煤化工的生产原理
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煤化工的生产原理范文第1篇
关键词：煤化工；烯烃装置；仪表故障；注意事项；分析
中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0102-01
1 煤化工烯烃装置仪表的典型故障分析
在煤化工烯烃装置中的仪表主要是对流量、压力、温度、液位四大参数进行测量与控制，无论是任何被测介质或是任何一种测量仪表，都是必须要让其稳定状态得到保证。因而煤化工烯烃装置仪表的安装基础就要保证，流量仪表的前后直管段必须要保证足够测量长度，必须在合适的管段来选择测压与测温的测点，液位仪表安装位置应克服入口管线对液位的影响。
1.1 流量测量仪表的典型故障
流量测量仪表的种类较多，根据测量原理主要有质量法（科氏力流量计）、容积法（涡轮流量计）、速度法（动力原理的阿牛巴、利用伯努利方程的差压法、利用流体振动原理的涡街流量计）等。由于原理不同，所以不同的流量测量仪表所出现的故障也不一样，而且其测量的准确度也会受到工艺介质变化的影响。
流量测量仪表指示出现偏大、偏小或指示波动厉害等情况即是流量测量仪表测量和控制故障的主要表现。工艺介质本身粘度、雷诺数及密度等对测量精度的工艺参量产生影响而发生变化；在测量气体时，如未进行温压补偿，使设计温度压力与实际温度压力不同，极可能出现误差；在进行测量传递环节时，导压管出现堵塞、泄漏、含有气泡、转子流量计转子结垢、电磁流量计电极结垢、管线振动以及介质不能充满管道等也会引起测量仪表的指示出现故障；电信号传递回路接线端子出现松动、腐蚀或是受到干扰等情况；除此之外，仪表出现电路板损坏、膜盒变形以及漂移等本身的故障，这些都是流量测量仪表出现故障的主要原因。
1.2 压力测量仪表的典型故障
压力测量仪表通常是测量如膜盒等的敏感元件，随着压力大小变化之后就会有不同的应力形变产生，然后将其转变为标准电信号，再将其进行远传变送。因而导压管堵塞与膜片变形等是压力测量仪表常常会出现的故障。在压力测量仪表中使用非常普遍的就是压力变送器，因入冬时保温伴热情况不好、介质含水等原因造成引压管路结冰引起膜片变形，使测量不准，严重的话需要更换仪表设备.接线端子是否出现腐蚀松动，及触点的接触是否良好等情况都是引起压力测量仪表出现故障的主要原因。
1.3 温度测量仪表的典型故障
热电阻与热电偶是比较常见的温度测量仪表，除此之外还有温包式、双金属等。以热电偶为例，在热电偶温度测量仪表中，要判断是否出现故障，即可以从热电偶处断开，由于热电偶热电特性与补偿导线的材质基本相近，因此就能将补偿导线进行简单短接，若指示室温即说明是正常回路。除此之外，要判断热偶是否出现短路或短路，还可以对测量热偶两端的电势或热偶的电阻进行检查。
热电偶温度测量仪表中常见的故障通常包括接线腐蚀虚接、热偶高性能漂移、短路以及断路等。而且热偶是否被液面淹没、保护套管是否结垢，以及工艺介质是否均匀等都会影响到热电偶温度测量仪表的指示。
1.4 液位测量仪表的典型故障
液位测量仪表的种类较多，按测量的原理主要可以分为液柱差压测量法，电原理的放射源、射频导纳、电容等，波传递的超声波、雷达，以及浮力原理的浮筒、浮子等液位测量仪表。液位偏高、偏低及液位出现波动等是液位测量仪表常见的故障，选择合适大小的仪表阻尼，对于自身液面波动较大的测量系统而言有一定的帮助。在应用过程中，要注意工艺介质沸腾或密度变化而引起的虚假液位等现象，以及因为导压管气化、结晶、堵塞或有混合两相等出现的故障现象。
2 正确维护煤化工烯烃装置仪表
在使用煤化工烯烃装置仪表时，要想使事故造成的损失减少，就要以预防为先对仪表进行正确的维护，做出有效的事故预想，将还处于萌芽状态的故障有效处理掉。通常情况下，仪表的正确维护包括定期检修与现场巡检保养两个方面。
2.1 定期检修保养
在进行煤化工烯烃装置生产过程中，要使生产效率提高，就要保证对仪表进行定期的标定与校验，且定期排污工作也要引起重视。在日常的仪表维护中，要对工艺设备检修停运的机会充分的利用，对装置仪表按检修范围与检修计划做好全面的检查与检修工作。必修要认真研究检修中的备品备件的替代或是更换，同时也要尽可能的将检修前后仪表的投用与停用操作进行全面的考虑，将不必要的事故有效的避免。
2.2 现场巡检保养
在进行每日的现场仪表巡检时，一定要有针对性，将重点仪表的的监护工作做好。在进行煤化工烯烃装置生产过程中，因地处西北，早晚温差大，冬季较为寒冷，生产环境较差，所以对接线电缆、接线密封等的检查要特别的注意。仪表阀门是否有震荡、仪表阀门定位器反馈杆是否松动、仪表风减压阀是否有水、执行机构是否漏气、手轮等是否加油以及反馈开关是否正常等都是每日仪表现场巡检保养的重点工作。
3 煤化工烯烃装置仪表在应用过程中应注意的问题
①如应用过程中出现问题，那么就要以现场的实际情况为依据，科学且合理的进行装置仪表的设计改进。而且，监理方、施工单位及业主方要共同协作，图纸与设计要求为主要依据，严格按照操作规范与要求来进行施工，从而使装置仪表的成品能够被保护好。
②如果没有将装置仪表电缆接线较好的密封，仪表的内部就非常容易有雨水或是其他相关的液体的渗入，从而使装置仪表某机械部分的较差或是电路故障等问题出现，因而在进行仪表采购时，对于仪表电缆密封接头的检查要特别的注意，而且在进行选型时，要使电缆外径与接头尺寸的匹配度得到有效的保证，密封接头时，要严格按照相关规范及要求进行。
③煤化工装置建设选址的趋势往北方及冬季寒冷地区建设，所以装置仪表要做好入冬前冬季伴热投用工作，并在入冬前对可能不正常含水的仪表管路进行排污，对长期含水等易冻仪表管路用打压泵定期打丙三醇等防冻液， 并加大冬季伴热管路巡检力度。
④煤化工烯烃装置仪表具有一定的复杂性，因此，在装置仪表的应用过程中，装置仪表维护工作人员专业技术与操作规程的学习还要进一步加强，能够使直接作业的安全性与可靠性得到有效保证，实施定期的维护与检查，及早发现问题或故障，并采取相应的措施及时及有效的处理。
4 结 语
综上所述，随着现代化自动控制技术不断深入的应用，对装置仪表的高效率、高机能灵活、高速度以及更多功能等方面的要求也越来越高，所以在煤化工烯烃装置生产过程中要得到更高质量的C3、C4、C5、PE、PP等产品，做好煤化工烯烃装置仪表的预防维修与计划维修工作，使装置仪器出现故障的情况有效的减少，使煤化工烯烃装置能够正常、安全及可靠的工作，是相关装置仪表控制技术人员日常工作中应注意的重点。
煤化工的生产原理范文第2篇
【关键词】煤化工；计量仪表；节能降耗；对策
近些年，伴随着社会经济的飞速发展，能源计量问题引起了企业的高度关注。能源计量是能源管理工作的重要组成部分，在实现企业节能降耗，提高企业经济效益方面发挥了至关重要的作用。对于企业管理而言，计量与数据是其前提和基础。只有确保流量测量数据的科学与准确，才能实现企业管理工作的高效与实效。因此，维护和更新计量仪表，是促进节能降耗的必然举措。然而，当前许多企业在这方面还比较欠缺，产生了大量的资源浪费。由此可见，如何将该项工作做扎实，是企业应当面对的永恒课题。基于此，本文以煤化工企业为研究，对其计量仪表更新问题作了如下的阐述。
1.煤化工能源计量现状分析
在调查研究的基础上，本文对煤化工能源计量的现状作了如下的分析和总结：
首先，在以前，受资金不足等因素的影响，煤化工企业主要采用孔板式差压流量计，该流量计原理为：充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。 在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。这种仪器具有一些显著的优点，如造价低、操作简便、使用可靠等等。因此，它广泛应用于空气、氮气、水、蒸汽等能源量的测量。进一步讲，凭借其自身的优势，在相当长的一段时期内，这种能源计量仪表占有较大的市场份额，是煤化工企业信赖的流量测量装置。然而，哲学观点认为，任何事物都是一分为二的。对于孔板式差压流量计来说，它也存在着许多固有缺点。当前孔板流量计的缺陷主要体现在以下几个方面：（1）孔板流量计的安装要求非常严格，不垂直或者不同心等问题都会引起安装问题，进而造成测量的无效。（2）孔板流量计的耐磨性较差，很难保证测量的稳定性与准确性。而且，在运行条件下，维修更换工作很难正常展开。（3）在运行过程中，介质对孔板的磨损与腐蚀不仅会损坏仪器的表面，而且会损伤孔板入口的锐角。（4）对于夹紧式安装来说，孔板流量计在测量蒸汽流量时容易产生泄露问题；而对于焊接式安装来说，孔板流量计则容易带来检查与修理问题。（5）在长期使用引压管的过程中，还容易出现漏点问题。受此影响，不仅损耗有所增加，而且环境也遭到了污染。（6）在粉末颗粒状介质以及脏介质的使用环境中，容易出现引压管堵塞的问题。（7）在高凝固点介质环境中，容易出现冻结问题，进而影响测量的准确性。在有些情况下，甚至会造成差压变送器的膜盒的损坏。这些固有缺点的产生不是偶然的，而与其自身的使用限制以及结构原理有着很大的关联。与此同时，在实际使用过程中，这也难免不会产生各种偏离设计规定的问题。在实际中，这些问题和缺点根本无法通过具体的操作来避免，而只能采取一些弥补措施。在通常情况下，这些弥补措施也只能治标而不治本。
2.加强能源计量仪表改造，促进企业节能降耗
实践证明，为了促进企业的节能降耗，必须加强能源计量仪表改造。基于此，本文对能源计量仪表改造问题作了如下的归纳和总结：
第一，要采用超声波流量计，提高测量的准确度。
在现实中，煤化工企业将大量的工业用水当作换热用循环水而使用。受管线直径较大的影响，这些企业长期使用孔板流量计来测量。然而，煤化工企业的循环水具有一定的特殊性，单纯依靠孔板流量计容易造成不稳定、耗时耗力等问题。而与此相比，超声波流量计具有显著优点。例如，它不需要进行接触式测量，而是利用超声波来完成各项测量任务，既便捷又稳定，能够很好地满足各种测量需求。超声波流量计的最大测量范围可达Φ1300mm管径，非常适宜于大管径流量测量。而且，即使在工艺不停水的环境下，它也可以很好地安装。在调查中发现，用超声波流量计代替孔板流量计，给煤化工带来了巨大改观，经过攻关解决了长周期稳定准确测量大管径的循环水、活水等的流量问题，使我厂万元产值耗水量逐年下降。总厂循环水耗药剂量达到了目前的0.016元/吨水的较低水平。
这种改观主要体现在降低能耗上。而且，使用超声波流量计，可以极大地提高测量的准确度，增强测量工作的实效性。
第二，要采用弯管流量计，实现装置降本增效。
对于煤化工企业来说，空气与氮气广泛应用于生产装置的置换、搅拌、定压等环节上。然而长期以来，煤化工企业采用了粗放型的管理模式，无法有效地计量空气与氮气。在装置降本增效的氛围中，如何加强和完善空气与氮气计量，成为困扰企业发展的难题。对于空气与氮气计量来说，其测量点多面广，对管径的要求较高。长期的实践发现，使用弯管流量计，可以有效地解决这一问题。弯管流量计具有结构简单、稳定性高、耐磨性强、测量准确等优点，而这些优点是孔板流量计所不具备的。因此，要想实现装置的降本增效，就有必要更新计量仪表设备，加大弯管流量计的应用广度和深度。
第三，要采用涡街流量计，有效降低装置能耗。
受环境等因素的影响，在现实中，煤化工企业会产生大量的蒸汽消耗，而这也是影响生产装置能耗水平的重要因素。在长期的安装、运行、维修实践中发现，与孔板流量计相比，涡街流量计具有安装维护方便、准确性高、量程比高、运行成本低、压损小、运行可靠等优点，非常适宜于煤化工企业的节能减耗。具体而言，在安装方面，它只需要确保流量计前后有一定的直管段。而且，它的安装费用远低于孔板流量计。在维护方面，它没有孔板流量计容易泄露的问题，而且也不需要庞大的维护量，维护成本相对较低。在运行方面，它不易磨损，而且运行可靠，极大地提高了运行效能。因此，在实践中，加强涡街流量计的应用是非常必要的降耗措施。
3.结束语
综上所述，加强企业节能降耗是一项非常系统的工程。要想将该项工程做好，就必须做好能源计量仪表的改造工作。具体而言，首先，要对能源计量仪表改造在促进企业节能降耗方面的地位和作用有一个清晰的认识；其次，要对煤化工能源计量的现状及其成因有一个全面的分析；最后，要对加强能源计量仪表改造的路径有一个科学的把握。只有这样，才能真正实现煤化工企业持续、健康、快速、稳定的发展。
【参考文献】
[1]陈少巍.加快计量仪表更新促进企业节能降耗[J].中国计量，2006（08）.
煤化工的生产原理范文第3篇
【关键词】洁净煤技术；教学改革；教学实践
1.前言
近年来，随着煤化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展，同时也出现了不可忽视的环境问题，因此，在煤化工专业开设了《洁净煤技术》然而，现有该课程教学内容、教学方法、教学手段及实践环节等方面均存在一定的问题，高职教育培养目标定位为“应用型人才”，为培养出实践型应用人才，其课程教学改革势在必行。
2.教学中的问题
通过近年来在《洁净煤技术》课程教学中摸索，笔者认为该课程存在以下问题：
2.1 教学内容更新缓慢
随着新技术不断涌现，一部分教学内容显得陈旧且不实用，这就要求改革教学内容，使之与将来的工作实践相结合，适应社会潮流发展的趋势。如当前煤炭洗选技术主要是重介质选煤和浮游选煤，而课本内容主要介绍跳汰，如不更新教学内容，势必造成教学与应用的脱节。
2.2 教学方法及手段需要改革
《洁净煤技术》课程一直缺少相应的实物或模型教具及相关的视频资料，教学效果很不理想。不当的教学方式和手段将会大大影响教学效果。
2.3 实验及实践环节需要加强
由于缺乏实验条件，所以学生动手能力基本没有得到培养。现场实习也往往流于形式、走马观花，在购置实验仪器资金缺乏及实践经费紧张的情况下，应想方设法加强实验及实践环节，提高学生的感性认识，便于对理性知识的理解。
总之，为提高学生对《洁净煤技术》的兴趣以及教学效果，应刻不容缓地针对当前教学中存在的种种问题，进行教学改革与实践，以建成具有鲜明高职特色的、深受用人单位欢迎的专业课程。
3.教学改革与实践
作为该课程的教师如何把握课程特点，加大教学改革的力度，使学生在最短的时间内获取最大的信息量，较好地完成理论和实践的有机结合，是大有讨论必要的。在教学实践中，总结了洁净煤技术课程理论教学方面的一些教学心得。
3.1教学内容以实际应用为主，突出重点
对于煤化工专业的学生，学习洁净煤技术课程的主要目的在于掌握各种常规设备基本原理、操作及维护知识、熟悉简单生产过程，了解一些先进的设备及工艺。一个完整的洁净煤技术课程体系应包括有十章的内容，那么在40学时内要详细讲授八章的内容显然很不现实，因此教学当中应强调基础及其应用，选择煤化工生产中经常遇到的设备及流程进行讲解，突出重点。即在教学中适当降低理论要求，着重讲清结构、工作原理及选用方法，增强实用内容，减少微观分析，注重外部特性及其应用。例如：
第十章对于各类先进的粉煤燃烧器，主要讲解有代表性的一两种即可，其他以简介和自学为主。“先进的粉煤燃烧器”重点讲解sgr型低nox燃烧器和pm型低nox燃烧器，其他几种以简介和自学为主。
在烟气净化一章的烟气除尘中，讲授重点由技术落后的旋风除尘器转移到当前应用较多的湿式除尘器、袋式除尘及电除尘器。
这样即节约了课时，又突出了重点和实用性。
3.2 合理采用多媒体教学手段
在《洁净煤技术》课程的教学过程中，应充分利用多媒体教学，以利用图形、图像、文本、声音、动画等直观、生动的形式描述知识形成过程的特点，使学习活动处于积极状态，增强学生的学习兴趣，提高教学效果。
例如，通过采用动画制作，将在黑板教学中难于表达的设备工作原理进行动态演示；将拍摄的工厂车间内实际操作系统及操作过程进行播放，强调实际应用的重要性。
3.3 采取兴趣性教学，提高教学效果
很多学生反映，《洁净煤技术》课程中有很多内容枯燥且难于理解，学习的兴趣不高。因此教学中采用“兴趣教学法”提高教学效果是非常必要的。生动形象的比喻和举例是激发兴趣的一种主要方法。
要充分利用实物模型
直观教学方式，将抽象的概念原理讲解形象化。学生在学习该课程之前，很少甚至没有接触过实际化工生产中常用设备，即使实习过的学生也不可能看到设备内部结构和工作状态。因此在学习时会感到比较抽象和枯燥，教师教授也比较困难。利用实物模型教学能激发学生的学习兴趣，辅助理论教学，能取得很好的教学效果。
3.4 注重理论联系实际，活学活用
在每一章的开始，先给学生介绍这章主要讨论的问题，让学生对所学内容有个整体了解，带着问题学。并在讲新课前对上次课的内容进行提问、讨论，使学生加深对重点内容的理解。
通过列举大量生活中、工厂里常见的例子，让学生把课堂学到的知识与生活和将来的工作紧密联系，真正做到学以致用。如讲袋式除尘器时可以从家里常用的吸尘器引入，说明其工作原理。通过这样的举例、讨论，使学生由被动学习变成主动学习，这样不仅课堂气氛活跃，提问的同学也会逐渐增多，甚至有的同学把家里的实际问题也拿来问，这种教学方式让学生真正感受到了课程的重要性。
此外还应该大胆借鉴国内外的先进教育理念，注重师生间的互动，要求学生主动参与，自由思考，随时提出问题、解决问题。并采用启发式、讨论式、探索式等教学方式，在实现“授”与“受”统一的同时，培养学生的创造能力和学习能力。
3.5 考试方法改革
对学生的知识、技能、素质进行考试、考核，是对人才培养质量的检查和验收。洁净煤技术一般采用传统的闭卷考试的方式，考试题型比较单一、固定，试题覆盖面窄。考试内容侧重考查学生对已有知识的记忆，迫使学生记忆那些不需要死记硬背的知识，浪费了许多时间和精力。考试形式导致的这种局限性，使教学目的与教学效果南辕北辙。因此本人在考试方法改革上做了一些尝试，如课程学习成绩由平时成绩、实习考核和期末考试成绩综合评定，公正地反映了学生的成绩，同时促进了学生知识、能力、素质的协调发展。
煤化工的生产原理范文第4篇
[关键词]煤化工；污染；治理；措施
中图分类号：X784 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0230-01
煤化工是一个重要的污染源，要发展煤化工，必须同时解决由此产生的污染问题。煤化工的发展应力求把污染、能耗降到最低限度，控制在生态、环境、资源容量可承载能力的范围内。煤化工的发展决不能以浪费资源、牺牲环境和破坏生态为代价。
一、我国煤化工污染现状
1、焦化废气的污染
焦化污染物是煤炭行业造成环境污染的首要污染物，这是因为焦化产业依然存在，有许多的焦化污染物质严重地污染着环境，如焦化废气等。一般来说，焦化废气主要是煤的干馏、结焦等加工过程中产生的烟气、废气、粉尘、煤尘等，尤其是出焦时焦炭与空气燃烧所形成的一氧化氮、一氧化碳和二氧化碳对环境污染更为严重。气体污染物的排污环节比较复杂，并且种类很多、毒性很大，非常不利于控制和处理。这些污染气体在微风的环境中很容易弥散在空中，造成严重的空气污染，影响自然环境质量的同时，更对人们的健康造成了影响和损害。
2、焦化废水的污染
焦化废水对于环境的影响也很大，它主要是在煤炭的焦化以及焦化回收的过程当中产生的废水、水蒸气和煤气一起从焦炉排除，进而形成许多的焦化废水。这类废水一旦流入江河就会对生物的生存造成威胁，如果使用被焦化废水污染了的水进行农田灌溉，既会使农作物减产甚至枯死，还会造成土地盐碱化。
3、噪声的污染
一般来说，煤炭化工企业的噪声污染并不是很严重，对于周围居民的生活也不会产生太大的影响。但是局部的一些高噪声的设备却很常见，如果缺乏相应的操作和合理的安排，往往会对作业的工人产生一定的影响，长此以往也会严重影响煤炭从业人员的身体健康。
4、焦化废渣的污染
焦化废渣主要包括除尘器收回的煤尘等细小的碎渣，或者是分离过程中产生的焦油渣等。这些废渣的成分相当复杂，露天堆置时一旦遇到下雨或者刮风，就会对空气、土壤以及水造成污染，给人们的健康带来严重的威胁。
二、关于煤化工污染的治理措施
1、淘汰落后产业和生产力
要严格执行相应的产业政策，淘汰落后产业和生产力。我国的各级政府以及相关的责任部门应该对于落后的产业和生产力实行严格的淘汰制度，同时进行严格的执法，对于相应的产业提出必要的产业政策。环保部门应该督促执行相应的标准，对于那些新兴起的煤炭行业给予严格把关，一旦出现污染较大并且缺乏相应环境保护能力的产业要实行淘汰制度，反对地方保护主义的出现。
2、强化管理能力
煤炭企业主管部门的相关领导应不断提高思想认识，加强对企业的管理。企业领导要不断加强对焦化污染物处理的重视程度，不能单纯地追求经济利益而放弃环保。从事环保工作的人员应增强责任意识，与相关部门一起有效推进环境保护，严格落实进行的审查制度。对厂内进行设备的严格审查，对于一些污染严重的企业要坚决予以关停。
3、焦化废水降解与深度处理
焦化废水中酚类物质较多，通过对酚类物质的检测处理，进行浓度转移，并设计处理工艺进行酚类物质去除，控制在0.1mg・L-1。酚类物质的转移能够降低污染物浓度，并进行讲降解处理。另外，对焦化废水进行深度处理，主要是对残余污染成分进行消除。目前主要应用方法为对COD构成研究，并通过O3/UV催化流床反应器，将废水中各种污染指标降低。降低浓度的同时也对废水进行消毒处理，实现废水回用。
4、厌氧生物处理技术应用
该技术应用能耗较低，且对焦化废水中高浓度污染物处理具有较大优势。厌氧主要针对发酵性细菌、产停产乙酸细菌等。厌氧过程同时能够对多种难以降解的物质进行降解，包括多氯联苯等。高氯带同系物中的脱氯变化需要在厌氧条件完成。厌氧生物处理需要建立在负荷高以及剩余污泥少等的条件下，厌氧发硬条件相对更加严格，为此，启动相对更加缓慢。采用水解进行生物降解，其主要是利用非严格厌氧完成对有机物的分级降解，其中碱性水解菌在水中不具有溶解性特征。能够将大分子物质进一步降解。
5、生物强化技术应用
经过预处理后的煤化工厂的废水，还要进一步采用生化处理的方法。这种处理方法主要是应用好氧生物法处理原理。但是，由于煤化工厂中的废水中杂环类化合物含量比较高，经过这种生化处理后的废水，水中的COD和氨氮指标有时会很高，有时又很高，难以控制在一个稳定的范围内。因此，近年来在这方面有了很大的改善，出现了生物炭法和生物流化处理法。其中，生物炭法的操作步骤是：首先在生物进化水中加入少量的粉末性活性炭，然后和回流的污泥融合在一起，在曝气池内，采用污泥脱水装置，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥，然后对废水进行处理。在曝气池内，因为活性污泥对粉末活性炭的表面的影响，粉末活性炭因为表面积大，吸附能力也很强。这项技术的优势就是可以促进活性污泥和粉末活性炭发生氧化，加快溶解。这样，就可以有效降低基质的浓度，其中，COD的降解去除率也会相应增加。据了解，在生物炭法系统内部，活性炭吸附处理COD的动态吸附容量一般控制在200%左右。生物炭法的优势是处理生物法无法自然降解的有毒害的污染物，包括有机物。
生物炭法在处理煤化工废水中的高浓度大分子有机物方面，有着很好的处理效果。生物流化床处理法PAM，这种处理方法的原理是在在特殊的结构填料的基础上，采用生物流化床技术，在相同的生物处理单元中发挥作用，然后结合生物膜内法和活性污泥法。这种废水处理工艺的工作原理是污染物侵入到生物膜的内部，微生物的吸附能力较强，可以悬浮在悬浮填料表面，形成一层微生物膜层。因为这种微生物的产量很高，可以大量使用，所以使用这种处理方法在反应池内可以增加生物的浓度，也可以大幅度提高有机污染物的降解效率。
6、积极推广清洁及生产技术
因焦化生产工艺中生产环节十分的复杂，排放出的污染物和废水特别的多，这就给企业在处理污染的问题上增加了很多的经济负担。若要想从根本上解决问题就必须开创一条清洁生产之路。研究新的工艺技术，并贯穿于整个生产过程中，使排放物得以有效的控制与治理。
把水进行循环的使用，在废水的处理中，先进行过程处理再进行集中处理，建立除盐水站，增设旁滤装置，让循环水不再予以污染。建立生活污水处理系统，把产生的水用于循环水的补水、卫生用水以及绿化用水，将蒸氨废水进入生化的处理系统，熄焦处理后的生物脱酚废水，使设备的腐蚀予以减少。
7、加强国际的合作，并对污染少、高效率的技术装备予以开发
中国的煤化工产业的技术在近几年有了很大的进步，但这些是远远不够的，还应该对高效率低污染的技术设备予以开发，如：可借鉴其他国家的水平室炼焦炉的制作方法，并予以改进，使高效率低污染的炼焦新炉型得以研制。
总而言之，煤炭行业的发展一直都是我国国民经济的重要组成部分，只有更好地实现对于煤炭行业的污染治理，才能有效地对环境进行保护，进而促进煤炭行业的又好又快发展。
参考文献
[1] 游建军，熊珊，贺前锋.煤化工废水处理技术研究及应用分析[J].科技信息. 2013（02）.
[2] 何锋.煤化工废水的来源与特点及其相应的处理技术探究[J].科技视界. 2012（23）.
煤化工的生产原理范文第5篇
Abstract:As the complexity of coal chemical industry wastewater components, the direct discharge of waste water will cause serious environmental pollution, so water treatment is very important. This article comprehensively analyzes the reasons of stable operation of device when Lurgi gasification plant wastewater pretreatment encountered effects in a coal chemical enterprise, puts forward using activated coke in the wastewater pretreatment, and improved methods that treat production of solid-state pollution, by forming a closed cycle treatment process to achieve coal-chemical wastewater zero emission standards.
关键词: 煤化工废水;单塔汽提脱酸脱氨;活性焦预处理;循环流化床焚烧处理;闭式循环处理;零排放理念
Key words: coal chemical industry wastewater;single tower stripping off acid deaminase;activated coke pretreatment;circulating fluidized bed incineration;closed loop;zero discharge concept
中图分类号:TQ53 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)22-0115-03
0引言
目前,节能环保已成为社会经济可持续发展的必然要求,零排放理念已成为整个社会公认的环保理念。随着国家对污染物排放的控制力度日益加强,加之我国大型煤化工基地普遍处于缺水地区,所以强化污水治理,实现废水的循环利用和零排放,节约水资源,现已成为煤化工企业技术发展的必然趋势和社会义务。某公司造气装置采用鲁奇加压气化工艺和设备,气化剂为纯氧和中压蒸汽。气化过程中,一些干馏附产物及未能气化分解的水蒸汽和煤炭的内在水分,构成了煤制气废水。煤制气产生的废水经过汽提和分离提取副产物(中油、焦油),含油量降低后的含酚废水经萃取剂脱酚后送到生化处理装置并经生化处理后,煤制气废水再被送到电厂进行冲渣处理,然后排入贮灰场,经过灰渣吸附达到国家一级排放标准后排放。由于城市煤气用量的不断增大以及工厂使用的原料煤煤质指标远劣于原设计用煤的煤质指标(原设计造气用煤灰份为26%,现实际用煤平均灰份为38%,甚至有时灰份超过50%),造成造气废水水量、水质都已经超出了原设计指标范围。并且原设计的造气废水排放指标是按《废水综合排放标准》中二级标准设计的(COD为200mg/L,BOD为60mg/L)。而目前原设计的技术及规模已不能满足现在工厂造气废水的处理要求,从而导致排放的造气废水中主要污染物COD、NH3-N和挥发酚超出国家一级排放标准。虽然目前采用了新的污水预处理工艺,同时放大和改进原有污水处理装置,来实现生化处理装置入水指标的合格,但实际上此新工艺在运行中也存在诸多非常突出的问题。
1目前工艺条件情况简介
煤化工废水是在煤的气化、干馏、净化及化工产品合成过程中产生的废水。煤化工废水的污染物浓度高,成分复杂。除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外,还含有酚类、萘、吡啶、喹啉、蒽等杂环及多环芳香族化合物(PAHs),是一种最难以治理的工业废水,处理难度大,处理成本高。我们知道,要想得到符合排放标准要求的工业废水,对废水的前期预处理以及副产物分离是至关重要的两个关键环节,其处理结果将直接影响后期的生化处理法和物理法装置系统的稳定运行,所以要求前期预处理装置必须运行稳定。(表1某煤化工厂污水水质分析)
2副产品分离工艺说明(除油、脱酸、脱氨)
煤化工气化洗涤等原料污水先进入1#、2#污水槽,自然沉淀分离除油及部分机械杂质后,经原料污水泵升压后分两路,进入塔进行脱酸、脱氨。一路经换热器与循环水换热冷却至35℃左右,作为脱酸脱氨塔填料上段冷进料,以控制塔顶温度;另一路经三次换热至150℃左右作为汽提塔的热进料,进入汽提塔的相应塔板上。塔顶出来的酸性气体CO2,H2S等经冷却器冷却,经分液罐分液,分液后的气体送入气柜或火炬,分凝液相返回酚水罐。当塔顶采出的气相中含水量和含氨量较低时,也可不经冷却直接进气柜或火炬。
侧线粗氨气经一级冷凝器与原料水换热至125-140℃左右后,进入一级分凝器进行气液分离,气氨从上部出去,经二级冷却器与循环水换热冷却至85-95℃后进入二级分凝器。自二级分凝器出来的粗氨气经三级冷却器与循环水换热冷却之后进入三级分凝器,富氨气进入氨精制系统进行精制,塔底净化水经换热器换热冷却后,进入后续装置。见工艺流程(图1)
3存在问题的分析
经过一段时间的运行发现装置运行不稳定,换热器严重结垢,达不到设计温度,蒸汽耗量也随之上升,同时脱酸脱氨塔内由于严重结垢致使浮阀塔件经常堵塞,直接影响了初期的水质处理。装置连续运行周期不足一月,后期的运行周期逐渐缩短。原因分析:主要是由于采用的煤质质量不可逆的普遍下降原因导致的。由于煤质灰分的逐渐上升,煤气夹带飞灰量增高,导致污水中含尘、有机悬浮杂质增高多,在升温过程中的析出沉积在换热设备表面形成坚硬的复合水垢导致换热器堵塞,塔板塔件被密实,从而影响装置运行。
4解决问题
4.1 研究处理办法消除部分悬浮类物质,同时加大塔件内流通面积,改变加热方式。直接方法:脱酸脱氨塔的塔件更换;对换热器进行物理、化学清洗。间接方法:加强预处理,采用强制过滤装置(活性焦过滤器)降低结垢物质含量;部分直接加热改为间接加热根据季节和水质进行调节切换。
4.2 可实施的解决方法采用新型塔内件代替原有塔内件,对换热器经行集中清理,判别主要结垢温度条件。采用深度预处理强制过滤装置降低水中无机盐类及悬浮物类结垢物质,改变部分间接加热为直接加热。
5理论基础原因说明
5.1 塔内件对比图片(图2、图3)
5.2 径向侧导喷射塔盘(CJST)工作原理及技术特点
5.2.1 径向侧导喷射塔盘(CJST)工作原理由下一层塔板上升的气体从板孔进入帽罩,由于气体通过板孔时被加速,能量转化,板孔附近的静压强降低,致使帽罩内外两侧产生压差,使板上液体由帽罩底部缝隙被压入帽罩内,并与上升的高速气流接触后,改变方向被提升拉成环状膜,向上运动。在此过程中, 极不稳定的液膜被高速气流拉动撞击分离板后被破碎成直径不等的液滴。气液两相在帽罩内进行充分的接触、混合,然后经罩体筛孔垂直喷射,气液开始分离,气体上升进入上一层塔板,液滴落回原塔板。
5.2.2 径向侧导喷射塔盘技术特点:①处理能力大。CJST塔板,由于帽罩的特殊结构,气体离开罩呈水平或向下方向喷出,这拉大了气液分离空间和时间,使气体雾沫夹带的可能性大为降低,这使塔板气体通道的板孔开孔率可大幅提高,一般可达20%～30%。而在开孔率相同时可允许操作气速比一般塔板高出1.5-2.0倍,仍能将气体雾沫夹带限定在允许范围以内。其次,气体携带液体并流进入帽罩,而不是像浮阀等塔板气体穿过板上液层,因而使塔板流动的液体基本上为不含气体的清液,故降液管液泛的可能性大为降低,即同样截面积的降液管,液体通过能力也可提高近一倍,所以对于扩产改造项目,保留原塔体,只需更换成新型塔板就可将塔的处理量提高100%以上。②传质效率高。CJST塔板,由于帽罩的存在,罩内液气比大,液相在气相中分散较好,特别是气液混合物撞击分离板后改变方向或折返,使液膜不断破碎、更新,气液接触混合非常激烈,对于喷射段由于液体经喷射分散度更高,颗粒更小,使气液接触面积增大。研究证明这一阶段不仅是液滴的沉降,传质作用仍在进行,罩内外基本上都是有效传质区域,塔板空间都得到充分利用。因此传质、传热过程比浮阀内进行的充分、完全,所以可达到总的塔板传质效率比浮阀高出15%以上的效果。③抗堵塞能力强。由于塔板板孔较大且无活动部件,一般不易被较脏或粘性物料堵塞。另外,气液是在喷射状态下离开帽罩的,气速较高,对罩孔本身有较强的自冲洗能力。物流中含有的颗粒、聚合物、污垢等杂质难以在罩孔聚集并堵塞罩孔。④阻力降低。CJST塔板气体并不穿过板上液层,只需克服被气体提升的那部分液体的重力,所以造成的压降要小,塔板压降在低负荷时与F1型浮阀相当,高负荷时比F1浮阀低20%～30%,负荷愈大,压降低的愈多。⑤操作弹性好。与普通塔板相比,这类塔板的板孔动能因子F0更大,不易出现降液管液泛和过量液沫夹带等不正常现象,即操作上限动能因子大,其操作弹性下限与浮阀相当上限要比浮阀稍高一些。⑥通过导向喷射,大大降低塔盘上的液面梯度,使得塔盘气体分布较为均匀,它非常适合大塔径单溢流塔板。⑦喷出的液体方向与塔盘液体流动方向一致,从而降低了液相返混程度。⑧导向喷射减小了液面梯度和液层厚度,使得塔板的总体压降降低。⑨操作条件适应性强,适用于高压强与较低真空以及高液气比与低液气比下操作。⑩操作简便可靠,这类塔板从开工启动到稳定运行时间很短,并能持续稳定生产,这与它具有很好的传质效率有关。
根据以上的特殊优越性能实现主装置自身的长周期运行。
5.3 深度预处理强制过滤装置(活性焦过滤器)采用此装置,科降低水中无机盐类及悬浮物类结垢物质,改变部分间接加热为直接加热。
5.3.1 活性焦过滤器优点说明目前,因国内难处理工业废水治理市场需求较小,活性焦多活跃在焦化废水、造纸废水、制药废水等领域,主要应用于其工艺废水中有机物脱除和脱色。随着环保形势日趋紧张的现实要求,加之其逐渐展现出来的处理能力,活性焦将会在煤化工综合废水处理中得到更广泛的应用。
5.3.2 与我们目前所使用的活性炭(煤质破碎炭为主的系列品种)的性能相比较活性焦因结构上中孔发达,其性能指标表现在――碘值有所降低,但亚甲蓝值、糖蜜值大为增高,从而在应用上表现出能吸附大分子、长链有机物的特性。由于资源优势的存在,生产成本及生产得率均比破碎炭有一定的优势,其售价还不到活性炭的50%,单纯从原料成本一个角度就大大降低了工艺的运行成本。
5.3.3 活性焦产品质量指标为:
①强度Hardness (w%) 91
②亚甲蓝Methylene blue(mg/g)60
③灰分Ash (w%)12.5
④装填密度Apparent Density(g/l)540
⑤碘值Lodine No.(mg/g)620
⑥比表面积(N2吸附)Specific surface area(m2/g) 490
⑦糖蜜值 Sugar Phickness(mg/g)>200
⑧粒度 Particle size distribution(w%)
0～3.15mm:其中>1.25 92%
5.3.4 吸附原理及主要性能参数(吸附容量和吸附速率)
5.3.5 吸附原理活性焦不断吸附水中溶质,直到吸附平衡即溶质浓度不再改变时为止。一定温度下,达到吸附平衡时,单位重量活性焦所吸附的溶质重量和水中溶质浓度的关系曲线,称为吸附等温线。其曲线常用弗罗因德利希公式表示:X/M=kC1/n
式中:X为活性炭吸附的溶质量;M为所加活性焦重量;C为达到吸附平衡时,水中溶质浓度;k和n为试验得出的常数。
5.3.6 主要性能参数(吸附容量和吸附速率)①吸附容量。吸附容量是单位重量活性焦达到吸附饱和时能吸附的溶质量,和原料、制造过程及再生方法有关。吸附容量越大,所用活性焦量越省。②吸附速率。吸附速率是指单位重量活性焦在单位时间内能吸附的溶质量。因吸附有选择性,性能参数应由实验测定。颗粒活性焦要有一定的机械强度和粒径规格。
5.4 活性焦在水处理中的应用
5.4.1 非煤化工废水应用概述活性焦最早用于去除生活用水的臭味。沼泽水常带土味,湖泊和水库水常带藻类形成的臭味,用活性焦处理最为有效,并且只需在出现臭味时使用。大多用粉状活性焦,直接投入混凝沉淀池或曝气池内,随污泥排除,不再回收利用。活性焦能去除水中产生臭味的物质和有机物,如酚、苯、氯、农药、洗涤剂、三卤甲烷等。此外,对银、镉、铬酸根、氰、锑、砷、铋、锡、汞、铅、镍等离子也有吸附能力。在给水处理厂中,活性焦吸附法又起完善水质的作用。
5.4.2 煤化工工艺活性焦应用说明本工艺采用的设备是以粒状活性焦为滤料的过滤器,运行过程中须定期反复冲洗,以除去焦层中的悬游物,防止水头损失过大(见过滤)。活性焦滤器也可采用流化床或移动床。与快滤池不同,水流均从下而上。流化床的流速会使炭层膨胀,不易阻塞。移动床内失效的炭会从池底连续排出,而新活性焦会从池顶连续补充。活性焦的再生。粒状活性焦吸附容量耗尽后再生,常用的方法是加热法,废焦烘干后在850°C左右的再生炉内焙烧。颗粒活性焦每次再生约损耗5～10%,且吸附容量逐次减少。再生效率对活性焦滤池的运行费用(也就是对水处理成本)影响极大。由于活性焦吸附水中有机物的能力特强,而微生物降解有机物的能力将起到再生活性焦的作用。同时活性焦的关键作用会大大降低进入换热器和脱氨脱酚的悬浮物、大颗粒飞灰和有机物含量,从而起到预处理保护作用,实现了污水处理主要装置的长周期的正常稳定运行。另外,转化为固态污染物的活性焦还是良好的循环流化床燃料,可充分消除对环境污染。
6工艺改造
①脱酸脱氨塔件的改造,由原来的浮阀塔板,改造更换为径向侧导喷射塔板。②入脱酸脱氨塔前增加深度预处理强制过滤装置(活性焦过滤器)。③适当的对塔底改变加热方式,对含悬浮较少的塔底液进行加热,改变来料预热方式。改造后工艺装置见图4。
7取得的效果
7.1 原料水的改变煤化工制气废水经活性焦过滤后出水水质(mg/L)分析见表2。
7.2 运行周期变化煤化工制气废水预处理装置改造前后运行后周期等对比见表3。
7.3 煤化工制气废水经萃取后出水水质分析见表4。
8小结
①通过以上改造后装置达到了稳定运行,成本投资不大。
②预处理运行稳定后,出水水质连续稳定,完全满足后续生化处理法的要求,为达标排放提供关键前提条件。
③对后续生化法、物理法处理装置的稳定运行起到了重要保障,特别是采用单塔蒸汽汽提脱酸脱氨后有机溶剂萃取法提取副产物,对北方冬季煤化工污水处理装置的连续达标稳定运行具有重要的指导意义。
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[5]郭树才.煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,1991.
煤化工的生产原理范文第6篇
关键词：气相色谱 分离效率 领域
随着科技的飞速发展进程，气相色谱仪越来越广泛地被应用于各个领域：石油、化工、疾控、医药、环保、科研、电力、食品、教育等。气象色谱仪的普遍应用，极大促进了相关领域的发展，并且得到了应用者的充分肯定。本文首先简要介绍了气相色谱法的相关内容，并详细介绍了气相色谱法的工作原理及特点，介绍了气相色谱法在煤气分析中的工作流程。
一、气相色谱法概述
二十世纪五十年代，一项具有深远意义的科学技术成果出现了，它就是气相色谱（gas chromatography， 简称为 GC）。气相色谱作为一种新的分离与分析技术，被广泛地应用于工业、农业、国防、建设、科学技术研究中。它由气固色谱与气液色谱构成，以用气体作为流动相的色谱法作为显著特点。我们在取样过程中，充分利用了在气相中样品快速的传递速度，从而使样品组分瞬间即可在流动相和固定相之间达到平衡的效果。又因为，有很多物质可以被选为固定相，所以，气相色谱法也是一种具有快速分析与高效分离的分析方式。后来对高灵敏选择性检测器的应用，使得这种方法又兼具了更高的分析灵敏度、更广泛的应用范围。
二、气相色谱法在煤化工分析中的应用原理
气相色谱以惰性气体为它的流动相。而其中的气固色谱法中，却相对大的表面积并且具备一定活性的吸附剂为它的固定相。由于这些活性的吸附剂作用于每个组分的吸附力各不相同，所以色谱柱中进入了这些多组分的混合样品之后，在经过一定的时间后，色谱柱中各组分便具有了各不相同的运行速度。这样，那些吸附能力相对较弱的组分就很容易被从色谱柱中分离出来，最先进入检测器中。而具有较强吸附力的组分因为不容易被解吸的特性，也因此从色谱柱中最后离开。因此，色谱柱中的各组分得以渐次分离，并按先后顺序进入检测器中，完成检测、记录的使命。
1.气相色谱法的特点
1.1选择性高 ：对烃类异构体、同位素、旋光异构体这些性质极为相似的物质具有很强的分离能力 ；
1.2分离效率高 ：一根2m的填充柱可具有几千块理论塔板数，一根 25m 的毛细管柱可具有 105～106 块理论塔板数 ，可以分离沸点十分接近以及组成复杂的混合物。
1.3灵敏度高 ：可检出 10-11-10-12g的痕量物质 ；
1.4分析速度快 ：相对化学分析法而言，完成一个分析仅需几分钟或十几分钟 ，且样品用量少，气样仅需 1ml，液样仅需 0.5ul～1ul。
2.气相色谱法分析流程
对混合物的分离，主要是通过物质的沸点、极性以及吸附性质的差异性来实现的。过程如图2 所示。
在汽化室内，惰性气体（即载气），也叫流动相）将待分析样品汽化以后，带入到色谱柱，色谱柱内含有液体或固体固定相。因为分析样品中各组分具有不同的沸点、极性或吸附性，每种组分都致力于在流动相与固定相之间形成分配以及平衡。可是因为载气流动的特质，实际上又很难建立起这种平衡。也恰恰因为载气的流动，样品组分才能在运动过程中进行多次分配或吸附/解吸附，从而得到大浓度组分先流出色谱柱，而固定相中分配浓度大的组分后流出的结果。流出色谱柱的组分随即流入检测器。检测器能够将样品组分与否转变成为电信号，而电信号的大小与被测组分的量或浓度互为正比。这些信号被放大并记录下来，形成气相色谱图。
三、煤化工中气相色谱仪的分析
1.色谱柱的选择
在煤化生产中，对于煤气的检测是关键一环。而等是煤气中的主要成分。对上述气体所含比例、成分的分析，就是色谱柱子的主要内容。而煤气中的碳氢化合物以及CO2，由GDX-104填充柱的内容主要是13X或5A。
2.影响柱效的因素
通过对煤气的分析，从填充柱中将气体的纯度、色谱的工作条件以及其他杂质检测出来，同样，对气体分析产生直接影响的，也存在着这些条件。因此，在这个过程中，为了保证煤气纯度，需要通过排除杂质、清除部分气体等操作方法来实现。
2.1载气纯度
以高纯度的氢气作为气体的载气，可以相对完全检车出煤气的纯度。为避免水分子影响柱子效果，需要通过净化装置对使用载气进行专门的去水脱氧。
2.2杂质过滤
一般很难使用过滤的方法清除气体杂质，为了达到这一目的，需要通过各种相应的装置对样本气体进行过滤，达到对色谱柱子污染减少的目的。
3.工作条件
为确保最终效果，对煤气进行分析时，应将柱箱温度设定为50℃，将注样器温度设定为50℃，将检测器温度设定为100 ℃，将载气流速设定为30 mL/min 两路流速平衡，会避免造成基线弯曲的后果。
4. 5A、13X 填充柱的内部成分构成
分子筛是5A、13X 填充柱的主要内部成分，是被广泛应用于气固色谱分析中的新型的吸附剂，是一类人工合成的泡沸石，主要成分是硅酸铝的钠盐或钙盐。通常被气固色谱中使用。因为分子筛有吸水的特性，主要用于对永久性气体 O2、N2、CO、CH4、H2进行分析，吸水后，分子筛的空隙会被水分子所占据失去活性，因此，在使用分子筛对色谱进行分析时，载气要足够干燥，对失效的分子筛要重新活化。另外，使用时要注意分子筛对某些物质如氨甲酸、二氧化碳等的不可逆吸附。判断分子筛是否失效，可以通过氧、氮的分离情况进行识别。
四、结语
气相色谱法具有选择性高、分离效率高、灵敏度高和分析速度快等特点，在煤化工分析中具有十分重要的作用，该方法可直观、快速的测定煤气中所包含的各种气体成分。只要掌握气相色谱法的原理及相应的工作流程，即可快速、准确的进行煤气分析，从而提高煤化工分析的工作效率。
参考文献
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煤化工的生产原理范文第7篇
关键词 情境认知 教学模式 初探
中图分类号：G424 文献标识码：A
On Coal Chemical Technology and Equipment
Teaching Mode Based on Situational Cognition
CHEN Xiaojuan， WANG Chang， TAN Xin
（Mechanical Engineering School， Inner Mongolia University
of Science & Technology， Baotou， Inner Mongolia 014010）
Abstract During the process of teaching of "The coal chemical technology and equipment"， the situated cognitive theory was applied， the teaching model was reformed and innovated correspondingly， and the teaching practice and examination were planed. These have proved that the teaching effect had been improved significantly.
Key words situational cognition； teaching model； initial exploration
高等教育承担培养创新人才的历史使命，要着力培养学生的创新意识，提高工程创新能力，从而要求教师能够打破传统的教育观念与模式，引导学生形成自主探究和体验知识的过程。情境认知理论在教学过程的应用，不仅更新了学生对学习的理解，而且逐渐成为了学习理论领域研究的主流。
1 情境认知理论应用概述
情境认知理论应用到教学之中，能够达到学生掌握知识和知识实践的目的，基于情境认知的教学就是由教师创造有利于创新思维的教学、学习情境。针对不同的教学内容，教师可以进行问题情境、案例情境及工程背景情境等情境的创设，通过问题情境的解答过程、案例分析讨论的探索过程，具体工程及背景的研究过程等多种方式的拓展性教学，引导学生创造性地运用自身知识去自主发现问题、讨论问题、解决问题，培养学生的创新思维和学习能力。
2 基于情境认知的煤化工技术及装备课程教学模式的探索
2.1 课堂教学环节
本环节中，针对不同教学内容，建立不同情境认知的教学模式，使知识点形象化、实际化，知识结构条理化，学生能够在具体的情境中掌握教学内容，实现理论与实践的统一认知。
2.1.1 采用“三位一体” 案例式情境认知教学方法，提高课堂效率
所谓案例式“三位一体”教学是指将设备、仪表以及工艺三者有机结合，并加强相关课程引入的综合教学。现代煤化工具有自动化程度高、工艺先进以及设备大型化的特点，将控制理论加到教学中并加以化工工艺知识的学习，可以让学生更快地适应现代化工的发展和要求。将多学科知识应用到该课程教学当中，用工程实例来启发学生，在循序渐进的案例情境教学中，通过对大量案例的讲授、分析，学生更易于体验和掌握知识，也能从中学会理论联系实际的方法。
2.1.2 充分利用多媒体手段，构建工程情境认知背景下的教学方式
此情境的创设需要教师收集充足的教学素材，并加以整理完善，应用好此种教学方式可以加大信息的传递量，同时对设备内部结构等复杂专业知识给学生以感性认识。比如在专业设备的讲解过程中要结合工程实际构建合理的工程情境，利用影像图片资料讲解设备的关键部件及运行原理，以及相关知识点在工程和现实生活中的应用，让学生切实感受到知识的用途，而不是单纯的理论。让学生学会从工程实际考虑问题，带着问题听课，真正做到理论和实践的结合。
2.1.3 创设互相交流的合作情境，激发学生探究问题的热情
在合作和交流的过程中，学生可以感受不同的思维方式和思维过程，合理地调整、丰富自己的认识，获得知识。教学中，教师要根据学习的需要，适时组织学生的合作与交流，提出具体的目标和要求，使学生在相互启发、互相补充的学习活动中，获得知识，发展能力，逐步形成合作与创新意识。在合作情境的创设和认知应用中，学生的主观能动性和自主学习的热情都有了极大的提高。
2.2 实践教学环节
实践教学是夯实课堂教学成果的关键步骤，合理创设实践教学的情境，对有效缩短学生在校期间的学习内容与实际工作应用之间的差距，有着极为显著的作用。
2.2.1 合理的情境创设和高度仿真实训结合的拓展性教学
拓展教学旨在让学生变成学习的主体。主要进行工艺仿真实训，辅以设备的拆装和仪表的认识。使学生在掌握了书本上的基本原理、工艺流程和设备的基础上，结合完整的模拟工艺流程和实际背景材料，通过先进的网络多媒体设施，科学地了解煤化工工业体系及其知识需求。运用所学理论知识，系统化地认识实际工艺流程。通过改革传统的验证性实验，创造仿真工程实训环境，对于巩固教学成果，提高学生的分析能力和在复杂情况下的决策能力起到明显效果。
2.2.2 情境教学和研究性教学结合的随机进入式教学模式
将情境教学和研究性教学结合，旨在提高当理论基础知识学习扎实，对工艺指标理解深刻后，完成指定题目的课程设计或学术论文的质量。在所创设的情境中，把煤化工技术及装备教学问题作为研究课题，统揽煤化工方面多家学派的学术观点，随机并及时地总结，深入地研究探讨所涉及的学术问题，并将这些信息应用于自己的学习和研究，达到检验知识成果的目的，最终提升学生综合运用基础理论知识的能力。
2.3 考核环节：改革考核方式，重视学习过程
情境认知理论认为，评价的本质是一种价值判断。为了真实地体现学生学习的价值。本课程的考核以考核动手能力、分析解决问题的能力为主要目标，辅以传统的教学考核，实现多元化考核。具体而言，主要有以下几种方式：（1）用多任务标准取代单一评价，如在对学生考核时综合考试、论文、仿真实训、课堂讨论、提问等多种成绩，全面考查学生的知识掌握程度和实际运用能力等方面。（2）以真实任务为标准的评价，以实地考核学生实验操作，过程评定课程设计，答辩式论文综述等方式为主，让学生逐渐学会运用所学知识去分析和解决工程实际问题。
3 结语
实践证明，在煤化工技术及装备教学中理论讲解与情境教学相结合，取得了良好的教学效果。教师只有不断学习，并结合学生就业的需要，更新知识结构，积极开展教学研究与探讨，吸收最新的学科成果，注重教学方法，采用合理的教学模式，才能使教学质量不断提高。
本文系内蒙古科技大学校内重点教改《以培养工程应用型人才为导向的煤化工技术及装备课程改革》资助项目（项目编号：JY2011005）
参考文献
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煤化工的生产原理范文第8篇
（1.贵州省煤矿设计研究院，贵阳 550025；2.中国运载火箭技术研究院 航天材料及工艺研究所，北京 100000）
摘要：近年来由于煤炭价格持续低迷、全社会对燃煤污染的高度重视以及对未来天然气市场的良好预期，煤制气项目得到了快速发展，然而，煤制气属于高水耗、高能耗项目，且伴随有废水量大、难以治理等环境问题。贵州煤炭资源丰富，但生态环境较为脆弱，地表水环境容量小，不宜大规模发展煤制气项目。结合贵州实际，对发展煤制气项目的优势及存在问题进行了全面分析，提出适度发展的建议，为今后全省煤化工产业规划提供参考和依据。
关键词 ：煤化工；煤制天然气；煤炭；产业发展
中图分类号：F427 文献标识码：A 文章编号：1008－9500（2015）07－0057－04
收稿日期：2015－05－03
作者简介：肖 维（1984－），女，湖北孝感人，硕士，从事环境规划与管理及环境影响评价工作。
煤制天然气是煤化工最核心的技术之一，其原理是在高温条件下借助气化剂作用将固体碳转化为可燃气体或气体混合物的热化过程［1］。受我国“富煤贫气”资源赋存特征的约束、以及大气污染防治要求不断加强，天然气将变得更为稀缺，供不应求现象将长期存在。因此近年来一些化工企业在富煤区建设煤制天然气项目，随着煤炭价格日益下滑，煤制气的生产成本已明显低于管道天然气或LNG，这一核心优势加大了煤制气项目建设的热情。
1煤制天然气发展现状
煤制气是一种新型煤化工技术，属于煤炭深加工方式之一。相对于其他方式——煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制二甲醚等而言，由于其能量转化率较高，单位能量水耗低、投资小，工程建设简单成熟、制气成本低。且随着天然气需求量不断增加，全国富煤地区均在积极推进煤制气项目建设。
随着国家《天然气“十二五”规划》及《煤炭工业十二五规划》出台，其中明确指出富煤地区应发展煤制气项目作为管道天然气的气源补充。据石化行业相关统计资料显示，截止2014年12月，处于计划之中的煤制气项目全国有60多个，获发改委核准建设的约17个，主要分布于新疆、内蒙等区，其规划总产能可达1 162亿m3/a。然而，目前已投入商业运行的项目仅有1家——大唐国际克旗煤制天然气公司。其余项目均处于工程建设或前期手续论证阶段，且随着环保要求愈加严格，受环境容量、水资源等条件的约束，部分项目未能获得国家环保部的批准，随着公众对环保的关注不断加强，未能获得环保部批准的项目已经放慢了建设进程。
由此可见，我国煤制气尚处于初步发展阶段，2011年~2013年发展较快，自2014年以来，随着煤制气存在的技术风险、资源消耗大、能源转化效率低、环保压力大等方面质疑声逐渐增大，其发展速度严重受阻。
2贵州省发展煤制气的意义
贵州属于富煤区，尽管煤层气含量丰富，但由于甲烷浓度含量低、集中开采利用成本较高，始终难以形成规模化。而贵州受产能过剩及用电量下降的影响，目前，大部分矿井存在“堆煤难售”的现象。在此背景下，引进煤制气项目一方面可消耗大量煤炭以扶持煤炭企业渡过难关，另一方面，高硫煤通过煤制气项目可减少对大气环境的污染。然而煤制气项目存在的水耗大、废水治理难等环境问题在生态环境相对脆弱的贵州显得更加突出。因此，在贵州发展煤制气需要更充分的论证。
2.1煤炭工业发展的需要
贵州煤炭资源赋存丰富，有“西南煤海”之称。煤炭工业一直是贵州省主要支柱产业之一，经过2002~2012年10年间的快速发展，贵州各地（尤其是六盘水、毕节、黔西南、遵义等富煤地区）社会经济实力得到了极大的提升，但与此同时对煤炭行业的依存度也随之增加。随着国家经济发展速度放缓、产业结构的优化升级，以及安全生产成本不断攀升等因素影响，煤炭产业受到了较大的冲击。贵州半数以上煤炭企业面临生存困难，同时对地方财政收入、就业稳定等方面也造成了一定的不利影响。从根本上看，贵州煤炭产能过剩的问题依然严重，而电厂耗煤有所减少。因此，原煤外售已然成为限制贵州煤炭工业健康发展的关键环节。
煤制气项目耗煤量较大，且适宜于高硫煤、低热值煤。以40亿m3/a项目为例估算，年消耗原煤1 424万t/a，相当于1~2个县的全部产煤量。由此可见，发展煤制气对于地方的煤炭工业发展有积极意义。
2.2煤化工产业发展的重要选择
现阶段，贵州煤化工生产企业仍以传统的煤焦化、合成氨（化肥）、乙炔为主，生产规模小、产品单一、工艺设备落后、能源资源浪费严重、环境污染大等问题较为突出。因此，贵州省在十二五期间规划了3个煤化工基地，即毕清煤化工基地、六兴基地、黔北基地，拟发展新型煤化工。截止2015年3月，贵州省共引进大型项目5个。
贵州新型煤化工项目建设情况见表1。
不论从国家能源战略调整，还是产业结构升级的要求看，新型煤化工都将成为助推煤化工产业新一轮快速发展的必然趋势。而煤气化技术是新型煤化工最核心技术之一，一方面，乙二醇、烯烃等产品均需通过煤制气生成甲醇后制得，另一方面，煤制气可作为原料为化工企业提供天然气，因此，煤制气也是贵州发展煤化工的关键。
2.3天然气的市场前景
随着能源结构的升级改造，天然气的需求量将不断增长，供不应求的状况将长期存在。贵州天然气主要由中缅油气长输管线与中卫-贵阳联络管线供给。目前，贵阳、遵义、安顺、都匀等4个城市支线管网已基本全部覆盖，规划至2020年建设管网覆盖全省9个地州市。然而，目前中缅管线天然气进口价格约合2.68元/m3，考虑输气成本后，到贵阳境内其用气成本约3.2元/m3，高昂的用气成本以及气源受制于人可能存在的能源安全隐患，使得煤制气更具比较优势。以现有规划建设的煤制气项目估算统计［7］，在煤价为500元/t时，煤制天然气生产成本约2.49元/m3。而目前贵州省煤炭价格平均不到350元/t，预计同规模生产成本不足2元/m3，从投入产出看，贵州发展煤制气的经济效益相当可观。
2.4有利于原煤清洁利用
根据火电厂及锅炉污染物排放标准可知，煤制天然气作为清洁能源利用，其主要污染物SO2、NOX以及烟尘的排放量相对直接燃煤较小，对大气环境保护有积极意义。
热能不同利用方式主要污染物排放标准见表2。
贵州以无烟煤和烟煤为主，高硫煤所占比例较高，而煤制气项目可通过酸性气体脱除回收硫磺，不仅可实现煤的清洁利用，还能获得副产品，以提升煤炭附加值。此外，还可通过碳补集与封存（CSC）技术大大减少CO2的排放，对于减排温室气体有较好的效果。
3贵州发展煤制气存在的问题
3.1水资源不足且分布不均
煤化工属于高水耗行业，煤制气项目也不例外。根据《国家“十二五”煤化工示范项目能效和能源目标》可知，煤制气单位水耗不得超过6.9 t/km3，以年产25亿m3煤制气项目为例估算，其日耗水量高达2 156 m3/h。
从地表水系分布看，贵州省相较东部区域而言，西部地区水资源相对匮乏，尤其在枯水期。而贵州煤炭资源多覆层于中西部，如安顺、六盘水、毕节、遵义、黔西南等地。富煤地区主要地表河流为：黔南及六盘水市北盘江，毕节地区三岔河及六冲河，贵阳北部乌江，遵义地区赤水河，以及这些河流的一级支流。其中赤水河大部分河段为长江珍稀鱼类保护区、且部分河段涉及茅台酒厂上游取水保护区范围，三岔河、六冲河及下游的鸭池河（乌江）大部分河段涉及黔中水利枢纽工程，其水环境十分敏感，在该流域发展煤化工项目在环保上不可行；而北盘江常年径流量相对较小，且水质较差。由此可知，富煤地区水资源量相对较小。
3.2环境风险高、管理难度大
煤制气项目最大的环保问题是废水治理呈现“两高两难”态势——即废水排放量大，处理难度大，污染物浓度高，运行成本高。煤气化生产废水主要来源于洗涤、冷凝和分馏工段，其中主要污染物COD浓度高达3 000~5 000 mg/L、总酚600~900 mg/L、氨氮200~500 mg/L、TOC浓度1 000 mg/L、TDS浓度2 000~4 000 mg/L，油类150~200 mg/L，此外，还含有氰化物、生化有毒物质及抑制性生化物质，属于典型的高浓度、高污染、有毒、难降解的工业有机废水。由于废水中含有大量难降解的多环、杂环化合物，对微生物具有一定的毒性抑制作用，造成可生化性差；氨氮浓度高，造成油水分离困难；表面活性剂使得废水易发泡、污染物处理效果差［10－11］。目前国内生产企业及科研院所虽然研发了一些可适应性的处理方案，但尚未有稳定成熟的处理工艺，这将极大地增加环保管理风险。
贵州生态环境较为脆弱，水土流失及石漠化问题较为突出，矿井聚集区域地表河流污染较为严重，且大部分河流流量小，环境容量有限；而对于煤制气项目而言，水环境承载能力是其能否建设的重要衡量指标，因此，地表水环境容量将成为在贵州发展煤制气的主要约束因素。此外，煤制气项目还将产生大量灰渣，其堆存可能对岩溶地区地下水环境造成较大的污染影响。而煤炭多分布于喀斯特区域，如毕节、黔北等地，地下岩溶十分发育，这势必给灰渣场的选择以及环保管理方面增加压力。
3.3节能减排压力大
3．3．1能源有效利用率比较分析
煤直接发电的热能有效利用率为40%~43%，若仅用于供热，其热能利用率约54%。按照国家标准，煤制气的热能有效利用率不低于52%，煤制气用于供热的热能利用效率为85%，而煤转气再用于供热（蒸汽），其热能有效利用率仅为44.2%；若用于发电，其综合能效仅30%。
原煤能源利用方式效率比较见表3。
由表3可知，煤制气不论作为供热或是发电，煤的热能转换效率均相对较低。有关专家指出［12］，煤化工的方向是材料而不是燃料，这是煤化工发展的必然选择。由此可见，煤制气作为天然气的补充不宜大力鼓励或支持。
3．3．2碳排放比较分析
现有煤制气主要的生产工艺基本都需要CO 变换、酸性气体脱除、高温甲烷化等环节，而这一环节将排放大量的CO2。Chi-Jen Yang等人研究表明［13］，煤制气的全生命周期 GHG 排放是常规天然气开采的7倍。Paulina Jaramillo等人研究发现［14］，与利用煤炭直接发电方式相比，煤制气与项目的温室气体及污染物排放有所差别。
煤制气与原煤直接利用（发电）主要污染排放比较见表4。
由表4可知，煤制气项目单位热值CO2排放量比煤炭直接利用发电高；此外，由于煤制气项目中碳的转化率较高，为减少CO2直接外排，目前均采用较为成熟稳定的工艺——CCS（CO2 Capture and Storage），以实现CO2的捕捉与封存。然而，在贵州多数地区轻工业、新技术的研发与应用配套设施均相对落后，CO2实现大规模利用的可能性较小。
因此，从减少温室气体排放角度看，煤制气项目不利于贵州地区大气减排。
4结论与建议
4.1结论
随着天然气的需求矛盾增加，煤炭价格持续下降，煤层储层丰富地区均加大了煤制天然气项目建设的热情。贵州属于富煤区，煤炭工业是其经济发展的重要支柱，在贵州发展煤制气不仅有利于气源得到充分保障，也有利于缓解煤炭企业原煤难以销售的困难局面，同时还有利于煤炭的清洁利用，减少大气污染物排放。然而，煤制气项目水耗高、污水处理难度高、环境风险管理难度大，能源利用率低、CO2排放量大等问题，严重的制约了该类项目在贵州大范围推广。因此，贵州不适宜大规模发展煤制气项目。
4.2建议
根据矿井集中分布及煤炭运输、天然气现有供应情况、水资源的丰富程度、地表水环境容量，地下水环境是否敏感等多个条件，从明确规划适宜发展区域，严格把控项目选址。如赤水河流域的仁怀地区，岩溶发育的织金、黔西等地，均不适宜发展该类项目；而北盘江流域的水城、盘县等地相对合适。
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