华工化学工艺学

第二章 化工资源及初步加工第一节 化学矿第二节 煤炭 第三节 石油

第四节 天然气第五节 其他化工资源

华工化学工艺学

化工资源及初步加工

引言化工资源包括以下几种: 1.矿产资源 2.海洋资源 3.农林牧渔产品及其他副产物 4.水

华工化学工艺学

第一节 化学矿

化工资源及初步加工 ——化学矿

一.中国化学矿资源 中国化学矿资源丰富。已探明储量的 有20多个矿种。 二.中国化学矿资源的特点和分布 1.资源比较丰富，但分布不均。 2.高品位矿储量比较少。 3.选矿比较困难，利用较为复杂。

华工化学工艺学

化工资源及初步加工 ——化学矿

三.矿资源利用对策 1.加强矿石采选技术的研究，走人工富集的道路2.加强矿产的综合利用技术研究，尽量从综合体 或复盐中提炼出有用的副产品以提高开采企业的 经济效益

3.针对中国现有矿藏品位低，运输费用高，因而 经济效益不好的现实状况，国家允许从国外进口 高品位的矿石。

华工化学工艺学

第二节 煤炭引言

化工资源及初步加工 ——煤炭

中国煤炭资源比石油和天然气丰富，可供开 采的量为0.1145Tt,占世界可供开采量的12.6%, 据世界第三位。2012年的开采量达3.66Gt,据世 界第一位。煤炭在20世纪50年代前，曾是制取有机化学 品的主要资源。有机化学工业是以煤-电石-乙 炔为基础建立起来的。20世纪50年代后，逐渐被 石油和天然气取代。

华工化学工艺学

有机化学工业主要由石油和天然气为原料制 得。但随着石油资源的日益枯竭，煤化工和天然 气化工将会取代石油化工，成为获取有机化学品 的主要来源，有机化学工业也会发生质的飞跃。

华工化学工艺学

一.煤的种类和特征 1.煤的种类 a.腐植煤 由高等植物形成的煤，在自然界中分布 最广。又可细分为泥炭，褐煤，烟煤和无烟煤。

化工资源及初步加工 ——煤炭

b.残植煤 由高等植物中稳定组分富集而形成的煤。 在自然界中分布不广，储量也不大。

c.腐泥煤 主要由湖沼，泻湖中的藻类等浮游生物 在还原环境下经过腐败而形成的。储量不多，研究 也比较少，可细分为藻煤，胶泥煤和油页岩等。d.其他 由藻类和较多的腐植煤形成的煤，称为腐 植腐泥煤，储量也不多。

华工化学工艺学

化工资源及初步加工 ——煤炭

2.煤的特征 a.腐植煤类和腐泥煤类的主要特征见表腐植煤类和腐泥煤类的几种重要特征种类 特征 颜色 光泽 用火柴燃烧 有机物的氢含量 低温焦油产率 腐植煤类 褐色和黑色 光亮的居多 不燃烧 一般 w(氢)<6% 一般小于 20% 腐泥煤类 褐色占多数 暗 燃烧，有沥青味 一般 w(氢)>6%,可达 11.5% 一般大于 25%

华工化学工艺学

化工资源及初步加工 ——煤炭

b.各种腐植煤的特征腐植煤又可细分为泥炭，褐煤，烟煤和无烟煤四大类： (1)泥炭，又称草

炭，呈棕褐色或黑褐色。含水量 高达85~95%,含碳量<50% (2)褐煤，大多呈褐色或暗褐色，相对密度1.1~1.4, 含碳量60~70%,热值为23~27MJ/kg (3)烟煤，呈灰黑色至黑色,相对密度为1.2~1.45, 含碳量75~90%,热值为27.2~37.2MJ/kg (4)无烟煤，俗称白煤或红煤，呈灰黑色，有金属 光泽。相对密度为1.4~1.8,含碳量90%以上，热值 为33.4~33.5MJ/kg (5)其他

华工化学工艺学

化工资源及初步加工 ——煤炭各种腐植煤的主要特征 特征 颜色 光泽 外部条带 燃烧现象 水分 相对密度 硬度 泥炭 棕褐色为主 无 有原始植物残体 有烟 多 —— 很低 褐煤 褐色，黑褐色 大多数暗 不明显 有烟 较多 1.1~1.4 低 烟煤 黑色 有一定光泽 呈条带状 多烟 少 1.2~1.45 较高 无烟煤 灰黑色 有金属光泽 无明显条带 无烟 较少 1.4~1.8 高

华工化学工艺学

二.煤的化学组成或分子结构

化工资源及初步加工 ——煤炭

1.煤的化学组成 煤中有机物主要有C,H,O及少量的N,S和P构成。煤的元素组成种类 组成 w(C)/ % w(H)/ % w(O)/ % 泥炭<50

褐煤 60~70 5~6 15~25

烟煤 75~90 4~5 5~15

无烟煤 90~98 1~3 1~3

5~6 25~35

华工化学工艺学

2.煤的分子结构 煤的分子结构以芳核为主，配以烷基侧链和含氧， 含氮，含硫基团，近似组成为(C135H97O9NS)m不同类型煤的基本结构单元示意图OH CH2 O H3CO O CHOH C O H2C

化工资源及初步加工 ——煤炭

低 挥 发 烟 煤CH2

O H2C O

褐 煤O

CHOH

OH O

高 挥 发 烟 煤

CH COOH CH3 OH

CH O 2 CC H O 2 H

CH2 HO OH

次 烟 煤

无 烟 煤

O

华工化学工艺学

三.选煤和煤的储存1.选煤

开采出的煤中含有大量杂质。一般原煤均需 选煤，将大量杂质从煤中除去，选煤厂的加工工 序主要有(见图): a.原煤准备作业 b.选煤和脱水作业 c.煤泥回收和洗水澄清 d.生产技术检查 e.产品运销作业

华工化学工艺学

装运

破碎

矿井

或

原煤受煤设施或经原煤质量均匀化设施

入场原煤 筛分 选矸洗矸 装运

入洗原煤

洗选和脱水 块精煤 未精煤

中煤 装运

煤泥水

大块矸石 装运

选后煤 破碎

煤泥回收及洗水澄清 浮选精煤 浮选尾煤(损失) 循环水

或经原煤质量均匀化设施

脱水或干燥

装运

入洗原煤

总精煤 装运 图2-2-3 选煤厂常用的加工程序图

洗选和脱水 洗矸 块精煤 未精煤

中煤

煤泥水

华工化学工艺学

化工资源及初步加工 ——煤炭 2.煤的储存 煤在空气中受氧气、水、温度的作用下会变 质，称作煤的风化。变质的煤不仅热值会降低， 炼焦和化工应用也会受到明显的影响，因此煤 的储存也相当重要。采用的办法有：

(1)隔绝空气(2)加强通风散热

(3)计划使用和运输煤炭

华工化学工艺学

四.煤炭的综合利用

化工资源及初步加工 ——煤炭

1.泥炭的综合利用 (1)直接利用 做燃料，建筑材料，农用肥料，亦可做工

业废 水废气的处理剂。 (2)化学和生化处理 水解得小分子有机酸，单元或多元醇，以及葡 萄糖等，水解残渣可制活性炭，溶剂抽提得泥炭蜡， 碱液抽提得腐蚀酸，磺化得离子交换树脂，氨化得 优质化肥，生化处理可得肥料、饲料、甲烷等. (3)泥炭热加工 可用作气化、液化、低温干馏的原料。由泥炭 分出的纤维用金属盐浸渍，经碳化可得金属石炭纤 维，泥炭也可做活性炭。

华工化学工艺学

2.褐煤的综合利用

化工资源及初步加工 ——煤炭

(1)直接利用 用作燃料，肥料，建筑材料，植物生长刺激剂， 吸附剂，铁矿石还原剂。 (2)褐煤的化学加工 用稀硝酸处理可得土壤改良剂，杀虫剂，用重 铬酸钾氧化可得铬腐殖酸，用作钻井泥浆的调整剂 和稳定剂，经水解可得脂肪酸，苯酚等 。 (3)褐煤的热加工 是气化，液化和炼焦的原料，经焙烧可得碳素 材料，经炭化可得活性炭。

华工化学工艺学

3.烟煤和无烟煤的综合利用煤种无烟煤

化工资源及初步加工 ——煤炭

几类煤种的主要利用途径主要利用途径民用燃料，合成氮肥、碳素料、 活性炭、磺化煤等的原料，烧制钙、 镁磷肥，烧石灰、水泥，直接作为还 原剂、瘦剂、过滤剂等 贫煤 瘦煤 焦煤 肥煤 长焰煤 民用、 动力发电、 工业锅炉的燃料， 气化原料 配煤炼焦的瘦化成分 优质炼焦的原料 配煤炼焦成分，干馏制城市煤气的 原料 动力，气化，民用燃料，低温干馏 原料 石煤 煤矸石 半石墨 不粘煤 天然焦

煤种弱粘煤

主要利用途径配煤炼焦， 气化原料， 电厂和 机车燃料 动力和民用燃料，气化原料 民用和锅炉燃料， 烧石灰和砖 瓦等， 制造煤气、 合成氨和小高 炉炼铁用原料 民用燃料， 制造碳化硅、 电石、 电极等碳素材料的原料 燃料，制造煤气、建筑材料、 造型砂的原料， 提炼结晶氯化铝 等化工产品 燃料， 制造建筑材料， 提炼化 工原料，肥料

华工化学工艺学

4.煤的化工利用 (1)煤的干馏 煤的干馏分为低温(500~600℃ )、中温(700 ~ 900℃)、高温(900 ~1100 ℃ )干馏三种。主要 产品有气态(煤气) 、液态(焦油)和固态(半焦或焦炭) 等。 煤高温干馏的气体产物经洗涤、冷却等处理后分 别得到煤焦油、氨、粗苯和焦炉煤气。产物中，最有 用的是粗苯；主要是苯、甲苯、二甲苯和三甲苯，作 为有机化工的原料；以及焦炉煤气，是热值很高的气 体燃料；也可分离出H2、CH4、C2H4等。

化工资源及初步加工 ——煤炭

华工化学工艺学

(2)煤的气化 煤的气化是将煤、焦或半焦在高温常压或加压条 件下，与气化剂反应转化为CO、H2等可燃气体的过 程。 气化剂主要是水蒸汽、空气或混合气，这一过程 主要是用来获得合成气(CO+H2)。 工业上

应用较广的有固定床气化法和沸腾床气化 法两种；固定床气化法是将水蒸汽通入炽热的煤层使 其发生下列反应而转化为合成气：C H 2O CO H 2C 2H 2 O CO2 2H 2

化工资源及初步加工 ——煤炭

CO2 C 2CO

华工化学工艺学

(3)煤基化工 产品包括煤制炭素制品、电石生产、褐煤蜡生 产、煤基甲醇制烯烃技术等工艺单元。CaO 3C CaC2 COCaC2 2H 2O C2 H 2 Ca(OH )2

化工资源及初步加工 ——煤炭

(4)煤制油(煤的液化 ) 主要产品是将煤中有机质大分子转化为中等分 子的液态产物 。 (5)煤炭多联产技术 包括煤气化联合循环发电、 煤气化-液体产品 -制氢-发电