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1、化学工艺化学工艺ChemicalEngineeringTechnology化学工艺化学工艺有机化工（石油化工、煤化工）有机化工（石油化工、煤化工）无机化工无机化工天然气化工天然气化工2化学工艺化学工艺(ChemicalEngineeringTechnology)也称“工业化学(IndustrialChemistry)”，是研究石油、煤、天然气和其它矿物等原料通过各种化工单元操作和技术,有效、经济地实现目标产品过程的一门科学。涉及的工业领域主要是以石油、煤、天然气和其它矿物为原料，采用化学加工过程，生产石油及石油化工、煤化工、无机化工、化工冶金和高分子化工等产品的工业部门，上述产品的生产企业大都
2、是我国的大型骨干企业，在国民经济中具有极重要地位。化学工艺是一个老学科，但化学工艺长期与化学和化学工程中有关分支学科紧密地相互融合、交叉和渗透，不断地进行新工艺、新过程、新技术、新产品、新材料和新装备的研究、开发、放大、设计和优化，使化学工艺学科持续地深化、创新，并向前沿发展。3培养目标培养目标培养具有扎实的化学和化学工程基础，了解各种化工过程、化学品的生产原理、产品开发、工艺实施和过程及装置的设计与优化，掌握现代化工技术、外语和计算机应用技术，能够从事化工过程及生产工艺研究、过程开发、设计及管理等方面的高级技术人才。本专业毕业生适合在化工、炼油、轻工、医药、环保、能源、军工等部门从事科学研究
3、、工程设计、技术开发、软件开发和生产技术管理等方面工作，也可在高等学校和科研院所从事科研和教学工作。化学工艺是培养大中型化工生产、开发、设计和管理部门总工程师的摇篮。4历史沿革历史沿革19521952全国高校院系调整，聂恒锐、林纪方、袁一等知全国高校院系调整，聂恒锐、林纪方、袁一等知名专家汇集我校，奠定了本学科的基业名专家汇集我校，奠定了本学科的基业 ; ;化学工艺学科在专业调整中由有机化工（煤化工、石化学工艺学科在专业调整中由有机化工（煤化工、石油化工）和无机化工合并而成；油化工）和无机化工合并而成；20072007年成为国家重点学科二级学科点年成为国家重点学科二级学科点（2009年全国大学
4、年全国大学高校化学工艺专业排名第高校化学工艺专业排名第6；全国化学工艺专业研究生实力排；全国化学工艺专业研究生实力排名第名第3）。5历史沿革历史沿革煤化工教研室的前身燃料化学工学教研室成立于煤化工教研室的前身燃料化学工学教研室成立于19521952年年, ,由国内由国内著名的煤化工专家聂恒锐教授任系主任。著名的煤化工专家聂恒锐教授任系主任。19601960年开始招研究生，年开始招研究生，19811981年有机化工（煤加工工程）被批准年有机化工（煤加工工程）被批准为国家第一批硕士学位授权点为国家第一批硕士学位授权点; ;19861986年批准为博士学位授权点，成为我国第一个有机化工（煤年批准为博
5、士学位授权点，成为我国第一个有机化工（煤加工工程）专业博士点。加工工程）专业博士点。 19931993年有机化工（煤加工工程）专业调整为有机化工专业。年有机化工（煤加工工程）专业调整为有机化工专业。19941994年国家教委批准以该学科为基础建立年国家教委批准以该学科为基础建立“碳资源综合利用国碳资源综合利用国家教委部分开放实验室家教委部分开放实验室”。 6历史沿革历史沿革无机化工教研室的前身无机物工学教研室也成立于无机化工教研室的前身无机物工学教研室也成立于19521952年，是年，是全国最早成立的无机化工专业。全国最早成立的无机化工专业。19501950年代末承担的国家重大研究项目年代末承
6、担的国家重大研究项目- -硼镁矿综合利用研究，解硼镁矿综合利用研究，解决了当时急需的火箭推进燃料技术难点，受到化工部的特别奖决了当时急需的火箭推进燃料技术难点，受到化工部的特别奖励；励；从从19701970年代开始，我国从国外引进年代开始，我国从国外引进1313套大型合成氨装置，无机套大型合成氨装置，无机物工学教研室协助化工部进行引进装置技术资料消化、人员培物工学教研室协助化工部进行引进装置技术资料消化、人员培训和开工技术等指导工作，保证了引进装置顺利开工，为提高训和开工技术等指导工作，保证了引进装置顺利开工，为提高我国合成氨生产技术水平作出了重要贡献。我国合成氨生产技术水平作出了重要贡献。无
7、机化工专业无机化工专业19841984年被批准为硕士学位授权点，年被批准为硕士学位授权点，19901990年批准为年批准为博士学位授权点。博士学位授权点。7基本状况基本状况有机化工和石油化工有机化工和石油化工2个教研室；个教研室；煤化工研究设计所和吸附与无机膜研究所煤化工研究设计所和吸附与无机膜研究所在编人员在编人员17人，其中博士生导师人，其中博士生导师6名，教授名，教授6名，副教授名，副教授3名，名，高级工程师高级工程师1名。具有博士学位名。具有博士学位6名，硕士学位名，硕士学位6名，其中在名，其中在职博士职博士4名。名。具备培养本科、硕士、博士研究生和博士后的资格。具备培养本科、硕士、博
8、士研究生和博士后的资格。每年招收本科生每年招收本科生50-80名，硕士生名，硕士生30名左右，博士生名左右，博士生6-10名。名。在在“十五十五”期间培养本科生期间培养本科生200名，硕士生名，硕士生60名，博士生名，博士生20名。名。目前在读本科生约目前在读本科生约200名，硕士生名，硕士生60名，博士生名，博士生32名。名。8研究方向研究方向 煤及生物质转化基础与应用；煤及生物质转化基础与应用；功能材料研究与应用（包括炭分子筛、分子筛炭膜、功能材料研究与应用（包括炭分子筛、分子筛炭膜、炭气凝胶等新型炭材料，多孔分离材料、能源和催炭气凝胶等新型炭材料，多孔分离材料、能源和催化材料等）；化材料
9、等）；超临界流体应用技术；超临界流体应用技术；新型无机膜材料制备及分离和催化一体化过程；新型无机膜材料制备及分离和催化一体化过程；微反应技术和吸附分离技术。微反应技术和吸附分离技术。 9技术平台技术平台辽宁省石油化工研究生人才培养基地辽宁省石油化工研究生人才培养基地 20062006辽宁省石油化工装备重点实验室辽宁省石油化工装备重点实验室 20022002大连理工大学大连理工大学 “ “985985三期工程三期工程”教育部科技创新一级教育部科技创新一级平台平台“绿色能源资源与精细化工高技术绿色能源资源与精细化工高技术”的重点支持的重点支持学科学科 首批国家产业技术创新战略联盟中的首批国家产业技
10、术创新战略联盟中的“新一代煤新一代煤( (能源能源) )化工产业技术创新战略联盟化工产业技术创新战略联盟” ” 成员（成员（20072007）10科研装备科研装备煤和油页岩固体热载体快速热解评价装置煤和油页岩固体热载体快速热解评价装置煤和生物质固定床、落下床热解研究装置煤和生物质固定床、落下床热解研究装置超临界流体萃取和反应研究装置超临界流体萃取和反应研究装置生物质热解及气化制氢研究装置生物质热解及气化制氢研究装置固体酸催化反应研究装置固体酸催化反应研究装置膜分离反应一体化装置膜分离反应一体化装置膜渗透蒸发装置膜渗透蒸发装置活性炭纤维吸附苯蒸汽工业化装置活性炭纤维吸附苯蒸汽工业化装置扫描电镜，
11、热天平，扫描电镜，热天平，BETBET表面分析、凝胶色谱、电化学测试，表面分析、凝胶色谱、电化学测试，固体燃料基本性质测试以及气相色谱等仪器设备。固体燃料基本性质测试以及气相色谱等仪器设备。 11科研项目科研项目国家国家“973”国家国家“863”国家支撑、国家重大专项国家支撑、国家重大专项国家自然科学基金国家自然科学基金国际合作国际合作省、部和中石化省、部和中石化企业合作项目等企业合作项目等12交流与合作交流与合作 与德国马与德国马-普学会煤化所、卡尔斯鲁厄大学、美国伍斯特理普学会煤化所、卡尔斯鲁厄大学、美国伍斯特理工学院、宾州大学、日本富山大学、东京农工大学、熊本工学院、宾州大学、日本富山
12、大学、东京农工大学、熊本大学、香港科技大学等院校建立了合作关系，进行学术及大学、香港科技大学等院校建立了合作关系，进行学术及人员交流，开展共同研究并联合培养硕士、博士研究生。人员交流，开展共同研究并联合培养硕士、博士研究生。每年邀请国外的专家教授来校讲学和交流；专业教师去国每年邀请国外的专家教授来校讲学和交流；专业教师去国外进行研修和合作研究。外进行研修和合作研究。教师和研究生经常参加国内外学术会议。教师和研究生经常参加国内外学术会议。132010年毕业本科生去向年毕业本科生去向毕业毕业50人人保研保研6人（清华人（清华1，大化所，大化所1，本校，本校4）考研考研2人（本校）人（本校）出国出国
13、5人（英国人（英国1，德国，德国1，加拿大，加拿大1，其它，其它2）双学位双学位8人人中石油所属企业中石油所属企业6人人中石化所属企业中石化所属企业7人人其它企业其它企业12人（石化（索普人（石化（索普4）和制药（上海希迪）和制药（上海希迪2）其它）其它企业企业6）各地人事局各地人事局3人人待就业待就业1人。人。142010年毕业硕士生去向年毕业硕士生去向共共38人人本校读博本校读博5人，出国读博人，出国读博2人人设计研究院设计研究院14人人央企或上市企业央企或上市企业8人人外资外资2人（英特尔，人（英特尔，STX大连造船）大连造船）律师事务所律师事务所1人，公务员人，公务员1人人其它企业其它
14、企业4其它其它1人。人。待遇待遇2000元元/月至月至10万万/年不等年不等15欢迎选择化学工艺！欢迎选择化学工艺！化学工艺（能源化工）导论化学工艺（能源化工）导论国内外能源状况国内外能源状况煤资源与利用煤资源与利用天然气资源与利用天然气资源与利用温室气体问题温室气体问题17世界能源状况世界能源状况192021222324252627中国中国2009天然气产量天然气产量851.7亿立亿立方米，比方米，比2008年增加年增加6.1%。2829302010年中国煤炭产量约年中国煤炭产量约32亿吨。亿吨。31中国的能源状况中国的能源状况煤炭探明储量煤炭探明储量11451145亿吨，占一次能源总量的亿
15、吨，占一次能源总量的92%92%；可开采油的；可开采油的储量储量3333亿吨，占世界亿吨，占世界2.3%2.3%。2005年新探明储量：油年新探明储量：油:943Mt,天然气天然气:526,300Mm3,煤煤:69,800Mt.煤炭在一次能源中的消费比例为煤炭在一次能源中的消费比例为70%70%左右。左右。以煤炭为主的能源消费结构在相当长的时间内不会改变。以煤炭为主的能源消费结构在相当长的时间内不会改变。2010年中国年中国GDP:397983亿元亿元32石油资源短缺能源资源分布不平衡能源利用效率低环境污染严重中国能源利用面临的问题中国能源利用面临的问题33生产量2009/2010进口量200
16、9/2010Coal,bt3.05/3.200.126/0.165Crudeoil,Mt189/203204/239.3Naturegas，bm385.17/94.48-中国中国2009/2010能源生产和进口量能源生产和进口量34Importsas%ofdemand200437%200747%201054%202060%203080%352011年年6月月20日：日：WTI93.260.25BRENT111.691.52 3637DistributionofenergyproductionandconsumptionIn20052004年沿海的十几个省区市能源生产总量为年沿海的十几个省区市能
17、源生产总量为3.5亿吨标准煤亿吨标准煤,占全国占全国25%,消费总量为消费总量为7.7亿吨标准煤亿吨标准煤,占全国占全国52%。 Longdistancetransportationisnecessaryforenergysupply(about1/3producedcoal)inChina38单位单位GDPGDP能耗比较能耗比较(2008)(2008)39单位单位GDPGDP能耗比较能耗比较(2006)(2006)40煤直接燃烧对环境的危害煤直接燃烧对环境的危害l90的的SO2l67的的NOxl82的酸雨的酸雨l60的粉尘的粉尘lCO2我国已经成为世界上最大的我国已经成为世界上最大的SO2排
18、放排放国，酸雨形成面积已占国土面积的国，酸雨形成面积已占国土面积的40以上，每年因酸雨造成的损失已占以上，每年因酸雨造成的损失已占当年国民生产总值的当年国民生产总值的2以上。控制以上。控制和减少和减少SO2等污染物的排放量已成当等污染物的排放量已成当务之急务之急！大气中大气中41煤炭资源与利用煤炭资源与利用煤煤 ? ? A black stone that would A black stone that would burn and was sometimes used burn and was sometimes used by blacksmiths instead of by blac
19、ksmiths instead of charcoal.charcoal. 有一种黑石头，可以燃烧，有一种黑石头，可以燃烧，有时铁匠可用它来代替木炭，有时铁匠可用它来代替木炭，并把这种可燃烧的石头称并把这种可燃烧的石头称anthrax（anthracite)。摘自Theophrastus（西奥福来斯多斯）在公元前300年发表的De Lapidus(岩石学) (371-287BC)AncientGreekphilosopherandbotanist 煤炭的生成煤炭的生成植物经数千年到数万年复杂的生物化学变化过程形成泥炭（一植物经数千年到数万年复杂的生物化学变化过程形成泥炭（一种松软有机质的堆积物
20、）；种松软有机质的堆积物）；泥炭在不太深的地下经数百万年因压力和温度等作用发生一系泥炭在不太深的地下经数百万年因压力和温度等作用发生一系列物理化学变化（成岩作用）转变成褐煤或烟煤；列物理化学变化（成岩作用）转变成褐煤或烟煤；褐煤或烟煤在地下深处再经数千万年以上因压力、温度和时间褐煤或烟煤在地下深处再经数千万年以上因压力、温度和时间的化学物理作用（变质作用）形成烟煤或无烟煤。的化学物理作用（变质作用）形成烟煤或无烟煤。煤炭是一种宝贵的不可再生的资源，必须加以煤炭是一种宝贵的不可再生的资源，必须加以高效、经济和合理地利用。高效、经济和合理地利用。44煤炭的种类煤炭的种类按大类分按大类分腐植煤类：由
21、高等植物形成。腐植煤类：由高等植物形成。腐泥煤类：由低等植物形成。腐泥煤类：由低等植物形成。腐植腐泥煤类：兼有两类植物的环境形成。腐植腐泥煤类：兼有两类植物的环境形成。按煤中含碳量或挥发分按煤中含碳量或挥发分泥炭、褐煤（低煤阶褐煤和高煤阶褐煤）、烟煤（长焰煤、泥炭、褐煤（低煤阶褐煤和高煤阶褐煤）、烟煤（长焰煤、不粘煤、弱粘煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气中粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）、无烟煤（低阶无烟煤、中阶无烟煤、高阶无烟煤）贫煤）、无烟煤（低阶无烟煤、中阶无烟煤、高阶无烟煤）、残植煤等。、残植煤等。45CountryBituminous&anthracit
22、eSubBituminous&ligniteTOTALShareUSA111,338135,305246,64327.1Russia49,088107,922157,01017.3China62,20052,300114,50012.6India90,0852,36092,44510.2Australia38,60039,90078,5008.6SouthAfrica48,750048,7505.4Ukraine16,27417,87934,1533.8Kazakhstan28,1513,12831,2793.4Poland14,000014,0001.5Brazil010,11310,113
23、1.1TOTAL478,771430,293909,064100.0Provedrecoverablecoalreservesatend-2006(milliontonnes)4946Cokingcoal:About38%oftotalreservesofChinaareinShanxiprovince,andtheamountreachesto26billionton.Lignite:about12%incoalreservesofChina.Ligniteproductionwillbe10%ofthetotalChinascoalproductionin2010.Itisnecessar
24、ytoupgradelignitefortransportationandotherusagewiththeincreaseofproduction.CoalreservesinChina47Coal miners 1910Coal miners in Hazleton PA, USA, 1900 煤炭的开采煤炭的开采 露天露天 井工（竖井、斜井井工（竖井、斜井) )48煤的组成煤的组成煤一般由有机物质和矿物质所组成，有机质是煤中煤一般由有机物质和矿物质所组成，有机质是煤中的主要成分，它决定煤的性质。矿物质在煤利用过的主要成分，它决定煤的性质。矿物质在煤利用过程中则变成灰渣。程中则变成灰渣。煤
25、中有机质主要由五种元素组成，以碳、氢、氧为煤中有机质主要由五种元素组成，以碳、氢、氧为主，它们的总和占煤中有机质的主，它们的总和占煤中有机质的95%95%以上，其次是氮以上，其次是氮和硫。和硫。49煤分子结构的基本概念煤分子结构的基本概念煤是高分子化合物的复杂的混合物，每个高分子化合物的缩合程度各不相同，构成煤的高分子化合物的基本结构单元彼此也不同，这不仅明显地表现在不同成煤阶段的煤中以及同一成煤阶段不同显微组分上，即使是同一成煤阶段的煤或同一显微组分的分子间，其缩合程度和基本结构单元也不可能相同。煤分子中的基本结构单元是由芳香族结构、脂芳族结构以及脂环族结构组成的。此外，还有醚型的氧在基本结
26、构单元之间以氧桥的形式存在。也可以说，煤分子的基本结构单元由两部分组成，规则部分的缩合环结构称为核，在核的周围有各种侧链和官能团为不规则部分。基本结构单元中的芳香环结构有单环的苯环、双环的萘环、三环的菲环和蒽环，还有四环和五环以上的缩合环的形式；脂环结构既有与芳香环一起缩合的结构存在，又有单独存在的；而脂肪族结构是指结合在芳香环或脂环上的那些以侧链存在的烷基。50各种煤的基本结构单元各种煤的基本结构单元51煤分子结构模型煤分子结构模型理解煤的分子结构对煤的有效、合理转化具有重要理解煤的分子结构对煤的有效、合理转化具有重要的指导作用。的指导作用。通过物理、化学和计算机模拟分析52煤的利用煤的利用
27、中国是最先大规模使用煤的国家，公元中国是最先大规模使用煤的国家，公元300300年年（西晋）煤用于冶金（西晋）煤用于冶金( (铸造铸造) ) 和家庭取暖。和家庭取暖。公元公元10001000年（北宋），煤已成为中国主要燃年（北宋），煤已成为中国主要燃料和能源。料和能源。 Marco PoloMarco Polo把中国人使用煤的方法传到西方，把中国人使用煤的方法传到西方，他在中国呆了他在中国呆了2424年，在年，在12951295年（元朝）回到年（元朝）回到意大利意大利VeniceVenice，“可以挖一种能燃烧的黑石可以挖一种能燃烧的黑石头作燃料头作燃料” ” 。 天工开物 1637 53目前
28、煤炭的主要利用途径是发电（目前煤炭的主要利用途径是发电（55）357gce/kwh，2007年中国生产约年中国生产约3.2万亿度电（万亿度电（77.6热电）热电）2009年中国发电量总计年中国发电量总计3.6506万亿千瓦时万亿千瓦时,较上年增长较上年增长7.0% 煤的化工利用煤的化工利用54传统煤化工利用途径传统煤化工利用途径55煤干馏煤干馏(coalcarbonization)高温干馏（9001100oC中温干馏(700900oC)低温干馏（500600oC）在隔绝空气条件下加热煤，使其分解生成固体、液体（焦油)和气体（煤气）的过程。56煤的高温干馏煤的高温干馏 ( (炼焦或焦化炼焦或焦化
29、) )煤在隔绝空气条件下加热到煤在隔绝空气条件下加热到10001000o oC C左右左右，得到焦炭、化学品和煤气的，得到焦炭、化学品和煤气的过程。过程。 榆次山沟里土焦炉榆次山沟里土焦炉57炼焦化学品的回收焦炭：焦炭：70707878煤气：煤气：15151919焦油：焦油：3 35 5粗苯：粗苯：1.01.0 氨：氨：0.20.2 58煤焦油煤焦油 煤焦油组成中已验证的约有500多种。较重要的成分：多种重 芳烃、酚类、烷基萘、吡啶、咔唑、蒽、菲、芴、苊、芘等及杂环有机化合物，是制取塑料、染料、香料、农药、医药、溶剂等的原料。 在在20世纪初，炼焦副产品是有机化学工业的基础；现今世纪初，炼焦副
30、产品是有机化学工业的基础；现今大部分有机化学工业依赖于石油。但大部分有机化学工业依赖于石油。但目前世界上仍有目前世界上仍有95%以上的以上的24环芳香物和杂环化合物以及环芳香物和杂环化合物以及1525%的的BTX来自煤焦油包括粗苯。来自煤焦油包括粗苯。59用于生产蓝炭；褐煤干燥提质；煤的分级转化用于生产蓝炭；褐煤干燥提质；煤的分级转化煤的低温干馏煤的低温干馏6061煤的气化煤的气化 (Coalgasification)煤的气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气煤的气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等做气化剂（或称气化介质），在高温条件下通
31、过化学反应将煤或煤焦中的可等做气化剂（或称气化介质），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。燃部分转化为气体燃料的过程。是现代煤化工的龙头。是现代煤化工的龙头。气化煤气中的有效成分包括气化煤气中的有效成分包括CO、H2及甲烷等。及甲烷等。62Coalgasificationtechnology63煤气化的主要反应煤气化的主要反应(1)燃烧反应（为过程提供热量）燃烧反应（为过程提供热量）C+1/2O2CO（H=110.4kJ/mol）C+O2CO2（H=394.1kJ/mol）(2)碳与水蒸气反应（生成有效组分）碳与水蒸气反应（生成有效组分）C+H2OCO+H2(H
32、=-135.0kJ/mol)C+2H2OCO2+2H2(H=-75.222kJ/mol)(3)碳与碳与CO2反应反应CO2+C2CO(H=-173.3kJ/mol)(4)甲烷化反应甲烷化反应： 2C+2H2OCH4+CO2(5)变换反应（可调节氢碳比）变换反应（可调节氢碳比）：CO+H2OCO2+H26465煤生产电石煤生产电石电石是由生石灰与焦炭（兰炭）或无烟煤在电炉内于2200oC反应而制得。CaO+3CCaC2+CO电石是生产乙炔的重要原料，将电石用水分解即可制得乙炔。CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)266电石生产工艺流程电石生产工艺流程67电石的用途68煤化工的发展方向煤化工的
33、发展方向煤层气利用 资源利用、安全生产、环境保护煤制氢 满足加氢工艺、燃料电池（储存、运输问题？）煤的分级（拔头）转化及多联产煤制油及化学品69煤的分级（拔头）转化及多联产煤的分级（拔头）转化及多联产解决煤的洁净和高效综合利用问题弥补石油资源的不足 利用拔头技术可获得10%的液体产品满足多目标产品要求洁净煤（CCT）技术的重要组成70热解热解煤气煤气低温煤焦油低温煤焦油半焦半焦发电发电气化气化成型成型提质提质活化活化城市煤气、工业燃气城市煤气、工业燃气制制 氢（可用于煤焦油加氢）氢（可用于煤焦油加氢）化学品（酚等）化学品（酚等）燃料油（汽油、柴油）燃料油（汽油、柴油）电能电能合成气合成气制氢制
34、氢、甲醇甲醇、二甲醚二甲醚、合成汽油等合成汽油等型焦、无烟燃料等型焦、无烟燃料等提质煤提质煤活性炭、活性焦活性炭、活性焦（低灰半焦）（低灰半焦）煤煤高炉喷吹料高炉喷吹料铁合金还原剂铁合金还原剂烧结焦粉烧结焦粉以煤热解为基础的多联产系统71煤制油及化学品煤制油及化学品煤液化（煤液化（CTL）煤直接液化煤直接液化煤间接液化（煤间接液化（F-T合成）合成）通过煤气化得到合成气后生产甲醇通过煤气化得到合成气后生产甲醇（Methanol)MTOMTPMTGMTA.72由煤替代原油的方法由煤替代原油的方法MTO & MTPDMEMTGEthanolF-T SynthesisDirect coal liqu
35、efaction & refining73煤炭液化的原理煤炭液化的原理CH4原油原油苯（苯（C6H6）煤煤H/C4210.50.8提高提高H/C比的方法：比的方法：加氢或加氢或/ /和脱碳和脱碳煤炭的直接液化煤炭的直接液化是煤在溶剂、催化剂和氢气存在下，通过是煤在溶剂、催化剂和氢气存在下，通过高温（高温（400-500oC）、高压（）、高压（1025MPa）反应得到液体）反应得到液体产品的过程。产品的过程。结果：结果：煤的大分子结构分解成小分子、提高了煤的大分子结构分解成小分子、提高了H/C、脱除煤、脱除煤中的杂原子和无机矿物质。中的杂原子和无机矿物质。7475中国煤炭直接液化的研究与开发中国
36、煤炭直接液化的研究与开发煤炭直接液化高效催化剂的研究与开发煤炭直接液化高效催化剂的研究与开发煤炭直接液化关键技术的研究与开发煤炭直接液化关键技术的研究与开发神华煤直接液化技术的商业化神华煤直接液化技术的商业化76煤炭直接液化高效催化剂的研究与开发煤炭直接液化高效催化剂的研究与开发得到国家得到国家863计划支持计划支持低价格：因催化剂产生的吨油生产成本大约为低价格：因催化剂产生的吨油生产成本大约为20元元.易操作：催化剂的合成在常压和常温下进行，安全性好，催化易操作：催化剂的合成在常压和常温下进行，安全性好，催化剂具有好的重复性。剂具有好的重复性。高的催化活性：催化剂的加入量只高的催化活性：催化
37、剂的加入量只有干煤的有干煤的0.5%1.0%，煤转化率，煤转化率大于大于90wt%daf,油产率大于油产率大于60wt%daf。77煤炭直接液化关键技术的研究与开发煤炭直接液化关键技术的研究与开发小试：小试：2002年7月-2003年底建立0.12t/d的连续煤直接液化装置；运转10次共207天（约5000h)煤直接液化试验。中试（中试（PDU）2003年10月至2004年9月建立6t/dPDU装置并在2004年12月成功地进行神华煤的液化试验。在对PDU进行优化和改造的基础上，2005年11月进行第2次试验，并连续运转了18天。2006年底成功地进行了第3次试验（3000h） ，基本解决了存
38、在的问题，为工业化提供重要的保证。78年产百万吨神华直接煤液化商业示范厂建设规划年产百万吨神华直接煤液化商业示范厂建设规划Plannedconstructionperiod:4years79神华直接煤液化商业示范厂神华直接煤液化商业示范厂2008年年12月月312009年年1月月11日完成试运行日完成试运行80运行情况该项目2010年最长连续运转2071小时，共运行5000小时，生产油品45万吨。投运至今已累计运行1万小时。至2011年初，基本实现了安、稳、长、满、优的运行目标，一季度生产成品油21.6万吨，利润超亿元。81煤间接液化煤间接液化 ( (费托合成）费托合成）82Gasificat
39、ionF-T process83COCOH H2 2在催化剂作用下的主要合成路线在催化剂作用下的主要合成路线CO+H2FTSFTS合成甲醇羰基合成变换合成合成烯烃甲烷化合成乙二醇其它合成法石油甲醇高级高级醇合成氨烯烃代用天然气（SNG）乙二醇醋酸、丙酮、乙醛、苯乙烯等条件变化将改变反应路线以及形成不同的产品条件变化将改变反应路线以及形成不同的产品8485750750吨吨/ /年液化装置的建设及运行年液化装置的建设及运行作为国家作为国家863项目，由中项目，由中科院山西煤化所建于科院山西煤化所建于2002年，成功运行年，成功运行7次，累计次，累计3500小时，小时，其中满负荷其中满负荷1500小
40、时小时，技术经济指标，技术经济指标达到国际同类煤炭间接液达到国际同类煤炭间接液化技术水平。化技术水平。目前，目前，3套年生产套年生产16万吨万吨油品的油品的F-T商业示范项目已商业示范项目已建设完成并进入运行阶段。建设完成并进入运行阶段。中国中国FTFT合成进展合成进展750t/aCTLpilotplant8650005000吨吨/ /年液化装置的建设及运行年液化装置的建设及运行由兖州煤矿集团建于由兖州煤矿集团建于2004年年4月，共操作月，共操作6068小时，小时，满负荷操作满负荷操作4706小时小时（196 天）。天）。年产年产100万吨低温间接液化万吨低温间接液化示范厂的预可行性研究报告
41、示范厂的预可行性研究报告已报国家发改委待批。已报国家发改委待批。5000t/aCTLpilotplant87已建和计划建设的煤间接液化已建和计划建设的煤间接液化( (F-T) )示范厂示范厂88内蒙古伊泰煤制油工厂内蒙古伊泰煤制油工厂至2011年4 月下旬，伊泰集团煤制油项目自投产以来，已累计运行超12236 小时（509天），加工原煤80.52 万吨，生产成品油16.16 万吨，其中柴油10.34 万吨，石脑油4.8 万吨，液化气 0.89 万吨，实现营业收入 8.75 亿元。89计划建设的计划建设的神华神华煤间接液化煤间接液化厂厂YulinShaanxiwillhaveacapacityo
42、f6Mt/a.Ningxiawillhaveacapacityof3Mt/a.Forkeytechnology,consideradoptingmatureandadvancedcoalgasificationtechnology(Shell)combinedwithFTsynthesis(SASOL)Products:Oil:naphtha,diesel,jetnaphtha,diesel,jetfuel,fuel,dewaxedoilandLPG)Chemicals:liquidparaffin,lowmeltingpointceresin,highmeltingpointceresin,
43、polypropyleneandoxides90天然气资源与利用天然气资源与利用天然气资源与组成天然气资源与组成天然气天然气(natural gas)(natural gas)是埋藏在地下不同深度地层中的是埋藏在地下不同深度地层中的可燃性气体。可燃性气体。单独蕴藏，通常称为气田。与石油共生，随石油一起开采出来，故称为油田气或油田伴生气。 吸附在煤上的甲烷称为煤层气，又称瓦斯气或煤层甲烷。在地球高纬度的冻土带和深度不到2000m的海底存在的天然气水合物。19961996年世界各国和各地区天然气探明储量为年世界各国和各地区天然气探明储量为139139万亿万亿m m3 3，中国，中国1.671.67
44、万亿万亿m m3 3，居世界第，居世界第1616位；根据位；根据19931993年全国天然气远景资源量的预测，年全国天然气远景资源量的预测，中国天然气总资源量为中国天然气总资源量为3838万亿万亿m m3 3。20102010年生产年生产944.8944.8亿亿m m3 3。1亿亿m3天然气天然气11.4万吨标准煤万吨标准煤9293天然气的组成天然气的组成天然气主要成分是甲烷，尚含有不同量的乙烷、丙烷和丁烷以及少量的戊烷以上的重组分，此外还可能含有硫化氢、二氧化碳、氮气、氢气等杂质。气田所采天然气中的甲烷含量高达99以上。 油田伴生气中C2C4烷烃含量在1520或以上，可分离出液化石油气(LP
45、G)和凝析油（C5+）。94天然气加工天然气加工95天然气化工的特点天然气化工的特点甲烷可认为是化学结构最为稳定的有机分子，使甲烷化学转化要比石油困难得多（一般C-H键平均键能为99kcal/mol，甲烷中CH3H的离解能高达104kcal/mol）。 石油加工是将高碳烷烃裂解成低碳烷烃和烯烃；而天然气的化学加工是将一个碳的甲烷转化成两个以上的烷烃和烯烃。天然气加工较石油对设备、工艺有较高的要求，使天然气化工产品的经济成本一般远高于石油化工产品。 碳一化工：指将含有一个碳原子的化合物，通过化学加工合成含有两个或两个以上碳原子的化工技术。 96天然气化工的利用途径天然气化工的利用途径经合成气的化
46、学转化经合成气的化学转化甲烷重整制合成气，由合成气进一步合成甲醇、高级醇、氨、尿素、汽油、柴油等液体燃料以及其它化工产品。 经乙炔的化学转化经乙炔的化学转化通过在 930-1230热裂解生成乙炔和炭黑，再通过乙炔进一步合成其他系列化工产品。（从乙炔出发可制氯乙烯、乙醛、醋酸、氯丁二烯、1,4-丁二醇、1,4-丁炔二醇、甲基丁烯醇、醋酸乙烯、丙烯酸等乙炔化工产品。炭黑可作橡胶的补强剂和填料，也是油墨、电极、电阻器、炸药、涂料、化妆品的原材料）直接化学转化直接化学转化9798甲烷制合成气甲烷制合成气重整技术重整技术:水蒸汽重整水蒸汽重整Steamreforming部分氧化重整部分氧化重整Parti
47、aloxidation，POX自热重整自热重整Autothermalreforming联合或二步重整联合或二步重整Combinedortwo-stepreforming重整工艺的选择受工厂的总体热效率、规模、氧气生产厂重整工艺的选择受工厂的总体热效率、规模、氧气生产厂和下游生产单元的投资影响。和下游生产单元的投资影响。经合成气的化学转化经合成气的化学转化99甲烷的直接化学转化甲烷的直接化学转化氧化偶联制成烯烃；选择性氧化制甲醇、二甲醚等；甲烷芳构化合成芳烃。 天然气化学转化的方法很多，但达到工业化水平并在经济上有竞争天然气化学转化的方法很多，但达到工业化水平并在经济上有竞争力的化学反应过程并不
48、多。这为进一步的研究工作提供机遇，但同力的化学反应过程并不多。这为进一步的研究工作提供机遇，但同时亦是对科学技术难题的挑战。时亦是对科学技术难题的挑战。 100未来能源未来能源石油和天然气的供应将向少而贵的方向发展，必须开石油和天然气的供应将向少而贵的方向发展，必须开发发inexhaustible和和nonpolluting能源：能源：sunlightwindbiomassnuclearfusion101MoreenergyfromsunlightstrikesEarthin1hourthanalloftheenergyconsumedbyhumansinanentireyear.太阳能太阳能
49、NellisSolarPowerPlant 利用光伏电池覆盖世界沙漠4% 可供应全世界的用电。单是戈壁沙漠可以满足全世界的总能源需求。PS10solarpowertower 102RoofwithCIS-solar-cells 103风能风能5MWwindturbinesD4(nearest)toD1on 比利时比利时Thornton Bank 海上风电场海上风电场达坂城风力发电站达坂城风力发电站 104生物质能生物质能Domestic and industrial wasteWoodStraw and grassSugar and oil containing plantsFast grow
50、ing energy plantsPaper生物质秸秆资源：生物质秸秆资源：8.1亿吨（亿吨（1998年中年中国粮食产量的统计结果折算），约相当国粮食产量的统计结果折算），约相当于标准煤于标准煤4亿吨，占一次能源生产总量亿吨，占一次能源生产总量的的32.1。105中国第一座核电站秦山核电站 大亚湾核电站 1986年4月26日，切尔诺贝利核电站爆炸 2011年3月14日福岛核电站爆炸 核能106以石油为基础的经济向非污染和用之不尽的能源以石油为基础的经济向非污染和用之不尽的能源为基础的经济过渡中的三个选择为基础的经济过渡中的三个选择接受新的生活方式，包括消耗更少的能源接受新的生活方式，包括消耗更
51、少的能源( (难以接受难以接受) )；增加利用核能增加利用核能( (舆论舆论) )；增加利用煤增加利用煤( (唯一选择唯一选择) )。1970s煤炭工业的口号：煤炭工业的口号：CoalisAmericanAceinthehole(备而未用的王牌备而未用的王牌)107现代工业文明对能源的要求现代工业文明对能源的要求电力运输燃料从矿物中提炼金属和化学品（如炼铁）化工产品，包括塑料、药品、化肥、过程热，即在化学工业及金属加工中用于锅炉、熔化、退火改型等所需的热 结论：煤可以满足所有这些需要 108109温室气体问题温室气体问题温室气体温室气体温室气体（GreenhouseGas,GHG）或温室效应气
52、体是指大气中能产生温室效应的气体成分。watervapor,whichcontributes3672%。carbondioxide,whichcontributes926%。methane,whichcontributes49%。ozone,whichcontributes37%。其它还有氧化亚氮(又称笑气，N2O)、氟氯碳化物(CFCs)、全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物(HFCs)，含氯氟烃(HCFCs)及六氟化硫(SF6)等。111112113114京都议定书京都议定书 Kyoto ProtocolKyoto Protocol 为了为了21世纪的地球免受气候变暖的威胁，世纪的地球免受气
53、候变暖的威胁，1997年年12月，月，149个国家和地区的代表在日本京都召开个国家和地区的代表在日本京都召开联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约缔约方第三次会议，经过紧张而艰难的谈判，会议通过了旨在缔约方第三次会议，经过紧张而艰难的谈判，会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书京都议定书。京都议定书京都议定书2005年年2月月16日生效日生效。京都议定书清洁发展机制京都议定书清洁发展机制(CDM)限排的温室气体包括：二氧化碳（CO2）;甲烷（CH4）;氧化亚氮（N2O）;氢氟碳化物（HFCs）;全氟化碳（PFCs）;六
54、氟化硫（SF6）等6种。 115CO2EmissionProjectionsandtheKyotoProtocol(MilliontonnesofCO2)116低碳能源革命（哥本哈根协议）将全球气温上升的幅度限制在不超过工业化前水平2。大气层中温室气体的浓度要稳定在450ppm二氧化碳当量左右。450情景：全球与能源相关的二氧化碳排放量在2020年之前达到峰值309亿吨，随后2030年下降到264亿吨（比2007年水平低27亿吨）。依靠各种政策的配合、用能效率的提高才能实现。中国在450情景中承诺10亿吨的减排。(2010年估计75亿吨，占全球25%，BP公布83.3亿吨，全球331.6亿吨）
55、117118Whatiscarbondioxidecaptureandstorage?119HowcanCO2bestoredunderground?120OceanscanstoreCO2becauseitissolubleinwater.WhentheconcentrationofCO2increasesintheatmosphere,moreCO2istakenupbytheoceans.CapturedCO2couldpotentiallybeinjecteddirectlyintodeepoceansandmostofitwouldremainthereforcenturies.CO
56、2injection,however,canharmmarineorganismsneartheinjectionpoint.Itisfurthermoreexpectedthatinjectinglargeamountswouldgraduallyaffectthewholeocean.Note from the editor: Becauseofitsenvironmentalimplications,CO2storageinoceansisgenerallynolongerconsideredasanacceptableoption.CouldCO2bestoredinthedeepoc
57、ean?121CO2的化学利用CO2可作为碳源来替代有限的资源(煤、石油、天然气)。但CO2本身的稳定性和化学转化的困难性，人们主要着眼于研制新型高效催化剂以及采用化学、光学、电学、生化等现代化工及非常规技术（如低温等离子体技术），促进CO2的转化。目前研究CO2化学转化的物质包括碳、甲烷、一氧化碳、乙烯乙烷、甲醇、醋酸、二甲醚、碳酸二甲酯、聚碳酸酯等多种有机化合物。由于CO2本身太稳定，CO2的转化率或目标产物的选择性仍太低，这些研究成果多数并未能工业化。利用丰富CO2资源，开发新产品是面临的重要机遇和挑战，这些技术的实现必将产生较好的社会效益和经济效益。122谢谢！123Poly-generationtechnology60MWeIGCCco-producing240kt/amethanolDemoPlantNewtypeslurryfeedgasifier:1150TPD2Investment1.58billionRMBFinancialinvestmentrecoveryin8years(constructionperiodincluded)CommercialoperationsinceApril2006124Poly-generationtechnology60MWeIGCCco-producing240kt/amethanolDemoPlant125126
