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[關(guān)鍵詞] 肝纖維化;基質(zhì)金屬蛋白酶-1;基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子-1
[中圖分類號(hào)] R575 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2013)08(b)-0022-03
肝纖維化是由于各種致病因子引起肝臟的損傷和炎癥,導(dǎo)致纖維組織廣泛增生和沉積,其發(fā)生、發(fā)展過程與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的沉積與降解相對(duì)失衡有關(guān),而ECM的變化和組織基質(zhì)金屬蛋白酶-1(MMP-1)及基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子-1(TIMP-1)表達(dá)有密切的關(guān)系,本研究通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方法,結(jié)合既往實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上[1],采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法、免疫組化染色法分別檢測(cè)正常及肝纖維化大鼠血清及肝組織MMP-1及TIMP-1表達(dá)的變化,分析兩者在肝纖維化中的作用,以期為肝纖維化預(yù)防提供理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物 選擇2011年11月~2013年11月,SPF級(jí)SD大鼠20只,體質(zhì)量180~200 g,雄性,購(gòu)自南方醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心[SCXK(粵)200620015粵監(jiān)證字2006B2008]。于廣東省藥物研究所標(biāo)準(zhǔn)SPF級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室(合格證號(hào):2006C125號(hào))進(jìn)行動(dòng)物飼養(yǎng)及實(shí)驗(yàn)。
1.1.2 試劑 大鼠MMP-1及大鼠TIMP-1定量檢測(cè)試劑盒(ELISA)(上海西唐生物科技有限公司),大鼠抗MMP-1及大鼠TIMP-1單克隆抗體(武漢博士德生物工程有限公司)。
1.2 方法
1.2.1 肝纖維化模型建立:根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)[2]及相關(guān)文獻(xiàn)建模[1-3]。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)分組及處理 20只雄性SD大鼠適應(yīng)飼養(yǎng)1周后,隨機(jī)分為2組,正常組10只大鼠,不作其他處理,常規(guī)飼養(yǎng)12周;模型組10只大鼠,腹腔注射CCl4 0.025 mL(用花生油1∶6稀釋),每周3次,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)共12周。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,采用摘眼球采血法最大量取血,并置于未加抗凝劑的普通干凈玻璃試管中。剖開大鼠腹腔暴露肝臟,留取肝臟左葉,留取部分肝組織于4%中爾馬林液固定,置于包埋盒中,于切片機(jī)切片,厚度3 μm,裱片于普通載玻片上進(jìn)行免疫組化染色。
1.2.3 指標(biāo)檢測(cè) 按照試劑盒說明書以ELISA方法檢測(cè)血清MMP-1和TIMP-1含量;免疫組化染色檢測(cè)肝組織MMP-1和TIMP-1表達(dá),組織中出現(xiàn)棕色或黃色的部位為陽性表達(dá)部位,在高倍鏡(400×)下,每張切片隨機(jī)選擇10個(gè)視野,采用專業(yè)顯微彩色圖像分析軟件計(jì)算每個(gè)視野下陽性部位面積的百分比,取其均值為該張切片的陽性表達(dá)面積,再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 12.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,正態(tài)分布計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,兩獨(dú)立樣本的計(jì)量資料采用t檢驗(yàn);計(jì)數(shù)資料以率表示,采用χ2檢驗(yàn)。以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 血清MMP-1及TIMP-1含量比較
模型組大鼠血清中MMP-1含量較正常組明顯降低,差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t = 13.38,P < 0.01),血清中TIMP-1含量升高明顯,差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t = 31.92,P < 0.01)。見表1。
2.2 肝組織MMP-1及TIMP-1陽性百分比分析
MMP-1模型組陽性表達(dá)面積比例[(5.60±1.51)%]與正常組比較明顯下降,差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t = 14.37,P < 0.01)。TIMP-1陽性百分比分析,模型組陽性表達(dá)面積與正常組比較明顯升高,差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t = 38.96,P < 0.01)。見表2。
3 討論
肝纖維化的發(fā)生是一過復(fù)雜的過程,往往會(huì)帶來肝硬化甚至肝癌等不良的后果,積極探索肝纖維化發(fā)病機(jī)制,尋求有效治療措施對(duì)降低肝硬化發(fā)病率具有重要意義。肝纖維化發(fā)生的原因較多,一般是ECM的生成與沉積增加,造成ECM積累,最后導(dǎo)致肝纖維化。肝纖維化的形成過程主要取決于膠原的合成、沉積、降解、吸收的動(dòng)態(tài)平衡,其消退的特征是肝纖維化基質(zhì)的降解和正常肝組織的恢復(fù),其發(fā)生、發(fā)展過程與ECM,特別是膠原的沉積與降解相對(duì)失衡有關(guān),這種過度沉積不僅是由于ECM合成增多,更大程度上是由于降解減少引起[4-5],提示促進(jìn)ECM各成分的降解是抗肝纖維化的重要途徑,影響ECM降解的主要是MMPS和TIMPS,而ECM主要是Ⅰ、Ⅲ型膠原的沉積。目前在肝內(nèi)共發(fā)現(xiàn)了8種基質(zhì)金屬蛋白酶,其中MMP-1能夠降解纖維化中肝臟中ECM的主要成分Ⅰ、Ⅲ型膠原[6],TIMP-1增加和(或)MMP-1減少,可使ECM降解減少,特別是膠原降解減慢,導(dǎo)致組織纖維化發(fā)生,反之,導(dǎo)致ECM發(fā)生破壞性重建[7]。TIMP-1是體內(nèi)MMP-1的特異性抑制劑,它能通過其N-末端特異性地與MMP-1催化活性中心的鋅離子結(jié)合,從而封閉其催化活性,使有活性的MMP-1失活[8],TIMP- 1是抑制MMP活性的一組多功能因子家族的主要成員之一,是一種分子質(zhì)量單位約為28.5 kd的糖蛋白,在肝臟中由枯否細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞及肌纖維母細(xì)胞產(chǎn)生?;罨母涡菭罴?xì)胞表達(dá)TIMP-1最強(qiáng),TIMP-1主要抑制MMP-1活性[9],TIMP-1主要由激活的肝星狀細(xì)胞、肝細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞分泌,主要作用是抑制膠原酶的活性,同時(shí)抑制基質(zhì)分解素和明膠B,在肝纖維化時(shí)其表達(dá)明顯增加,主要由位于肝中央靜脈、匯管區(qū)周圍及肝竇壁的間質(zhì)細(xì)胞分泌[10],因而TIMP-1在肝組織中的表達(dá)水平可以反映肝組織學(xué)纖維化程度[11-12]。前期研究顯示,經(jīng)復(fù)方中藥干預(yù)的大鼠肝組織中的Ⅰ、Ⅲ型膠原含量明顯降低,造模組MMP-1表達(dá)降低、TIMP-1表達(dá)升高,復(fù)方中藥組MMP-1表達(dá)明顯升高,與造模組相比,正常組及復(fù)方中藥組MMP-1表達(dá)顯著升高,TIMP-1表達(dá)明顯降低[13-16],與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。本研究結(jié)果顯示,血清及肝組織MMP-1及TIMP-1與肝纖維化關(guān)系密切,史玉嶺[17]使用ROC曲線評(píng)估TIMP-1診斷肝纖維化的敏感度、特異性,明顯高于肝纖維化標(biāo)記物HA、PC Ⅲ、C Ⅳ、LN ,提示血清 TIMP-1診斷肝纖維化有較高的敏感度和特異性,其水平可反映肝纖維化的程度。
本研究為肝纖維化判斷指標(biāo)提供實(shí)驗(yàn)佐證并為臨床上尋找治療肝纖維化藥物打下了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),而如何調(diào)節(jié)MMP-1及TIMP-1兩者的平衡,抑制TIMP-1的表達(dá)將為防治肝纖維化提供新的研究方向。
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關(guān)鍵詞:IGCC;環(huán)保;節(jié)能;CO2捕集及封存
中圖分類號(hào): X324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 概述(IGCC簡(jiǎn)介)
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(Integrated Gasification Combined Cycle,簡(jiǎn)稱IGCC)是當(dāng)今國(guó)際上最引人注目的新型、高效的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一,是煤氣化多聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域中的重要部分,它采用煤或者生物質(zhì)等作為燃料,通過氣化爐將煤轉(zhuǎn)化為粗煤氣,粗煤氣經(jīng)過除塵、脫硫等凈化工藝成為潔凈的煤氣,供給燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電,燃機(jī)排氣給余熱鍋爐,產(chǎn)生的蒸汽去汽輪機(jī)做功發(fā)電,從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。IGCC是煤氣化技術(shù),空分技術(shù),煤氣凈化技術(shù)、高性能先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)技術(shù)以及系統(tǒng)整體化技術(shù)等多種高新技術(shù)的集成體。
IGCC具有高效、低污染、耗水少等優(yōu)點(diǎn),而且為未來的煤制氫以及CO2的捕集和封存技術(shù)提供可能,它的發(fā)展符合中國(guó)能源的特點(diǎn),符合中國(guó)電力的發(fā)展趨勢(shì),符合中國(guó)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和可持續(xù)發(fā)展的要求,IGCC發(fā)展勢(shì)在必行。
2 嚴(yán)峻的能源和環(huán)境形勢(shì)迫使我國(guó)尋找清潔煤利用技術(shù)途徑
2.1 我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)和電力發(fā)展需求
我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)是貧油、少氣、富煤,煤炭占一次能源總消費(fèi)量的75%以上。中國(guó)石油可采儲(chǔ)量約為50億噸,天然氣可采儲(chǔ)量為2萬億立方米,煤炭可開采儲(chǔ)量為7650億噸。如果統(tǒng)一換算成標(biāo)準(zhǔn)煤,中國(guó)百年內(nèi)可采用的資源總量約2萬億噸標(biāo)煤。其中煤炭為15000億噸標(biāo)煤,占75%;其他化石能源為1000億噸標(biāo)煤,占5%;可再生能源為4000億噸標(biāo)煤,占20%。由表1可以清晰看出我國(guó)三種能源的采儲(chǔ)量和可采用的年限。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)得發(fā)展,電力的消耗以難以置信的速度增長(zhǎng)。在1995年,總的發(fā)電容量是217GW。5年之后,2000年,總發(fā)電容量達(dá)到了319GW。到2004年,達(dá)到了441GW。在接下來的2年來,總的發(fā)電容量分別是517和622GW,到2007年,供需基本上達(dá)到了平衡,有些地區(qū)也許還過剩。我國(guó)能源不像美國(guó),沒有大量的天然氣和石油資源,主要的資源還是煤炭。煤資源豐富且相對(duì)比較廉價(jià),占總開采化石能源的92.6%。所以煤炭仍然是發(fā)電的主要能源,這是不爭(zhēng)的事實(shí),但是由于燃煤引起的環(huán)境問題給我國(guó)帶來了很大的壓力。
2.2 我國(guó)的環(huán)境問題
煤的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)引起了嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)大氣污染中90%的SO2、71%的CO、82.5的CO2和NOx是由燃煤造成的。2007年2月,聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)公布了第四份氣候變化評(píng)估報(bào)告第一部分內(nèi)容《氣候變化2007:物理科學(xué)基礎(chǔ)》,指出從現(xiàn)在開始到2100年,全球平均氣溫升高幅度可能是1.8攝氏度至4攝氏度,海平面升高幅度是18厘米至59厘米,而造成這一趨勢(shì)的原因有90%可能是人類活動(dòng)排放的二氧化碳、甲烷以及氮氧化物所致;二氧化碳的增加主要是人類使用化石燃料所致,而甲烷和氮氧化物的增加主要是人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所致。
3 我國(guó)發(fā)展IGCC的必要性
能源和環(huán)境的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)使我們不得不認(rèn)真的考慮煤電的可持續(xù)發(fā)展問題,這是關(guān)系到我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的一個(gè)重要問題。我國(guó)將長(zhǎng)期依賴煤這種能源發(fā)電,所以煤的清潔應(yīng)用是可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)時(shí)非常重要的。要緩解電力與資源、環(huán)境的矛盾,除現(xiàn)有火電機(jī)組降低污染物排放和提高循環(huán)效率、新增發(fā)電機(jī)組采用大容量和高參數(shù)潔凈煤技術(shù)之外,另一方面就是積極研究開發(fā)更加高效、更潔凈的煤制氫和氫能發(fā)電技術(shù)及二氧化碳埋存技術(shù),以達(dá)到更高的發(fā)電效率,并且實(shí)現(xiàn)包括二氧化碳在內(nèi)的各種污染物的近零排放。
IGCC是目前最有前途的發(fā)電和燃料制備技術(shù),不僅滿足電力發(fā)展的需求,還有滿足環(huán)境和氣候的要求。IGCC將中國(guó)的主要?jiǎng)恿Y源-燃煤與高效環(huán)保的燃機(jī)技術(shù)通過煤的氣化和清潔工藝有機(jī)的結(jié)合在一起,在發(fā)電效率和環(huán)保等方面具有無可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)。
IGCC電站還可以通過水氣變換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)制氫和CO2。IGCC的不可避免的成為實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電和其他用途的潔凈煤技術(shù)的最佳選擇。另外,目前制氫技術(shù)越來越引起人們的重視,而關(guān)鍵技術(shù)就是煤氣化為基礎(chǔ)的IGCC技術(shù)[25]。所以我國(guó)更應(yīng)該大力發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)。
4 我國(guó)IGCC發(fā)展?fàn)顩r
我國(guó)是一個(gè)以煤為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),在發(fā)展煤電技術(shù)過程中,已經(jīng)基本解決了傳統(tǒng)的粉塵、SOx和NOx污染排放問題,在研究開發(fā)以CO2減排為目的的未來發(fā)電技術(shù)和工業(yè)示范,主要集中在如下3個(gè)方面:
4.1IGCC發(fā)電技術(shù):研究開發(fā)煤基氣化技術(shù)、低污染合成氣燃機(jī)技術(shù)、IGCC系統(tǒng)優(yōu)化集成、電站設(shè)計(jì)技術(shù)以及輔機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù),集成后建立典型的IGCC示范系統(tǒng)。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展等原因,在我國(guó)已經(jīng)建立的IGCC示范電站有:環(huán)渤海區(qū)域——天津,250MW級(jí)、干煤粉氣化技術(shù)、E型燃機(jī);長(zhǎng)三角地區(qū)——杭州,半山電站200 MW級(jí)、水煤漿氣化技術(shù);珠三角地區(qū)——東莞,粉煤加壓密相輸運(yùn)床氣化技術(shù)。
4.2IGCC發(fā)電與多聯(lián)產(chǎn)技術(shù):2003年,在兗礦開工建立一座煤氣化發(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)示范項(xiàng)目:激冷水煤漿氣化爐、年產(chǎn)24萬噸甲醇、6B燃機(jī);山東兗礦集團(tuán)正在榆林建立百萬噸/年煤間接液化制油示范工程,配有4臺(tái)低溫費(fèi)托合成反應(yīng)器,40MW級(jí)燃機(jī),4×25萬噸/年甲醇;山西潞安礦業(yè)集團(tuán)正在潞安建立16萬噸/年油電聯(lián)產(chǎn)示范工程,配有單臺(tái)費(fèi)托合成反應(yīng)器,40MW級(jí)燃機(jī),1×16萬噸/年甲醇。
4.3未來發(fā)電技術(shù)預(yù)研究:根據(jù)我國(guó)的能源實(shí)際情況和研究基礎(chǔ)參與國(guó)際合作,對(duì)未來發(fā)電的主流技術(shù)進(jìn)行研究,主要有:(1)研究開發(fā)單元技術(shù):氫燃機(jī)、煤基CO2分離、純氧燃燒和煙氣CO2捕集等若干個(gè)單元技術(shù);(2)研究開發(fā)系統(tǒng)技術(shù):煤基氣化CO2分離的系統(tǒng)技術(shù)、燃煤電站CO2分離系統(tǒng)技術(shù)以及CO2利用和封存系統(tǒng)技術(shù);建立試驗(yàn)系統(tǒng)研發(fā)平臺(tái)和系統(tǒng)集成研究:研發(fā)平臺(tái):氫燃機(jī)、煤基氣化CO2脫除、純氧燃燒試驗(yàn)系統(tǒng);建立常規(guī)燃煤電站CO2捕集、CO2驅(qū)油系統(tǒng)的半工業(yè)試驗(yàn)裝置和煤基氣化的氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
5 我國(guó)發(fā)展IGCC的主要障礙和應(yīng)該注意的問題
目前制約IGCC走向商業(yè)化的重要因素是比投資和發(fā)電成本較高,也就是IGCC發(fā)電廠的初始造價(jià)偏高。美國(guó)的第一個(gè)IGCC電站是$3,000/kW的成本在上世紀(jì)80年代中期建成的,其發(fā)電效率同常規(guī)燃煤電站相當(dāng)。在90年代中期到末期的6個(gè)IGCC電站的成本資金將在$1,500~$2,000之間,而發(fā)電效率將增長(zhǎng)到40%。在未來的發(fā)電成本上將有更大降低,甚至可以達(dá)到$1,500/kw,而發(fā)電效率可以增長(zhǎng)到50%以上。在中國(guó)目前的狀況下,IGCC的資金投資成本是$1,338/kW,幾乎是常規(guī)燃煤電站的2倍,所以限制了IGCC在中國(guó)的發(fā)展。在2010年以后,IGCC的建設(shè)成本將降低到少于$1100/kW。IGCC成本可以通過改進(jìn)設(shè)備、優(yōu)化系統(tǒng)、提高性能、增大裝機(jī)容量、爭(zhēng)取批量生產(chǎn)等方式來突破這個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。美國(guó)能源部能源研究中心(METC)對(duì)IGCC價(jià)格的預(yù)測(cè)見表2:
中國(guó)IGCC發(fā)展緩慢的原因不僅僅是資金問題,而且缺少IGCC的長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),建設(shè)周期長(zhǎng),關(guān)鍵技術(shù)的掌握問題。這需要特殊的政策和有效的市場(chǎng)刺激,需要環(huán)境政策和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步的加強(qiáng),需要產(chǎn)、學(xué)、研的有效結(jié)合和分工,需要有效的政府支持和監(jiān)督。
結(jié)語
我國(guó)發(fā)展IGCC應(yīng)該從我國(guó)整體能源、環(huán)境的大視角下出發(fā),研究IGCC在整個(gè)能源系統(tǒng)中的位置,安排近期、中期、長(zhǎng)期的戰(zhàn)略,加強(qiáng)國(guó)際合作,有國(guó)家和政府特殊政策的支持,把出發(fā)點(diǎn)和立足點(diǎn)放在培植我國(guó)自主創(chuàng)新能力上,集中全國(guó)優(yōu)勢(shì)力量,掌握有關(guān)關(guān)鍵技術(shù),培植我國(guó)自己的IGCC多聯(lián)產(chǎn)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、制造、運(yùn)行的工業(yè)體系。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:煤炭 地下氣化 歷史 中國(guó) 前景
1、煤炭地下氣化的基本概念
煤炭地下氣化(Underground Coal Gasification)就是向地下煤層中通入氣化劑,將煤炭進(jìn)行有控制的燃燒,通過對(duì)煤的熱作用及化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w,然后將產(chǎn)品煤氣導(dǎo)出地面再加以利用的一種能源采集方式。[1]
2、煤炭地下氣化技術(shù)概況
2.1開發(fā)歷史與技術(shù)比較
2.1.1國(guó)外的歷史
前蘇聯(lián)自30年代初開始地下煤氣化技術(shù)試驗(yàn),至50年代末達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn),所生產(chǎn)的煤氣用于發(fā)電或工業(yè)燃料氣。目前有關(guān)工作基本停頓。氣化方法包括 “有井式”和“無井式”(鉆孔法)。
6個(gè)歐共體成員國(guó)于1988年組成歐洲地下煤氣化研究工作組,其長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)在于通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和半商業(yè)運(yùn)行,論證歐洲典型煤層商業(yè)應(yīng)用地下煤氣化的可行性。第一個(gè)西班牙現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)合試驗(yàn)自1991年10月開始至1998年12月結(jié)束, 氣化總共進(jìn)行301h。采用的主要技術(shù)是利用石油天然氣工業(yè)的定向鉆井技術(shù)。實(shí)驗(yàn)成功表明:歐洲煤可在500m深氣化并生產(chǎn)高質(zhì)量煤氣;氣化過程穩(wěn)定并可控制。[2]
2.1.2國(guó)內(nèi)的歷史
我國(guó)采用“長(zhǎng)通道、大斷面、兩階段”煤炭地下氣化工藝,1994年完成徐州新二號(hào)井半工業(yè)性試驗(yàn)、1996完年唐山劉莊礦工業(yè)性試驗(yàn)、2000年完成山東新汶礦孫村煤礦產(chǎn)業(yè)化示范工程,2001年進(jìn)行了山東新汶?yún)f(xié)莊煤礦、鄂莊煤礦、肥城曹莊煤礦和山西昔陽煤化公司的推廣利用。
我國(guó)自1958年到1962年,先后在新汶、鶴崗、大同、皖南、沈北等許多礦區(qū)進(jìn)行過自然條件下的煤炭地下氣化試驗(yàn);1987年中國(guó)礦業(yè)大學(xué)在徐州馬莊煤礦報(bào)廢礦井進(jìn)行無井式氣化,試驗(yàn)進(jìn)行3個(gè)月,產(chǎn)氣16萬m ,煤氣平均熱值4.2MJ/m 。馬莊試驗(yàn)表明,礦井遺棄煤炭地下氣化是可行的,但所采用的無井式氣化工藝必須改進(jìn)。
2.2 對(duì)煤炭地下氣化技術(shù)的評(píng)述
煤炭地下氣化被譽(yù)為新一代采煤方法。早在1979年聯(lián)合國(guó)“世界煤炭遠(yuǎn)景會(huì)議”就曾明確指出,煤炭地下氣化是從根本上解決傳統(tǒng)煤炭開采和使用方法存在的一系列技術(shù)和環(huán)境問題的重要途徑。
煤炭地下氣化所得的煤氣主要有以下用途:①用于發(fā)電;② 用于工業(yè)燃?xì)?;?提取純氫,進(jìn)一步用作還原氣和精細(xì)化工產(chǎn)品;④ 用于城市的民用煤氣;⑤用于合成甲烷,進(jìn)入天然氣管網(wǎng);⑥ 用于化工合成原料氣,通過煤氣可合成甲醇、氨氣、二甲醚、石油等 。[3]
3、煤炭地下氣化在中國(guó)的前景
3.1發(fā)展煤炭地下氣化技術(shù)的原因
其一,煤炭工業(yè)是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),然而煤炭開采成本隨著開采強(qiáng)度的加大而不斷提高,東部煤炭后備資源愈發(fā)不足。煤炭地下氣化技術(shù)是一項(xiàng)從根本上改造傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)與利用工藝的技術(shù),因此從國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和技術(shù)政策的角度來看,應(yīng)該支持煤炭地下氣化工藝的發(fā)展。
其二, 由煤礦地下生產(chǎn)的煤氣可廣泛應(yīng)用于燃料氣、發(fā)電、煤化工和提取氫等清潔燃料高附加值的生產(chǎn)領(lǐng)域(當(dāng)然還有許多研究開發(fā)工作要做),由此大大提高煤炭工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)煤炭工業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)。煤炭地下氣化的發(fā)展有可能成為煤炭工業(yè)的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),應(yīng)引起高度重視。這一新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)是伴隨著煤炭資源的合理、綜合和有效利用而來,我國(guó)已有的關(guān)于資源綜合利用的優(yōu)惠政策也應(yīng)該向這一新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用傾斜。
其三,從原則上說,地下煤氣化技術(shù)是比常規(guī)地面煤氣化清潔煤技術(shù)還要清潔的一項(xiàng)清潔煤技術(shù)。煤炭地下氣化技術(shù)是一項(xiàng)從煤炭開采利用源頭預(yù)防和治理污染的清潔生產(chǎn)(CP)技術(shù),亦即環(huán)境無害化技術(shù)(EST)。
3.2對(duì)于煤炭地下氣化在中國(guó)的前景的展望
我國(guó)正處于工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化加快推進(jìn)的進(jìn)程中,能源需求快速增長(zhǎng),大規(guī)?;A(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可能停止。據(jù)統(tǒng)計(jì),2000 后我國(guó)的能源消費(fèi)年平均增長(zhǎng)率高達(dá)9.7%,2007 年,我國(guó)能源生產(chǎn)總量達(dá)到23.7 億tce,能源消費(fèi)達(dá)到26.5 億tce,位居世界第二[4]。“富煤、少氣、缺油”的資源條件,決定了中國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤為主,低碳能源資源的選擇有限。我國(guó)電力中,水電占比只有20%左右,火電占比達(dá)77%以上,“高碳”占絕對(duì)的統(tǒng)治地位。盡管太陽能、風(fēng)能等可再生能源在大力發(fā)展中,但一時(shí)都很難充當(dāng)主角。
因此,我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主的局面在短時(shí)間內(nèi)還難以改變。讓煤的開采和使用變得干凈、少污染,將煤炭資源低碳化利用成為當(dāng)務(wù)之急。發(fā)展煤炭地下氣化是我國(guó)解決上述問題的最佳途徑。隨著我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,煤層氣與煤炭地下氣化的綜合開發(fā)和利用也必將降低成本、提高煤炭地下氣化的經(jīng)濟(jì)效益。[5]
4、對(duì)于中國(guó)煤炭地下氣化的建議
對(duì)于煤炭地下氣化技術(shù),應(yīng)加強(qiáng)不同煤層賦存條件下穩(wěn)定氣化工藝參數(shù)及控制技術(shù)的研究;煤炭地下氣化燃空區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)可視化及控制技術(shù)的研究;煤炭地下氣化污染物控制及資源化技術(shù)的研究;煤炭地下氣化煤氣綜合利用技術(shù)的研究。
另外,為發(fā)展我國(guó)煤炭氣化產(chǎn)業(yè),要積極鼓勵(lì)企業(yè)和居民使用煤氣,周家應(yīng)制定相關(guān)政策,對(duì)使用煤氣提高能源轉(zhuǎn)化效率,減少污染的企業(yè)實(shí)行優(yōu)惠政策,如減免稅收。[6]
設(shè)立煤炭地下氣化科技投資總公司,以對(duì)煤炭地下氣化技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃管理與運(yùn)作,促進(jìn)其工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。同時(shí),使煤炭地下氣化技術(shù)與金融相結(jié)合,獲取更大效益,最終迎擊未來全球能源危機(jī)的挑戰(zhàn)。
在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)擴(kuò)大實(shí)驗(yàn),可考慮把淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)建成國(guó)家級(jí)“煤炭地下氣化戰(zhàn)略試驗(yàn)區(qū)”。徐州、新汶都有很好的基礎(chǔ)和科研能力,較強(qiáng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求,建立試驗(yàn)區(qū)可以擴(kuò)大西氣東輸氣源供應(yīng),優(yōu)化淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
國(guó)家應(yīng)把煤氣地下氣化列入十二五規(guī)劃,把煤地下氣化與西部大開發(fā)結(jié)合起來,與西氣東輸管道結(jié)合起來,與發(fā)電、制氫、化工等產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來。[7]
參考文獻(xiàn):
[1]黃溫鋼,辛林,吳俊一,馬曉光.從低碳經(jīng)濟(jì)看我國(guó)煤炭地下氣化的前景.中國(guó)科技論文在線
[2]馬馳,余力,梁杰.中國(guó)煤炭地下氣化技術(shù)的發(fā)展.中國(guó)能源.2003,2.
[3]柳少波,洪峰,梁杰.煤炭地下氣化技術(shù)及其應(yīng)用前景. 天然氣工業(yè).2005,8.
[4]張玉卓.從高碳能源到低碳能源――煤炭清潔轉(zhuǎn)化的前景[J].中國(guó)能源,2008,30(4):20-22.
[5]初茉,李華民,余力等. 煤炭地下氣化――回收?qǐng)?bào)廢礦井中煤炭資源的有效途徑[J].中國(guó)煤炭, 2001,27(1):22-29.
關(guān)鍵詞: 能源 煤化工潔凈轉(zhuǎn)化清潔能源前景與應(yīng)用
1、引言
煤不僅是一種不可再生的能源資源,同時(shí)還是一種寶貴的碳?xì)滟Y源和化工原料,由于煤的結(jié)構(gòu)組成的殊死性,使其成了某些化工原料和化學(xué)品的唯一來源。人們常說煤是”烏金”,不僅是因?yàn)槭菍氋F的礦物質(zhì)資源,還與煤在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位有關(guān)。我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源國(guó)家之一,煤炭是我國(guó)國(guó)民以濟(jì)發(fā)展中一項(xiàng)支柱性能源,從全球范圍來看,因煤炭?jī)?chǔ)量遠(yuǎn)大于石油和天然氣,我國(guó)也是缺油少氣的國(guó)家之一。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展,我國(guó)的能源和資源面臨著前所未有的挑戰(zhàn),煤炭在我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中占70%以上,我國(guó)石油和天然氣資源相對(duì)不足,這個(gè)缺口一部分就要由煤來補(bǔ)充。盡管在未來一段時(shí)間內(nèi)天然氣資源的勘探和開發(fā)將會(huì)有較大的增長(zhǎng),但煤炭占國(guó)家能源主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀在短期內(nèi)不會(huì)改變。21世紀(jì),全球低碳經(jīng)濟(jì)號(hào)角的吹響,清潔能源將是今后能源發(fā)展的主要方向,煤的潔凈轉(zhuǎn)化成為煤炭綜合利用的一個(gè)新的課題,新型煤化工是煤潔凈轉(zhuǎn)化的重要基礎(chǔ)。
2、煤化工產(chǎn)業(yè)
21世紀(jì),世界的能源結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生重大的變化。從所周知,目前環(huán)境惡化的一個(gè)重要因素就是煤炭消耗,煤炭在直接燃燒過程中存在著效率低、污染嚴(yán)重的問題,隨著潔凈能源的提出,世界上不少國(guó)家在煤的綜合利用方面進(jìn)行了攻關(guān),在煤的潔凈轉(zhuǎn)化方面取得了實(shí)質(zhì)性的突破。
煤化工產(chǎn)業(yè)開始于18世紀(jì)后半葉,到了19世紀(jì)己經(jīng)形成了完整的煤化工體系。第二次世界大戰(zhàn)以后,石油化工發(fā)展迅速,很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料,從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。進(jìn)入20世紀(jì),一些國(guó)家以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機(jī)化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn),煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。進(jìn)入21世紀(jì),受國(guó)際油價(jià)不斷上漲、大氣污染等現(xiàn)實(shí)問題的制約,開發(fā)新型能源是當(dāng)前世界各個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略任務(wù),在太陽能、風(fēng)能、水能、核能等方面均取得了一批批較為成熟的成果,但煤炭在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位依然不會(huì)改變,尤其是在缺少石油資源、天然氣資源的中國(guó),煤將還是占能源消耗的主導(dǎo)地位,開發(fā)先進(jìn)的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)工作迫在眉睫。
3、新型煤化工
新型煤化工通常指煤制油、甲醇、二甲醚、烯烴四種。目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)煤化工已有很長(zhǎng)的歷史,新型煤化工才剛剛起步。 2004年以來,傳統(tǒng)煤化工開始過剩,2010年電石和焦炭產(chǎn)能己高于市場(chǎng)需求, 產(chǎn)能過剩將會(huì)引發(fā)企業(yè)間的惡性競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致產(chǎn)品的價(jià)格下降,經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)顯著上升,因此,國(guó)家已經(jīng)將傳統(tǒng)煤化工列為限制發(fā)展的范圍。正當(dāng)所有的輿論都對(duì)傳統(tǒng)煤化工喊停的時(shí)候,峰回路轉(zhuǎn),新型煤化工開始進(jìn)軍。隨著國(guó)際國(guó)內(nèi)投資者紛紛進(jìn)入,新型煤化工開始從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)。一些傳統(tǒng)煤化工較成熟、規(guī)模大的企業(yè)逐漸向新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展,積極走出去,充分利用已經(jīng)具備的技術(shù)、人才、管理優(yōu)勢(shì),開發(fā)新型煤化工項(xiàng)目。目前全國(guó)在建的新型煤化工項(xiàng)目有30多項(xiàng),總投資達(dá)800多億元,新增產(chǎn)能為甲醇850萬噸,二甲醚90萬噸,烯烴100萬噸,煤制油124萬噸。而已備案的甲醇項(xiàng)目產(chǎn)能3400萬噸,烯烴300萬噸,煤制油300萬噸。 從市場(chǎng)上看,石油資源短缺,油價(jià)一直高位運(yùn)轉(zhuǎn),以煤化工產(chǎn)品替代石油是一種趨勢(shì)。從戰(zhàn)略上看,石油是戰(zhàn)略資源,1/3靠進(jìn)口,而且存在有錢買不到的情況,儲(chǔ)備石油很重要。從成本上看,4噸煤一噸油,有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。“缺油、少氣、富煤”是我國(guó)的基本國(guó)情,發(fā)展新開型煤化工是必然選擇。
4、煤潔凈轉(zhuǎn)化的應(yīng)用
煤的轉(zhuǎn)化是指煤經(jīng)過加熱或者化學(xué)加工變成新的物質(zhì)以及燃燒生熱等工藝過程的總稱。煤除去燃燒,通常說的煤轉(zhuǎn)化一般指煤化學(xué)工程或煤基-碳化學(xué)。煤化學(xué)工程主要包括煤的熱解、煤的氣化和煤氣凈化、煤的液化以及煤的其它化學(xué)加工等。煤化工產(chǎn)品主要有三種:潔凈的高熱值燃料、化學(xué)品和炭素材料。煤基-碳化學(xué)工程可以用煤為原料生產(chǎn)塑料、合成纖維、碳纖維、醫(yī)藥、染料、香料等人們現(xiàn)實(shí)生活中不可缺少的物質(zhì)和用品。在煤轉(zhuǎn)化過程中對(duì)環(huán)境無污染并且轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物是潔凈的稱之為“煤的潔凈轉(zhuǎn)化”,根據(jù)需要,將煤定向轉(zhuǎn)化為各目標(biāo)產(chǎn)品稱之為“煤的定向轉(zhuǎn)化”。
4.1煤的氣化
煤氣化可產(chǎn)生潔凈能源。煤氣化工藝過程主要包括煤炭氣化和煤氣凈化兩部分。粗煤氣經(jīng)凈化脫除了粉塵和硫氧化物等,可以根據(jù)需要生產(chǎn)工業(yè)或民用燃料氣。煤氣化的重要產(chǎn)品是氫,氫是重要的化工原料,目前氫氣主要是由煤、天然氣(CH4)以及石油為原料和水蒸氣在高溫下氣化、重整或烴類部分氧化轉(zhuǎn)化生成。在轉(zhuǎn)化過程中,化石能源中的碳首先變?yōu)橐谎趸?,為了得到更多氫,再?jīng)過水汽變換反應(yīng)CO+H2O=H2+CO2,把CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2。氫也可由電解水得到,但這是一種昂貴的方法,一般在特殊的情況下(如氯堿工業(yè))或是特殊需要的氫(如火箭燃料),用煤制氫是工業(yè)用氫的主要來源。
4.2 煤的液化
煤的液化技術(shù)是將固體的煤炭轉(zhuǎn)化為液體燃料、化工原料和產(chǎn)品的先進(jìn)潔凈煤技術(shù)。煤炭液化技術(shù)中又可分煤的直接液化技術(shù)和煤的間接液化技術(shù)。煤的直接液化技術(shù)是將固體煤先磨成粉,再和自身產(chǎn)生的液化重油(循環(huán)溶劑)配成煤漿,在高溫(4500C)和高壓(20-30MPa)下直接加氫反應(yīng),將其降解和加氫從而轉(zhuǎn)化為液體油類,又稱加氫液化。一般情況下,1噸無水煤灰能轉(zhuǎn)化成500-600千克以上的液化油,加上制氫用煤,約3-4噸的原煤可產(chǎn)生1噸成品油,煤直接液化可生產(chǎn)潔凈優(yōu)質(zhì)的汽油、柴油和航空糊料。煤的間接液化工藝就是先把煤全部氣化合成氣(氫氣和一氧化碳),然后再在催化劑下合成汽油,適用于煤種比直接液化廣泛,可在現(xiàn)有化肥廠己有氣化爐的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)合成汽油,反應(yīng)壓力為3 MPa,低于直接液化,反應(yīng)溫度為5500C,高于直接液化,油收率低于直接液化,約5-7噸煤出1噸成品油,成本比直接液化高。
4.3煤化工替代燃料
煤化工替代燃料產(chǎn)品可分為三類:含氧燃料(醇/醚/酯)、合成油(煤制油)、氣體燃料(甲烷氣/合成氣/氫氣)。其中含氧燃料技術(shù)成熟,是近期應(yīng)予推廣應(yīng)用的重點(diǎn),合成油與現(xiàn)有車輛技術(shù)體系和基礎(chǔ)設(shè)施完全兼容,但其技術(shù)尚待完善,將在2020年發(fā)揮重要作用。氣體燃料車優(yōu)點(diǎn)很多,我國(guó)將從基礎(chǔ)科學(xué)研究、前沿技術(shù)創(chuàng)新、工程應(yīng)用開發(fā)等方面逐一突破。煤制甲醇、二甲醚已經(jīng)投產(chǎn),產(chǎn)量也位于世界前列。甲醇盲目發(fā)展的勢(shì)頭逐漸顯現(xiàn),繼續(xù)發(fā)展下去,甲醇供應(yīng)就將明顯過剩,另外,甲醇在替代交通領(lǐng)域原料上,存在熱值低、機(jī)械腐蝕性等難以克服的問題。 與甲醇的擔(dān)憂不用,同是替代交通領(lǐng)域的材料,二甲醚卻更為專家所認(rèn)可,二甲醚是民用市場(chǎng)上最為成熟的替代燃料。發(fā)改委出臺(tái)的關(guān)于煤化工產(chǎn)業(yè)管理意見上,也明確將二甲醚定性為具備前景的能源替代品,是適合中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的燃料。 煤制油和烯烴尚處在工業(yè)化試驗(yàn)和示范階段,由于國(guó)際石油價(jià)格高位運(yùn)行以及石油的稀缺性,煤制油等能源替代性的煤化工有巨大利潤(rùn)空間。
5、新型煤化工的前景
新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主,如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)等,它與能源、化工技術(shù)結(jié)合,可形成煤炭――能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。在國(guó)際油價(jià)居高不下、全球?qū)μ娲ぴ虾吞娲茉吹男枨笤桨l(fā)迫切的背景下,中國(guó)的煤化工行業(yè)以其領(lǐng)先的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度成為中國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。煤化工行業(yè)的投資機(jī)遇仍然受到國(guó)際國(guó)內(nèi)投資者的高度關(guān)注,煤化工技術(shù)的工業(yè)放大不斷取得突破,大型煤制油和煤制烯烴裝置的建設(shè)進(jìn)展順利?!笆濉逼陂g煤化工產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展地區(qū)是煤炭的調(diào)出區(qū)和自給區(qū),在“十二五”期間重點(diǎn)是做好煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等示范工程,科學(xué)評(píng)估技術(shù)路徑、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響、風(fēng)險(xiǎn)與制約條件等也同步進(jìn)行,可以說,新型煤化工行業(yè)在中國(guó)面臨著新的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇。
關(guān)鍵詞:煤制油技術(shù) 液化技術(shù) 溶劑精煉煤法
我國(guó)作為世界的第二大能源消耗國(guó),石油是我國(guó)當(dāng)前的主要消耗能源,隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)其需求量亦在隨之增加,石油問題成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必須面對(duì)的問題。煤炭在我國(guó)整個(gè)能源消費(fèi)體系中的比例約占70%,短期內(nèi)以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)難以改變。長(zhǎng)期以來,我國(guó)已形成的能源生產(chǎn)體系的基本格局是以煤炭生產(chǎn)為主,這決定了煤炭在新能源開發(fā)中的螢要地位。從國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源安傘方面考慮,煤制油已經(jīng)成為我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要方向。文中對(duì)當(dāng)前我國(guó)煤制油技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了分析介紹。
一、 煤制油技術(shù)
煤是煤制油的主原料,通過化學(xué)方式加工生產(chǎn)油品的一項(xiàng)技術(shù)。煤制油技術(shù)最初源于20世紀(jì)初,柏吉烏斯作為煤液化制油的奠基人,其首次在高溫高壓下將煤加氫完成了制油工藝的研究,隨后,德國(guó)為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)的需求,大力開展了由煤制液體燃料的研究和工業(yè)生產(chǎn)。尤其20世紀(jì)70年代的兩次石油危機(jī),促使世界各國(guó)重新審視煤作為一次能源的重要性,煤制油技術(shù)的研究開發(fā)重新得到重視,一些新工藝也被陸續(xù)開發(fā)出來。但總體來分,煤制油技術(shù)分為煤直接液化和煤間接液化兩條路線。煤直接液化是指將煤置于較高溫度和壓力下,使其與氫發(fā)生反應(yīng),達(dá)到降解和加氫,最終轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程;而煤間接液化的主要思路是先讓煤氣化生成合成氣,再以合成氣為原料通過費(fèi)托反應(yīng)轉(zhuǎn)化為液體燃料。
1 煤制油的基本原理
煤變油是指將煤通過脫碳和加氫轉(zhuǎn)化加工,生產(chǎn)出汽油、柴油、液化石油氣等液體燃料的煤液化技術(shù),有“直接液化”和“間接液化”兩種技術(shù)方法。前者對(duì)煤質(zhì)要求高于后者,但其液化路線相對(duì)簡(jiǎn)單,熱效率高,液體產(chǎn)品收率也比較高。兩類液化技術(shù)都有成熟范例,我國(guó)已擁有絕大多數(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
2 煤炭制取甲醇的化學(xué)反應(yīng)
(1)煤炭純氧氣化(生成物H2/CO=0.5):
2(CH)+O22CO+H2
(2)合成甲醇(配入由水電解生成的H2,反應(yīng)物H2/CO=2.0):
2CO+H2+3H22CH3OH
(3)合成二甲醚:
2CH3OHCH3OCH3+H2O
或者由合成氣來制得(配入由水電解生成的H2,反應(yīng)物H2/CO=2.0):
2CO+H2+3H2CH3OCH3+H2O
(4)合成乙烯:
2CH3OHC2H4+2H2O
或者由合成氣來制得(配入由水電解生成的H2,反應(yīng)物H2/CO=2.0):
2CO+H2+3H2C2H4+2H2O ΔH=-11.72kJ/mol
(5)甲醇合成丙烯
3CH3OHC3H6+3H2O ΔH=-30.98 kJ/mol
二、直接液化技術(shù)
煤直接液化又稱煤的加氫液化法。指通過加氫使煤中復(fù)雜的有機(jī)高分子結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化為較低分子的液體燃料,轉(zhuǎn)化過程是先把煤磨成粉,再和自身產(chǎn)生的液化重油(循環(huán)溶劑)配成煤漿,在高溫(450℃)和高壓(20 MPa~30 MPa)下直接加氫,將煤轉(zhuǎn)化成汽油、柴油等石油產(chǎn)品,從煤的液化過程來看,采取直接液化的方式,能夠有效提高煤制油的生產(chǎn)效率,在煤直接液化過程中,煤的生產(chǎn)效率主要為一噸優(yōu)質(zhì)原煤可以產(chǎn)出 0.5~0.6 噸油,如果想生產(chǎn)成品油,產(chǎn)出比為 3-4噸制氫優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)出 1 噸成品油?;谶@一分析,煤的直接液化生產(chǎn)率較高,是煤制油的重要方式。通過對(duì)煤直接液化的工藝流程進(jìn)行分析可知,其工藝流程。
優(yōu)點(diǎn): 熱效率較高,液體產(chǎn)品收率高;
缺點(diǎn):煤漿加氫工藝過程的總體操作條件相對(duì)苛刻。
二、煤制油間接液化技術(shù)
煤間接液化工藝流程主要包括煤氣化、氣體凈化、合成及產(chǎn)品分離與改質(zhì)等部分[煤間接液化典型流程])其中煤氣化部分投資占總投資的70%~80%同時(shí),高選擇性合成催化劑及與其相匹配的反應(yīng)器的應(yīng)用,對(duì)提高過程熱效率、增加目的產(chǎn)品收率,改善經(jīng)濟(jì)效益起重要作用。煤間接液化技術(shù)具有下述特點(diǎn):①使用一氧化碳和氫,故可以利用任何廉價(jià)的碳資源(如高硫、高灰劣質(zhì)煤,也可利用鋼鐵廠中轉(zhuǎn)爐、電爐的放空氣體),如南非SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ工廠所用煤中灰分含量高達(dá)27%~31%;②可根據(jù)油品市場(chǎng)的需要調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),生產(chǎn)靈活性較強(qiáng);③可以獨(dú)立解決某一特定地區(qū)(無石油煉廠地區(qū))各種油品(輕質(zhì)燃料油、油等)的要求,如費(fèi)托合成油工廠;④工藝過程中的各單元與石油煉制工業(yè)相似,有豐富的操作運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可借鑒。
三、煤制油技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
從上述分析可知,出于提高成品油和化工產(chǎn)品供應(yīng)的需要,煤制油技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中得到了重要應(yīng)用,并取得了積極效果,目前來看,煤制油技術(shù)是將原煤轉(zhuǎn)化成油的最佳手段,煤化工也成為了工業(yè)發(fā)展中的重要技術(shù)突破,基于這一分析,煤制油技術(shù)將在未來的工業(yè)發(fā)展中得到重要應(yīng)用并取得快速發(fā)展。
1.工藝技術(shù)不斷提升優(yōu)化
煤制油包括直接液化和間接液化兩種工藝技術(shù)路線,直接液化油品芳烴含量較高,柴油十六烷值低,而間接液化油品直鏈烷烴含量較高,柴油十六烷值也高。間接液化和直接液化油品互相調(diào)和,可以提高煤制油產(chǎn)品的品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。神華集團(tuán)鄂爾多斯百萬噸級(jí)直接液化煤制油示范工程于2008年12月成功開車,目前神華正在就后續(xù)煤制油項(xiàng)目開展前期工作。在鄂爾多斯,神華還計(jì)劃建設(shè)配套的間接液化裝置,實(shí)現(xiàn)間接液化和直接液化油品互相調(diào)和。兗礦集團(tuán)自主研發(fā)的間接液化煤制油技術(shù),并在山東魯南化肥廠完成5000噸級(jí)中試。
2. 節(jié)能環(huán)保成為發(fā)展主題
“十一五”以后,煤制油企業(yè)應(yīng)將轉(zhuǎn)型升級(jí)作為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重,首先要確立“與生態(tài)環(huán)境相容,與產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向相符,與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相聯(lián),與城市形象相稱” 的發(fā)展原則,做到節(jié)能減排、安全環(huán)保。 為了增強(qiáng)員工的節(jié)能減排意識(shí),要緊扣宣傳教育這一重要環(huán)節(jié)。 從最初的政策解讀,到形勢(shì)任務(wù)宣傳;從節(jié)能減排與企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展的關(guān)聯(lián)度及重要性分析,到生存意識(shí)、危機(jī)意識(shí)教育;從“綠色化工,讓生活更美好”的目標(biāo)愿景激勵(lì),到節(jié)能減排自覺性和緊迫性的激發(fā),只有企業(yè)和員工的責(zé)任感增強(qiáng)了,才能使承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的使命意識(shí)逐步轉(zhuǎn)化為自覺行動(dòng)。