煤化工發展史

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更新時間: 2013-09-04

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煤化工發展史,分為期初創時期、全面發展時期、蕭條時期、技術開發時期四個時。中國是使用煤最早的國家之一。

煤化工發展史 -煤化工發展史

 

煤化工發展史 -正文
  中國是使用煤最早的國家之一,早在公元前就用煤冶鍊銅礦石、燒陶瓷,至明代已用焦炭冶鐵。但煤作為化學工業的原料加以利用並逐步形成工業體系,則是在近代工業革命之後。煤中有機質的基本結構單元,是以芳香族稠環為核心,周圍連有雜環及各種官能團的大分子(見煤化學)。這種特定的分子結構使它在隔絕空氣的條件下,通過熱加工和催化加工,能獲得固體產品,如焦炭或半焦。同時,還可得到大量的煤氣(包括合成氣),以及具有經濟價值的化學品和液體燃料(如烴類、醇類、氨、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、吡啶、蒽、菲、咔唑等)。因此,煤化工的發展包含著能源和化學品生產兩個重要方面,兩者相輔相成,促進煤炭綜合利用技術的發展。
  初創時期  主要為冶金用焦和煤氣的生產。18世紀中葉由於工業革命的進展,英國對煉鐵用焦炭的需要量大幅度地增加,煉焦爐應運而生。1763年發展了將煤用於煉焦的蜂窩式煉焦爐(圖1),它是由耐火磚砌成圓拱形的空室,頂部及側壁分別開有煤料和空氣進口。點火后,煤料分解放出的揮發性組分,與由側門進入的空氣在拱形室內燃燒,產生的熱量由拱頂輻射到煤層提供乾餾所需的熱源,一般經過 48~72h,即可得到合格的焦炭。

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煤化工發展史煤化工發展史

  18世紀末,煤用於生產民用煤氣。1792年,蘇格蘭人W.默多克用鐵甑乾餾煙煤,並將所得煤氣用於家庭照明。1812年,這種乾餾煤氣首先用於倫敦街道照明,隨後世界一些主要城市也相繼採用。1816年,美國巴爾的摩市建立了煤乾餾工廠生產煤氣。從此,鐵甑乾餾煤的工業就逐步得到發展。1840年,法國用焦炭製取發生爐煤氣,用於煉鐵。1875年,美國生產增熱水煤氣用作城市煤氣。1850~1860年,法國及歐洲其他國家相繼建立了煉焦廠。這時的煉焦爐已開始採用由耐火材料砌成的長方形雙側加熱的乾餾室。室的每端有封閉鐵門,在推焦時可以開啟,這種爐就是現代煉焦爐(圖2)的雛形。焦炭雖是煉焦的主要目的產物,煉焦化學品的回收,也引起人們的重視。19世紀70年代德國成功地建成了有化學品回收裝置的焦爐,由煤焦油中提取了大量的芳烴,作為醫藥、農藥、染料等工業的原料。

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煤化工發展史煤化工發展史

  第一次世界大戰期間,鋼鐵工業高速發展,同時作為火炸藥原料的氨、苯及甲苯也很急需,這促使煉焦工業進一步發展,並形成煉焦副產化學品的回收和利用工業。1925年,中國在石家莊建成了第一座焦化廠,滿足了漢冶萍煉鐵廠對焦炭的需要。
  1920~1930年間,煤低溫乾餾的研究得到重視並較快發展,所得半焦可作民用無煙燃料,低溫乾餾焦油則進一步加工成液體燃料。1934年,在中國上海建成擁有直立式乾餾爐和增熱水煤氣爐的煤氣廠,生產城市煤氣。
  全面發展時期  第二次世界大戰前夕及大戰期間,煤化工取得了全面而迅速的發展。納粹德國為了發動和維持戰爭,大規模開展由煤製取液體燃料的研究工作,加速發展液體燃料的工業生產。1923年發明的由一氧化碳加氫合成液體燃料的費托合成法,1933年開始工業生產(圖3),煤化工發展史1938年產量已達590kt。1931年,F.柏吉斯由於成功地將煤直接液化製取液體燃料,而獲得諾貝爾化學獎金。這種由煤高壓加氫液化製取液體燃料的方法(圖4),1939年已達到1.10Mt的年生產能力。在此期間,德國還建立了大型的低溫乾餾工廠,以褐煤為主加入少量煙煤的壓型煤磚作為原料,開發了克虜伯-魯奇外熱式乾餾爐及魯奇-斯皮爾蓋斯內熱式乾餾爐。所得半焦用於造氣,經費托合成製取液體燃料;低溫乾餾焦油經簡單處理後作海軍船用燃料,或經高壓加氫製取汽油和柴油。1944年低溫乾餾焦油年生產能力已達到945kt。第二次世界大戰末期,德國用加氫液化方法由煤及煤焦油年生產的液體燃料達4Mt,由煤生產液體燃料總量已達每年4.8Mt。與此同時,工業上還從煤焦油中提取各種芳烴及雜環有機產品,作為染料、炸藥等的原料。此外,由煤直接化學加工製取磺化煤、腐植酸和褐煤蠟的小型工業,及以煤為原料製取碳化鈣,進而生產乙炔從而以乙炔為原料的化學工業也獲得發展。

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煤化工發展史煤化工發展史

  蕭條時期  第二次世界大戰後,由於大量廉價石油和天然氣的開採,除煉焦工業隨鋼鐵工業的發展而不斷發展外,工業上大規模由煤製取液體燃料的生產暫時中止,不少工業化國家用天然氣代替了民用煤氣。以石油和天然氣為原料的石油化工飛速發展,致使以煤為基礎的乙炔化學工業的地位大大降低。值得提出的是南非由於其所處的特殊地理和政治環境以及資源條件,以煤為原料合成液體燃料的工業一直在發展。1955年SASOL-Ⅰ費托合成法工業裝置建成。1977年,又開發了大型流化床反應器,並先後開發SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ,1982年相繼建成兩座規模為年產1.6Mt的人造石油生產工廠。
  技術開發時期  1973年中東戰爭以及隨之而來的石油大幅度漲價,使由煤生產液體燃料及化學品的方法又重新受到重視。歐美等國對此又進行了開發研究工作,並取得了進展。如在煤直接液化的方法中發展了氫煤法、供氫溶劑法(EDS)和溶劑精鍊煤法(SRC)等;在煤間接液化法中發展了SASOL法,將煤氣化製得合成氣,再經合成製取發動機燃料;亦可將合成甲醇再轉化生產優質汽油,或直接作為燃料甲醇使用。
  由於石油的消耗量大,而煤的資源極為豐富,煤化工將得到進一步的發展。

 

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