煤化工工藝培訓(xùn)演講人：日期:CATALOGUE目錄01煤化工概述02煤氣化技術(shù)03煤液化工藝04煤焦化與深加工05環(huán)保與安全控制06實(shí)操培訓(xùn)體系01煤化工概述煤化工定義產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值煤化工是以煤炭為原料，通過(guò)化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為氣體、液體、固體燃料及化學(xué)品的技術(shù)體系，涵蓋煤的氣化、液化、焦化及下游產(chǎn)品深加工等工藝。煤化工是我國(guó)能源化工的重要組成部分，對(duì)保障能源安全、促進(jìn)煤炭資源清潔高效利用具有戰(zhàn)略意義，尤其在富煤缺油少氣地區(qū)是支柱產(chǎn)業(yè)。定義與產(chǎn)業(yè)地位產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)煤化工與電力、冶金、建材等行業(yè)形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)資源梯級(jí)利用，降低綜合能耗與排放。國(guó)家政策支持被列入《國(guó)家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》重點(diǎn)領(lǐng)域，享受財(cái)稅優(yōu)惠和技術(shù)研發(fā)專項(xiàng)扶持。主要技術(shù)路線分類煤氣化技術(shù)路線包括固定床（如Lurgi爐）、流化床（如HTW爐）和氣流床（如Shell爐、Texaco爐）三大類，不同技術(shù)適用于不同煤種和產(chǎn)品需求。01煤液化技術(shù)路線分為直接液化（如神華鄂爾多斯項(xiàng)目采用HTI工藝）和間接液化（如費(fèi)托合成技術(shù)），產(chǎn)品包括柴油、石腦油等高附加值油品。煤焦化技術(shù)路線通過(guò)焦?fàn)t生產(chǎn)焦炭、焦?fàn)t煤氣及煤焦油，焦油可進(jìn)一步加工提取苯、萘等200余種化工產(chǎn)品。新型煤化工路線包括煤制烯烴（MTO）、煤制乙二醇（CTEG）、煤制天然氣（SNG）等高端化學(xué)品生產(chǎn)工藝。020304發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)我國(guó)煤制油產(chǎn)能達(dá)803萬(wàn)噸/年，煤制烯烴產(chǎn)能超1500萬(wàn)噸/年，煤制乙二醇產(chǎn)能突破500萬(wàn)噸/年，均居世界首位。產(chǎn)能規(guī)?，F(xiàn)狀新修訂的《煤化工行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求廢水近零排放，VOCs治理效率提升至90%以上，推動(dòng)超低排放技術(shù)改造。環(huán)保升級(jí)要求大型化氣化爐（單爐日處理煤4000噸級(jí)）、低階煤分級(jí)分質(zhì)利用、CO?捕集封存（CCUS）技術(shù)成為研發(fā)重點(diǎn)。技術(shù)突破方向010302數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于氣化爐優(yōu)化控制，AI算法實(shí)現(xiàn)全流程能效管理，5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能工廠新范式。智能化發(fā)展趨勢(shì)0402煤氣化技術(shù)碳氧化反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)平衡受溫度、壓力及氣化劑組成影響，高溫（>1000℃）利于吸熱反應(yīng)，而動(dòng)力學(xué)因素涉及煤顆粒粒徑、孔隙率及催化劑（如堿金屬）對(duì)反應(yīng)速率的調(diào)控。熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)控制反應(yīng)階段劃分包括干燥脫揮發(fā)分、熱解、半焦氣化及灰渣熔融四個(gè)階段，各階段需匹配適宜停留時(shí)間和溫度梯度以實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。煤在高溫下與氣化劑（O?、H?O、CO?等）發(fā)生多相反應(yīng)，生成以CO、H?為主的合成氣，核心反應(yīng)包括碳的部分氧化（C+?O?→CO）、水煤氣反應(yīng)（C+H?O→CO+H?）及Boudouard反應(yīng)（C+CO?→2CO）。氣化反應(yīng)基本原理適用于塊煤，操作壓力2-3MPa，氣化溫度較低（~1100℃），合成氣中甲烷含量高（8-10%），但焦油處理復(fù)雜，環(huán)保性較差。主流氣化爐型對(duì)比固定床氣化爐（如Lurgi爐）適應(yīng)高灰熔點(diǎn)煤種，氣化溫度900-1050℃，碳轉(zhuǎn)化率>95%，床層物料循環(huán)強(qiáng)化傳熱，但需嚴(yán)格控制顆粒夾帶損失。流化床氣化爐（如HTW爐）粉煤進(jìn)料，操作溫度1300-1600℃，碳轉(zhuǎn)化率>99%，合成氣潔凈（焦油含量<1mg/Nm3），但耐火材料損耗與氧耗成本較高。氣流床氣化爐（如Shell爐、Texaco爐）氧量不足導(dǎo)致碳轉(zhuǎn)化率下降，過(guò)量則增加無(wú)效燃燒（生成CO?），工業(yè)運(yùn)行中通常控制在0.5-0.8Nm3/kg煤范圍內(nèi)。蒸汽既作為氣化劑參與水煤氣反應(yīng)，又作為調(diào)溫介質(zhì)，比例過(guò)高會(huì)降低反應(yīng)溫度，一般維持在0.1-0.3kg/kg煤。加壓氣化（2.0-6.5MPa）可提高反應(yīng)速率并縮小設(shè)備體積，但需匹配耐壓設(shè)計(jì)；溫度需高于灰熔點(diǎn)（FT+50℃）以避免結(jié)渣堵塞。針對(duì)不同煤種的灰分、揮發(fā)分及活性差異，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)氣化劑配比及爐內(nèi)停留時(shí)間，如高灰煤需提高操作溫度至1400℃以上。操作參數(shù)控制要點(diǎn)氧煤比調(diào)控蒸汽煤比優(yōu)化壓力與溫度協(xié)同煤質(zhì)適應(yīng)性調(diào)整03煤液化工藝將原料煤破碎至微米級(jí)顆粒，與溶劑、催化劑混合制成高濃度煤漿，確保反應(yīng)體系均勻性和流動(dòng)性。原料預(yù)處理與煤漿制備采用多級(jí)蒸餾、萃取和加氫精制工藝，將液化產(chǎn)物分離為輕質(zhì)油（石腦油、柴油）、重質(zhì)油及殘?jiān)瑲堅(jiān)蛇M(jìn)一步氣化制氫或作為瀝青原料。產(chǎn)物分離與精制在高溫（450-470℃）、高壓（15-20MPa）條件下，通過(guò)供氫溶劑和催化劑作用，使煤大分子裂解為小分子液態(tài)烴類，同步脫除硫、氮等雜質(zhì)。加氫液化反應(yīng)010302直接液化工藝流程通過(guò)PSA（變壓吸附）技術(shù)回收未反應(yīng)氫氣，利用反應(yīng)余熱發(fā)電或供熱，實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用。氫氣循環(huán)與能量回收04間接液化核心技術(shù)采用氣流床或固定床氣化技術(shù)，將煤轉(zhuǎn)化為CO和H?為主的合成氣，嚴(yán)格控制H?/CO比例（2.0-2.2）以滿足后續(xù)合成需求。01040302煤氣化與合成氣制備在鐵基或鈷基催化劑作用下，合成氣通過(guò)鏈增長(zhǎng)反應(yīng)生成烴類（C?-C??），反應(yīng)溫度（200-350℃）和壓力（2-3MPa）影響產(chǎn)物分布（汽油、柴油或蠟）。費(fèi)托合成反應(yīng)通過(guò)加氫裂化、異構(gòu)化等工藝調(diào)整碳鏈長(zhǎng)度和支鏈度，提高高附加值產(chǎn)品（如航空煤油、潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油）收率。產(chǎn)物升級(jí)與異構(gòu)化采用低溫甲醇洗脫除CO?，未反應(yīng)合成氣循環(huán)利用，結(jié)合CCUS技術(shù)降低碳排放強(qiáng)度。尾氣處理與碳捕集以鐵系（FeS?、Fe?O?）或鉬系（MoS?）為主，需具備高加氫活性、抗積碳和硫中毒能力，通常以納米顆粒形式分散于煤漿中。直接液化催化劑催化劑因燒結(jié)、積碳或中毒失活，需通過(guò)氧化燒炭、氫氣還原或酸洗再生，設(shè)計(jì)時(shí)需兼顧活性位穩(wěn)定性和再生經(jīng)濟(jì)性。失活與再生機(jī)制鈷基催化劑適用于低硫合成氣，選擇性高（C??產(chǎn)物＞80%）；鐵基催化劑成本低且耐硫，但甲烷選擇性較高，需通過(guò)載體（SiO?、Al?O?）和助劑（K、Cu）優(yōu)化性能。費(fèi)托合成催化劑010302催化劑選擇與應(yīng)用探索金屬-有機(jī)框架（MOFs）載體、核殼結(jié)構(gòu)及雙功能催化劑，實(shí)現(xiàn)低溫高效轉(zhuǎn)化與產(chǎn)物定向調(diào)控。新型催化劑研發(fā)方向0404煤焦化與深加工焦?fàn)t結(jié)構(gòu)與煉焦過(guò)程焦?fàn)t主體結(jié)構(gòu)組成焦?fàn)t由炭化室、燃燒室、蓄熱室、煙道等核心部件構(gòu)成，炭化室用于煤料干餾，燃燒室提供高溫環(huán)境，蓄熱室實(shí)現(xiàn)熱量回收，煙道則負(fù)責(zé)廢氣排放。煉焦工藝控制要點(diǎn)包括煤料配比、加熱溫度梯度、結(jié)焦時(shí)間調(diào)控等，需確保焦炭質(zhì)量均勻穩(wěn)定，同時(shí)兼顧能源效率與環(huán)保指標(biāo)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用通過(guò)紅外測(cè)溫、壓力傳感等技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控爐溫與氣壓，結(jié)合DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煉焦過(guò)程精準(zhǔn)調(diào)控。焦化副產(chǎn)品回收路徑粗煤氣經(jīng)初冷、電捕焦油、脫硫、脫氨等工序，分離出焦?fàn)t煤氣、硫化氫、氨氣等組分，其中煤氣可進(jìn)一步提純?yōu)闅淠茉稀Ｃ簹鈨艋c分離工藝采用洗油吸收法或深冷法從煤氣中回收粗苯，再通過(guò)精餾提取純苯、甲苯、二甲苯等化工基礎(chǔ)原料。苯類化合物回收技術(shù)氨氣通過(guò)飽和器法生成硫銨晶體，硫化氫經(jīng)克勞斯工藝轉(zhuǎn)化為硫磺，實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)資源化利用。硫銨與硫磺制備流程煤焦油精細(xì)化利用煤焦油蒸餾分級(jí)技術(shù)通過(guò)常減壓蒸餾切割為輕油、酚油、萘油、洗油、蒽油及瀝青等餾分，為下游加工提供定向原料。瀝青改性應(yīng)用領(lǐng)域煤焦油瀝青經(jīng)氧化或聚合改性后，可用于制備電極粘結(jié)劑、防水卷材或碳纖維前驅(qū)體等特種材料。高附加值化學(xué)品合成以蒽油為原料制取炭黑，酚油提取苯酚、甲酚，萘油精制生產(chǎn)工業(yè)萘，進(jìn)而合成染料中間體或醫(yī)藥成分。05環(huán)保與安全控制采用吸附、催化燃燒、低溫等離子體等技術(shù)處理煤化工過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫、氮氧化物等有害氣體，確保排放達(dá)標(biāo)。廢氣凈化技術(shù)通過(guò)膜分離、高級(jí)氧化、生物降解等組合工藝，去除廢水中COD、氨氮及重金屬污染物，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用或達(dá)標(biāo)排放。廢水深度處理對(duì)氣化渣、焦油渣等危險(xiǎn)廢物進(jìn)行熱解、固化或協(xié)同處置，提取有價(jià)值組分（如碳材料、金屬鹽），降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。固廢資源化利用三廢處理關(guān)鍵技術(shù)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法HAZOP分析通過(guò)系統(tǒng)化節(jié)點(diǎn)劃分與偏差分析，識(shí)別工藝參數(shù)（壓力、溫度、流量）異?？赡軐?dǎo)致的安全隱患。LOPA保護(hù)層評(píng)估量化評(píng)估現(xiàn)有安全儀表系統(tǒng)（SIS）、緊急切斷閥等防護(hù)措施的可靠性，確定殘余風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。故障樹分析（FTA）構(gòu)建邏輯模型追溯事故根源（如泄漏、爆炸），識(shí)別關(guān)鍵設(shè)備失效概率及連鎖反應(yīng)路徑。泄漏封堵與隔離制定針對(duì)儲(chǔ)罐、管道火災(zāi)的泡沫滅火系統(tǒng)啟動(dòng)程序，聯(lián)動(dòng)消防水炮與惰性氣體覆蓋系統(tǒng)?；馂?zāi)爆炸響應(yīng)流程人員疏散與醫(yī)療救援規(guī)劃事故半徑內(nèi)的疏散路線、集結(jié)點(diǎn)，配備防毒面具及燒傷急救包，確保傷員快速轉(zhuǎn)運(yùn)。明確不同介質(zhì)（煤氣、甲醇、液氨）泄漏時(shí)的堵漏工具選擇、隔離區(qū)域劃定及通風(fēng)方案，防止次生災(zāi)害。應(yīng)急處置預(yù)案設(shè)計(jì)06實(shí)操培訓(xùn)體系DCS仿真操作訓(xùn)練協(xié)同操作與團(tuán)隊(duì)配合模擬中控室多崗位協(xié)作場(chǎng)景，強(qiáng)化學(xué)員在聯(lián)鎖啟停、工藝參數(shù)協(xié)同優(yōu)化等方面的團(tuán)隊(duì)溝通與決策能力。系統(tǒng)界面熟悉與基礎(chǔ)操作通過(guò)高精度DCS仿真系統(tǒng)，學(xué)員需掌握工藝流程界面導(dǎo)航、參數(shù)監(jiān)控、報(bào)警處理等基礎(chǔ)操作，模擬真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境下的控制邏輯與操作規(guī)范。多工況動(dòng)態(tài)模擬演練涵蓋開車、停車、負(fù)荷調(diào)整等典型工況，訓(xùn)練學(xué)員在異常工況下的應(yīng)急響應(yīng)能力，如壓力波動(dòng)、溫度失控等場(chǎng)景的快速干預(yù)措施。典型故障排除演練數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的故障預(yù)測(cè)結(jié)合歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)與AI分析工具，培養(yǎng)學(xué)員通過(guò)趨勢(shì)預(yù)判潛在故障的能力，如通過(guò)溫度曲線異常識(shí)別結(jié)焦風(fēng)險(xiǎn)。03訓(xùn)練學(xué)員處理催化劑失活、氣體泄漏、管道破裂等緊急狀況，包括隔離、泄壓、置換等標(biāo)準(zhǔn)化操作流程。02工藝異常應(yīng)急處置設(shè)備常見故障診斷針對(duì)泵閥泄漏、反應(yīng)器結(jié)焦、換熱器堵塞等高頻問(wèn)題，通過(guò)故障樹分析法（FT