煤炭清洁高效转化技术研究

2023-01-15

引言

当前，煤炭资源的使用占比仍然处于我国资源利用领域的重要地位，习近平总书记在大会上提出：绿水青山就是金山银山。在利用煤炭资源的同时，不得不重视其对于环境带来的影响，因此煤炭清洁工作是一项重要的环节，同时面对煤炭这类不可再生资源，必须重复利用、采取手段适当的将其转化，发挥煤炭自身全部的价值。煤炭清洁高效转化技术就需要采取手段达到高效的清洁与再利用目的。对此，接下来，将主要介绍几种煤炭清洁高效转化技术[2]。

1. 煤炭清洁高效转化技术研究的意义

煤炭是当前我国能源结构的重要组成部分之一，对于发电工作来说，都是以煤炭作为主要媒介来支撑人们日常用电的需求，针对煤炭进行的清洁高效转化是发电工作的重要支撑，李克强总理也曾指出煤炭的清洁和高效利用是当前能源转型发展的立足点以及首要任务。而煤炭清洁高效转化技术就是落实李克强总理要求的重要举措;且当前由于其它资源的匮乏，导致能源结构失衡的局面，而煤炭储量是所有能源当中最为丰富的资源之一，将煤炭清洁高效转化技术进行落实将有助于改善当前能源结构失衡的局面;除此之外，煤炭清洁高效转化技术对于环境保护也具有非凡的意义，不仅提高了资源的利用率，同时还有效的保护了环境，可以说是两全其美的技术，由此促进国民经济以及社会稳定的共同发展。

2. 煤炭清洁高效转化技术

(1)煤热解技术

煤热解技术是煤炭清洁高效转化的有效技术之一，简单来说，煤热解就是将煤炭进行加热使其成分进行化学分解，最后有效的提取出煤炭当中含有的化学原料以及其它有效的液体燃料等，并针对其进行加工，最后获得化工领域需要的重要能源。煤热解技术有利于对煤炭当中有用的成分进行开采，是使煤炭发挥所有潜在效益的重要技术之一，而其对于环境保护的要求比较高，使用该技术必须对环境保护有所措施，在适宜的地区进行才能达到高清洁、高利用的目标，目前许多国家都采取这种煤热解技术进行能源的高效转化，因此煤热解技术是一项重要的煤炭清洁高效转化技术。

以煤热解实验为例，相关技术人员首先配备煤热解的实验装置，一般来说，都是选择采用岛津系列分解仪器，并且仪器会按照要求自动将天平操作的温度范围控制在1200摄氏度之内，其次，化工人员可以准备样品以及载气，接下来的操作就可以完全交由仪器自行完成;再以日本煤炭快速热解法操作为例，化工技术人员首先将煤炭进行干燥处理，待煤炭完全干燥之后将其进行粉磨，至少达到有百分之七八十的煤炭颗粒小于0.074mm之后再用其氮气进行气体输送，之后将其进行仪器反应的热解过程，通过高温气体进行加热，煤炭在这个高温过程当中可以达到快速热解的目标，并且在这一过程中产生气体和液体，该气体和液体则会通过仪器自动分离，最后达到需要的液态产品;除此之外，还有美国的Toscoal法，技术人员在采取这种方法时，首先可以将事先加热的煤炭放入转炉当中，煤炭在转炉当中会与瓷相接触从而达到热解目的，而热解过程所产生的产品会自动经过净化而回收，在此过程中，达到循环的效果，其中可以循环再加热的物质就会自动转回转炉之中，再次进行加热，最后化工技术人员就可以提取其中的煤气。由此可见，煤热解技术的应用相当之广，化工技术人员可以学习采取其它国家的煤热解技术进行自身技术的提升。

(2)煤气化技术

煤气化技术，简单来说，就是将经过处理的煤炭放置气化炉之内，而煤炭在气化炉里经过一定的化学反应而转化为气体。煤炭清洁高效转化另外一种有效技术就是煤气化技术，当前煤气化技术在我国是非常普遍的应用，是煤气行业发展的重要技术支撑。相比于煤热解技术，煤气化技术对于环境保护也有一定的支持作用，目前煤气化技术应用的领域也相当之广，并且其气化的工艺种类多，整个煤气化技术实施过程中所花费的时间和经费相对而言比较少，有助于煤炭清洁高效转化过程的成本节约，因此，煤气化技术是煤炭清洁高效转化的重要技术之一。

以气流床气化为例，需要相关技术人员将符合标准的煤炭粉放进气化炉里面，使得煤炭粉在气化炉内通过适宜的温度要求发生化学反应，反应过程中剩余的残渣排出，而最终形成有用的煤气体;而煤气化技术在生活及化工业方面来说应用也相当之广，以工业燃气为例，钢铁、食品、纺织等领域都应用到了工业燃气，技术人员采用气化炉直接加热各种产品进行煤气的冶炼，以民用煤气为例，技术人员一般将热值控制在1100℃-1350℃之间，其次采用鲁奇炉直接对其进行气化，以供居民日常生活使用，为环境保护以及安全作出了重要保障，达到了社会效益与经济效益的统一;除此之外，煤气化技术在发电方面也有卓越贡献，发电技术人员利用煤炭与一定气压的反应条件之下，产生化学反应，之后发电人员将煤炭参与化学反应之后形成的气体进行科学合理的净化，防止其造成环境污染，发电人员对其产生的气体进行气化以后利用高温烟气驱动燃气轮机发电，该过程中，发电人员对于煤气进行的清洁净化工作格外重要;再以煤气化技术在制氢领域应用为例，相关技术人员利用煤炭进行化学转化，再将经过化学反应转化之后的物质进行低温处理，除了通过低温处理以外，还可以利用膜分离技术以及变压吸附技术进行分离效果的达成，最后技术人员通过该分离技术，就可以达到制氢的目的。

(3)煤炭直接液化技术

煤炭直接液化技术是煤液化技术之一，简单来说，就是在煤炭液化的化学反应过程中加入氢，使气体直接达到液化效果的一项技术。煤炭直接液化技术的研究和发展历史已经十分悠久，故而其技术已经相对完善且成熟，具有实施的基础和保障。并且煤炭直接液化技术可以采取的方法相对而言比较多，在国外的实行例子也非常多，都可以作为煤炭直接液化技术实施的参考典例，除此之外，煤炭直接液化技术实行的时间相对来说有明显的节约成效，并且这项技术操作起来也比较简单，需要运用到的成分也较少，由此可见，煤炭直接液化技术是当前煤炭清洁高效转化工作的重要技术之一。

以埃克森供氢溶剂法为例，首先技术人员要将原料进行调和，再通过利用氢溶剂与煤炭相结合进行化学反应，也就是将煤和氢溶剂进行融合，同时技术人员要掌控好温度和压力进行化学反应的配合，其次，在展开实践之前必须建立其化学反应的化学装置，最后，除了反应过后的残油，其它将加入另一个反应器进行反应再形成液体;再以溶剂精炼煤法为例，溶剂精炼煤法也是煤炭直接液化技术的方法之一，该方法与埃克森供氢溶剂法有些操作上的相似，技术人员首先对于化学反应溶剂的选择，可以先利用石油的重质油，以其作为溶剂形成煤浆，之后再和氢气混合、预热，进入溶解器进行反应;经过上一过程，形成了液体、残渣、气体等产物，对此进行分离，将气体和液体进行提取，排除残渣;对于排除的气体还可以采取分馏的方式进行馏分油提取;除此之外，以氢煤法为例，氢煤法也是除了埃克森供氢溶剂法、溶剂精炼煤法之外煤炭直接液化的重要技术之一，技术人员可以利用温度和催化剂进行直接液化，将煤在氢高温高压作用下分解成有效的液体燃料。

(4)煤炭间接液化技术

煤炭间接液化技术是煤炭液化技术除了煤炭直接液化技术的另一技术，煤炭间接液化技术简单来说就是将煤炭进行气化，再在适合化学反应的压力和温度之下结合催化剂，把气体转化成液体燃料和其它液体产物的液化技术。煤炭间接液化技术在世界上也有了漫长的发展历史，其技术的实行也有一定的条件支持，相对来说也比较成熟，煤炭间接液化技术在各个领域的应用也很频繁，应用范围也较为广阔，当前，煤炭间接液化技术已经跨领域应用，比如商业领域等等，具有较多应用成功的典型例子，这也为煤炭间接液化技术的应用作出了验证，由此可见，煤炭间接液化技术也是煤炭清洁高效转化的重要技术之一。

以利用煤炭间接液化技术生产汽油、石油为例，相关生产企业的技术人员利用煤炭和氧气以及水蒸气，将三者进行结合，形成化学反应，以达到将煤炭全部气体化，其次，将气体化的煤进行脱硫工作以及脱碳工作，也就是气体的清洁工作，最后将处理好的气体进行合成，技术人员在以上合成工作完成之后，再利用催化剂，将合成之后的气体进行化学反应，最后针对化学反应后的产物进行深加工，也就是汽油等产品的生产过程，这一技术有助于缓解石油短缺的现状，是资源高效利用的重要举措;再以固定流化床为例，固定流化床的操作过程相对来说不是很困难，首先，气体的进入，也就是进入流化床，最后通过加入催化剂全自动化，固定流化床相对而言成本不是很高，并且体积小，使用起来较为方便，相关技术人员可以有选择性、有针对性的选择其进行煤炭清洁高效转化;除此之外，再以SMDS合成工艺为例，该工艺就是煤炭间接液化技术的具体应用技术之一，首先，利用便宜的天然气制得合成气，将该合成气作为化学反应过程的原料，再利用SMDS技术，也就是由一氧化碳合成HPS以及HPC共同结合，将其制作成汽油等产品。可见，煤炭间接液化技术为煤炭资源的高效转化作出巨大贡献，弥补了能源不足现状的缺陷。

3. 总结

当前能源节约和环境保护的可持续发展要求煤炭清洁高效转化技术不断进步，各行各业关于该要求都在不断进行技术上的研究和学习，煤热解技术、煤气化技术、煤炭直接液化技术以及煤炭间接液化技术都是当前应当大力应用于煤炭清洁高效转化工作的技术，需要相关人员促进煤炭清洁高效转化工作的进步[3]。

摘要：化工领域的不断发展，其能源是支撑其发展的重要因素，而煤炭则是在该领域被不断运用的重要原料之一，然后煤炭是属于有限的化学原料，不可再生，因此，对于煤炭的利用就是目前化工人员最重视的问题之一；另外煤炭在利用过程中对环境的污染程度也起到一定的影响作用，对此，煤炭的清洁高效转化也是煤炭资源使用并且转化再利用的重要途径，同时也是当前我国可持续发展的重要举措，据此，本文将重点围绕煤炭清洁高效转化技术展开分析讨论[1]。

关键词：煤炭,清洁高效转化技术,研究