煤化学绪论.ppt

煤化学,河北科技大学化学与制药工程学院,绪论,一、我国的能源概况及煤炭资源1．能源人类社会的历史发展经历了三个能源阶段柴草时期一直到18世纪以前的数千年中煤炭时期18世纪以后至20世纪50年代19世纪70年代电能的利用实现资本主义的工业化石油时期20世纪50年代起,能源的种类常规能源煤炭、石油、电力、柴薪等。非常规能源（新能源）太阳能、风能、地热能、水能、核能、沼气、天然气、人工合成煤气等。,能源分类,世界能源委员会推荐的能源类型固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物能、风能、核能、海洋能和地热能。（前三类统称化石燃料或化石能源）能源产生的方式以及是否可再利用分为一次能源和二次能源、可再生能源和不可再生能源。能源消耗后是否造成环境污染分为污染型能源和清洁型能源等。能源、材料、信息近代社会繁荣发展的三大支柱。,2.世界能源概况经济最发达、工业化程度最高的国家无一不是消耗能源最多的国家。世界能源储量再生能源太阳能99.44，水能、风能等占0.56非再生能源利用海水中的氘资源产生的人造太阳能几乎占100，煤炭、石油等不足千万分之一。石油中东56.8天然气和煤炭欧洲分别占54.6和45煤炭亚洲、大洋洲分别占18石油、天然气亚洲、大洋洲分别占5,3.我国能源概况,结构煤炭比较丰富，油气资源总量偏少。分布煤炭资源偏西偏北，水能资源偏西偏南。大都分布在中西部地区。我国能源消费煤炭67，石油23，天然气2.5，水电6.9。以煤炭作为主要能源的格局在今后一个较长时期内不会改变。,4.我国的煤炭资源,据第3次全国煤炭资源的预测（中国煤炭地质总局，1999年），全国煤炭资源总量为5.57万亿t，保有储量10032.6亿t。（1）我国煤炭资源虽然丰富，但勘探程度很低。我国煤炭资源相对丰富，其储量约占全国矿产资源储量的90，但其中已查明资源中精查资源量仅占25，绝大部分为普查资源量。,①褐煤占全部保有储量的13.07。主要分布于内蒙古东部、黑龙江西部和云南东部等地。②低变质烟煤（长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤）占全部保有储量32.60。主要分布于中国新疆、陕西、内蒙古、宁夏等省区，甘肃、辽宁等省低变质烟煤也比较丰富。,（2）我国煤炭品种齐全。,③中变质烟煤（气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤和瘦煤）占全部保有储量的26.25，主要分布于华北石炭、二叠纪和华南二叠纪含煤地层中。中变质烟煤主要用于炼焦，但是，肥煤、焦煤和瘦煤等炼焦主要煤种少，仅占全国保有储量的13.73，优质炼焦用煤则更加短缺。④高变质煤（贫煤、无烟煤）占全部保有储量的16.92。主要分布于山西、贵州和四川南部等地区。⑤分类不明的煤占11.16。,（3）我国煤炭质量有很大差异。秦岭以南地区，多数煤田的煤质差，含硫高。（4）我国煤炭资源埋藏量的分布极不均匀。南北方向昆仑秦岭大别山以北，占93.08。东西方向大兴安岭太行山雪峰山以西，占91.83。特点北多南少，西多东少。生产格局西煤东运，北煤南运。（5）我国煤系伴生矿产资源丰富煤系地层中具有煤层气、锗、铀、高岭土等多种矿产。,二、我国煤炭的综合利用情况,煤炭的综合利用可以采取多种方式1．几个煤炭利用部门的联合（1）采煤电力建材化工；（2）采煤电力城市煤气化工；（3）钢铁炼焦化工煤气建材；（4）炼焦煤气化工（三联供）；如图0-1煤炭综合利用途径,2．几个单元过程的联合（1）焦化（或高温过速热解）气化液化；（2）热解（或溶剂精制）气化发电；（3）气化合成；（4）液化（溶剂精制或超临界萃取）燃烧气化；（5）液化（超临界萃取）加氢气化。,三、煤利用存在的环境问题,煤所造成的污染贯穿于开采、运输、储存、利用和转化等全过程。煤在燃烧过程中造成的污染物有烟尘、烟气和炉渣等。炼焦过程由于炉体结构不严密，排烟除尘装置不完善，排散出大量烟气、粉尘、CO、烃类、H2S、NH3、SOx和NOx等。同时排放出的焦油中含有致癌作用的多环芳烃，严重污染大气和工业用水。,煤气化所得煤气中含有H2S、CO、COS、NH3和HCN等污染物；气化洗涤水中含有酚类、焦油、悬浮固体、氰化物和硫化物等污染物。煤的液化产生浮渣、含油废水及H2S、CO、NH3和多种有害的多环芳烃气体。煤中砷燃烧时形成剧毒物质As2O3进入大气，在人体内累积诱发癌症。,四、煤化学的发展,1．萌芽阶段（1780～1830年）（1）煤是由岩石转化而来的；（2）煤是和地球一起形成的，有地球就有煤的出现和存在；（3）煤是由植物转变而成的。2．启蒙阶段（1831～1912年）英国、法国使用显微镜1837年，法国提出以元素组成为基础的煤的分类。,（1）煤岩学方面美国薄片（透射光）技术德国、法国光片（反射光）技术德国薄光片技术1940年，发展了测定镜质组的反射率的显微光度计法。（2）煤化学方面具有重大意义的煤的转化方法。德国的费尔舍开发F-T合成法。德国的伯吉乌斯开发媒的加氢液化法。,3．经典阶段（1913～1962年）,20世纪60年代，煤化学研究几乎停滞不前。20世纪70年到以后，世界各个国家对煤化学和煤化工的研究重新重视起来，投入大量人力、财力，采用了最现代化的科学研究仪器和方法来研究煤。如煤质检测中使用的数控仪器准确、快速、方便，大大提高工作效率，加快了信息反馈速度；基础理论研究中使用的色谱仪、红外光谱仪、X-射线衍射仪、核磁共振仪、电子显微镜、电子计算机等仪器这些技术的相互配合在每个重要的实验室都发挥了重大作用；建立了完善的煤化工实验装置和中间试验厂。,4．煤炭研究的衰落和复兴（1963～1990年）,五、煤化学的内容、特点及研究方法,煤化学研究的内容主要包括（1）煤的生成、组成、结构、分析、性质和分类等方面；（2）煤的各种转化过程及其机理方面；（3）煤的各种加工产物的组成和性质、煤及其加工产品的合理利用。,