煤化工基础化学知识(煤化工基本常识)
1.煤化工 基本常识
煤化工coal,chemical processing of以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
主要包括煤的气化 、液化 、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。煤化工开始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化工体系。
进入20世纪，许多以农林产品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。第二次世界大战以后，石油化工发展迅速，很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油、天然气为原料，从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。
煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构，通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种燃料和化工产品。焦化是应用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭 ，同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃。
煤气化在煤化工中也占有重要的地位，用于生产城市煤气及各种燃料气 ，也用于生产合成气 ；煤低温干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料。
2.煤化工知识
煤化工按其产品种类分可分为传统煤化工和新型煤化工。
传统煤化工的是指煤制焦炭、电石、甲醇等历史悠久，技术成熟的产业。新型煤化工是指煤制油、煤制天然气、烯烃、二甲醚、乙二醇等以煤墓替代能源为导向的产业。
一、传统煤化工：产能过剩，将严控传统煤化工在油价大幅度攀升的背景下确立了一定的成本优势。传统煤化工产业的发展对于缓解我国石油、天然气等紧缺能源供求的矛盾，促进钢铁、化工、农业等下游产业的发展，发挥了难以替代的作用。
经过几十年的发展，我国煤炭能源化工产业已经拥有雄厚基础。前瞻产业研究院《2015-2020年中国煤化工产业发展前景预测与投资战略规划分析报告前瞻》显示，截至2012年底，我国焦炭产量为4.43亿吨，电石产量1869万吨，合成氨产量为5459万吨，甲醇产量为2640万吨，均位居世界前列。
然而，这几个领域技术门槛较低，进入者众多，同时能耗大、污染严重。2004年以来，焦炭、电石行业的产能利用率一直处于较低水平，都已属于产能过剩行业。
目前国内不仅煤炭、尿素产能过剩的局面已持续日久，电石和焦炭产能也仍大大高于市场需求。产能过剩会引发企业间的恶性竞争，导致产品的价格下降，经营风险显著上升，增长空间受到一定的限制。
因此，国家发改委已经出台了相应的产业结构调整政策，进行了干预和引导，已经将其列为限制发展的范围。总体上来说，传统煤化工领域由于技术含量低、政策限制等因素的影响，虽然相对石油化工仍然具备一定的成本优势，但是增长潜力比较有限。
二、新型煤化工：政策日渐明朗，前景向好现代新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，包括煤制天然气、煤制烯烃、煤制油、煤炭分质利用、煤制芳烃、煤制乙二醇等，其产品附加值高，市场缺口大，是我国优化能源结构、保障能源安全的重要途径之一。由于我国新型煤化工还处于行业发展初期，存在投入高，技术不稳定等特点，相关配套体系远没有完善，排放物的回收也没有得到解决，行业发展具有很高的不确定性。
鉴于此，2009年后国家收紧了新型煤化工政策。2013年，我国对新型煤化工的政策导向日渐明朗，从“严格控制”转为“鼓励发展”。
自3月以来，10多个新型煤化工项目相继获国家发展改革委“路条”，其中包括了煤制天然气、煤制烯烃和煤制油等项目。专案获批从中可以看出新一届政府对发展新型煤化工的积极态度。
目前，大多数新型煤化工项目仍处于产业化示范和开发研究阶段，预计部分项目将在未来3-5年内建成并投产。
3.煤化学是什么
煤化学简介 煤是一种不能再生的资源，且含有多种宝贵成分，经加工后还可以生成更多用途更广泛的物质。
因此，煤虽然可直接用作燃料，但只有对煤实行综合利用才是不失为合理使用自然资源的举措。高中化学课本中介绍的煤的干馏是其中的措施之一。
除此之外，再简介部分其他的措施。其中“煤的气化，煤的液化”在新编高中化学第一册第21面中已顺便提到，但具体内容未作介绍。
一、煤的气化 煤的地下气化：在100多年前，伟大的化学家门捷列夫就提出了设想：将地下的煤就地气化，然后用管道输送到地面。当时许多人对此想法予以嘲笑，认为这是异想天开。
然而丰富的想象却是创新的条件之一。到20世纪70年代初石油危机发生后，煤的地下气化被化学家所重视。
其中前苏联最感兴趣，并在它解体前终于创新出了向煤层加压通氧的地下气化法，投资费用比采煤低50%。其原理为：先在地面上每隔一定距离向地下煤层打进气孔和排气孔，然后通过进气孔向煤层鼓入空气或氧气，使煤层发生燃烧，结果就产生了CO2,CO2沿着煤层的缝隙向还没有燃烧的煤层移动并反应生成CO，将CO由排气孔引到地面。
煤的地面气化：即常见的将煤与有限的空气和水蒸气反应，就得到称为半煤气的混合气体：水蒸气+煤+空气→CO+H2+N2。因其中N2的含量过高而增加运输负担，故又将煤在高温下与水蒸气反应生成水煤气，又称为合成气。
C+H2O(g) CO+H2。半煤气中的N2和H2及水煤气中的H2的另一用途是作为合成氨的原料，CO和H2还有更具前途的应用，即作为后文介绍的一碳化学的原料气。
二、煤的液化 将煤由固体变成液体，最早开始于20世纪初期：将煤加热到450℃，并加以2.02*107Pa的压力，煤就变成了类似石油的可燃性液体，发明者吉乌斯（德）将其称为人造石油。同样在20世纪70年代的石油危机后，人们才重新认识人造石油。
为什么固体的煤能变成像石油一样的液体呢？煤、石油分别是古代地球上的植物和低等动物在漫长的时间内经过地壳内的高温高压的作用形成的，其中化学元素相同，只是煤中的氢元素比石油中的少一些。因此，往煤中加入氢元素，再经加热加压就成为与石油差不多的物质了。
现代煤的液化最常用的方法有直接液化法和间接液化法。直接液化法是把煤粉和煤在液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应及脱硫、脱氮、去氧、异构化等反应，生成固液混合物，分离得到的液体即人造石油。
间接液体先把煤气化，再将得到的CO,H2在催化剂存在下加热转化为人造石油： nCO+2nH2→（H2）+nH2O 2nCO+nH2→（H2）+nCO2 nCO+(2n+1)H2→nH2n+2+nH2O 其优点是操作简单便更利于工业化大量生产。可见，在煤液化成人造石油的过程中，还将对人有害的硫等元素除去，减少了对环境的污染，这是煤的液化受到人们重视与欢迎的另一原因。
据最近报道，我国科学院将启动“煤变油”项目。关键技术催化剂研究一旦获重大突破，万吨“煤变油”装置将崛起山西，这必将大大优化我国的能源结构，并促进中西部经济发展与改善大中城市的生态环境。
三、一碳化学 一碳化学也是因20世纪70年代的石油危机而引发的另一重大课题。上述的煤的间接液化制人造石油的反应也属于一碳化学的反应，即以CO和H2在催化剂作用下合成长链的烷烃、烯烃等石油成份的化合物。
目前一碳化学快速发展，还用于合成醇类等物质，例如nCO+2nH2→CnH2n+1OH+(n-1)H2O。现在一碳化学不仅包括CO为原料的化学，且也包括一个碳原子的非一氧化碳物质如CH3O,CO2等为原料的化学，如美国飞马公司利用新型催化剂以CH2OH为原料合成汽油，产率非常高。
一碳化学正在逐步展示出美好的前景，所以将煤加工成CO再以其一碳化学为基础也可以更大地提高煤的综合利用的经济价值。 煤是一种不能再生的资源，且含有多种宝贵成分，经加工后还可以生成更多用途更广泛的物质。
因此，煤虽然可直接用作燃料，但只有对煤实行综合利用才是不失为合理使用自然资源的举措。高中化学课本中介绍的煤的干馏是其中的措施之一。
除此之外，再简介部分其他的措施。其中“煤的气化，煤的液化”在新编高中化学第一册第21面中已顺便提到，但具体内容未作介绍。
一、煤的气化 煤的地下气化：在100多年前，伟大的化学家门捷列夫就提出了设想：将地下的煤就地气化，然后用管道输送到地面。当时许多人对此想法予以嘲笑，认为这是异想天开。
然而丰富的想象却是创新的条件之一。到20世纪70年代初石油危机发生后，煤的地下气化被化学家所重视。
其中前苏联最感兴趣，并在它解体前终于创新出了向煤层加压通氧的地下气化法，投资费用比采煤低50%。其原理为：先在地面上每隔一定距离向地下煤层打进气孔和排气孔，然后通过进气孔向煤层鼓入空气或氧气，使煤层发生燃烧，结果就产生了CO2,CO2沿着煤层的缝隙向还没有燃烧的煤层移动并反应生成CO，将CO由排气孔引到地面。
煤的地面气化：即常见的将煤与有限的空气和水蒸气反应，就得到称为半煤气的混合气体：水蒸气+煤+空气→CO+H2+N2。因其中N2的含量过高而增加运输负担。
