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中圖分類(lèi)號(hào)TQ536 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)80-0096-02
人類(lèi)要生存,社會(huì)要發(fā)展就必須依靠能源,而煤能源在世界礦物能源儲(chǔ)量中位居首位。我國(guó)的能源主要依靠煤能源,煤炭在能源結(jié)構(gòu)中所占的比例為75%,它合理利用煤炭能源,充分體現(xiàn)了高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn),這對(duì)煤化工的利用是一個(gè)重大突破。煤化工所牽涉到的范圍很廣,可以生產(chǎn)絕大部分的石油化工產(chǎn)品。在當(dāng)前階段,我國(guó)的油儲(chǔ)存量開(kāi)采不足和油品緊張的矛盾日益突出,在未來(lái)煤化工的發(fā)展也直接關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源戰(zhàn)略的安全。本文在此從國(guó)產(chǎn)化和工程化的方面出發(fā),對(duì)煤氣化工藝技術(shù)的發(fā)展和合成氣制乙烯以及甲醇、二甲醚等一些工業(yè)化和大型化途徑進(jìn)行了闡述。煤氣化工藝技術(shù)是煤化工的重要技術(shù),在此重點(diǎn)論述了煤氣化技術(shù)的未來(lái)發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)發(fā)等問(wèn)題。
1 煤化工的三個(gè)工業(yè)化層次
在煤炭工業(yè)發(fā)展中,煤氣化、化工原料和燃料的合成已經(jīng)成了主要研究對(duì)象。在煤氣化新技術(shù)的不斷發(fā)展中,化工原料合成工藝也日趨成熟,當(dāng)前階段,將煤制合成氣作為重要原料來(lái)生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品和合成燃料已經(jīng)形成,這也是煤化工工業(yè)的重大改革。
煤化工工藝根據(jù)它的步驟來(lái)劃分,可以分為煤制合成氣、合成氣的加工和深度加工三個(gè)主要步驟。其中,煤化工的第一個(gè)層次是水煤漿或者干煤粉通過(guò)部分的氧化法生成了合成氣。而醇類(lèi)、烴類(lèi)以及其他碳氧化合物的合成構(gòu)成了合成氣加工的工藝路線。它們不僅可以成為單獨(dú)的工業(yè)產(chǎn)品,也可以作為加工的中間品。那么,甲醇下游產(chǎn)品如碳酸二甲酯、醋酸等,和烯烴的下游產(chǎn)品如聚乙烯、聚丙烯等所占的比例最多,它是化工行業(yè)的重要支柱。
2 煤氣化的方法和技術(shù)
2.1煤氣化的方法
在煤轉(zhuǎn)化發(fā)展過(guò)程中,煤氣化是最主要的一種技術(shù)。近年來(lái)煤氣化技術(shù)的不斷發(fā)展,所形成的氣化方法也不盡相同,可以分成流化床氣化、移動(dòng)床氣化、熔融床氣化以及氣流床氣化這四種方法。其中,熔融床氣化方法還在試用時(shí)期,而其他三種方法都已經(jīng)工業(yè)化。
2.1.1流化床氣化方法
這種方法是采用了不大于八厘米的顆粒煤作為原料,同時(shí)把氣化劑作為流化介質(zhì),然后通過(guò)流化床的氣體分布板從下由上通過(guò)床巖。流化床內(nèi)氣和固直接的返混和接觸良好,它的傳質(zhì)和傳熱速率都很高,所以流化床的組成和溫度都比較均衡。
2.1.2移動(dòng)床氣化方法
這種方法又叫固定床氣化,這種方法需要逆向操作。一般可以分為常壓和加壓兩種方法,常壓法操作簡(jiǎn)單,但必須用塊煤,不可以采用低灰熔點(diǎn)的煤。而加壓法是在常壓法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和提高的,一般采用氧氣和水蒸氣作為氣化劑,很大提高了煤種的適應(yīng)能力。這種方法一般采用Lurgi加壓氣化法,所生產(chǎn)出來(lái)的煤氣中的甲烷含量比較高。
2.1.3氣流床氣化方法
氣流床是固體在燃料氣化時(shí),氣化劑把煤粉帶進(jìn)氣化爐進(jìn)行并流氣化。它的特點(diǎn)主要是氣流隔開(kāi)了各自的煤粒,燃料的粘結(jié)性不對(duì)氣化過(guò)程產(chǎn)生影響。燃料在氣流床氣化爐的反應(yīng)區(qū)做短時(shí)停留,燃料和氣化劑快速反應(yīng)。采用氧氣和少許水作為氣化劑,可以保持較高的反應(yīng)溫度。在氣流床氣化方法中,K-T爐法是最早被使用的。它一般在常溫狀態(tài)下操作,但出現(xiàn)了一些問(wèn)題,后來(lái)又研究出了加壓氣化工藝-Shell和Prenflo方法。
2.2 煤氣化的技術(shù)
如今已工業(yè)化的煤氣化工藝有以下幾種:Texaco水煤漿加壓氣化、Lurgi固定床加壓氣化、Dow水煤漿加壓氣化以及Shell粉煤氣化。
2.2.1 Texaco水煤漿加壓氣化技術(shù)
Texaco水煤漿加壓氣化技術(shù)是將水煤漿作為原料,和工藝氧氣在氣化爐中進(jìn)行部分的氧化反應(yīng),在氣化壓力和高溫下,最后獲得合成氣CO和H2。這種工藝碳轉(zhuǎn)化率和有效氣成分很高,它安全性高,對(duì)煤種的適用范圍廣,有比較大的操作彈性,三廢處理比較簡(jiǎn)單,有利于保護(hù)環(huán)境。
2.2.2 Lurgi固定床加壓氣化技術(shù)
這種氣化法對(duì)煤質(zhì)有比較高的要求,只能用塊煤,粗煤氣中甲烷的含量比較高,比較適合生產(chǎn)城市煤氣,而且三廢不容易處理。
2.2.3 Dow氣化技術(shù)
這種氣化技術(shù)工藝優(yōu)良,有可能被用在化工生產(chǎn)方面。Dow氣化爐可以分成兩段,它具有以下一些優(yōu)點(diǎn):和Texaco互相比較,它的氧耗、煤耗以及噸氨能耗都比較低,氣化條件比較溫和,在二段爐可以采用一般的耐火磚,而且成本低,材料適應(yīng)性廣。運(yùn)用這種水煤漿氣化來(lái)生產(chǎn)甲醇和合成氨,或許是一種可行的方法。
2.2.4 Shell粉煤制氣工藝
它是一種潔凈的煤氣化工藝技術(shù),原料適應(yīng)性強(qiáng),這種工藝不僅適合聯(lián)合發(fā)電,還可以將制取的合成氣作為化工原料。它直接采用干粉煤進(jìn)料,對(duì)于原料選擇更廣泛,成本低,煤種的轉(zhuǎn)化和煤的消耗低。
2.2.5水煤漿化工的現(xiàn)狀和技術(shù)開(kāi)發(fā)
在煤化工中,采用水煤漿為原料,最難解決的問(wèn)題就是怎樣才能提高水煤漿的煤濃度,讓漿體保持穩(wěn)定狀態(tài)。在工業(yè)配置中,水煤漿離氣化爐比較短,中間貯槽的容積比較小,儲(chǔ)存時(shí)間可以在幾個(gè)小時(shí)到幾天之內(nèi)。提高漿體中的煤濃度可以采用對(duì)添加劑性能進(jìn)行改善和增加第二種含碳固體的方法。這幾年來(lái),國(guó)家引進(jìn)的水煤漿氣化設(shè)備已經(jīng)慢慢投產(chǎn),雖然操作流程簡(jiǎn)便,但也存在一些缺點(diǎn)。干粉煤氣化在我國(guó)的經(jīng)驗(yàn)還不成熟,在國(guó)外主要是用來(lái)發(fā)電。
3 對(duì)煤氣化未來(lái)的設(shè)想
總的來(lái)說(shuō),煤化工工藝還有一些缺點(diǎn):例如運(yùn)輸困難、成本高、污染環(huán)境等。運(yùn)輸渠道都是通過(guò)輪船和鐵路,運(yùn)輸量很大,成本很高,而且在生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢渣、廢氣等毒害物質(zhì),給水源、空氣和土地帶來(lái)了污染。化工裝置在配置煤氣化技術(shù)的時(shí)候,都是獨(dú)立設(shè)置的。這種氣化設(shè)置比較分散,根本無(wú)法解決運(yùn)輸量大,污染環(huán)境等問(wèn)題,在21世紀(jì)的化學(xué)工業(yè)發(fā)展中已經(jīng)不能適應(yīng)形勢(shì)的發(fā)展。在未來(lái)的煤氣化發(fā)展中,可以考慮在煤礦的坑口,設(shè)置很多大型化的煤氣化裝置。另外,還可以在坑口旁邊建立大型的煤化工綜合性企業(yè),從而提高煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,讓運(yùn)輸緊張狀況得到緩解,也讓城市周?chē)I(yè)區(qū)的環(huán)境污染得到改善,希望在不久將來(lái)這種設(shè)想能成為現(xiàn)實(shí),成為將來(lái)煤化工發(fā)展的方向。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:德士古 氣化工藝 改造 分析 水煤漿
一、氣化工藝的特點(diǎn)
(一)流程特點(diǎn)
在德士古氣化工藝中,氣化爐是一個(gè)立式圓筒形的。上面是氣化室,內(nèi)里襯有耐火材料。水煤漿先和氧氣進(jìn)行混合,然后一起進(jìn)到氣化室。在高溫熔渣條件下,煤、蒸汽和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的煤氣與熔渣一起流向下方,用水對(duì)其噴淋后進(jìn)入輻射式冷卻器中進(jìn)行冷卻操作。煤氣與熔渣分離后先對(duì)其降溫然后出氣化爐。煤氣去到凈化工段,或者是出氣化爐以后先去到對(duì)流式冷卻器然后再進(jìn)入凈化工段。而熔渣經(jīng)過(guò)急冷操作后也從底部出氣化器,在灰渣處理設(shè)備中被集中進(jìn)行處理。氣化器下部的溫度比上部低,所以下面沒(méi)有耐火的襯里,由于不經(jīng)過(guò)冷卻因此會(huì)產(chǎn)生高壓蒸汽。通常,德士古氣化爐的外徑約為3m,高有4.5m,在4.5MPa的操作壓力下,每小時(shí)的煤處理量達(dá)80噸。
在凈化系統(tǒng)中,粗煤氣被水洗凈化以后,出來(lái)的清潔煤氣為中熱值的合成氣。只需要進(jìn)行脫硫不必除去二氧化碳就可以作為燃?xì)馐褂谩V栽谌紵郧熬瓦M(jìn)行脫除硫化氫的操作是因?yàn)槿紵暗拿摿蚬に嚤容^成熟,并且壓力高、體積小,所得的副產(chǎn)品有更好的市場(chǎng)。而實(shí)際上,在其他的煤氣凈化工藝中,都需要在脫除硫化氫的同時(shí)也對(duì)二氧化碳進(jìn)行脫除操作,這是考慮到二氧化碳的存在對(duì)工藝的影響。
由于工藝的原料是水煤漿,因此還另有一套制備水煤漿的系統(tǒng),此處就不再贅述了。水煤漿進(jìn)料與干粉進(jìn)料相比,減小了系統(tǒng)的壓力,系統(tǒng)的運(yùn)行安全性更高。
(二)裝置的特點(diǎn)
在氣化器的上面,溫度高達(dá)1650攝氏度,比灰熔點(diǎn)還要高。然后煤氣在200到360攝氏度左右出氣化爐。對(duì)于裝置的壓力,用于中間試驗(yàn)的氣化爐壓力較小,在2.7MPa到8.3MPa之間,而一般的工業(yè)裝置,在用煤氣制取合成氨時(shí)氣化時(shí)的壓力都在8.3MPa到10MPa之間,合成甲醇的氣化壓力也在6MPa與7MPa之間。
二、工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn)
原料的來(lái)源廣泛便利,可用褐煤和煙煤或煤粉來(lái)制成水煤漿,并且無(wú)特殊的濃度要求;所使用的氣化爐有著較流化床或是別的氣流床更高的生產(chǎn)能力;所得的產(chǎn)品氣中不含焦油或是酚類(lèi)等物質(zhì),排灰中也沒(méi)有碳。
(二)缺點(diǎn)
由于在制備水煤漿時(shí)需要不停的攪拌使其混合均勻,因此煤漿制備系統(tǒng)中的攪拌設(shè)備容易被磨損,這增加了設(shè)備的維修費(fèi)用;由于反應(yīng)需要吸熱,因此用氧作氣化劑來(lái)提供熱量,而煤氣中含有較多的二氧化碳,為了將反應(yīng)的效率以及系統(tǒng)的安全性盡量提高,氧氣和煤的比例需嚴(yán)格控制好。
三、所做的試驗(yàn)
1978年時(shí)聯(lián)邦德國(guó)建立了日處理量為200噸的示范廠,對(duì)13個(gè)煤種進(jìn)行了試驗(yàn);同時(shí)期,我國(guó)陜西也建立了每日可以處理24噸煤量的化肥研究所;20世紀(jì)90年代,我國(guó)魯南、渭河等化肥廠還有上海焦化總廠也引進(jìn)了德士古氣化裝置來(lái)生產(chǎn)民用燃?xì)狻C旱臍饣に嚰夹g(shù)在長(zhǎng)時(shí)間的研究下已經(jīng)日趨成熟與完善,相關(guān)的問(wèn)題也在逐一的被解決。
德士古水煤漿氣化工藝采用的水煤漿進(jìn)料方式,將提高系統(tǒng)壓力這一操作變得十分容易,在我國(guó)所引進(jìn)的氣化工藝中,也是較早的一種。發(fā)展到現(xiàn)在,已有了10多年的時(shí)間。在我國(guó),對(duì)其了解得比較深的是合成氣業(yè),不僅設(shè)備的操作熟練,其國(guó)產(chǎn)化率也非常高,所需的造價(jià)投資也較少。然而,德士古氣化爐的不足之處也與水煤漿有關(guān)。水煤漿中所含的水占有40%,在氣化時(shí)會(huì)大量的吸熱。為了減少氣化爐中的熱量損失,保持熱平衡,需要使用耐火磚進(jìn)行保溫操作。因此,耐火磚需要抵抗高溫的侵蝕,而效果較好的耐火磚價(jià)格昂貴,這就直接增加了工藝的經(jīng)濟(jì)投入。而為了延長(zhǎng)氣化爐的使用壽命,里面的操作溫度需要低于1400攝氏度,因此所用原料煤的灰分以及灰熔點(diǎn)都受到了限制。如果所用煤的變質(zhì)程度低,那么其高含水量就會(huì)影響到煤漿的濃度,造成高的氧耗與煤耗。年產(chǎn)3Mt制油廠的能耗與使用干粉進(jìn)料的殼牌氣化爐總能耗相差有1.74Mt。這些相悖于國(guó)家提出的節(jié)約資源、綠色化工的理念。
四、分析結(jié)果
要想讓這些不足得到改善,首先要對(duì)預(yù)混效果進(jìn)行改進(jìn),這點(diǎn)可以通過(guò)水煤漿的多噴嘴對(duì)噴來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)混效果得到改進(jìn)了,碳轉(zhuǎn)化率就能得到提高。另外,還應(yīng)該將水煤漿中所含可燃物的含量提高,這點(diǎn)可以參考多元料漿的做法。
而耐火磚這個(gè)問(wèn)題的解決,可以做的比較有限。例如在熔渣出口等局部易受高溫侵害的地方使用水冷膜壁來(lái)加強(qiáng)抵抗效果;或是以渣抗渣等來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)耐火磚壽命的目的。使用氣流床氣化爐需要將氧與煤或者氧與碳的比例控制好,在氧、碳比例固定時(shí),氧量的增加會(huì)帶來(lái)負(fù)荷的增加。而爐溫的升高或降低取決于碳氧比例的改變。水煤漿的氣化過(guò)程中大量的水蒸氣的存在,使得我們只能靠提高氧的用量來(lái)提高氣化爐的溫度。過(guò)低的氧量會(huì)導(dǎo)致氣化爐的溫度過(guò)低從而使得灰度增加,而氧量過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致過(guò)高的爐溫,熔渣的強(qiáng)度就會(huì)偏低,耐火磚因此需要承受更高溫度的侵蝕。
結(jié)束語(yǔ)
德士古水煤漿氣化工藝采用了水煤漿進(jìn)料以后,出現(xiàn)的問(wèn)題主要有兩個(gè):用來(lái)平衡氣化爐中熱量平衡所用的耐火磚增加的經(jīng)濟(jì)投入以及氧含量的失控所帶來(lái)的后果。氧含量的控制需要我們隨時(shí)都對(duì)其進(jìn)行密切的關(guān)注,而耐火磚這個(gè)問(wèn)題的解決辦法雖然不多,但通過(guò)使用水冷膜壁以及以渣抗渣的方法還是有很大收效的。而且我相信,通過(guò)我們的不懈鉆研以及堅(jiān)持,煤氣化工藝技術(shù)一定會(huì)取得更大的進(jìn)步,出現(xiàn)的問(wèn)題也會(huì)一一找到解決之法。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:輕汽油醚化;工藝技術(shù);應(yīng)用
GB17930-1999《車(chē)用無(wú)鉛汽油》強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)用汽油中烯烴、硫、苯含量等控制指標(biāo)提出了更加嚴(yán)格的要求。由于我國(guó)成品汽油調(diào)和組分中催化裂化汽油約占78%左右,其烯烴含量一般高達(dá)40%-60%,遠(yuǎn)高于35%的指標(biāo),因此按新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)無(wú)鉛汽油,難度最大的是烯烴含量。催化輕汽油醚化工藝將FRCN(全餾分催化汽油)中的C4-C7活性烯烴與醇類(lèi)反應(yīng)生成相應(yīng)的醚, 從而降低汽油中烯烴的含量, 烯烴降低的幅度與汽油性質(zhì)及醚化工藝流程選擇有關(guān),一般可降低10-15個(gè)百分點(diǎn)。并且經(jīng)醚化后FRCN辛烷值可提高1-3個(gè)單位, 蒸汽壓降低6kPa左右, 產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯改善。
通過(guò)醚化裝置可消耗大量的甲醇,這不僅使價(jià)格較低的甲醇通過(guò)醚化轉(zhuǎn)化為高附加值的汽油產(chǎn)品,提高了煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益,而且還有利于甲醇工業(yè)的發(fā)展。采用催化裂化汽油醚化工藝,輕汽油醚化后,烯烴含量降低,醚類(lèi)化合物不但有較高的辛烷值,而且還有較低的蒸汽壓,與汽油中的烴類(lèi)有相近的熱值,醚類(lèi)摻入汽油后可減少汽車(chē)尾氣中的CO和未燃烴類(lèi)。甲醇調(diào)合到汽油中,會(huì)發(fā)揮增值效應(yīng),對(duì)目前普遍過(guò)剩的甲醇找到了新的增值途徑。輕汽油醚化工藝已被證明是提高汽油質(zhì)量的重要手段,是21世紀(jì)具有廣闊發(fā)展前景的清潔汽油生產(chǎn)工藝。我國(guó)工藝技術(shù)達(dá)到了先進(jìn)、成熟、可靠的水平,并且各有多套工業(yè)裝置建成投產(chǎn)。輕汽油醚化裝置,目前運(yùn)行效果良好。
一、汽油醚化工藝原理
醚化是指甲基叔丁基醚工藝。異丁烯和甲醇在強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂作用下生成的甲基叔丁基醚是一種良好的高辛烷值汽油組分,它在汽油組分中有良好的調(diào)和作用,其穩(wěn)定性好,可與烴燃料以任何比例互溶。不同組分的汽油加入甲基叔丁基醚后,其辛烷值均有不同程度的提高。
汽油醚化是以催化穩(wěn)定汽油中輕汽油為原料,催化汽油中初餾點(diǎn)到75。C餾分的叔戊烯、叔己烯和叔庚烯在酸性樹(shù)脂催化劑的存在下與甲醇進(jìn)行醚化反應(yīng)生成相應(yīng)的甲基叔戊基醚(TAME)、甲基叔己基醚(THxME)、甲基叔庚基醚(THeME),從而得到辛烷值高而蒸汽壓低的醚化汽油。
二、工藝流程簡(jiǎn)介
經(jīng)堿洗后的催化裂化汽油水洗再加熱升溫至120℃進(jìn)入分餾塔分離,分餾出75℃以下餾分與甲醇混合進(jìn)入吸附器。脫除輕汽油中的氮化物后升溫至6O℃進(jìn)入預(yù)反應(yīng)器,再進(jìn)入醚化反應(yīng)器。在樹(shù)脂催化劑作用下,異構(gòu)烯烴與甲醇反應(yīng)生成高辛烷值、低蒸汽壓的醚化汽油,從反應(yīng)器頂流出,與75℃以上餾分混合去調(diào)合罐區(qū),作為優(yōu)質(zhì)汽油的調(diào)和組分。采用1個(gè)分餾塔分離出從初餾點(diǎn)至75℃的輕汽油餾分。采用2個(gè)吸附器切換操作脫除輕汽油中的堿性氮化物,以保護(hù)酸性樹(shù)脂催化劑。增設(shè)1個(gè)預(yù)反應(yīng)器提高反應(yīng)器操作安全性及操作周期。3個(gè)反應(yīng)器既可串聯(lián)操作又可并聯(lián)操作,使裝置操作的靈活性得以提高。反應(yīng)產(chǎn)物中的甲醇含量較少,因此直接混合在醚化汽油中不再進(jìn)行分離回收。
三、催化劑的使用
醚化反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行的,反應(yīng)可分均相和非均相反應(yīng)。均相反應(yīng)可采用硫酸、磷酸、氫氟酸、雜多酸及其鹽類(lèi),以及苯磺酸、烷基苯磺酸、聚苯乙烯磺化物。均相反應(yīng)具有腐蝕設(shè)備,產(chǎn)物分離復(fù)雜,對(duì)于烯烴混合物尤其是非支鏈烯烴和環(huán)烯烴轉(zhuǎn)化困難等缺點(diǎn),因此在工業(yè)生產(chǎn)均采用非均相反應(yīng)。非均相反應(yīng)可用離子交換樹(shù)脂,固載雜多酸和沸石分子篩等催化劑。離子交換樹(shù)脂為強(qiáng)酸性大孔陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,在較緩和的條件下C4活性烯烴的轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%-100%,C5 活性烯烴的轉(zhuǎn)化率為30%-60%。其缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差,樹(shù)脂表面積碳失活后無(wú)法燒焦再生。另外一種很有發(fā)展?jié)摿Φ拿鸦呋瘎┦枪梯d雜多酸催化劑。長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所利用雜多酸的特殊性質(zhì),將其固載在活性碳或膨脹土上,進(jìn)行氣相合成醚類(lèi)的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,固載雜多酸催化劑在不同溫度下的催化活性均大于分子篩和離子交換樹(shù)脂,對(duì)甲基叔丁基醚的選擇性可達(dá)100%。沸石分子篩催化劑在較高的溫度下有很好的選擇性,對(duì)醇烯比靈敏度低,無(wú)酸的流失,可反復(fù)再生,還可抑制烯烴二聚。常用的有X - 、Y - 、L - 、沸石、蒙脫土、ZSM - 5 及ZSM - 11 等。
醚化技術(shù)關(guān)鍵是延長(zhǎng)醚化催化劑使用壽命、選擇適宜操作條件及提高叔碳烯烴的轉(zhuǎn)化率,因此催化劑的選擇至關(guān)重要。本工藝使用的催化劑為的D005-1型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂,為灰黃至灰褐色不透明球狀顆粒。使用前用甲醇浸泡,置換掉催化劑中的水分,催化劑壽命約0.5a,不再生。
四、裝置的運(yùn)行
整套裝置關(guān)鍵設(shè)備醚化反應(yīng)器采用固定床技術(shù)。經(jīng)過(guò)0.5a的工業(yè)運(yùn)行,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了裝置的設(shè)計(jì)要求。人口物料為質(zhì)量流量28000kg/h的催化汽油和質(zhì)量流量890kg/h的甲醇,出口醚化汽油質(zhì)量流量28832kg/h,損失58kg/h。醚化汽油和重汽油混合后出裝置。醚化后輕汽油質(zhì)量得到很大改善,汽油研究法辛烷值提高了0.5~1.5,烯烴含量降低59/6~1O,汽油燃燒性能和氣化性能得以改善。
催化裂化輕汽油醚化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)正常,各設(shè)備操作參數(shù)在正常范圍,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。采用催化裂化汽油醚化工藝后,醚化汽油產(chǎn)量5236t/a,價(jià)值2236.82萬(wàn)元??鄢状枷牧?073.38萬(wàn)元/a、醚化加工成本34.72萬(wàn)元/a和145.35萬(wàn)元/a汽油消費(fèi)稅,產(chǎn)生效益983.37萬(wàn)元/a。甲醇調(diào)合到汽油中,改善了汽油的燃燒性能和汽化性能,并且使甲醇增值,值得推廣應(yīng)用。
五、工藝應(yīng)用中注意的問(wèn)題
1、催化劑方面
對(duì)醚化催化劑應(yīng)采用熱穩(wěn)定性好,選擇性高的固載雜多酸催化劑來(lái)代替目前工業(yè)上所用的離子交換樹(shù)脂;選擇性加氫催化劑應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn),因?yàn)檩d有貴金屬的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂盡管具有較強(qiáng)的選擇性加氫功能,但它還有以下缺點(diǎn):一是貴金屬會(huì)流失,混入到汽油中造成產(chǎn)品安定性降低;二是貴金屬回收會(huì)使成本增加。
2、醚化工藝方面
應(yīng)采用二段醚化技術(shù),由于各種活性烯烴的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性不同,在一次醚化中只能使一種活性烯烴達(dá)到最大轉(zhuǎn)化率,因此有必要進(jìn)行二次醚化。對(duì)一次醚化后的產(chǎn)品進(jìn)行蒸餾,分餾出絕大部分甲醇和較易反應(yīng)的活性烯烴進(jìn)行二次醚化。第二次醚化的反應(yīng)溫度要比第一次反應(yīng)溫度低。開(kāi)發(fā)催化裂化輕汽油醚化催化蒸餾工藝,提高活性烯烴的轉(zhuǎn)化率;進(jìn)行直鏈烯烴骨架異構(gòu)化的研制,擴(kuò)大醚化原料的來(lái)源。
六、結(jié)語(yǔ)
該工藝在改善車(chē)用汽油品質(zhì)方面還具有重要作用:醚化生成的甲基叔烷基醚的辛烷值較高,醚化后FCC汽油的辛烷值比未醚化時(shí)一般可提高1-2 個(gè)單位;醚化后汽油蒸汽壓降低6kPa左右從而可調(diào)入一些不含芳烴的輕組分,有利于提高汽油的辛烷值和增加經(jīng)濟(jì)效益;醚化裝置一般包含選擇性加氫部分,將汽油中的不穩(wěn)定烯烴如共軛二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴故安定性變好且改善了產(chǎn)品顏色;使價(jià)格較低的甲醇通過(guò)醚化轉(zhuǎn)化為高附加值的汽油產(chǎn)品,提高了煉油廠的經(jīng)濟(jì)效益。并通過(guò)消耗甲醇拉動(dòng)天然氣加工業(yè),有利于我國(guó)甲醇和天然氣加工業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:現(xiàn)代化工藝技術(shù);采礦工程;綠色開(kāi)采工藝;采礦業(yè);礦產(chǎn)資源 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類(lèi)號(hào):TD823 文章編號(hào):1009-2374(2017)04-0156-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.04.079
當(dāng)前我國(guó)的采礦業(yè)與歐美其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的采礦工藝設(shè)備相對(duì)落后,對(duì)于礦產(chǎn)資源的利用率及開(kāi)采率均較低,難以適應(yīng)社會(huì)的實(shí)際需求。因此,提高礦產(chǎn)資源開(kāi)采率、促進(jìn)采礦工程的現(xiàn)代化進(jìn)程、改善開(kāi)采環(huán)境對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高尤為重要。
1 當(dāng)前時(shí)期采礦工程中工藝技術(shù)的應(yīng)用前提
在當(dāng)前形勢(shì)下,各個(gè)領(lǐng)域都滲透可持續(xù)發(fā)展、綠色生態(tài)、低碳節(jié)能、環(huán)保等的思想意識(shí)。鑒于此,當(dāng)前的采礦工程在應(yīng)用現(xiàn)代化工藝技術(shù)的時(shí)候,需要堅(jiān)持綠色、低碳、環(huán)保的原則。針對(duì)采礦企業(yè)而言,只有有效地統(tǒng)一環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)用生態(tài)、環(huán)保、綠色、高效的采礦技術(shù)實(shí)時(shí)地發(fā)現(xiàn)以及解決采礦過(guò)程中面臨的一系列環(huán)境問(wèn)題,才可以實(shí)現(xiàn)自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng),才可以占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)中的優(yōu)勢(shì)地位。為此,在采礦工程當(dāng)中選擇和應(yīng)用綠色采礦技術(shù)有著非常關(guān)鍵的作用和價(jià)值,這不但能夠有效地保障采礦工程的順利進(jìn)行,而且也為我國(guó)采礦業(yè)以后的發(fā)展指明了方向。
2 采礦的現(xiàn)狀
2.1 采礦業(yè)的發(fā)展
礦產(chǎn)資源的開(kāi)采勢(shì)必會(huì)造成礦產(chǎn)資源枯竭、礦產(chǎn)資源質(zhì)量變差,使得開(kāi)采條件越來(lái)越差,而礦產(chǎn)資源變得稀少,價(jià)格也會(huì)隨之升高,開(kāi)采的成本也會(huì)升高,但采出的礦產(chǎn)質(zhì)量差造成礦產(chǎn)貧化,從而影響了采礦的效率、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益,因此其會(huì)嚴(yán)重影響到采礦業(yè)的發(fā)展。
2.2 采礦設(shè)備和采礦人員
在采礦作業(yè)中的設(shè)備和工作人員會(huì)根據(jù)采礦工作的進(jìn)度和地點(diǎn)進(jìn)行遷移。在開(kāi)采礦產(chǎn)資源時(shí)要進(jìn)行挖掘開(kāi)采的路線和巷道的確定,并且要做好采礦前的準(zhǔn)備工作,這樣才能順利地進(jìn)行回采工作。這三者的關(guān)系必須相輔相成,這樣才能保證采礦工作順利進(jìn)行。如果沒(méi)有做到相互協(xié)調(diào),那么將會(huì)導(dǎo)致礦產(chǎn)資源減少和采礦失調(diào)等現(xiàn)象。
3 采礦工程中應(yīng)用的一些現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)
3.1 應(yīng)用空?qǐng)霾傻V工藝技術(shù)
當(dāng)今應(yīng)用最為普遍的一種采礦技術(shù)是空?qǐng)霾傻V技術(shù),這種技術(shù)劃分礦區(qū)為礦房和礦柱這兩個(gè)部分,在開(kāi)采的過(guò)程中,首先開(kāi)采礦房當(dāng)中的礦產(chǎn)資源,再對(duì)礦柱當(dāng)中的礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)采。在應(yīng)用實(shí)踐當(dāng)中,礦房的回采支撐是礦柱,開(kāi)采借助敞空的形式。礦柱的開(kāi)采是通過(guò)工具的支撐,從而保障整個(gè)開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中礦房不會(huì)出現(xiàn)比較大的改變。從整體上來(lái)講,空?qǐng)霾傻V技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的開(kāi)采率。
3.2 應(yīng)用充填采礦工藝技術(shù)
充填采礦技術(shù)是在回采工作面前進(jìn)的時(shí)候,借助填充材料一一地填補(bǔ)采空區(qū),保障采空區(qū)的支撐強(qiáng)度可以滿(mǎn)足安全生產(chǎn)的要求。在特殊的情況下,為了確保采空區(qū)圍巖的支撐強(qiáng)度,還能夠結(jié)合應(yīng)用填充材料和支架,其中向下分層充填法是比較普遍的充填采礦技術(shù)。應(yīng)用充填采礦技術(shù)能夠使回采的有效性大大提升,使礦產(chǎn)安全事故的出現(xiàn)率降低,從而有助于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
3.3 應(yīng)用巖體加固工藝技術(shù)
在采礦工程當(dāng)中,因?yàn)闅夂颉C(jī)械裝置、地質(zhì)狀況等一系列要素的制約,采礦區(qū)附近的巖體會(huì)發(fā)生一些不穩(wěn)定的現(xiàn)象,如果要確保正常地進(jìn)行開(kāi)采事項(xiàng),那么就要求借助錨索工具加固處理采礦區(qū)不穩(wěn)定的圍巖、頂板、溜井等位置,這種技術(shù)被叫做巖體加固技術(shù)。在開(kāi)采實(shí)踐當(dāng)中,一般會(huì)結(jié)合應(yīng)用巖體加固技術(shù)跟充填采礦技術(shù)、空?qǐng)霾傻V技術(shù),進(jìn)而確保采礦的安全性。在加固巖體的過(guò)程中,比較廣泛地應(yīng)用注漿法與支柱法,這種方法能夠非常有效地加固礦場(chǎng)當(dāng)中的破碎巖體和流砂。
3.4 應(yīng)用崩落采礦工藝技術(shù)
崩落采礦技術(shù)是崩落礦洞當(dāng)中的危險(xiǎn)巖,進(jìn)而使頂層崩塌的危險(xiǎn)性減小,為開(kāi)采礦產(chǎn)創(chuàng)設(shè)安全的施工環(huán)境。崩落采礦技術(shù)有兩種:一是無(wú)底柱分段崩落法;二是有底柱分段崩落法。有底柱分段崩落法的應(yīng)用需要科學(xué)地設(shè)計(jì)漏斗間距、分段水平斷面尺寸、階段高度、底柱高度、分段高度等一系列的參數(shù)。例如底柱高度主要是受到礦巷道的形式和礦石的穩(wěn)定性的影響,如果借助漏斗底的構(gòu)造,那么每個(gè)階段下分段底柱高度是11~13m,而上分段底柱高度是5~7m,進(jìn)而使階段輸送和耙礦間的互相影響消除。無(wú)底柱分段崩落采礦技術(shù)具備較高的機(jī)械化水平,能夠節(jié)省大量的人力,并且回采巷道上面分段臨時(shí)底柱取消,這種技術(shù)具備非常普遍的應(yīng)用范圍。
3.5 應(yīng)用溶浸采礦工藝技術(shù)
在化學(xué)開(kāi)采技術(shù)當(dāng)中,溶浸采礦技術(shù)是其中的一種,這種技術(shù)是結(jié)合勘探地質(zhì)的結(jié)果進(jìn)一步地探究開(kāi)采礦產(chǎn)的物理特性和化學(xué)特性,根據(jù)化學(xué)特性選用適宜的溶浸液,再向礦層當(dāng)中進(jìn)行灌注,從而跟目標(biāo)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),以使需要開(kāi)采的礦物從固體形式向液體形式轉(zhuǎn)化,進(jìn)而有效地開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源。溶浸采礦技術(shù)有著較高的開(kāi)采率和安全性,跟當(dāng)前環(huán)保節(jié)能的生產(chǎn)需要相符合,為此有著理想的發(fā)展前景。
4 在采礦工程中應(yīng)用現(xiàn)代化工藝技術(shù)需要注意的事項(xiàng)
將空?qǐng)霾傻V技術(shù)應(yīng)用于采礦工程中的時(shí)候,針對(duì)采空^的出現(xiàn),我們不可以急躁處理,而是需要穩(wěn)定礦石和圍巖。針對(duì)崩落采礦技術(shù)的應(yīng)用來(lái)講,這種技術(shù)通常在允許塌陷的地表礦體以及比較容易崩落的圍巖中應(yīng)用,且結(jié)合實(shí)際的要求有目的性地實(shí)施回采策略。在應(yīng)用充填采礦技術(shù)的過(guò)程中,需要根據(jù)回采工作面的推進(jìn)方向以及礦塊構(gòu)造,應(yīng)用充填采礦方法(膠結(jié)、干式、向下層的、向上層的、單層的、水力等)。應(yīng)用溶浸采礦技術(shù)的時(shí)候,務(wù)必關(guān)注各種浸出地點(diǎn)以及浸出方式,有目的性地確定是由原地或者是原地破碎之后,還是由地表浸出的方式。另外,在采礦工程中,巖體加固技術(shù)非常重要,也是確保生產(chǎn)安全性的關(guān)鍵所在,為此務(wù)必引起足夠的關(guān)注。在采礦工程中,無(wú)論應(yīng)用哪一種采礦技術(shù),務(wù)必在保障安全性的基礎(chǔ)上開(kāi)展以及在保障安全性的前提條件下盡量有效地應(yīng)用采礦技術(shù),遵循生態(tài)綠色觀念與環(huán)保低碳意識(shí),特別是重視其對(duì)環(huán)境導(dǎo)致的影響,注重采礦技術(shù)應(yīng)用的合理性、科學(xué)性、高效性,從而大大地提高采礦工程的作業(yè)質(zhì)量,最終奠定實(shí)現(xiàn)理想經(jīng)濟(jì)效益的良好基礎(chǔ)。
5 采礦工程中現(xiàn)代化工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
在不斷發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技影響下,綠色采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用是我國(guó)采礦領(lǐng)域發(fā)展的一種必然的趨勢(shì)。當(dāng)今,在采礦工程中應(yīng)用比較多的綠色開(kāi)采技術(shù)是煤炭地下氣化技術(shù)、瓦斯和煤共采技術(shù)、保水開(kāi)采技術(shù)、潔凈煤技術(shù)、三下采煤和減沉技術(shù)等,事實(shí)表明,在一部分規(guī)模較大的采礦工程中普遍應(yīng)用綠色開(kāi)采技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)理想的效果,然而也存在亟需完善之處。為此,為了推動(dòng)我國(guó)采礦事業(yè)的良好發(fā)展,需要不斷優(yōu)化和完善綠色開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用,進(jìn)而有助于我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行更加有效地開(kāi)采以及推動(dòng)采礦事業(yè)的良好發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。與此同時(shí),綠色開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用缺少完善的法律法規(guī)支持,為此我國(guó)的相關(guān)部門(mén)需要制定有關(guān)的經(jīng)濟(jì)政策和法律政策,加速引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)綠色裝置與技術(shù)以及吸收現(xiàn)代化的人才,注重培訓(xùn)固有的人才,從而保障普遍地應(yīng)用綠色開(kāi)采技術(shù),最終促進(jìn)我國(guó)采礦事業(yè)的穩(wěn)定和健康發(fā)展。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中具有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),能夠顯著改善工作的安全性,提高開(kāi)采效率和質(zhì)量,推動(dòng)礦業(yè)的穩(wěn)定與持續(xù)化發(fā)展。在新的時(shí)代背景下,礦山采礦工作應(yīng)當(dāng)結(jié)合安全與環(huán)保理念,積極開(kāi)發(fā)綠色開(kāi)采技術(shù),在提高礦產(chǎn)開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),提高采礦帶來(lái)的環(huán)境與社會(huì)效益,大力應(yīng)用現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù),提升采礦效率。本文重點(diǎn)分析現(xiàn)代化采礦工藝技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用,希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。
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綠色化工技術(shù)是通過(guò)改進(jìn)改良現(xiàn)有的化學(xué)技術(shù)及方法,對(duì)化學(xué)原理的應(yīng)用和使用工程技術(shù)來(lái)減少甚至消除化工原料、催化劑、溶劑、化學(xué)廢物或化工產(chǎn)品等能夠污染環(huán)境的物質(zhì),實(shí)現(xiàn)廢物零排放,減少其對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境的危害,建立友好環(huán)境。用“資源-產(chǎn)品-再生資源”這種全新的循環(huán)物質(zhì)流動(dòng)過(guò)程替換掉過(guò)去的“資源-廢物”方式排放的流動(dòng)過(guò)程。利用先進(jìn)的綠色化工技術(shù),研究出新型環(huán)保產(chǎn)品,及綠色工藝技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),從而大幅度降低三廢排放量【1】。21世紀(jì),綠色化工技術(shù)已經(jīng)被國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家在化學(xué)有機(jī)合成、生物化學(xué)、分析化學(xué)、催化等領(lǐng)域列為主要的研究發(fā)展方向之一。在我國(guó)制定的“九五”發(fā)展規(guī)劃中,綠色化學(xué)與技術(shù)在釀造、制藥、造紙、印染、海水淡化等行業(yè)作為應(yīng)逐漸補(bǔ)充及開(kāi)發(fā)應(yīng)用的重大研究項(xiàng)目。
2綠色化工技術(shù)的開(kāi)發(fā)
2.1原料的選用
綠色化工科技的發(fā)展,如果不從化工污染、化學(xué)反應(yīng)的源頭著手,那么始終是治標(biāo)不治本而且十分被動(dòng)的措施。那么化工科技及工藝發(fā)展過(guò)程中,選擇無(wú)毒害溶劑、原料、催化劑等化學(xué)原料來(lái)進(jìn)行化工生產(chǎn)、制作化工產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)零排放、零污染的清潔生產(chǎn)和加工原則,有效防止和控制化學(xué)污染的產(chǎn)生。近年較為常見(jiàn)的無(wú)害化學(xué)原料為:野生植物、農(nóng)作物等生產(chǎn)物質(zhì)。將蘆葦、樹(shù)木等天然野生植物纖維,以及稻草、麥秸和蔗渣等農(nóng)副產(chǎn)品的廢棄物作為原料加工糠醛、醇、酮、酸等化工原料。還有利用生物質(zhì)氣化產(chǎn)生氫氣等,都是綠色化工技術(shù)中原料選擇應(yīng)用的非常好的例子。
2.2無(wú)毒害催化劑的選用
在百分之九十的化工生產(chǎn)中催化劑是提高反應(yīng)速率的必需品。然而在綠色化工科技的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,無(wú)毒害的烷基化固相催化劑是國(guó)內(nèi)外研發(fā)工作的重點(diǎn)。南京大學(xué)徐國(guó)際【2】利用環(huán)境友好性綠色化合成過(guò)程對(duì)烯丙基醇類(lèi)化合物作為烷基化試劑,在無(wú)溶劑的條件下對(duì)1,3-二羰基化合物進(jìn)行直接烷基化反應(yīng),反應(yīng)后處理步驟簡(jiǎn)單,且催化體系可以循環(huán)使用,四次催化循環(huán)后收率仍然能大于84%。
3綠色化工技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用
3.1清潔生產(chǎn)技術(shù)
清潔生產(chǎn)技術(shù)是無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染、無(wú)廢物排放的綠色化工技術(shù),包括輻射熱加工技術(shù),綠色催化技術(shù),臨界流體技術(shù)等。在冶金工業(yè)、印染工業(yè)、煤氣化、制甲醇、垃圾處理、海水淡化等行業(yè)都得到了很好的運(yùn)用。此外先進(jìn)的脫硝脫硫技術(shù)、垃圾制沼氣技術(shù)、高效清潔的煤氣化技術(shù)、利用風(fēng)能太陽(yáng)能等自然能發(fā)電技術(shù)等等這些都利用了清潔生產(chǎn)技術(shù)。例如,海水淡化技術(shù)的應(yīng)用不僅解決了我國(guó)淡水資源匱乏的現(xiàn)狀,還利用有效的化學(xué)方法將海水中的鹽水分離,在海水淡化的預(yù)處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何對(duì)環(huán)境狀況的不良影響,也沒(méi)有對(duì)生態(tài)環(huán)境造成傷害。而且,在海水淡化預(yù)處理過(guò)程中所產(chǎn)生的氫氧化鎂作為一種成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染的清潔化工產(chǎn)品,具有非常廣闊的發(fā)展前景。
3.2生物技術(shù)
生物技術(shù)領(lǐng)域包含細(xì)胞、基因、微生物和酶等技術(shù)范疇,其主要應(yīng)用在化學(xué)仿生學(xué)和生物化工兩個(gè)方面。生物酶在作為一種在生物體內(nèi)的催化劑,具有高效、轉(zhuǎn)移性,可以參與到各個(gè)生物化工的合成過(guò)程中。另外,化學(xué)仿生學(xué)中的膜化學(xué)技術(shù)也是這一領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的生物技術(shù)。在綠色化工技術(shù)中采用生物技術(shù),可以利用再生資源合成化學(xué)品。從早期來(lái)源于動(dòng)植物中的有機(jī)化合物原料,到后來(lái)以石油和煤炭作為原料。例如,在綠色化學(xué)工程與工藝中,制備丙烯酰胺,利用自然界中的酶替代丙烯腈催化合成丙烯酰胺后,大大降低能耗,且沒(méi)有污染環(huán)境副產(chǎn)物產(chǎn)生。由此可見(jiàn),利用廣泛存在于自然界中的酶當(dāng)做催化劑,與工業(yè)酶及一般的化學(xué)催化劑相比,自然界中的酶具有無(wú)污染、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物性質(zhì)優(yōu)良的特點(diǎn)。
3.3生產(chǎn)環(huán)境友好型產(chǎn)品
化工環(huán)保論文 化工安全論文 化工專(zhuān)業(yè)論文 化工行業(yè) 化工調(diào)查報(bào)告 化工原理論文 化工節(jié)能減排 化工畢業(yè)論文 化工管理論文 化工防腐技術(shù) 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀