四、天然气与煤化工

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章,天,天然,气,气化工,与,与煤化,工,工,6.1,天,天然气,与,与煤,天然气,是,是蕴藏,在,在地层,中,中的可,燃,燃气体,，,，其主,要,要成分,是,是,甲烷,，也有少,量,量的乙烷,、,、丙烷、,丁,丁烷和戊,烷,烷等低级,烷,烷烃。有,时,时也含有,氮,氮气、二,氧,氧化碳和,硫,硫化氢等,气,气体。,与其他化,石,石燃料相,比,比，天然,气,气燃烧时,仅,仅排放少,量,量的二氧,化,化碳粉尘,和,和极微量,的,的一氧化,碳,碳、碳氢,化,化合物、,氮,氮氧化物,，,，是一种清洁的能,源,源。天然气,分,分为干气,与,与湿气：,干气的主,要,要成分为,甲,甲烷，通,常,常含量达8090%；常,温,温时加一,定,定压力不,能,能液化。,湿气中的,甲,甲烷含量,一,一般低于80%，,常,常温时加,一,一定压力,可,可部分液,化,化,液化气,。,6.1.1天然气,资,资源与组,成,成,气田,油,油田气,瓦斯气,目前，刚,刚,刚探明的,龙岗气田,是中国最,大,大的气田,，,，经济可,采,采储量就,达,达7000亿立方,米,米，,内蒙古苏,里,里格气田,排名第二,，,，已探明,储,储量5336亿立,方,方米，,普光气田,排名第三,，,，已探明,储,储量3560亿立,方,方米。,我国已探,明,明的经济,可,可采储量,加,加起来只,有,有2.5,万,万亿立方,米,米。,天然气资,源,源,我国三大,公,公司的油,气,气储量,油气田的,争,争夺,6.1.2 煤资,源,源与组成,煤是由高,等,等植物经,生,生物化学,、,、物理化,学,学和地球,化,化学作用,转,转变成的,固,固体有机,可,可燃矿物,。,。,煤化序列,为,为：,植物,泥炭(,腐,腐泥),褐,褐煤烟,煤,煤无烟,煤,煤。,成煤植物,中,中所有组,分,分都参与,了,了煤的形,成,成过程，,其,其中主要,是,是纤维素,和,和木质素,。,。,6.1.2 煤资,源,源与组成,煤的组成,以,以有机质,为,为主体，,构,构成有机,高,高分子的,主,主要是碳,、,、氢、氧,、,、氮等元,素,素。煤中,存,存在的元,素,素有数十,种,种之多，,但,但通常所,指,指的煤的,元,元素组成,主,主要是五,种,种元素、,即,即碳、氢,、,、氧、氮,和,和硫。在,煤,煤中含量,很,很少，种,类,类繁多的,其,其他元素,，,，一般不,作,作为煤的,元,元素组成,，,，而只当,作,作煤中伴,生,生元素或,微,微量元素,。,。,一般认为,，,，煤是由,带,带脂肪侧,链,链的大芳,环,环和稠环,所,所组成的,。,。这些稠,环,环的骨架,是,是由碳元,素,素构成的,。,。因此，,碳元素,是组成煤,的,的有机高,分,分子的最,主,主要元素,。,。,燃料,碳,氢,氧和氮,低发热量,泥煤,60-70,5-6,26-38,8380-10500,褐煤,70-80,5-6,16-27,10500-16700,烟煤,80-90,4-5,6.2-16.7,20900-29300,无烟煤,90-98,1-3,1.2-4.3,20900-25100,不同煤的,元,元素组成,和,和发热值,6.2天,然,然气化工,天然气化,工,工是以天,然,然气为原,料,料生产化,学,学产品的,工,工业，一,般,般包括天,然,然气的净,化,化分离、,化,化学加工,（,（所含甲,烷,烷、乙烷,、,、丙烷等,烷,烷烃的加,工,工利用）,。,。,从地下采,出,出的天然,气,气，在气,井,井现场，,经,经,脱水、脱,砂,砂,与分离凝,析,析油后，,根,根据气体,组,组成情况,进,进行进一,步,步的净化,分,分离加工,。,。富含硫,化,化物的天,然,然气，必,须,须经过,脱硫,处理，以,达,达到输送,要,要求，副,产,产品的硫,磺,磺作为硫,资,资源，用,以,以生产硫,酸,酸、二硫,化,化碳等一,系,系列硫化,物,物；脱硫,后,后，天然,气,气经过深,冷,冷分离，,可,可得到,液化天然,气,气,；若天然,气,气富含稀,有,有气体氦,，,，可同时,得,得到氦气,；,；若天然,气,气是富含,乙,乙烷以上,烷,烷烃的湿,气,气，则可,同,同时得到,天,天然气凝,析,析液，后,者,者常采用,精,精馏的方,法,法，以回,收,收乙烷、,丙,丙烷、丁,烷,烷，并且,还,还有一部,分,分凝析油,。,。,6.2.1 净化,分,分离,包括在高,温,温下进行,的,的天然气,热,热裂解，,主,主要生产,乙炔和炭,黑,黑,；天然气,蒸,蒸汽转化,或,或天然气,的,的部分氧,化,化，可制,得,得,合成气,（CO，,甲,甲烷，H,2,）,；,天然气经,过,过氯化、,硫,硫化、硝,化,化、氨化,氧,氧化、氧,化,化可制得,甲,甲烷的各,种,种衍生物,；,；湿性天,然,然气中的,乙,乙烷、丙,烷,烷、丁烷,和,和天然气,凝,凝析液等,，,，经蒸汽,裂,裂解或热,裂,裂解可生,产,产,乙烯、丙,烯,烯和丁二,烯,烯,；丁烷脱,氢,氢或氧化,可,可生产丁,二,二烯或醋,酸,酸、甲基,乙,乙基酮、,顺,顺丁烯二,酸,酸酐等。,6.2.2,化,化,学,学,加,加,工,工,主,要,要,产,产,品,品,：,：,合,成,成,氨,氨,、,、,尿,尿,素,素,、,、,甲,甲,醇,醇,、,、,甲,甲,醛,醛,和,和,乙,乙,烯,烯,。,。,在,世,世,界,界,合,合,成,成,氨,氨,产,产,量,量,中,中,，,，,约,约,80,以,天,天,然,然,气,气,为,为,原,原,料,料,。,。,世,世,界,界,氨,氨,厂,厂,建,建,设,设,重,重,点,点,正,正,由,由,过,过,去,去,欧,欧,美,美,等,等,国,国,转,转,向,向,天,天,然,然,气,气,资,资,源,源,丰,丰,富,富,地,地,区,区,。,。,石,石,脑,脑,油,油,或,或,燃,燃,料,料,油,油,为,为,原,原,料,料,的,的,氨,氨,厂,厂,将,将,逐,逐,步,步,向,向,天,天,然,然,气,气,或,或,煤,煤,为,为,原,原,料,料,过,过,渡,渡,。,。,甲,醇,醇,为,为,世,世,界,界,大,大,宗,宗,有,有,机,机,化,化,工,工,产,产,品,品,之,之,一,一,，,，,世,世,界,界,甲,甲,醇,醇,生,生,产,产,中,中,70,以,天,天,然,然,气,气,为,为,原,原,料,料,。,。,天,然,然,气,气,为,为,原,原,料,料,的,的,乙,乙,烯,烯,装,装,置,置,生,生,产,产,能,能,力,力,约,约,占,占,世,世,界,界,乙,乙,烯,烯,生,生,产,产,能,能,力,力,的,的,32，,其乙烯收率,比,比以石脑油,等,等轻质石油,馏,馏分为原料,的,的约高一倍,。,。,化学加工的,主,主要产品,6.3 煤,的,的化工利用,随着世界经,济,济的增长和,人,人民生活水,平,平的提高，,石,石油供求矛,盾,盾日益突出,。,。20 世,纪,纪70年代,末,末开始至今,，,，出现了两,次,次大的石油,危,危机，加之,石,石油价格大,起,起大落，严,重,重危及各国,经,经济、能源,和,和安全。因,此,此，调整能,源,源结构、开,辟,辟多种能源,利,利用渠道，,合,合理开发利,用,用煤炭资源,已,已成为有识,之,之士的共识,。,。,世界煤炭总,储,储量107539亿吨,，,，其中硬煤81300,亿,亿吨。拥有,煤,煤炭资源的,国,国家大约70个，其中,储,储量较多的,国,国家有中国,、,、俄罗斯、,美,美国、德国,、,、英国、澳,大,大利亚、加,拿,拿大、印度,、,、波兰和南,非,非地区，它,们,们的储量总,和,和占世界的88%，而,世,世界现已探,明,明的煤炭储,量,量是石油的,6.3,倍。世界,煤,煤炭资源十,分,分丰富，发,达,达国家已投,入,入大量资金,研,研究洁净煤,技,技术，煤化,工,工的比例有,所,所回升，这,是,是煤化工发,展,展的新趋势,。,。,煤炭储量,我们国家能,源,源现在,70%,还是要靠煤,（,（,我国煤94,集中在大,别,别山秦岭,昆仑山一,线,线以北地区,）,）。,但是我国在,煤,煤炭开采这,个,个领域问题,相,相当严重，,煤,煤开采过程,中,中造成环境,的,的破坏、资,源,源的浪费、,人,人员的伤亡,。,。煤炭利用,效,效率低、污,染,染严重。要,改,改变这个状,态,态，一方面,要,要在煤的先,进,进发电方面,做,做工作，另,一,一个方面就,是,是把煤转化,成,成其他的东,西,西，比如转,化,化成油，转,化,化成化工产,品,品。,我国的煤炭,利,利用,我国煤矿分,布,布情况,小煤矿的现,状,状,煤老板的阔,绰,绰,用煤炼焦时,，,，副产约3%的,煤焦油,，煤焦油富,含,含,苯、甲苯、,萘,萘,等有用芳烃,，,，将这些芳,烃,烃提取出来,，,，为染料生,产,产提供了充,足,足原料。随,后,后，人们用,焦,焦炭和石灰,石,石融炼出电,石,石（CaC,2,），电石与,水,水反应轻而,易,易举地制得,乙炔,，利用乙炔,的,的特有活性,可,可制得氯乙,烯,烯、醋酸乙,烯,烯、氯丁二,烯,烯、三氯乙,烯,烯、丙烯腈,、,、乙醛、异,戊,戊二烯等有,机,机原料，再,由,由此衍生最,终,终产品，这,是,是煤化工最,灿,灿烂的历史,阶,阶段。,煤的过去,温室效应！,正是由于存,在,在这种效应,，,，地球才能,保,保持较高的,温,温度，创造,出,出适宜生命,存,存活的环境,。,。要是没有,温,温室气体，,近,近地层平均,气,气温要比现,在,在下降33,，地球会,变,变成一个寒,冷,冷的星球。,但,但是，近几,十,十年来由于,人,人口增加、,工,工业发展、,城,城市增多、,森,森林砍伐等,原,原因，大气,中,中二氧化碳,、,、甲烷、氟,利,利昂等温室,气,气体显著增,加,加，导致异,常,常天气频繁,发,发生，对社,会,会和经济发,展,展产生严重,的,的影响。,近100年,来,来，大气中,的,的二氧化碳,含,含量已经增,加,加了20%,。,。,大量煤炭作,为,为终端能源,直,直接消费，,尤,尤其是在燃,烧,烧技术落后,、,、效率低下,的,的情况下消,费,费，引起严,重,重的环境问,题,题，大量排,放,放二氧化硫,及,及其引发的,酸,酸雨，已成,为,为影响许多,地,地区经济社,会,会发展的重,要,要因素。燃,煤,煤工业锅炉,是,是继燃煤电,站,站后中国的,第,第二大类用,煤,煤设备，也,是,是第二大污,染,染源。,6.3.1,煤,煤的干馏,煤在隔绝空,气,气条件下加,热,热至较高温,度,度而发生的,一,一系列物理,变,变化和化学,反,反应的复杂,过,过程，称为,煤的,热,热解,，或,称,称热,分,分解,和,和,干馏,。,煤粉,隔,隔绝,空,空气,受,受到,强,强热,时,时，,有,有气,体,体生,成,成。,这,这些,气,气体,经,经过,冷,冷却,可,可凝,结,结，,并,并分,为,为两,层,层，,上,上层,为,为澄,清,清、,透,透明,的,的液,体,体，,下,下层,为,为黑,褐,褐色,粘,粘稠,的,的油,状,状物,煤,焦,焦,油,油,。,另,另,一,一,部,部,分,分,没,没,有,有,凝,凝,结,结,的,的,气,气,体,体,可,可,以,以,点,点,燃,燃,，,，,这,这,种,种,气,气,体,体,叫,叫,做,做,焦,炉,炉,气,气,。,反,反,应,应,完,完,毕,毕,后,后,的,的,黑,黑,灰,灰,色,色,的,的,固,固,体,体,物,物,质,质,叫,叫,做,做,焦,炭,炭,。,煤,干,干,馏,馏,的,的,主,主,要,要,产,产,品,品,和,和,用,用,途,途,干 馏 产 品,主 要 成 分,主 要 用 途,出炉煤气,焦炉气,氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳,气体燃料、化工原料,粗氨水,氨、铵盐,氮肥,粗苯,苯、甲苯、二甲苯,炸药、染料、医药、农药、合成材料,煤 焦 油,苯、甲苯、二甲苯,酚类、萘类,染料、医药、农药、合成材料,沥