煤化工發(fā)展史

初創(chuàng)時(shí)期　主要為冶金用焦和煤氣的生產(chǎn)。18世紀(jì)中葉由于工業(yè)革命的進(jìn)展，英國對(duì)煉鐵用焦炭的需要量大幅度地增加，煉焦?fàn)t應(yīng)運(yùn)而生。1763年發(fā)展了將煤用于煉焦的蜂窩式煉焦?fàn)t（圖1），它是由耐火磚砌成圓拱形的空室，頂部及側(cè)壁分別開有煤料和空氣進(jìn)口。點(diǎn)火后，煤料分解放出的揮發(fā)性組分，與由側(cè)門進(jìn)入的空氣在拱形室內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱量由拱頂輻射到煤層提供干餾所需的熱源，一般經(jīng)過48～72h，即可得到合格的焦炭。 　　18世紀(jì)末，煤用于生產(chǎn)民用煤氣。1792年，蘇格蘭人W.默多克用鐵甑干餾煙煤，并將所得煤氣用于家庭照明。1812年，這種干餾煤氣首先用于倫敦街道照明，隨后世界一些主要城市也相繼采用。1816年，美國巴爾的摩市建立了煤干餾工廠生產(chǎn)煤氣。從此，鐵甑干餾煤的工業(yè)就逐步得到發(fā)展。1840年，法國用焦炭制取發(fā)生爐煤氣，用于煉鐵。1875年，美國生產(chǎn)增熱水煤氣用作城市煤氣。1850～1860年，法國及歐洲其他國家相繼建立了煉焦廠。這時(shí)的煉焦?fàn)t已開始采用由耐火材料砌成的長方形雙側(cè)加熱的干餾室。室的每端有封閉鐵門，在推焦時(shí)可以開啟，這種爐就是現(xiàn)代煉焦?fàn)t（圖2）的雛形。焦炭雖是煉焦的主要目的產(chǎn)物，煉焦化學(xué)品的回收，也引起人們的重視。19世紀(jì)70年代德國成功地建成了有化學(xué)品回收裝置的焦?fàn)t，由煤焦油中提取了大量的芳烴，作為醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等工業(yè)的原料。 圖2　現(xiàn)代煉焦?fàn)t出焦側(cè)外觀 　　第一次世界大戰(zhàn)期間，鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展，同時(shí)作為火炸藥原料的氨、苯及甲苯也很急需，這促使煉焦工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，并形成煉焦副產(chǎn)化學(xué)品的回收和利用工業(yè)。1925年，中國在石家莊建成了第一座焦化廠，滿足了漢冶萍煉鐵廠對(duì)焦炭的需要。 　　1920～1930年間，煤低溫干餾的研究得到重視并較快發(fā)展，所得半焦可作民用無煙燃料，低溫干餾焦油則進(jìn)一步加工成液體燃料。1934年，在中國上海建成擁有直立式干餾爐和增熱水煤氣爐的煤氣廠，生產(chǎn)城市煤氣。 　　全面發(fā)展時(shí)期　第二次世界大戰(zhàn)前夕及大戰(zhàn)期間，煤化工取得了全面而迅速的發(fā)展。納粹德國為了發(fā)動(dòng)和維持戰(zhàn)爭，大規(guī)模開展由煤制取液體燃料的研究工作，加速發(fā)展液體燃料的工業(yè)生產(chǎn)。1923年發(fā)明的由一氧化碳加氫合成液體燃料的費(fèi)托合成法，1933年開始工業(yè)生產(chǎn)（圖3），1938年產(chǎn)量已達(dá)590kt。1931年，F(xiàn).柏吉斯由于成功地將煤直接液化制取液體燃料，而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)金。這種由煤高壓加氫液化制取液體燃料的方法（圖4），1939年已達(dá)到1.10Mt的年生產(chǎn)能力。在此期間，德國還建立了大型的低溫干餾工廠，以褐煤為主加入少量煙煤的壓型煤磚作為原料，開發(fā)了克虜伯-魯奇外熱式干餾爐及魯奇－斯皮爾蓋斯內(nèi)熱式干餾爐。所得半焦用于造氣，經(jīng)費(fèi)托合成制取液體燃料；低溫干餾焦油經(jīng)簡單處理后作海軍船用燃料，或經(jīng)高壓加氫制取汽油和柴油。1944年低溫干餾焦油年生產(chǎn)能力已達(dá)到945kt。第二次世界大戰(zhàn)末期，德國用加氫液化方法由煤及煤焦油年生產(chǎn)的液體燃料達(dá)4Mt，由煤生產(chǎn)液體燃料總量已達(dá)每年4.8Mt。與此同時(shí)，工業(yè)上還從煤焦油中提取各種芳烴及雜環(huán)有機(jī)產(chǎn)品，作為染料、炸藥等的原料。此外，由煤直接化學(xué)加工制取磺化煤、腐植酸和褐煤蠟的小型工業(yè)，及以煤為原料制取碳化鈣，進(jìn)而生產(chǎn)乙炔從而以乙炔為原料的化學(xué)工業(yè)也獲得發(fā)展。 圖3　30年代德國費(fèi)托合成裝置 圖4　30年代德國煤高壓加氫液化裝置 　　蕭條時(shí)期　第二次世界大戰(zhàn)后，由于大量廉價(jià)石油和天然氣的開采，除煉焦工業(yè)隨鋼鐵工業(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)展外，工業(yè)上大規(guī)模由煤制取液體燃料的生產(chǎn)暫時(shí)中止，不少工業(yè)化國家用天然氣代替了民用煤氣。以石油和天然氣為原料的石油化工飛速發(fā)展，致使以煤為基礎(chǔ)的乙炔化學(xué)工業(yè)的地位大大降低。值得提出的是南非由于其所處的特殊地理和政治環(huán)境以及資源條件，以煤為原料合成液體燃料的工業(yè)一直在發(fā)展。1955年SASOL-Ⅰ費(fèi)托合成法工業(yè)裝置建成。1977年，又開發(fā)了大型流化床反應(yīng)器，并先后開發(fā)SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ，1982年相繼建成兩座規(guī)模為年產(chǎn)1.6Mt的人造石油生產(chǎn)工廠。 　　技術(shù)開發(fā)時(shí)期　1973年中東戰(zhàn)爭以及隨之而來的石油大幅度漲價(jià)，使由煤生產(chǎn)液體燃料及化學(xué)品的方法又重新受到重視。歐美等國對(duì)此又進(jìn)行了開發(fā)研究工作，并取得了進(jìn)展。如在煤直接液化的方法中發(fā)展了氫煤法、供氫溶劑法(EDS)和溶劑精煉煤法(SRC)等；在煤間接液化法中發(fā)展了SASOL法，將煤氣化制得合成氣，再經(jīng)合成制取發(fā)動(dòng)機(jī)燃料；亦可將合成甲醇再轉(zhuǎn)化生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)汽油，或直接作為燃料甲醇使用。 　　由于石油的消耗量大，而煤的資源極為豐富，煤化工將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

煤化工新技術(shù)、新工藝的產(chǎn)業(yè)化離不開整體考慮和合理設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)基礎(chǔ)來源于全面的知識(shí)和成功的實(shí)踐。張慶庚、李凡、李好管編著的《煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》從化工工藝的角度出發(fā)，系統(tǒng)闡述了煤化工設(shè)計(jì)所涉及的各個(gè)領(lǐng)域和技術(shù)，特別是對(duì)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書:煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》內(nèi)容涵蓋煤化工的項(xiàng)目設(shè)計(jì)、煤化工項(xiàng)目與煤質(zhì)的關(guān)系、煤焦化設(shè)計(jì)、煤氣化裝置的設(shè)計(jì)、煤氣凈化技術(shù)、煤制化學(xué)品的設(shè)計(jì)、煤化工過程的節(jié)能減排等煤化工主要組成部分。

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書:煤化工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》可供從事化工設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，特別是煤化工項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)人員，以及高?；すに噷I(yè)師生閱讀參考。

煤化工工程師