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煤化工总体说明内容
1、煤化工、煤化工产业链、传统煤化工、现代煤化工
2、煤气化
3、煤气净化
4、煤热解
5、煤炭深加工
6、费托合成
7、煤制油
8、煤炭直接液化
9、煤炭间接液化
10、煤制甲醇
11、煤制二甲醚
12、煤制天然气
13、煤制烯烃、MTO和MTP
14、煤制乙二醇
15、煤制芳烃
16、多联产
17、IGCC
18、碳一化学（碳一化工）
19、褐煤提质
20、低阶煤洁净转化
21、洁净煤技术
22、能源加工转换效率
1、煤化工、煤化工产业链、传统煤化工、现代煤化工
煤化工是以煤为原料生产化学品、能源产品的工业。即以煤为原料，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。
按照产业发展成熟度和发展历程煤化工可分为传统煤化工与新型煤化工。
产业链是产业经济学中的一个概念，是各个产业部门之间基于一定的技术经济关联，并依据特定的逻辑关系和时空布局关系客观形成的链条式关联关系形态。
煤化工产业链是指基于化工产品上下游（包括原料）为联系的产品链条，一般包括原料（主要是煤炭）和多种化工产品。
（1）传统煤化工
传统煤化工的产业链主要包括煤焦化、合成氨、煤制电石等。
传统煤化工的主要产品路线包括“煤-电石-PVC”、“煤-焦炭”、“煤-合成氨-尿素”等，涉及焦化、电石、合成氨等工业领域。
（2）现代煤化工
现代煤化工又称“新型煤化工”，现代煤化工以洁净能源和化学品为主要目标产品，通常包括煤制油、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制芳烃等产业链。
换句话说，现代煤化工主要产品以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气。聚乙烯原料、聚丙烯原料、甲醇、二甲醚以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。
2、煤气化
煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
煤气化是煤化工的“龙头”，也是煤化工的基础。
煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油（个别气化技术）、灰渣等副产品。煤气化工艺技术分为：固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类，各种气化技术均有其各自的优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。
（1）固定床气化技术
碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6～50mm，气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。该技术氧耗量较低，原料适应性广，可以气化变质程度较低的煤种（如褐煤、泥煤等），得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术。
（2）流化床气化技术
粉煤流化床加压气化又称之为沸腾床气化，这是一种成熟的气化工艺，在国外应用较多，该工艺可直接使用0～6mm碎煤作为原料，备煤工艺简单，气化剂同时作为流化介质，炉内气化温度均匀，典型的代表有德国温克勒气化技术，山西煤化所的ICC灰融聚气化技术和恩德粉煤气化技术。
虽然近年来流化床气化技术已有较大发展，相继开发了如高温温柯勒（HTW）、U-Gas等加压流化床气化新工艺以及循环流化床工艺（CFB），在一定程度上解决了常压流化床气化存在的带出物过多等问题，但仍然存在煤气中带出物含量高、带出物碳含量高且又难分离、碳转化率偏低、煤气中有效成分低，而且要求煤高活性、高灰熔点等多方面问题。
（3）气流床气化技术
气流床加压气化技术大都以纯氧作为气化剂，在高温高压下完成气化过程，粗煤气中有效气（CO+H2）含量高，碳转化率高，不产生焦油、萘和酚水等，是一种环境友好型的气化技术。
气流床气化技术主要分为水煤浆气化技术和粉煤气化技术，水煤浆气化技术的典型代表有：GE 水煤浆加压气化技术、康菲石油公司的E-Gas水煤浆气化技术、华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、清华大学非熔渣—熔渣氧气分级气化技术以及西北化工研究院的多元料浆气化技术。粉煤气化技术典型代表有Shell的SCGP 粉煤气化技术、西门子公司的GSP粉煤气化技术、西安热工研究院的两段式干粉煤加压气化技术和北京航天动力研究所的HT-L气化技术等。
3、煤气净化
煤气净化是指利用吸收、吸附、化学催化等方法对煤气中的有毒物和杂质进行脱除以满足后续工序要求的净化过程。
煤气净化主要包括脱硫、二氧化碳的脱除、硫回收、除尘、一氧化碳变换及煤气中其他杂质的脱除等。
煤气净化方法有物理吸收法、化学吸收法、吸附法等。
（1）物理吸收法
物理吸收是用液体吸收有害气体和蒸气时的纯物理溶解过程。它适用于在水中溶解度比较大的有害气体和蒸气。一般吸收效率较低。如用水吸收氨气。
物理吸收的程度，取决于气-液平衡，只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行。由于物理吸收过程的推动力很小，吸收速率较低，因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气液平衡时该气体的分压。物理吸收速率较低，在现代气体净化中很少单独采用物理吸收法。
（2）化学吸收法
化学吸收是在吸收过程中伴有明显的化学反应，而不是纯溶解过程。化学吸收效率高，是目前应用较多的有害气体处理方法，如用氢氧化钠溶液吸收酸性气体。
在化学吸收过程中，被吸收气体与液体相组分发生化学反应，有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。增加了吸收过程的推动力，即提高了吸收效率又降低了被吸收气体的气相分压。因此，化学吸收速率比物理吸收速率大得多。
（3）吸附法
利用多孔性固体材料来吸附有害气体和蒸气的方法，称为吸附法。吸附法最适用于处理低浓度废气。被吸附的物质称为吸附质，吸附材料称为吸附剂。吸附法是借助于固体吸附剂和有害气体及蒸气分子间具有分子引力、静电力及化学键力而进行吸附的。
4、煤热解
煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同的温度下发生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程。煤热解的结果是生成煤气、焦油、焦炭等产品。尤其是低阶煤热解能得到高产率的焦油和煤气。焦油经加氢可以制取汽油、柴油和喷气燃料，是石油的替代品。煤气是使用方便的燃料，可成为天然气的替代品。
目前，国内研究煤热解技术的单位众多，比较典型的技术有大连理工大学开发的褐煤固体热载体干馏多联产工艺、北京煤化所开发的MRF热解工艺、浙江大学和清华大学开发的以流化床热解为基础的循环流化床热电多联产工艺、北京动力经济研究所和中国科学院工程热物理研究所的以移动床为基础的热电气多联产工艺、济南锅炉厂的多联供工艺、中国科学院山西煤化所和中国科学院过程工程研究所的“煤拔头工艺”等。
5、煤炭深加工
煤炭深加工是指以技术创新为手段，通过对煤炭加工转化多种单项技术进行耦合、集成，联合生产多种清洁燃料、化工原材料以及热能、电力等产品，是实现煤炭资源的综合利用，提高煤炭转化效率，促进煤化工产业结构调整和优化发展的重要途径。目前主要包括以煤为原料加工生产油品、天然气、二甲醚、合成氨、烯烃、乙二醇、芳烃等为核心的煤炭综合加工利用，以及煤炭分质利用、煤化电联产等新技术的集成。
我国煤炭加工利用的历史较长，目前国内多项煤炭深加工技术取得突破。以神华煤炭直接液化技术、大连化物所甲醇制低碳烯烃技术、中科合成油公司煤炭间接液化技术、华东理工大学多喷嘴水煤浆气化技术等为代表的一批国内自主科研成果已成功地在大型工程中进行示范。例如神华鄂尔多斯108万吨/年煤直接液化、神华包头60万吨/年煤制烯烃等示范工程，均是采用国内自主核心技术建设的世界首套大型工业化装置，突破了工程化及大型装备制造等难题，取得了宝贵经验。
6、费托合成
费托（Fischer-Tropsch）合成是煤炭间接液化的核心技术之一，德国化学家F.Fischer 和H.Tropsch首先发现了这一反应因此得名，简称FT合成。它是以煤气化产生的合成气(CO和H2）为原料在催化剂和适当反应条件下合成烃类液体产品的工艺过程。
FT合成反应十分复杂，通过控制反应条件和采用不同的催化剂，可以调整产物的分布，生产CH4、H2（燃料气）、C5～C12烃（汽油）、C13～C19烃（柴油）、C20～C30烃（石蜡及重油）等多种产品。
我国中科合成油技术有限公司自主研制了铁系催化剂为基础的费托合成技术。目前，内蒙伊泰集团、山西潞安集团和神华集团分别利用该技术建成16～18万吨工业化示范装置，运行效果良好。
7、煤制油
煤制油（Coal-to-liquids, CTL）是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。
8、煤炭直接液化
煤炭直接液化是指在高温、高压条件下，在催化剂和溶剂作用下使煤中大分子进行裂解加氢，直接转化成液体，再进一步加工精制成汽油、柴油等燃料油。
煤炭直接液化的工艺过程主要包括：煤的破碎与干燥、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化、液体产品分馏和精制，以及煤气化制取氢气等部分。截止目前，煤炭直接液化工艺已经发展到第三代，典型的工艺有：德国IGOR公司和美国碳氢化合物研究（HTI）公司的两段催化液化工艺和日本的NEDOL工艺等。我国从八十年代初开始开展煤炭直接液化技术研究，目前具有自主知识产权的神华煤直接液化工艺及成套技术已在神华鄂尔多斯百万吨直接液化项目上成功应用。
9、煤炭间接液化
煤炭间接液化是指以煤气化生产的合成气（CO和H2）为原料，在一定温度和压力下，在催化剂的作用下的合成油品、化工原料等产品。
煤炭间接液化的工艺过程主要包括煤气化、变换、净化、费托合成和粗油品加工等，其中费托合成为技术核心，又可分为高温合成与低温合成两类，高温合成得到的主要产品有石脑油、丙烯、α-烯烃和柴油等，低温合成的主要产品是柴油、航空煤油、蜡和液化石油气（LPG）等。
我国从20世纪80年代开始进行铁基、钴基两类催化剂、费托合成反应器等煤炭间接液化技术研究及工程开发。目前，我国已成为世界上少数几个拥有自主煤煤炭间接液化技术的国家之一。
10、煤制甲醇
煤制甲醇是指以煤为原料，通过煤气化（煤与氧气、蒸汽在高温下发生气化反应）生成含氢气和一氧化碳的合成气，经调整组分（调整氢碳比等）、净化（脱除硫化氢、二氧化碳等）后，送甲醇合成装置在高温高压（或中温中压）下通过催化剂（CuO等）生产甲醇。
甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。甲醇经脱水可以生成乙烯、丙烯等低碳烯烃，建立了煤化工和石油化工之间的桥梁。它广泛用于有机合成、医药、农药、涂料、染料、汽车和国防等工业中。
11、煤制二甲醚
二甲醚（CH3OCH3）具有易压缩、冷凝、气化及互溶性好等特性，广泛用于气雾制品喷射剂、氟利昂替代制冷剂和溶剂等。其储运、燃烧安全性，预混气热值和理论燃烧温度等性能指标均优于石油液化气，可作为城市管道燃气使用。
煤制二甲醚主要两条技术路线：一是煤经甲醇合成二甲醚（两步法），即煤经气化、净化后先合成甲醇，再由甲醇脱水生成二甲醚；二是直接合成二甲醚（一步法），即煤经气化后，生成含氢气和一氧化碳的合成气，经精制后在合成塔中直接合成二甲醚。目前，两步法已成为二甲醚生产的主流工艺，一步法较少用于大规模工业化生产。
12、煤制天然气
煤制天然气通常指采用已开采原煤，经过气化工艺来制造合成天然气（Synthetic Natural Gas, SNG）。在实践中，业界往往把煤地下气化（亦称为地下采煤，Underground Coal Gasification, UCG）也作为煤制天然气的一种。全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，而中国的煤制天然气在规划产能层面规模列世界之最。
煤制天然气是指煤经过气化产生合成气，再经过甲烷化处理，生产代用天然气（SNG）。煤制天然气的能源转化效率较高，技术已基本成熟，是生产石油替代产品的有效途径。
煤制天然气典型流程包括：备煤、空分、气化、废水处理、变换、净化、硫回收、甲烷化、加压、SNG干燥、SNG输送等。
13、煤制烯烃、MTO和MTP
煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。
煤制烯烃主要包括两种工艺路线即MTO和MTP。
MTO是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，主要生产乙烯工艺技术；MTO的产品是乙烯、丙烯和少量的正丁烯。
MTO的裂解反应器是流化床，催化剂是SAPO-34。
MTP是指以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，借助类似催化裂化装置的流化床反应形式，主要生产丙烯的工艺技术。MTP的产品是丙烯、石脑油、LPG（LPG指常温下加压（约1兆帕左右）而液化的石油气，主要成分是C3及C4烃类）和很少量的乙烯。
MTP的裂解反应器是固定床，催化剂是ZSM-5。
MTP的催化反应是分为两步进行的，第一步就是MTO，第二步是将MTO反应生成的乙烯、丁烯、戊烯等通过第二反应器（EBTP反应），通过催化剂选择再转化为丙稀的过程。
因此，MTP技术比MTO技术更加复杂，难度更大。MTP装置同时也可以生产MTO的全部产品，但MTO装置是达不到MTP装置的丙稀高选择性。这就是MTP技术和MTO技术的本质区别。
14、煤制乙二醇
以煤为原料制备乙二醇，目前主要有三条工艺路线：
（1）直接法
以煤气化制取合成气(CO+H2)，再由合成气一步直接合成乙二醇。此技术的关键是催化剂的选择，在相当长的时期内难以实现工业化。
（2）烯烃法
以煤为原料，通过气化、变换、净化后得到合成气，经甲醇合成，甲醇制烯烃（MTO）得到乙烯，再经乙烯环氧化、环氧乙烷水合及产品精致最终得到乙二醇。该过程将煤制烯烃与传统石油路线乙二醇相结合，技术较为成熟，但成本相对较高。
（3）草酸酯法
以煤为原料，通过气化、变换、净化及分离提纯后分别得到CO和H2，其中CO通过催化偶联合成及精制生产草酸酯，再经与H2进行加氢反应并通过精制后获得聚酯级乙二醇的过程。该工艺流程短，成本低，是目前国内受到关注最高的煤制乙二醇技术，通常所说的“煤制乙二醇”就是特指该工艺。
15、煤制芳烃
煤制芳烃是指以煤为原料，通过煤气化技术进行芳烃的合成。
煤制芳烃作为新兴的芳烃生产技术，近年来才受世人关注。以煤为原料生产芳烃技术可分两大类：合成气直接制芳烃技术；合成气制甲醇后再生产芳烃的合成气间接制芳烃技术。合成气间接制芳烃技术又分为：
（1)从甲醇起步，以生产芳烃BTX为目的的甲醇芳构化技术；
（2)以生产对二甲苯为目的的甲苯甲基化技术；
（3)以生产烯烃联产芳烃的组合技术。
甲醇制芳烃是煤制芳烃中的相对成熟的路线。煤制芳烃由于发展时间较短，目前尚未有完全工业化生产的装置。在一众煤制芳烃的生产技术中，甲醇制芳烃是发展较早、技术相对成熟的生产路线，目前已有成功运行的中试装置。甲醇芳构化技术是在择形分子筛催化剂的催化作用下进行的，其反应机理主要包括3个关键步骤：甲醇脱水生成二甲醚，甲醇或二甲醚脱水生成烯烃，烯烃最终经过聚合、烷基化、裂解、异构化、环化、氢转移等过程转化为芳烃和烷烃。
理论上若甲醇完全转化为芳烃，则每生产1吨苯、甲苯或二甲苯分别需要消耗甲醇2.46吨、2.43吨、2.42吨，同时副产大量的氢气和水。而实际过程中还伴有其他副反应的发生，使得芳烃的总选择性降低，通常需要3吨以上甲醇才能获得1吨BTX。
16、多联产
多联产技术是利用物理化学方法达到煤的高效、洁净利用的途径。它以煤炭气化为中心，可以将95％以上的煤转换成一种称之为合成气的可燃气体。将合成气用于联合循环发电，可以获得比常规燃煤发电高的能源利用效率。多联产、洁净化技术是实现煤基洁净能源的有竞争力的途径。
多联产的原理，是将煤气化后先通过一个反应器做化工产品，剩下尾气再去燃烧发电。多联产相当于把化工和发电两个过程耦合起来，能量利用效率可以提高10%～15%，同时，化工产品增值量比较大，并且能够实现调峰。煤的气化系统很贵，如果能实现化工和发电相互调整，气化系统就能始终稳定运行，降低发电成本。
17、IGCC
IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整体煤气化联合循环发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。
第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置）；第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平做功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。
IGCC技术把洁净的煤气化技术与高效的燃气──蒸汽联合循环发电系统结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45%，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右，远低于排放标准1200 mg/Nm3，氮氧化物排放只有常规电站的15%～20%，耗水只有常规电站的1/2～1/3，对于环境保护具有重大意义。
18、碳一化学（碳一化工）
碳一化学又称C1化学或一碳化学，是研究以含有一个碳原子的物质为原料合成工业产品的有机化学及工艺。
这里所说的含有一个碳原子的物质包括CO、CO2、CH4、CH3OH及HCHO等。
70年代中期，首先在日本提出了C1化学的概念。与此同时，美国孟山都公司用低压甲醇羰基化制取醋酸技术获得工业应用；美国莫比尔化学公司ZSM－5分子筛催化剂成功地应用于甲醇转化制汽油；中东、加拿大等天然气产量丰富的国家，由天然气制甲醇生产能力加速提高，导致大量甲醇进入市场。因此，近年来C1化学不仅研究以合成气，而且也研究以甲醇作为重要的基础原料，来合成一系列以乙烯为基础原料生产的基本有机化工产品。
与之相对应，碳一化工是在碳一化学基础上发展起来的以一个碳原子的物质为原料合成工业产品的工业。
从这个角度上来说碳一化学是碳一化工的基础，通过碳一化工生产的化工产品主要包括液体燃料与燃料添加剂、低碳烯烃、合成低碳醇，也包括甲醇及其系列产品、甲醛及其系列产品等六大类化工产品。
煤化工很多产品的生产就是碳一化工的范畴，或者可以说正是由于碳一化学的快速进展才带动了煤化工产业的发展。
19、褐煤提质
褐煤提质是指褐煤在高温下经受脱水和热分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作用和过程引起的。所以,褐煤的提质过程主要是褐煤的脱水过程。
一般上褐煤提质项目以褐煤原煤为原料，通过褐煤热解制取提质煤和焦油，焦油通过初加工得到酚类、轻质油、重质油、沥青等副产品。
褐煤提质属于低阶煤综合利用的范畴。
20、低阶煤洁净转化
低阶煤主要是指恒湿无灰基高位发热量(Qgr，Maf)<24 MJ/kg的褐煤和低变质烟煤(不粘煤、弱粘煤和长焰煤)。其中，褐煤主要分布于内蒙古东部和云南等地区；低变质烟煤主要分布于陕西、内蒙古西部、新疆等地区。
低阶煤目前多数用于加热燃料或发电原料，资源浪费和环境污染问题严重，必须进行洁净转化，热解提质与其他工艺或产品优化组合成不同的多联产技术是低阶煤高效利用方向。
我国低阶煤资源丰富，约占煤炭总储量的46%，其中褐煤占保有煤炭储量的13%，低变质烟煤占保有煤炭储量的33%。但由于低阶煤具有水分含量高(20%至50%)、挥发分高、热值低、易风化和自燃的特点，不利于长距离输送和贮存，只能就地加工转化，目前多数用于加热燃料或发电原料，造成资源浪费，环境污染严重。因此，低阶煤必须洁净转化。
21、洁净煤技术
洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。洁净煤技术（CCT）一词源于美国,旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。
传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术，即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术，国外煤炭的洗选及配煤技术相当成熟，已被广泛采用；目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术，发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。根据我国国情，洁净技术包括：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进的燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池。
22、能源加工转换效率
能源加工转换效率指一定时期内能源经过加工、转换后，产出的各种能源产品的数量与同期内投入加工转换的各种能源数量的比率。它是观察能源加工转换装置和生产工艺先进与落后、管理水平高低等的重要指标。
能源加工转换效率计算公式为：
能源加工转换效率=能源加工、转换产出量／能源加工、转换投入量×100%
在国务院印发的《能源发展“十二五”规划》，对于煤化工相关产业链能源加工转换效率的具体要求为“‘十二五’时期，新开工煤制天然气、煤炭间接液化、煤制烯烃项目能源转化效率分别达到56%、42%、40%以上。”
