煤的方法傳到西方，他在中國(guó)呆了24年，在1295年（元朝）回到意大利Venice，“可以挖一種能燃燒的黑石頭作燃料”。《天工開(kāi)物》163753目前煤炭的主要利用途徑是發(fā)電（55％）357gce/kwh，2007年中國(guó)生產(chǎn)約3.2萬(wàn)億度電（77.6％熱電）2009年中國(guó)發(fā)電量總計(jì)3.6506萬(wàn)億千瓦時(shí),較上年增長(zhǎng)7.0%

煤的化工利用54傳統(tǒng)煤化工利用途徑55煤干餾(coalcarbonization)

高溫干餾（900～1100oC中溫干餾(700～900oC)低溫干餾（500～600oC）在隔絕空氣條件下加熱煤，使其分解生成固體、液體（焦油)和氣體（煤氣）的過(guò)程。56煤的高溫干餾(煉焦或焦化)

煤在隔絕空氣條件下加熱到1000oC左右，得到焦炭、化學(xué)品和煤氣的過(guò)程。

榆次山溝里土焦?fàn)t57煉焦化學(xué)品的回收

焦炭：70～78％煤氣：15～19％焦油：3～5％粗苯：～1.0％氨：～0.2％

58煤焦油煤焦油組成中已驗(yàn)證的約有500多種。較重要的成分：多種重芳烴、酚類(lèi)、烷基萘、吡啶、咔唑、蒽、菲、芴、苊、芘等及雜環(huán)有機(jī)化合物，是制取塑料、染料、香料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、溶劑等的原料。

在20世紀(jì)初，煉焦副產(chǎn)品是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)；現(xiàn)今大部分有機(jī)化學(xué)工業(yè)依賴(lài)于石油。但目前世界上仍有95%以上的2~4環(huán)芳香物和雜環(huán)化合物以及15~25%的BTX來(lái)自煤焦油包括粗苯。59用于生產(chǎn)藍(lán)炭；褐煤干燥提質(zhì)；煤的分級(jí)轉(zhuǎn)化……煤的低溫干餾

6061煤的氣化

(Coalgasification)

煤的氣化是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）、水蒸氣或氫氣等做氣化劑（或稱(chēng)氣化介質(zhì)），在高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。是現(xiàn)代煤化工的龍頭。氣化煤氣中的有效成分包括CO、H2及甲烷等。62Coalgasificationtechnology63煤氣化的主要反應(yīng)(1)燃燒反應(yīng)（為過(guò)程提供熱量）C+1/2O2→CO（ΔH=110.4kJ/mol）C+O2→CO2（ΔH=394.1kJ/mol）(2)碳與水蒸氣反應(yīng)（生成有效組分）

C+H2O→CO+H2(ΔH=-135.0kJ/mol)C+2H2O→CO2+2H2(ΔH=-75.222kJ/mol)(3)碳與CO2反應(yīng)

CO2+C→2CO(ΔH=-173.3kJ/mol)(4)甲烷化反應(yīng)：2C+2H2O→CH4+CO2(5)變換反應(yīng)（可調(diào)節(jié)氫碳比）：CO+H2O→CO2+H26465煤生產(chǎn)電石電石是由生石灰與焦炭（蘭炭）或無(wú)煙煤在電爐內(nèi)于2200oC反應(yīng)而制得。

CaO+3C→CaC2+CO電石是生產(chǎn)乙炔的重要原料，將電石用水分解即可制得乙炔。

CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)266電石生產(chǎn)工藝流程

67電石的用途

68煤化工的發(fā)展方向

煤層氣利用

資源利用、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)煤制氫

滿(mǎn)足加氫工藝、燃料電池（儲(chǔ)存、運(yùn)輸問(wèn)題？）煤的分級(jí)（拔頭）轉(zhuǎn)化及多聯(lián)產(chǎn)煤制油及化學(xué)品69煤的分級(jí)（拔頭）轉(zhuǎn)化及多聯(lián)產(chǎn)解決煤的潔凈和高效綜合利用問(wèn)題彌補(bǔ)石油資源的不足

利用拔頭技術(shù)可獲得10%的液體產(chǎn)品滿(mǎn)足多目標(biāo)產(chǎn)品要求潔凈煤（CCT）技術(shù)的重要組成70熱解煤氣低溫煤焦油半焦發(fā)電氣化成型提質(zhì)活化城市煤氣、工業(yè)燃?xì)庵茪洌捎糜诿航褂图託洌┗瘜W(xué)品（酚等）燃料油（汽油、柴油）電能合成氣制氫、甲醇、二甲醚、合成汽油等型焦、無(wú)煙燃料等提質(zhì)煤活性炭、活性焦（低灰半焦）（低灰半焦）煤高爐噴吹料鐵合金還原劑燒結(jié)焦粉以煤熱解為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)71煤制油及化學(xué)品煤液化（CTL）煤直接液化煤間接液化（F-T合成）通過(guò)煤氣化得到合成氣后生產(chǎn)甲醇（Methanol)MTOMTPMTGMTA......72由煤替代原油的方法CrudeoilGasolineDieseloilOlefinsSynthesisgasCoalMethanolMTO&MTPDMEMTGEthanolF-TSynthesisDirectcoalliquefaction&refining73煤炭液化的原理CH4原油苯（C6H6）煤H/C4210.5~0.8提高H/C比的方法：加氫或/和脫碳煤炭的直接液化是煤在溶劑、催化劑和氫氣存在下，通過(guò)高溫（400-500oC）、高壓（10~25MPa）反應(yīng)得到液體產(chǎn)品的過(guò)程。結(jié)果：煤的大分子結(jié)構(gòu)分解成小分子、提高了H/C、脫除煤中的雜原子和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)。7475中國(guó)煤炭直接液化的研究與開(kāi)發(fā)煤炭直接液化高效催化劑的研究與開(kāi)發(fā)煤炭直接液化關(guān)鍵技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)神華煤直接液化技術(shù)的商業(yè)化76煤炭直接液化高效催化劑的研究與開(kāi)發(fā)得到國(guó)家863計(jì)劃支持低價(jià)格：因催化劑產(chǎn)生的噸油生產(chǎn)成本大約為20元.易操作：催化劑的合成在常壓和常溫下進(jìn)行，安全性好，催化劑具有好的重復(fù)性。高的催化活性：催化劑的加入量只有干煤的0.5%～1.0%，煤轉(zhuǎn)化率大于90wt%daf,油產(chǎn)率大于60wt%daf。77煤炭直接液化關(guān)鍵技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)小試：2002年7月-2003年底—建立0.12t/d的連續(xù)煤直接液化裝置；—運(yùn)轉(zhuǎn)10次共207天（約5000h)煤直接液化試驗(yàn)。中試（PDU）

—2003年10月至2004年9月建立6t/dPDU裝置并在2004年12月成功地進(jìn)行神華煤的液化試驗(yàn)。

—在對(duì)PDU進(jìn)行優(yōu)化和改造的基礎(chǔ)上，2005年11月進(jìn)行第2次試驗(yàn)，并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了18天。

—2006年底成功地進(jìn)行了第3次試驗(yàn)（3000h）

，基本解決了存在的問(wèn)題，為工業(yè)化提供重要的保證。78年產(chǎn)百萬(wàn)噸神華直接煤液化商業(yè)示范廠(chǎng)建設(shè)規(guī)劃Plannedconstructionperiod:4years79神華直接煤液化商業(yè)示范廠(chǎng)2008年12月31－2009年1月11日完成試運(yùn)行80運(yùn)行情況該項(xiàng)目2010年最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2071小時(shí)，共運(yùn)行5000小時(shí)，生產(chǎn)油品45萬(wàn)噸。投運(yùn)至今已累計(jì)運(yùn)行1萬(wàn)小時(shí)。至2011年初，基本實(shí)現(xiàn)了安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)的運(yùn)行目標(biāo)，一季度生產(chǎn)成品油21.6萬(wàn)噸，利潤(rùn)超億元。81煤間接液化(費(fèi)托合成）

82GasificationF-Tprocess83CO＋H2在催化劑作用下的主要合成路線(xiàn)CO+H2FTS合成甲醇羰基合成變換合成合成烯烴甲烷化合成乙二醇其它合成法石油甲醇高級(jí)醇合成氨烯烴代用天然氣（SNG）乙二醇醋酸、丙酮、乙醛、苯乙烯等條件變化將改變反應(yīng)路線(xiàn)以及形成不同的產(chǎn)品8485750噸/年液化裝置的建設(shè)及運(yùn)行作為國(guó)家863項(xiàng)目，由中科院山西煤化所建于2002年，成功運(yùn)行7次，累計(jì)3500小時(shí)，其中滿(mǎn)負(fù)荷1500小時(shí)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類(lèi)煤炭間接液化技術(shù)水平。目前，3套年生產(chǎn)16萬(wàn)噸油品的F-T商業(yè)示范項(xiàng)目已建設(shè)完成并進(jìn)入運(yùn)行階段。中國(guó)FT合成進(jìn)展750t/aCTLpilotplant865000噸/年液化裝置的建設(shè)及運(yùn)行由兗州煤礦集團(tuán)建于2004年4月，共操作6068小時(shí)，滿(mǎn)負(fù)荷操作4706小時(shí)（196天）。年產(chǎn)100萬(wàn)噸低溫間接液化示范廠(chǎng)的預(yù)可行性研究報(bào)告已報(bào)國(guó)家發(fā)改委待批。5000t/aCTLpilotplant87已建和計(jì)劃建設(shè)的煤間接液化(F-T)示范廠(chǎng)88內(nèi)蒙古伊泰煤制油工廠(chǎng)至2011年4月下旬，伊泰集團(tuán)煤制油項(xiàng)目自投產(chǎn)以來(lái)，已累計(jì)運(yùn)行超12236小時(shí)（509天），加工原煤80.52萬(wàn)噸，生產(chǎn)成品油16.16萬(wàn)噸，其中柴油10.34萬(wàn)噸，石腦油4.8萬(wàn)噸，液化氣0.89萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入8.75億元。89計(jì)劃建設(shè)的神華煤間接液化廠(chǎng)YulinShaanxiwillhaveacapacityof6Mt/a.Ningxiawillhaveacapacityof3Mt/a.Forkeytechnology,consideradoptingmatureandadvancedcoalgasificationtechnology(Shell)combinedwithFTsynthesis(SASOL)Products:Oil:naphtha,diesel,jetnaphtha,diesel,jetfuel,fuel,dewaxedoilandLPG)Chemicals:liquidparaffin,lowmeltingpointceresin,highmeltingpointceresin,polypropyleneandoxides90天然氣資源與利用91天然氣資源與組成

天然氣(naturalgas)是埋藏在地下不同深度地層中的可燃性氣體。單獨(dú)蘊(yùn)藏，通常稱(chēng)為氣田。與石油共生，隨石油一起開(kāi)采出來(lái)，故稱(chēng)為油田氣或油田伴生氣。吸附在煤上的甲烷稱(chēng)為煤層氣，又稱(chēng)瓦斯氣或煤層甲烷。在地球高緯度的凍土帶和深度不到2000m的海底存在的天然氣水合物。1996年世界各國(guó)和各地區(qū)天然氣探明儲(chǔ)量為139萬(wàn)億m3，中國(guó)1.67萬(wàn)億m3，居世界第16位；根據(jù)1993年全國(guó)天然氣遠(yuǎn)景資源量的預(yù)測(cè)，中國(guó)天然氣總資源量為38萬(wàn)億m3。2010年生產(chǎn)944.8億m3。1億m3天然氣～11.4萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤9293天然氣的組成天然氣主要成分是甲烷，尚含有不同量的乙烷、丙烷和丁烷以及少量的戊烷以上的重組分，此外還可能含有硫化氫、二氧化碳、氮?dú)狻錃獾入s質(zhì)。氣田所采天然氣中的甲烷含量高達(dá)99％以上。油田伴生氣中C2～C4烷烴含量在15％~20％或以上，可分離出液化石油氣(LPG)和凝析油（C5+）。94天然氣加工

95

天然氣化工的特點(diǎn)甲烷可認(rèn)為是化學(xué)結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定的有機(jī)分子，使甲烷化學(xué)轉(zhuǎn)化要比石油困難得多（一般C-H鍵平均鍵能為99kcal/mol，甲烷中CH3?H的離解能高達(dá)104kcal/mol）。石油加工是將高碳烷烴裂解成低碳烷烴和烯烴；而天然氣的化學(xué)加工是將一個(gè)碳的甲烷轉(zhuǎn)化成兩個(gè)以上的烷烴和烯烴。天然氣加工較石油對(duì)設(shè)備、工藝有較高的要求，使天然氣化工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)成本一般遠(yuǎn)高于石油化工產(chǎn)品。碳一化工：指將含有一個(gè)碳原子的化合物，通過(guò)化學(xué)加工合成含有兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子的化工技術(shù)。96天然氣化工的利用途徑

經(jīng)合成氣的化學(xué)轉(zhuǎn)化

甲烷重整制合成氣，由合成氣進(jìn)一步合成甲醇、高級(jí)醇、氨、尿素、汽油、柴油等液體燃料以及其它化工產(chǎn)品。經(jīng)乙炔的化學(xué)轉(zhuǎn)化

通過(guò)在930-1230℃熱裂解生成乙炔和炭黑，再通過(guò)乙炔進(jìn)一步合成其他系列化工產(chǎn)品。（從乙炔出發(fā)可制氯乙烯、乙醛、醋酸、氯丁二烯、1,4-丁二醇、1,4-丁炔二醇、甲基丁烯醇、醋酸乙烯、丙烯酸等乙炔化工產(chǎn)品。炭黑可作橡膠的補(bǔ)強(qiáng)劑和填料，也是油墨、電極、電阻器、炸藥、涂料、化妝品的原材料）直接化學(xué)轉(zhuǎn)化

9798甲烷制合成氣重整技術(shù):

水蒸汽重整Steamreforming部分氧化重整Partialoxidation，POX自熱重整Autothermalreforming聯(lián)合或二步重整Combinedortwo-stepreforming重整工藝的選擇受工廠(chǎng)的總體熱效率、規(guī)模、氧氣生產(chǎn)廠(chǎng)和下游生產(chǎn)單元的投資影響。經(jīng)合成氣的化學(xué)轉(zhuǎn)化99甲烷的直接化學(xué)轉(zhuǎn)化

氧化偶聯(lián)制成烯烴；選擇性氧化制甲醇、二甲醚等；甲烷芳構(gòu)化合成芳烴。天然氣化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法很多，但達(dá)到工業(yè)化水平并在經(jīng)濟(jì)上有競(jìng)爭(zhēng)力的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程并不多。這為進(jìn)一步的研究工作提供機(jī)遇，但同時(shí)亦是對(duì)科學(xué)技術(shù)難題的挑戰(zhàn)。

100未來(lái)能源

石油和天然氣的供應(yīng)將向少而貴的方向發(fā)展，必須開(kāi)發(fā)inexhaustible和nonpolluting能源：

──sunlight──wind──biomass──nuclearfusion101MoreenergyfromsunlightstrikesEarthin1hourthanalloftheenergyconsumedbyhumansinanentireyear.太陽(yáng)能NellisSolarPowerPlant

利用光伏電池覆蓋世界沙漠4%可供應(yīng)全世界的用電。單是戈壁沙漠可以滿(mǎn)足全世界的總能源需求。PS10solarpowertower

102RoofwithCIS-solar-cells

103風(fēng)能5MWwindturbinesD4(nearest)toD1on

比利時(shí)Thornton

Bank海上風(fēng)電場(chǎng)達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電站

104生物質(zhì)能DomesticandindustrialwasteWoodStrawandgrassSugarandoilcontainingplantsFastgrowingenergyplantsPaper生物質(zhì)秸稈資源：8.1億噸（1998年中國(guó)糧食產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果折算），約相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤4億噸，占一次能源生產(chǎn)總量的32.1％。105中國(guó)第一座核電站——秦山核電站大亞灣核電站

1986年4月26日，切爾諾貝利核電站爆炸

2011年3月14日福島核電站爆炸

核能106以石油為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)向非污染和用之不盡的能源為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)過(guò)渡中的三個(gè)選擇接受新的生活方式，包括消耗更少的能源(難以接受)；增加利用核能(輿論)；增加利用煤(唯一選擇)。1970s煤炭工業(yè)的口號(hào)：CoalisAmericanAceinthehole(備而未用的王牌)107現(xiàn)代工業(yè)文明對(duì)能源的要求電力運(yùn)輸燃料從礦物中提煉金屬和化學(xué)品（如煉鐵）化工產(chǎn)品，包括塑料、藥品、化肥、……過(guò)程熱，即在化學(xué)工業(yè)及金屬加工中用于鍋爐、熔化、退火改型等所需的熱

結(jié)論：煤可以滿(mǎn)足所有這些需要

108109溫室氣體問(wèn)題110溫室氣體溫室氣體（GreenhouseGas,GHG）或溫室效應(yīng)氣體是指大氣中能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體成分。watervapor,whichcontributes36–72%。carbondioxide,whichcontributes9–26%。methane,whichcontributes4–9%。ozone,whichcontributes3–7%。其它還有氧化亞氮(又稱(chēng)笑氣，N2O)、氟氯碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs)，含氯氟烴(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。111112113114京都議定書(shū)KyotoProtocol

為了21世紀(jì)的地球免受氣候變暖的威脅，1997年12月，149個(gè)國(guó)家和地區(qū)的代表在日本京都召開(kāi)《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》締約方第三次會(huì)議，經(jīng)過(guò)緊張而艱難的談判，會(huì)議通過(guò)了旨在限制發(fā)達(dá)國(guó)家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書(shū)》。京都議定書(shū)2005年2月16日生效。京都議定書(shū)清潔發(fā)展機(jī)制(CDM)限排的溫室氣體包括：二氧化碳（CO2）;甲烷（CH4）;氧化亞氮（N2O）;氫氟碳化物（HFCs）;全氟化碳（PFCs）;六氟化硫（SF6）等6種。

115CO2EmissionProjectionsandtheKyotoProtocol(MilliontonnesofCO2)116低碳能源革命（哥本哈根協(xié)議）

將全球氣溫上升的幅度限制在不超過(guò)工業(yè)化前水平2℃。大氣層中溫室氣體的濃度要穩(wěn)定在450ppm二氧化碳當(dāng)量左右。450情景：全球與能源相關(guān)的二氧化碳排放量在2020年之前達(dá)到峰值309億噸，隨后2030年下降到264億噸（比2007年水平低27億噸）。依靠各種政策的配合、用能效率的提高才能實(shí)現(xiàn)。中國(guó)在450情景中承