第一篇：水煤漿技術(shù)進(jìn)展探析論文

國(guó)內(nèi)水煤漿在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐中的應(yīng)用已有很多成功的范例。近年來(lái)，燃燒用水煤漿技術(shù)已被成功移植到氣化水煤漿領(lǐng)域，極大地改善了化工合成企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。截至2010年底，全國(guó)燃燒用水煤漿的燃用量已突破3000萬(wàn)t，氣化水煤漿用量達(dá)到8000萬(wàn)t以上。隨著以水煤漿氣化為龍頭的煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，氣化水煤漿的應(yīng)用規(guī)模將保持強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。過(guò)去10a中國(guó)水煤漿技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用已向縱深發(fā)展，如擴(kuò)大難以制漿煤種的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，污泥制漿，燃燒水煤漿技術(shù)向氣化領(lǐng)域移植等。

1擴(kuò)大制漿煤種

隨著水煤漿技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有易于成漿的煤種，主要是中等變質(zhì)程度的煉焦煤，包括焦煤、肥煤，兩者的資源儲(chǔ)量均較低。在制漿前需洗選加工制取洗精煤以降低其灰分，提高了水煤漿熱值，增加了制漿成本。

為了保持煉焦工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，合理利用煉焦煤，降低水煤漿生產(chǎn)成本，必須采用不需要洗選的動(dòng)力煤制漿。神華集團(tuán)為了擴(kuò)大神華煤的利用范圍，委托國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心對(duì)神華煤制取高質(zhì)量分?jǐn)?shù)水煤漿的可行性進(jìn)行了大量基礎(chǔ)及工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)研究。表1～表4分別為煤的工業(yè)分析，元素分析，灰成分分析以及灰熔融性、燃點(diǎn)和密度分析。此外，還對(duì)神華煤的煤巖顯微組分、煤的表面性質(zhì)進(jìn)行了研究。神華煤具有低灰、特低硫、中高發(fā)熱量、化學(xué)反應(yīng)活性優(yōu)良等特點(diǎn)，是優(yōu)良潔凈的動(dòng)力用煤品種之一。但神華煤的變質(zhì)程度較低，其內(nèi)水含量、O含量和O/C原子比高、可磨性較差，屬于難成漿的煤種?；医M成中CaO和Fe2O3含量偏高，SiO2含量和Al2O3含量偏低，灰熔融性ST低于1250℃。

根據(jù)煤炭成漿性模型和評(píng)定煤成漿性指標(biāo)D與煤的內(nèi)在水分和可磨性指數(shù)的最優(yōu)回歸方程:D=7.5+0.5Mad－0.05HGI，D值越大越難成漿。結(jié)合上述各表數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算可知神華煤屬于難成漿煤種。通過(guò)配煤和煤的改性、專用添加劑研制和制漿工藝調(diào)整，使神華煤能夠制出高質(zhì)量分?jǐn)?shù)水煤漿。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研究、半工業(yè)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)性試生產(chǎn)及工業(yè)性燃燒實(shí)驗(yàn)，取得了巨大的技術(shù)性突破。目前，神華煤制取燃燒用高質(zhì)量分?jǐn)?shù)水煤漿的生產(chǎn)廠已達(dá)5座，總生產(chǎn)能力已近千萬(wàn)噸。表5為神華煤制備高質(zhì)量分?jǐn)?shù)水煤漿工藝技術(shù)應(yīng)用情況。

2生物質(zhì)水煤漿研究及應(yīng)用

隨著中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人口不斷增長(zhǎng)，環(huán)境污染愈加嚴(yán)重。全國(guó)每年廢水排放量約為400多億t，年排放城市污水污泥(干)約為550萬(wàn)～600萬(wàn)t。預(yù)計(jì)污泥排放量將以10%的速度遞增。由于含有一定量的有機(jī)質(zhì)，國(guó)內(nèi)城市污泥利用途徑及所占比例大致為農(nóng)業(yè)利用44.83%、土地填埋31.03%、混合填埋3.45%、焚燒3.45%、綠化3.45%、未處理13.79%。雖然農(nóng)用比例較高，但由于污泥中含有重金屬，均高于農(nóng)耕土壤中的含量，如大量和長(zhǎng)期使用會(huì)影響人類健康。工業(yè)廢棄物的排放也對(duì)環(huán)境造成污染，如造紙黑液，其年排放量約40億t，已成為制約造紙行業(yè)發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題。

將城市污泥與造紙黑液作為水煤漿原料既節(jié)省了污泥干燥消耗的大量能源和高額黑液處置費(fèi)用，又降低了水煤漿生產(chǎn)成本。國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心對(duì)利用污泥及造紙黑液制取生物質(zhì)水煤漿作了系統(tǒng)研究。首先為了脫除城市污泥的臭味、改善污泥煤漿的成漿性、增加污泥的配入量，對(duì)污泥進(jìn)行了改性處理。污泥經(jīng)堿化處理可明顯改善其物化特性，提高其穩(wěn)定性。經(jīng)多次篩選，發(fā)現(xiàn)利用堿性造紙黑液中含有的木質(zhì)素作為改善水煤漿的分散劑，可以節(jié)省添加劑的用量，最終實(shí)現(xiàn)以廢治廢的效果。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室各種實(shí)驗(yàn)條件的研究、專用添加劑的制備、污泥煤漿工業(yè)放大生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)和污泥煤漿燃燒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):

(1)實(shí)驗(yàn)室研究以兗州煤為原料加入20%改性污泥制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.4%、表觀黏度1200mPas、發(fā)熱量大于16747.2kJ/kg、平均粒徑為50μm的污泥水煤漿。

(2)采用分級(jí)研磨制漿工藝，在工業(yè)生產(chǎn)條件下驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果。

(3)制漿成本核算表明:污泥煤漿可100%節(jié)約用水;節(jié)約添加劑成本40%～50%;制漿成本降低21.88%。此外節(jié)省了城市污泥和造紙黑液的環(huán)境治理費(fèi)用。

(4)污泥煤漿在工業(yè)鍋爐中燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鍋爐負(fù)荷可在45%～100%下連續(xù)調(diào)節(jié)，燃燒效率98.66%。

3氣化水煤漿領(lǐng)域推廣燃燒用水煤漿生產(chǎn)技術(shù)

由于原德士古氣化水煤漿制漿技術(shù)難以適應(yīng)中國(guó)的煤質(zhì)特性，在提高水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)方面有困難，尤其是低變質(zhì)煤種制氣化水煤漿，目前德士古制漿技術(shù)很難達(dá)到60%以上的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而影響了氣化技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心對(duì)兗礦魯南化肥廠制漿工藝特點(diǎn)進(jìn)行了技術(shù)分析，并結(jié)合其擁有的國(guó)家專利和低質(zhì)煤制漿經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其原有的水煤漿制漿工藝進(jìn)行了技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了提濃的預(yù)期目標(biāo)。

魯南化肥廠年產(chǎn)80萬(wàn)t尿素、20萬(wàn)t甲醇，以神木煤為制漿原料，日處理煤量2000t，采用棒磨制漿工藝。圖1為魯南化肥廠棒磨制漿工藝。由表7可以看出，原魯南水煤漿粒度級(jí)配不合理、平均粒度偏大，從而影響成漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

根據(jù)低階煤成漿特性和堆積效率理論，采用國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心的分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝專利技術(shù)。圖2為分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝。表8為魯南化肥廠制漿工藝改造后實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果與原有工藝對(duì)比。由表8可見(jiàn)，分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝的水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)在煤種、添加劑及用量相同條件下，制漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)可提高3%～5%，系統(tǒng)產(chǎn)能提高30%以上。按水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高3%計(jì)算，每生產(chǎn)1000m3(CO+H2)比煤耗降低30kg煤炭，比氧耗降低30m3，極大地改善了水煤漿氣化的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

4結(jié)論

近10a來(lái)，水煤漿技術(shù)在中國(guó)已取得了巨大進(jìn)展。分級(jí)研磨制漿工藝已推廣至多家單位應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益十分顯著，僅2009—2010年共生產(chǎn)代油水煤漿150萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)代油62萬(wàn)t;代煤燃燒水煤漿256萬(wàn)t，節(jié)煤38萬(wàn)t。兗礦魯化、山西豐喜等四家煤化工企業(yè)的水煤漿氣化改造項(xiàng)目已完成和投產(chǎn)，按水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高3%，年節(jié)煤9萬(wàn)t，節(jié)氧9000萬(wàn)m3，直接經(jīng)濟(jì)效益1.03億元/a。

由于成功開(kāi)發(fā)低階煤制漿工藝和投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，填補(bǔ)了低階煤制高質(zhì)量水煤漿在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的技術(shù)空白，促進(jìn)了國(guó)內(nèi)煤炭資源合理利用。同時(shí)，對(duì)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、節(jié)能減排的實(shí)施具有重要的推動(dòng)作用。

第二篇：口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)進(jìn)展論文

新材料新技術(shù)帶著口腔往前沖

眾所周知，牙體、牙列缺損、牙列缺失和畸形是人類的常見(jiàn)病、多發(fā)病，其主要病因是由齲病、牙周病、外傷、腫瘤和先天畸形引起的。尤其齲病，是危害人類健康的三大疾病之一，也是形成牙體、牙列缺損和缺失的主要原因。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)患齲者齲均為2.47顆牙，總平均齲患率為37.3%。需要治療的人數(shù)甚多。因?yàn)楦鞣N原因引起的牙列缺損，需要義齒修復(fù)者眾多。尤其隨著我國(guó)人口老齡化，牙體、牙列缺損和缺失病人的比例將日趨增多。所以，口腔修復(fù)工作者面臨著越來(lái)越艱巨的任務(wù)，要盡快培養(yǎng)大批具有一定專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力的口腔修復(fù)工作人員，以滿足社會(huì)的需要。

口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的學(xué)科，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展而迅速發(fā)展，涉及到眾多學(xué)科，與口腔組織學(xué)、解剖生理學(xué)、口腔生物力學(xué)、材料學(xué)等密切關(guān)聯(lián)，由此產(chǎn)生了新的修復(fù)方法和技術(shù)。二十一世紀(jì)的修復(fù)技術(shù)發(fā)生了很大的變化，許多新技術(shù)，新方法，新材料都逐步登臺(tái)。如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制作完成修復(fù)體技術(shù)（CAD/CAM）；人工種植技術(shù)；激光在修復(fù)的應(yīng)用；鑄鈦技術(shù)；精密鑄造技術(shù)；烤瓷在、鑄瓷技術(shù)、全瓷技術(shù)等。這些都深刻的影響到口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

隨著科技的進(jìn)步，無(wú)論是塑料、不銹鋼的出現(xiàn)，還是鑄造技術(shù)、微波技術(shù)、激光技術(shù)及計(jì)算機(jī)科學(xué)的出現(xiàn)，不僅極大改變了人們的社會(huì)生活，也同樣促進(jìn)了口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。隨著人們物質(zhì)文化水平的提高及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步，與信息科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、機(jī)械學(xué)及生物醫(yī)學(xué)緊密結(jié)合，口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展將更為迅速，高科技已廣泛促進(jìn)了口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是人工種植牙技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)輔助（CAD）與計(jì)算機(jī)輔助制作（CAM）及復(fù)合材料的出現(xiàn)與應(yīng)用，從根本上改變了人們的常規(guī)的修復(fù)觀念與修復(fù)方法，從這些技術(shù)的進(jìn)一步完善，還將進(jìn)一步促進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展與高科技的發(fā)展緊密相關(guān)，鑄造支架及鑄造冠技術(shù)改變了鍛造絲及錘造冠的修復(fù)技術(shù)。其后各種技術(shù)的涌現(xiàn)，如金屬烤瓷技術(shù)以及延伸的全瓷技術(shù)使修復(fù)效果發(fā)生了很大的變革。精精密附著體技術(shù)，如套筒冠技術(shù)，栓道技術(shù)，球帽技術(shù)，磁附著體技術(shù)的應(yīng)用，提高了修復(fù)質(zhì)量，為口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)向社會(huì)化，工業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造了條件，而人工種植牙技術(shù)則從根本上改變了修復(fù)方式與觀念，又極大的促進(jìn)了以各種修復(fù)技術(shù)的發(fā)展，使各種修復(fù)附著體技術(shù)的應(yīng)用更加規(guī)范化，也更為普遍。

激光在口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，從最開(kāi)始牙齦軟組織的手術(shù)，押題脫敏，發(fā)展到激光焊機(jī)的成功應(yīng)用，并逐漸向口內(nèi)直接焊接以及激光預(yù)備基牙及激光測(cè)量獲取共同就位道，在口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域顯示了廣泛前景。隨著研究的進(jìn)一步深入，激光在口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用也必將影響和促進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展。

當(dāng)然口腔材料的發(fā)展也將極大地促進(jìn)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

材料學(xué)是對(duì)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展影響最大的學(xué)科之一，無(wú)論是從鈦材的應(yīng)用時(shí)種植技術(shù)的成功及鈦支架義齒的應(yīng)用，還是從甲基丙烯酸甲酯到復(fù)合樹(shù)脂的應(yīng)用，以及從烤瓷材料的應(yīng)用到可鑄造陶瓷材料及可切割陶瓷的應(yīng)用，口腔應(yīng)用材料學(xué)的發(fā)展對(duì)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)修復(fù)質(zhì)量的提高起到過(guò)不可取代的作用。而納米陶瓷的發(fā)展，特別是納米材料在口腔修復(fù)的應(yīng)用，將使材料的生物相容性、強(qiáng)度、韌性、以致重量、耐腐蝕性都極大的該善，必將極大的推動(dòng)口腔修復(fù)的發(fā)展，有望

成為理想的口腔修復(fù)材料。而金屬材料表面氧化膜的生物改性則增強(qiáng)材料的生物相容性，能獲得更多的生物性修復(fù)材料，將使仿生修復(fù)成為可能。

鈦在口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用①固定義齒：純鈦的力學(xué)性能接近Ⅲ型金合金，適合冠橋修復(fù)。鈦冠的加工方法可以用鑄造方法也可用鍛造的方法。有報(bào)道鑄造鈦冠的適合性高于鎳基合金全冠。鈦冠橋鍛造的方法是用電火花蝕刻機(jī)械加工。②可摘局部義齒:純鈦及鈦合金制作局部可摘義齒支架時(shí)鑄造后線性收縮率為

1.8%-2.0%，比鈷鉻合金小，因此具有更好的適應(yīng)性。純鈦的力學(xué)性能較目前常用的鈷鉻合金低，因此在局部義齒支架時(shí)，其厚度要高于鈷鉻合金才能達(dá)到支架的性能要求，③鈦烤瓷修復(fù)：鈦底層冠加工方法有：機(jī)床加工、電火花蝕刻、CAD/CAM和鑄造加工。前三種屬于冷加工，對(duì)鈦及鈦合金的理化性能影響較小。④牙頜畸形矯治: 鈦合金正牙絲彈性模量低，強(qiáng)度適中，具有良好的回彈性，可多次產(chǎn)生溫和、持久的矯正力，這種矯正力適合生理要求。鈦合金是制作正牙絲較為理想的材料。另外還可用植入顱面骨中的純鈦種植體作頜外支抗，矯正頜骨錯(cuò)位畸形。純鈦具有優(yōu)良的生物學(xué)性能，由于其強(qiáng)度高，韌性好，比重僅是不銹鋼的一半等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于金合金、鈷鉻合金，更適合制作支架。鈦支架義齒質(zhì)輕而強(qiáng)度好，其生物相容性好，與口腔軟硬組織均無(wú)反應(yīng)，支架在口內(nèi)無(wú)味，不變色，不過(guò)敏，無(wú)毒。與采用傳統(tǒng)的鈷鉻合金比較，純鈦支架（托）義齒更加堅(jiān)固、更薄，重量明顯減輕，金屬對(duì)粘膜組織無(wú)刺激，患者感覺(jué)更舒適，也更有利于咀嚼功能的恢復(fù)和口腔組織的保健。特別是全口義齒中應(yīng)用更是優(yōu)點(diǎn)突出，患者戴義齒后沒(méi)有沉重感。

鈦及鈦合金的鑄造傳統(tǒng)失蠟鑄造技術(shù)制作鈦修復(fù)體不易取得成功，因?yàn)殁伔浅；顫?，高溫下極易與大氣中或包埋料中的多種元素反應(yīng)。所以，鈦的鑄造需要有特殊的熱源、專用的 模型材料以及防止鈦表面污染的儀器設(shè)備。牙科專用鑄鈦機(jī)的溶解氛圍有：真空方式和惰性氣體保護(hù)法。惰性氣體分別是氬氣和氦氣。熔解方式有：高頻感應(yīng)方式和弧熔解法。鑄造方法有：差壓式鑄造法、加壓鑄造法及離心鑄造法。差壓式鑄造法是利用熔金室和鑄造室的壓差使鈦及鈦合金鑄入鑄型腔內(nèi)的方法。加壓鑄造法是在較低壓力的惰性氣體的保護(hù)下熔解鈦料，當(dāng)熔化的液體鈦及鈦合金流到鑄道口時(shí)，從液體鈦及鈦合金的表面加以較高的壓力，使液體鈦鑄入鑄型腔內(nèi)。此外，鑄鈦使用的金屬坩堝、氧化鋁坩堝和高密度石墨坩堝。金屬坩堝多為銅制坩堝，且多用弧熔解方式。鑄鈦需鑄鈦用包埋料。在鑄鈦過(guò)程中還注意: 熔模的厚度不宜少于0.7cm，排氣道的設(shè)置、鑄道的設(shè)置、鑄型的形式、鑄型烘烤焙燒的溫度及鑄造時(shí)鑄型的溫度要求、鑄型的冷卻方式，鑄件的表面處理方法等也與鈷鉻、鎳基等合金相同。

從以上的一系列的新技術(shù)新材料中不難發(fā)現(xiàn)口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)的前進(jìn)離不開(kāi)新的技術(shù)新的材料的不斷突破。所以有了新的技術(shù)，新的材料口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)想不進(jìn)步，想不發(fā)展都難啊。

第三篇：水煤漿燃燒技術(shù)綜述

水煤漿燃燒技術(shù)綜述

高飛、邵海龍、張德強(qiáng)、李曉東

一、背景 1.水煤漿的概念

水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的添加劑通過(guò)物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式，顯示出了巨大的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢(shì)。尤其是近幾年來(lái)，采用廢物資源化的技術(shù)路線后，研制成功的環(huán)保水煤漿，可以在不增加費(fèi)用的前提下，大大提高了水煤漿的環(huán)保效益。在我國(guó)豐富煤炭資料的保障下，水煤漿也已成為替代油、氣等能源的最基礎(chǔ)、最經(jīng)濟(jì)的潔凈能源。2.水煤漿的發(fā)展

水煤漿是70年代興起的新型煤基液體燃料，由65%的煤、34%的水和1%的化學(xué)添加劑，經(jīng)過(guò)一定的工藝流程加工而成，其灰分及含硫量低，燃燒時(shí)火焰中心溫度較低，燃燒效率高，煙塵、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤。許多國(guó)家基于長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略考慮，將其作為以煤代油的燃料技術(shù)進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和儲(chǔ)備，且已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化使用。

我國(guó)的水煤漿研究工作起步于70年代末，80年代初，與國(guó)外同步，直接原因是國(guó)際上爆發(fā)的石油危機(jī)，使各個(gè)國(guó)家都在尋找以一種代替石油的新能源。而中國(guó)是一個(gè)富煤、少氣、貧油的國(guó)家，因此我國(guó)一直致力于水煤漿的研發(fā)工作，并于1983年5月攻關(guān)研制出了第一批水煤漿試燃燒成功。近年來(lái)，我國(guó)的水煤漿制備技術(shù)和燃料技術(shù)發(fā)展很快，并達(dá)到了國(guó)際水平，先后完成了動(dòng)力鍋爐、電廠鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥窯等爐窯燃用水煤漿的工程試驗(yàn)。在環(huán)保產(chǎn)業(yè)的高科技領(lǐng)域，我國(guó)的大部分技術(shù)、產(chǎn)品均落后于國(guó)際先進(jìn)水平，而水煤漿是一個(gè)例外，中國(guó)的水煤漿技術(shù)優(yōu)先于國(guó)外，這種新能源在中國(guó)的能源戰(zhàn)略中占有非常重要的地位。

目前水煤漿技術(shù)已被列為我國(guó)能源發(fā)展重點(diǎn)推廣技術(shù)，也是煤炭工業(yè)潔凈煤技術(shù)優(yōu)先發(fā)

[1]展重點(diǎn)技術(shù)之一?！?01-2017年中國(guó)水煤漿行業(yè)發(fā)展前景與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》指出，我國(guó)是一個(gè)富煤少油的國(guó)家，水煤漿作為新型代油環(huán)保燃料，正被越來(lái)越多的企業(yè)所認(rèn)識(shí)，采用水煤漿技術(shù)進(jìn)一步改善煤炭企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。水煤漿技術(shù)還可以解決一些燃煤企業(yè)環(huán)保及工藝過(guò)程調(diào)節(jié)的問(wèn)題。而且可以利用工廠有機(jī)廢水（如造紙黑液）制成水煤槳燃燒。因此水煤漿技術(shù)是當(dāng)前較現(xiàn)實(shí)的，也是21世紀(jì)最有市場(chǎng)的潔凈煤技術(shù)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)液體燃料供需矛盾將進(jìn)一步加大，環(huán)境對(duì)燃料的約束也進(jìn)一步加強(qiáng)，水煤漿的使用量將逐步加大；而隨著水煤漿技術(shù)的進(jìn)一步提高將會(huì)使其社會(huì)效益更加明顯，經(jīng)濟(jì)效益得到改善。因此，水煤漿的應(yīng)用前景非常廣闊。

3.發(fā)展水煤漿燃燒技術(shù)的意義

（1）替代石油，合理利用我國(guó)能源資源

由于水煤漿具有同石油一樣的流動(dòng)和霧化特性，因此，以水煤漿替代石油可以利用原有設(shè)備，改動(dòng)工作量很小，投資小。（2）解決煤炭運(yùn)輸問(wèn)題

我國(guó)煤炭資源豐富，但地區(qū)分布極不平均，北煤南運(yùn)和西煤東運(yùn)的局面將長(zhǎng)期存在?？胯F路運(yùn)輸既增加了鐵路的負(fù)擔(dān)，又對(duì)沿途環(huán)境造成了污染。發(fā)展水煤漿進(jìn)行管道運(yùn)輸將在很大程度上緩解能源運(yùn)輸?shù)膲毫臀廴締?wèn)題。（3）降低煤利用過(guò)程中的污染

制備水煤漿的原料煤是經(jīng)過(guò)洗選的，含灰量和含硫量都大為降低，燃燒后產(chǎn)生的飛灰和SO2都比一般的燃煤鍋爐低。同時(shí)由于水煤漿中的水分在燃燒時(shí)具有還原作用，理論燃燒溫度也比相同煤質(zhì)的煤粉燃燒低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。

二、水煤漿的特性 水煤漿作為一種替代燃料，除了具有原有煤的特性，如發(fā)熱量、灰熔性、各組分含量外，還具有一些特殊的性質(zhì)要求。（1）水煤漿的濃度

水煤漿的濃度是指固體煤的質(zhì)量濃度，它直接影響到水煤漿的著火性能和熱值。濃度越大，含水量越少，就越容易點(diǎn)燃且發(fā)熱量高。但濃度的提高會(huì)影響到水煤漿的流動(dòng)性，通常根據(jù)其實(shí)際需要和煤質(zhì)特性，將濃度控制在60－75%之間。（2）水煤漿中煤的粒度

水煤漿中煤的粒度對(duì)水煤漿的流變性、穩(wěn)定性以及燃燒特性影響很大，同時(shí)合理的粒徑分布還有利于達(dá)到較高的水煤漿濃度。一般情況下，煤炭的最大粒徑不超過(guò)300um，且小于200目（74um）的顆粒含量不小于75%。（3）水煤漿的流變特性

流變性用于描述非均質(zhì)流體的流動(dòng)特性，它是影響水煤漿儲(chǔ)存的穩(wěn)定性輸變的流動(dòng)性、霧化及燃燒效果的重要因素，一般用剪切應(yīng)力-切變率關(guān)系來(lái)表示，常用參數(shù)為黏度。水煤漿屬于非牛頓流體，它的黏度隨流動(dòng)時(shí)的速度梯度（即剪切速率）的大小而變。

為了便于利用，在不同的剪切速率或溫度下，要求水煤漿能表現(xiàn)出不同的黏度值。當(dāng)其靜止時(shí)，要求其表現(xiàn)出高黏度，以利于存放；當(dāng)其受到外力，則能迅速降低黏度，體現(xiàn)出良好的流動(dòng)性，也就是具有良好的觸變性，或者說(shuō)是“剪切變稀”的特性。同時(shí)，水煤漿還需要類似于油的黏溫特性，升溫后，黏度明顯降低，易于霧化，可以提高燃燒效率。（4）水煤漿的穩(wěn)定性

作為一種固、液兩相的混合物，水煤漿很容易發(fā)生固液分離、生成沉淀物的現(xiàn)象。水煤漿的穩(wěn)定性是指其維持不產(chǎn)生硬沉淀的性能，所謂硬沉淀，就是無(wú)法通過(guò)攪拌是水煤漿重新恢復(fù)均勻狀態(tài)的沉淀，反之稱為軟沉淀。一般工業(yè)要求的水煤漿存放穩(wěn)定期是三個(gè)月。

以上水煤漿的特性是衡量水煤漿質(zhì)量的重要指標(biāo)，但由于其中有些特性之間是相互制約的，如濃度高會(huì)引起黏度增大，流動(dòng)性變差；黏度低有利于泵送、霧化和燃燒，卻會(huì)使穩(wěn)定性降低等。因此，必須根據(jù)水煤漿的實(shí)際用途，來(lái)協(xié)調(diào)其各個(gè)性質(zhì)參數(shù)，目前主要的水煤漿種類、特性及用途如表3-10所示。

三、水煤漿的制備

1、水煤漿制備的基本原理

水煤漿的制備過(guò)程直接決定了水煤漿的特性，為了使水煤漿能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，在其制備過(guò)程中需考慮以下4個(gè)方面。

[1] 煤炭的選擇及其成漿性。制漿前必須根據(jù)需要選擇每種，如其灰分、硫分、熱值、揮發(fā)分及灰熔點(diǎn)等，這對(duì)水煤漿是否能夠穩(wěn)定燃燒、燃燒效率及污染排放都有很大的影響。如揮發(fā)分影響到水煤漿在爐膛中能否穩(wěn)定著火燃燒，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常用于鍋爐燃燒時(shí)要求制漿用煤的揮發(fā)分含量大于25%，用于爐窖燃燒時(shí)要求大于15%。另外如果灰分、硫分等雜質(zhì)過(guò)多，還需要在制備過(guò)程中進(jìn)行洗選脫除。

在煤種選取過(guò)程中，成漿性是用來(lái)表征其制漿難度程度的參數(shù)，一般不同煤種的成漿性有著很大的差異。有的煤在常規(guī)條件下很容易制成高濃度的水煤漿，而有的則要求較為復(fù)雜的制漿工藝和較高的成本。對(duì)于煤的成漿性，其影響因素很多，但一般認(rèn)為：煤階越高，內(nèi)在水分越少，煤種O和C比值越小，親水官能團(tuán)越少，孔隙越不發(fā)達(dá)，可磨性指數(shù)越高，煤中所含可溶性高價(jià)金屬離子越少，制漿越容易。[2] 顆粒級(jí)配技術(shù)。水煤漿中的煤炭不僅有粒度大小的限制，還要求其有良好的粒度分布，即希望使不同粒徑的煤粒能夠相互填充，減小煤粒之間的空隙，達(dá)到較好的堆積效率。堆積效率越高，由于空隙少就可以減少水的消耗量，容易配置高濃度的水煤漿。在制備過(guò)程中，這項(xiàng)技術(shù)又稱之為顆粒級(jí)配技術(shù)。一般在目前的制漿工藝中常用所謂的雙峰分布來(lái)實(shí)現(xiàn)較好的級(jí)配。

[3] 制漿工藝流程。制漿工藝是指對(duì)煤炭顆粒、水和添加劑等原料進(jìn)行細(xì)選、破碎、磨礦、攪拌、混合、過(guò)濾、調(diào)漿等工藝來(lái)制備水煤漿的過(guò)程。通過(guò)優(yōu)化制漿工藝流程，可以實(shí)現(xiàn)水煤漿中煤顆粒的較高堆積效率，滿足使用特性的要求，同時(shí)減少消耗。[4] 添加劑。通常情況下，要使水煤漿能夠達(dá)到高濃度、高穩(wěn)定性以及良好的流變特性，必須添加一些化學(xué)藥劑。一般可分為分散劑和穩(wěn)定劑兩類。分散劑是用來(lái)促進(jìn)煤粒在水中均勻分散的化學(xué)藥劑，通常煤粉與水混合，煤顆粒之間存在著很強(qiáng)的引力，使得煤粒成團(tuán)、凝聚、煤漿黏度增高、流動(dòng)性變差。分散劑是一些表面活性劑，可以顯著地降低溶液的表面張力，提高煤粒表面的潤(rùn)濕性。而水煤漿穩(wěn)定劑則是用來(lái)改善水煤漿穩(wěn)定性，以使其在存儲(chǔ)和輸送期間保持特性均勻的狀態(tài)。

2、水煤漿的制漿工藝

水煤漿的制漿工藝一般可以氛圍干法、干濕法和濕法制漿三大類，由于干法和干濕法的能耗高，制漿效果均不如濕法，因此近些年很少在工業(yè)中應(yīng)用。圖3-45為我國(guó)兩個(gè)典型的濕法制漿工藝流程。

總的說(shuō)水煤漿制備通常包括洗選、破碎和磨礦混合和攪拌、過(guò)濾加工等部分。[1] 洗選。即通過(guò)洗選對(duì)煤進(jìn)行凈化，出去煤中的部分灰分和硫分等雜質(zhì)。一般情況下選煤應(yīng)放在磨礦前，但當(dāng)煤中礦物雜質(zhì)需經(jīng)磨洗方能分離出雜質(zhì)時(shí)，也可采用磨礦后在選煤的工藝。

[2] 破碎和磨礦。破碎和磨礦是為了將煤炭磨碎至要求的粒度，并使其分布具有較高的妒忌效率，是制漿過(guò)程中最為重要也是能耗最高的緩解。在濕式制漿工藝中，通常將水、添加劑和破碎的煤?；旌虾筮M(jìn)行濕磨。

[3] 混合和攪拌。混合與攪拌是使煤漿混合均勻，并使其在攪拌過(guò)程中經(jīng)受強(qiáng)力剪切，加強(qiáng)藥劑與煤粒表面的作用，改善起流變性能。其中混合一般用在干磨或中濃度磨礦之后，使其磨制后的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾機(jī)脫水所得的濾餅?zāi)芘c分散劑均勻混合，形成具有一定流動(dòng)性的漿體，便于后續(xù)攪拌。過(guò)濾加工。過(guò)濾加工是指在裝運(yùn)儲(chǔ)存之前，對(duì)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的粗顆?；蚱渌s物進(jìn)行過(guò)濾脫除，以免對(duì)水煤漿的輸送和燃燒帶來(lái)影響。

四、水煤漿的燃燒技術(shù)

1、水煤漿的燃燒特性

水煤漿的燃燒過(guò)程一般先通過(guò)霧化器將水煤漿霧化城細(xì)小的漿滴，一個(gè)漿滴通常包括若干細(xì)小的煤粉顆粒，進(jìn)入爐膛后，漿滴受熱蒸發(fā)，將煤粉顆粒暴露在爐膛內(nèi)，然后發(fā)生與煤粉爐內(nèi)煤粒類似的燃燒過(guò)程，直到燃盡。

從總體來(lái)看，在霧化器噴口處，水煤漿呈霧炬形燃燒，如圖3-46所示。由于水煤漿中含有較多的水分，因此無(wú)論是分析霧炬燃燒、還是分析單個(gè)的煤粒燃燒都反映出與煤粉燃燒不同的特性。

圖3-46 水煤漿的霧炬形燃燒

水煤漿經(jīng)霧化以后高速噴入爐膛，在噴口處形成如圖3-46所示的霧炬形態(tài)。進(jìn)入爐膛后霧炬燃燒一般要經(jīng)歷以下過(guò)程，首先霧炬在高溫?zé)煔鈱?duì)流及輻射作用下，迅速升溫，并開(kāi)始水分蒸發(fā)，其中的煤粉顆粒發(fā)生結(jié)團(tuán)。當(dāng)漿滴溫度升高到300－400℃時(shí)，其中的揮發(fā)分開(kāi)始析出并率先著火，形成火焰；此后進(jìn)入強(qiáng)烈燃燒階段，同時(shí)焦炭開(kāi)始燃燒，直至徹底燃盡。

對(duì)比煤粉爐內(nèi)煤粉的燃燒，水煤漿燃燒主要有以下特點(diǎn).[1] 由于水煤漿中含有30%－35%的水分，水煤漿著火前需要多余的熱量蒸發(fā)水分，同時(shí)由于水煤漿霧炬的入口速度相當(dāng)高，一般為200－300m/s，是普通煤粉爐一次風(fēng)的近10倍，所以盡管水分蒸發(fā)的很快，但仍存在0.5－1m的脫火距離，這也是水煤漿燃燒組織的關(guān)鍵。

[2] 雖然水分蒸發(fā)會(huì)浪費(fèi)部分熱值（3－4%）,但從其后的揮發(fā)分析出容納少及焦炭燃燒來(lái)看，水煤漿的燃燒特性要優(yōu)于普通煤粉燃燒。這是因?yàn)樗终舭l(fā)時(shí)，煤粒之間發(fā)生結(jié)團(tuán)形成了多孔性結(jié)構(gòu)，其表面積和微孔容積都要比煤粉顆粒大，從而有利于揮發(fā)分的析出，提高焦炭的燃燒速度。[3] 水煤漿的燃燒火焰穩(wěn)定，但燃燒火焰溫度低。水煤漿的霧化燃燒可以使其流動(dòng)組織更加穩(wěn)定，而能達(dá)到良好的穩(wěn)定著火與燃燒。同時(shí)由于水分的存在，使得其火焰溫度平均比煤粉火焰低100－200℃。

[4] 水煤漿具有與煤粉一樣的燃盡水平和燃燒效率。水煤漿的燃燒效率除了受煤質(zhì)自身因素影響外還與霧化質(zhì)量、水煤漿水分、受熱條件等因素有關(guān)。由于前面講的水分蒸發(fā)的影響，即使在較低的火焰溫度下，水煤漿的燃燒速度也要比煤粉高，其燃燒效率與煤粉燃燒相當(dāng)，對(duì)于大型水煤漿鍋爐可以穩(wěn)定達(dá)到99%以上。

在影響水煤漿燃燒過(guò)程的各個(gè)因素中，影響最大也是與普通煤粉爐所不同的是其霧化特性和特殊的配風(fēng)要求。水煤漿的霧化效果越好，其漿滴粒徑越小，越容易著火，還能提高燃燒效率。如表3-11所示，可見(jiàn)霧化器（霧化噴嘴）是水煤漿燃燒中最為重要的設(shè)備。

2、水煤漿燃燒污染物排放

水煤漿燃燒同其他燃煤過(guò)程一樣，也會(huì)產(chǎn)生飛灰顆粒物、SO2、NOX等大氣污染物。但由于水煤漿中的煤粒在制備過(guò)程中經(jīng)過(guò)了洗選，以及水煤漿燃燒溫度低等原因，使得水煤漿燃燒的污染情況要好于普通煤粉燃燒。

[1] 飛灰顆粒物的排放。水煤漿燃燒形成飛灰顆粒物的污染總量與相同煤種煤粉燃燒相比并沒(méi)有明顯減少，而且在替代層燃爐時(shí)還有提高，這是必學(xué)正試的一個(gè)問(wèn)題。但水煤漿燃燒生成的飛灰顆粒物的質(zhì)量平均直徑通常大于普通煤粉燃燒產(chǎn)生的顆粒物的質(zhì)量平均直徑，這是由于漿滴蒸發(fā)時(shí)煤粉顆粒發(fā)生結(jié)團(tuán)的緣故。這個(gè)特點(diǎn)有助于飛灰顆粒物在除塵器中被脫除，減少其最終排放量。對(duì)于PM10和PM2.5的排放降低可能是有利的。

[2] SO2的排放。本質(zhì)上講水煤漿燃燒過(guò)程中SO2的排放并不會(huì)顯著降低。有報(bào)道說(shuō)水煤漿以洗精煤為原料，一般在燃燒前即可以脫除10%~30%的無(wú)機(jī)硫而降低SO2的排放，但這并不是水煤漿特有的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)研究表明可以在制漿過(guò)程中加入一定比例的石灰石或石灰乳固硫劑，在燃燒過(guò)程中進(jìn)行脫硫，但實(shí)踐表明這一方法的脫硫效果并不明顯，且與燃燒控制密切相關(guān)。由于燃燒過(guò)程中脫硫劑利用率不高，從總體上看，水煤漿燃燒的總脫硫率在30%以下。

[3] NOX的排放。前面介紹到，水煤漿的火焰溫度通常比相同煤種煤粉低200℃左右，根據(jù)燃煤過(guò)程中NOX的生成機(jī)理，將有助于抑制NOX的生成，如圖3-47所示，但由于燃煤過(guò)程中主要生成的染料型NOX在1000℃以上受溫度變化的影響比較小，所以也要采用分級(jí)燃燒等降低NOX燃燒技術(shù)進(jìn)行控制，不過(guò)水煤漿的霧化燃燒特性為合理進(jìn)行分級(jí)燃燒配風(fēng)創(chuàng)造了良好的條件，有可能達(dá)到低于同種煤粉燃燒的NOX排放水平。

五、水煤漿的應(yīng)用 水煤漿作為低污染的液體燃料，可以應(yīng)用在許多行業(yè)中。根據(jù)國(guó)內(nèi)外工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)狀，大致可以氛圍三個(gè)方向：即直接燃燒、氣化和管道運(yùn)輸。其中直接燃燒包括在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窖爐中的應(yīng)用。管道運(yùn)輸是水煤漿的另一個(gè)主要用途，其在美國(guó)、前蘇聯(lián)都有成功的商業(yè)運(yùn)用實(shí)例。除此之外，對(duì)于某些超低灰分的水煤漿產(chǎn)品，還可以應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)中，但目前還未進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行階段。

1、水煤漿直接燃燒的應(yīng)用

作為替代燃料是水煤漿技術(shù)發(fā)展的最初目的，依托于水煤漿制備技術(shù)和燃燒技術(shù)的共同發(fā)展，目前水煤漿已經(jīng)作為燃油的替代燃料通過(guò)對(duì)電站鍋爐、工業(yè)鍋爐及工業(yè)窖爐的改造，廣泛地應(yīng)用在諸如電力、冶金、建材、化工等行業(yè)中。

[1] 水煤漿在電站鍋爐上的應(yīng)用。對(duì)燃油鍋爐進(jìn)行改造以燃用較為廉價(jià)的水煤漿，是水煤漿最主要的用途。1995年8月日本在對(duì)其勿來(lái)電廠4號(hào)75MW機(jī)組的鍋爐上進(jìn)行了全燒水煤漿試驗(yàn)。此后又在8號(hào)600MW機(jī)組中進(jìn)行了水煤漿和煤粉，水煤漿和重油的混燒試驗(yàn)，獲得了穩(wěn)定燃燒后一直運(yùn)行至現(xiàn)在。美國(guó)、加拿大、瑞典、意大利和前蘇聯(lián)等都進(jìn)行了類似的試驗(yàn)。

我國(guó)在20世紀(jì)80年代中期對(duì)北京造紙一廠的20t/h和60t/h燃油鍋爐進(jìn)行了改燒水煤漿的工業(yè)示范。其后經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐研究，針對(duì)我國(guó)燃料的特點(diǎn)，無(wú)論是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是參數(shù)選擇上，都發(fā)展了具有自身特色的較為成熟的水煤漿燃燒技術(shù)。

山東華能白楊河電廠擁有3臺(tái)230t/h鍋爐由燃油改燃水煤漿，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，燃燒效率達(dá)到99%以上，鍋爐效率為90%~91%，灰渣含碳量在8%左右，飛灰含碳量在10%以下；SO2和NOX排放均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。如表3-12所示。

[2] 水煤漿在工業(yè)爐上的應(yīng)用。北京造紙一廠20t/h的燃油鍋爐是國(guó)內(nèi)最早使用水煤漿的工業(yè)鍋爐，在隨后的10年里，采用配套旋流燃燒器和爐前設(shè)置穩(wěn)燃室燃燒方式，對(duì)燃油鍋爐、燃煤鍋爐進(jìn)行了多臺(tái)改造，并開(kāi)發(fā)了專用水煤漿鍋爐，容量從1~65t/h不等，由于鍋爐容量、爐膛形式、噴嘴性能的差異，燃燒水煤漿的燃燒效率和鍋爐效率也有所不同，一般情況下，水煤漿燃燒效率達(dá)90%~99%，鍋爐效率達(dá)80~90%。對(duì)于改造的鍋爐一般都能達(dá)到油/漿兩用的要求，但其出力有一定的差別。

1999年12月北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心對(duì)35t/h鍋爐水煤漿與重渣油1:1混燒進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果如表3-15所示。

[3] 水煤漿在工業(yè)窖爐上的應(yīng)用。近年來(lái)，水煤漿代替燃油，大量適用于冶金、機(jī)械、建材、化工等各類工業(yè)窖爐。如陶瓷廠的隧道窯、噴霧干燥塔，耐火材料廠的隧道窯、倒焰窯，保溫材料廠的隧道窯、膨化窯，冶金企業(yè)的鍛造加熱爐、型鋼加熱爐、燒結(jié)礦加熱爐等，上述燃燒設(shè)備由原來(lái)燃用才有、重油、天然氣、焦?fàn)t煤氣等，改燒水煤漿，不僅滿足了加熱工藝要求，優(yōu)化了加熱工藝，而且還可以獲得十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

水煤漿在工業(yè)窖爐上的應(yīng)用有大量工程實(shí)踐范例。桂林軋鋼廠、紹興軋鋼廠連續(xù)軋鋼加熱爐由燒散煤改燒水煤漿，連續(xù)運(yùn)行了8年，燃燒效率由燒煤粉時(shí)的約70%提高到97%以上，不僅為企業(yè)大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，還取得了良好的環(huán)保效益，如表3-16所示。

2、水煤漿管道輸送的應(yīng)用

管道運(yùn)輸是水煤漿的另一主要用途，也是煤炭運(yùn)輸方式的一次突破，能在很大程度上解決有資源分布不均造成的煤炭運(yùn)輸問(wèn)題。

煤炭管道運(yùn)輸其實(shí)已經(jīng)有了近百年的歷史，但其大規(guī)模的應(yīng)用是在20世紀(jì)的50年代。美國(guó)率先建成了俄亥俄洲煤漿管道，長(zhǎng)170km，年輸送煤炭130萬(wàn)噸；1970年又建成至亞利桑那州卡塔因－內(nèi)華達(dá)州某電廠的長(zhǎng)439km，年輸送煤炭480萬(wàn)噸的黑邁薩（Black Mesa）管線，一直安全運(yùn)行至今，輸煤已超過(guò)1億噸。早期的管道輸煤（漿）是先把煤破碎稻1mm以下的力度，與水混合，按50％左右的質(zhì)量濃度配制成煤漿，用泵沿管道輸送到用戶。然后經(jīng)脫水干燥后作為燃料使用。其方案如圖3－48（Ⅰ，Ⅱ）所示，均為到達(dá)目的地后需脫水處理的煤炭運(yùn)輸管道。

六、水煤漿的發(fā)展前景近些年來(lái)，我國(guó)水煤漿的生產(chǎn)能力發(fā)展較快，而且自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平也有了飛速的提高。1998年以前，我國(guó)只有北京水煤漿示范廠、兗日水煤漿廠、棗莊礦務(wù)局八一水煤漿廠、株洲選煤廠水煤漿車間、撫順勝利礦水煤漿廠5家水煤漿制備企業(yè)，總設(shè)計(jì)能力約為65萬(wàn)噸/年。其中規(guī)模較大的北京水煤漿示范廠（25萬(wàn)噸/年）、兗日水煤漿廠（25萬(wàn)噸/年）均為引進(jìn)國(guó)外水煤漿制備技術(shù)建廠。其后我國(guó)擴(kuò)建或新建了一批水煤漿生產(chǎn)線，如漿八一水煤漿廠改建成了25萬(wàn)噸/年的制漿生產(chǎn)線，并擁有了我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的制備技術(shù)。新建了白楊河發(fā)電廠自備漿廠、邢臺(tái)東龐礦水煤漿廠、北京燕化新東方水煤漿廠等，同時(shí)也建起了一些非國(guó)有企業(yè)的水煤漿制備廠如大同的新源水煤漿廠、河北霸州水煤漿廠等。截至2002年底，我國(guó)共有水煤漿廠15座，設(shè)計(jì)能力約為426萬(wàn)噸/年，是5年前的6.5倍，水煤漿廠的數(shù)量和總生產(chǎn)能力均居世界第一位。更為欣喜的是這些新建的水煤漿廠都是由我國(guó)自主設(shè)計(jì)，采用我國(guó)制漿技術(shù)、設(shè)備、添加劑。足以證明我國(guó)的制漿工藝和添加劑性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

相對(duì)于生產(chǎn)能力的快速提高，我國(guó)水煤漿的工業(yè)應(yīng)用稍顯落后。2002年全國(guó)水煤漿廠供生產(chǎn)水煤漿99.5萬(wàn)噸，占設(shè)計(jì)能力的23.4％。2000年全國(guó)水煤漿廠供生產(chǎn)43.7萬(wàn)噸，占設(shè)計(jì)能力的24.8％2002年的生產(chǎn)量是2000年生產(chǎn)量的2.3倍，由此可見(jiàn)，水煤漿行業(yè)在近兩年有了較快速度的發(fā)展。但目前水煤漿的制備生產(chǎn)線并沒(méi)有充分利用，沒(méi)有足夠的用戶燃用水煤漿。水煤漿技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，水煤漿產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用包括從制漿、運(yùn)輸?shù)饺紵榷鄠€(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。目前的水煤漿廠是在不考慮用戶的條件下盲目上馬的。水煤漿不能作為簡(jiǎn)單的商品而必須進(jìn)行系統(tǒng)的考慮。

水煤漿作為我國(guó)潔凈煤技術(shù)的組成部分，有其特殊的優(yōu)越性，但對(duì)于水煤漿技術(shù)的發(fā)展我們還應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到以下幾點(diǎn)。

[1] 水煤漿技術(shù)是一項(xiàng)涉及多門(mén)學(xué)科的技術(shù)，它包括煤漿的制備、儲(chǔ)運(yùn)、裝卸、燃燒等技術(shù)，雖然我國(guó)經(jīng)過(guò)20余年的攻關(guān)和開(kāi)發(fā)，在水煤漿技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但由于它作為一種特定的技術(shù)，其應(yīng)用范圍是有一定的限制，一般對(duì)于大型燃油鍋爐不適于改用煤粉時(shí)才有其意義。

[2] 水煤漿是潔凈煤技術(shù)的一種，具有許多優(yōu)越性，但水煤漿的缺點(diǎn)也很突出，如水煤漿的制備和運(yùn)輸要消耗較多的電力和水，制備1t水煤漿耗電40－60kW·h.[3] 水煤漿制備對(duì)煤的質(zhì)量要求較高，需低灰、低硫、精煤，水煤漿替代粉煤燃燒是毫無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的，只有替代油料才能體現(xiàn)出其效益；以美國(guó)、瑞典、俄羅斯、日本等國(guó)家為例，雖然這些國(guó)家水煤漿技術(shù)發(fā)展歷史較早，而且技術(shù)成熟，但仍未得到大范圍的推廣。對(duì)于我國(guó)預(yù)計(jì)在燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整后這一應(yīng)用也將收到限制，不會(huì)大規(guī)模推廣。

第四篇：食品科學(xué)與技術(shù)進(jìn)展課程論文

《食品科學(xué)與技術(shù)進(jìn)展》

課程論文

一、論文題目

《食品——不衰的行業(yè)》

二、論文內(nèi)容

高考后填報(bào)志愿時(shí)，我在密密麻麻的專業(yè)志愿中一眼就挑中了“食品科學(xué)與工程專業(yè)”?！笆称贰笔俏业呐d趣所在，化學(xué)、生物，一直都是我喜歡并且擅長(zhǎng)的學(xué)科；“科學(xué)”讓我看到了這門(mén)學(xué)科嚴(yán)謹(jǐn)、深入的一面；“工程”讓我看到了這門(mén)學(xué)科好的發(fā)展前景。

“民以食為天”，“食”字當(dāng)頭，食品領(lǐng)域的知識(shí)當(dāng)真應(yīng)是無(wú)窮無(wú)盡的。我的理解是，這門(mén)學(xué)科研究所有關(guān)于食品的知識(shí)，最終我們可以參與食品的研發(fā)、加工與包裝等一系列的工作。然而我身邊的人大多數(shù)都對(duì)這門(mén)學(xué)科一知半解甚至毫無(wú)了解：有的人談到這個(gè)專業(yè)第一反應(yīng)就是“你真是個(gè)吃貨”，有的人將這門(mén)學(xué)科與食品質(zhì)量與安全專業(yè)混為一談，甚至有人直接問(wèn)我：“你們這個(gè)專業(yè)學(xué)完了畢業(yè)出來(lái)能干嘛??？”

由于周圍人的不了解，甚至是個(gè)別人的誤解，導(dǎo)致我身邊的同學(xué)有不少人都想轉(zhuǎn)專業(yè)，我想這都是因?yàn)榇蠹覍?duì)于這個(gè)學(xué)科的不了解導(dǎo)致的。身邊的同學(xué)大多數(shù)都喜歡建筑、法學(xué)、金融這樣的學(xué)科，因?yàn)榧依锶恕⑴笥鸦蛘咦约罕旧碚J(rèn)為那些學(xué)科更加有用甚至更能賺錢(qián)。但在我看來(lái)，賺錢(qián)并不是我們學(xué)習(xí)一門(mén)學(xué)科的真正目的，如果把賺錢(qián)當(dāng)成學(xué)習(xí)一門(mén)學(xué)科的目的，相信你的成就也就只能到達(dá)賺到錢(qián)為止了。

首先，學(xué)習(xí)食品科學(xué)與工程專業(yè)的人，確實(shí)有不少都是“吃貨”，他們出于對(duì)食品的熱愛(ài)選擇了這個(gè)專業(yè)，研究自己喜歡的東西的確是很幸福的事；其次，食品質(zhì)量與安全是這門(mén)學(xué)科的研究范圍內(nèi)的內(nèi)容，但這門(mén)學(xué)科研究的東西遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，它更多地是偏向食品的研發(fā)、加工與包裝這一復(fù)雜的過(guò)程，綜合性更強(qiáng)，也更實(shí)用；最后，相信能把這門(mén)學(xué)科學(xué)好的人，一定是全面發(fā)展、熱愛(ài)食品的人，這樣的人，何愁找不到工作呢？當(dāng)然，若是眼高手低的話，相信無(wú)論學(xué)的是什么專業(yè)，也很難找到稱心如意的工作吧。

食品科學(xué)與工程專業(yè)要培養(yǎng)的是具有化學(xué)、生物學(xué)、食品工程、食品安全與營(yíng)養(yǎng)、食品分析與檢測(cè)等方面的基本理論和基本技能，能在食品領(lǐng)域內(nèi)從事食品生產(chǎn)技術(shù)管理、科學(xué)研究、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)及食品質(zhì)量與安全檢測(cè)、控制、監(jiān)督、執(zhí)法、管理等方面工作的復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。這么多門(mén)學(xué)科，這么多種工作，相信能學(xué)好這樣一門(mén)綜合性極強(qiáng)的學(xué)科絕非易事。如果能了解到這些，那些說(shuō)這門(mén)學(xué)科毫無(wú)意義、簡(jiǎn)單易學(xué)、就業(yè)困難的人，就會(huì)意識(shí)到自己的想法根本就是基于自身對(duì)于這門(mén)學(xué)科的認(rèn)識(shí)不足。而食品行業(yè)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展恐怕是需要橫跨這么多領(lǐng)域的。

它的主要課程包括：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、食品分析、食品工程設(shè)備、食品加工與保藏原理、食品化學(xué)等。在學(xué)校里，我們只能學(xué)到這么多，而在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用中，還會(huì)有更多的知識(shí)等著我們。這門(mén)學(xué)科同樣屬于實(shí)用性極強(qiáng)的學(xué)科之一，看來(lái)想要學(xué)好，還真需要足夠的熱情。

不過(guò)即使是學(xué)了這門(mén)專業(yè)的人，也有不少人詬病這門(mén)專業(yè)的本科生起薪低，工作環(huán)境差，就業(yè)沒(méi)前途。但我相信不止這一個(gè)專業(yè)存在著這一問(wèn)題，無(wú)論是哪一個(gè)專業(yè)，都會(huì)或多或少地存在一些就業(yè)問(wèn)題，沒(méi)有百分之百所有人都能找到高薪、環(huán)境好的工作的專業(yè)，這不單單與行業(yè)的大環(huán)境有關(guān)，更與個(gè)人的能力、機(jī)遇的把握有關(guān)。

同時(shí)，我們也應(yīng)該看到食品行業(yè)其自身的發(fā)展前景：

隨著人們生活水平的提高，“吃”不再僅僅是用來(lái)解決溫飽問(wèn)題的途徑了，它被新時(shí)代的人們賦予了更多的含義。人們對(duì)于方式、用料、健康、營(yíng)養(yǎng)等方方面面都開(kāi)始有了新的、更高的要求，而研究食品科學(xué)與工程，正是順應(yīng)了人們新時(shí)代的需求。

我國(guó)地大物博，本身就具有多種菜系，人們自古以來(lái)就對(duì)“食”十分講究。中國(guó)除了擁有十分豐富的農(nóng)副產(chǎn)品資源優(yōu)勢(shì)，更是擁有廣闊的消費(fèi)市場(chǎng)。試問(wèn)，誰(shuí)能不買食品呢？再加上人們的消費(fèi)能力越來(lái)越強(qiáng)，對(duì)于食品的消費(fèi)定然是只增不減。

尤其值得注意的是，食品行業(yè)的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步同樣也是日新月異的。中國(guó)的傳統(tǒng)食品往往需要較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，而當(dāng)今社會(huì)，往往可以利用現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)將這個(gè)生產(chǎn)周期大大地縮短，增加社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。還有為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的快節(jié)奏生活，應(yīng)運(yùn)而生的中式快餐，同樣也是利用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)食品的制作和儲(chǔ)藏步驟加以改進(jìn)，迎合了人們的生活需求。

還有食品衛(wèi)生安全方面，進(jìn)一步的發(fā)展同樣是建立在日新月異的科學(xué)技術(shù)上的。所有的食品都可以有一個(gè)明確而又詳細(xì)的標(biāo)簽，注明它的配方、生產(chǎn)日期、保質(zhì)期和儲(chǔ)存方式。而食品加工方面則是越來(lái)越趨向于簡(jiǎn)單化，食品半成品的加工也依靠著現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)為食品加工提供了有力支持。比如微波爐，最早剛被發(fā)明的時(shí)候，是一種軍用科技，而軍用科技演變成了民用科技產(chǎn)品以后，往往十有八九是應(yīng)用于食品行業(yè)了。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展幫助我們吃到了越來(lái)越快的洋快餐，幫助我們了解了食品制作的原理等等，還能幫助我們發(fā)明更多前所未有的食物，相信任何一個(gè)人都不能拒絕新鮮又美味的食物！

以洋快餐為例，以前是標(biāo)準(zhǔn)的“垃圾食品”，而現(xiàn)在也能打出兩張“健康牌”了，餐盒上能夠印出這份快餐的熱量值，供消費(fèi)者參考。而配料方面也往往會(huì)著重強(qiáng)調(diào)“綠色健康”、“營(yíng)養(yǎng)均衡”。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)除了與消費(fèi)者越來(lái)越強(qiáng)的健康飲食意識(shí)以外，更加離不開(kāi)食品行業(yè)突飛猛進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。而食品行業(yè)的科技絕不僅限于食品的加工制作方面，更重要的還有儲(chǔ)藏。即使是再小的洋快餐店，也會(huì)配備一間冷凍室來(lái)儲(chǔ)備各種物料和食材，保證所有的食物在加工前的衛(wèi)生必須符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。還有從業(yè)人員的健康檢查、培訓(xùn)和衛(wèi)生條例等，除了食品方面，制作食品的員工需要進(jìn)行的消毒步驟是有章可循的，只有在進(jìn)行了徹底的清潔和消毒后才可以在不接觸食品的狀態(tài)下進(jìn)行食品的加工與制作。

我們可以參考發(fā)達(dá)國(guó)家食品行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，作為我們發(fā)展食品行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，相信我國(guó)的發(fā)展速度一定不會(huì)讓人失望，并且能夠少走很多彎路。不過(guò)我國(guó)如今社會(huì)的食品安全問(wèn)題常常成為大眾關(guān)心的焦點(diǎn)，我國(guó)的食品行業(yè)急需一批新鮮血液的注入，讓其重新煥發(fā)生機(jī)。而食品行業(yè)需要的不僅是普通從業(yè)人員，更需要能夠參與食品科技研發(fā)的科研人員，因?yàn)橹挥锌茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展能夠應(yīng)用于食品行業(yè)才能算是滿足了人們“民以食為天”的要求。

總而言之，食品科學(xué)與工程是一門(mén)值得我們研究與探討的專業(yè)，它是我的興趣所在，相信在這條道路上，碰到困難總是在所難免的，但相信我們的堅(jiān)持與刻苦能夠克服一切困難，最終到達(dá)成功的彼岸。

三、參考文獻(xiàn)

《2012年學(xué)科評(píng)估結(jié)果報(bào)告》：教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心出版

第五篇：化工技術(shù)進(jìn)展論文

0.0 前言

一個(gè)學(xué)期的化工技術(shù)進(jìn)展學(xué)完了，在這門(mén)課程里，各個(gè)研究室的老師以講座的形式像我們介紹了他們從事的研究，包括智能粘彈性膠體束及應(yīng)用、氫能技術(shù)、超臨界流體技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展、高性能碳纖維的研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展、單分子膜及其應(yīng)用等。這門(mén)課程使我對(duì)最新的化工技術(shù)，以及這些新技術(shù)在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用有了一個(gè)全新的了解。比如方波老師做的智能粘彈性膠體，研究的就是膠體在特定作用下能夠反應(yīng)出規(guī)律，在醫(yī)療方面有一定的應(yīng)用。再比如說(shuō)高性能的碳纖維，研究的就是新材料，這種材料比一般的碳纖維材料的韌性更強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)這些化工新技術(shù)主要圍繞節(jié)約能源和提高能源利用率。近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，綠色化工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。目前保護(hù)環(huán)境是我國(guó)一項(xiàng)基本國(guó)策，化工業(yè)作為我國(guó)國(guó)民的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，首當(dāng)其沖該投入環(huán)境保護(hù)中來(lái)，如今綠色化工產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)綠色化工技術(shù)與生產(chǎn)的應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊。化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染越來(lái)越引起人們的關(guān)注,人們已經(jīng)深刻認(rèn)識(shí)到,化工生產(chǎn)造成環(huán)境污染的根本原因在于人們的環(huán)境社會(huì)意識(shí)和化工工藝的落后。在這種形勢(shì)下,人類要求得自身的生存與可持續(xù)發(fā)展,就必須綜合考慮環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)以及化學(xué)工業(yè)本身發(fā)展的要求。

綠色化工技術(shù)的應(yīng)用正在不斷增多，這些應(yīng)用包括原料、溶劑、催化劑、多元醇等，及使用低能耗的工藝。發(fā)展環(huán)保型產(chǎn)品，采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，最大限度地降低三廢排放量。逐步淘汰落后的生產(chǎn)工業(yè)，降低原材料消耗，增加節(jié)水措施，提高水的重復(fù)利用率等。加快化工廢水處理設(shè)備、藥劑、廢氣處理設(shè)備、排煙設(shè)備的系列化、成套化，以提高化工環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)和裝備水平。人類的自然資源是有限的，但智慧是無(wú)限，在生產(chǎn)化工產(chǎn)品時(shí)要考慮產(chǎn)品是否能夠具有可回收利用性、可處理性或可重新加工性能。例如近年來(lái)的有色涂料產(chǎn)品：傳統(tǒng)的涂料產(chǎn)品含有大量揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），污染環(huán)境，危害人身健康。這些化工新技術(shù)的應(yīng)用能夠使化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)效益更高，環(huán)境污染更少，為社會(huì)科技進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。

碳酸二甲酯的合成工藝

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了碳酸二甲酯的基本性質(zhì)，綜述了碳酸二甲酯的最新合成方法及其應(yīng)用進(jìn)展，并概述了碳酸二甲酯的資源化利用空間。

關(guān)鍵詞：碳酸二甲酯、合成、應(yīng)用

1碳酸二甲酯的基本性質(zhì)

碳酸二甲酯Dimethyl carbonate或 DMC分子式CO(COCH3)相對(duì)分子量為90.08, 熔點(diǎn)4 ℃ 沸點(diǎn)90.11℃ 在常溫下是一種無(wú)色透明液體可燃微溶于水且能與水形成共沸物 可與醇 醚 酮等幾乎所有的有機(jī)溶劑混溶對(duì)金屬腐蝕很小由于ＤＭＣ分子結(jié)構(gòu)中含有ＣＨ3Ｏ——、——ＣＯ——、——ＣＯＯＣＨ3等官能團(tuán)，化學(xué)性質(zhì)非?；顫娋哂休^好的化學(xué)反應(yīng)活性。ＤＭＣ毒性很低是一種符合現(xiàn)代清潔工藝要求的環(huán)保型有機(jī)化工原料，是重要的有機(jī)合成中間體。通常情況，在甲基化和羰基化這一化工生產(chǎn)過(guò)程中采用的是硫酸二甲脂，（ＤSＣ）和光氣（ＣＯＣl2）作為首選試劑在醫(yī)藥食品添加劑、農(nóng)藥 聚氨酯以及有機(jī)化工等行業(yè)具有廣泛用途但這兩種產(chǎn)品都有一定的毒性。在這種情況下，碳酸二甲酯的產(chǎn)生及應(yīng)用解決了這一問(wèn)題。另外碳酸二甲酯曾在歐洲被登記為非毒性化學(xué)品，是近年來(lái)受到世界各國(guó)廣泛關(guān)注的綠色環(huán)保型化工產(chǎn)品，ＤＭＣ在涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、有機(jī)化工原料食品添加劑、抗氧化劑、汽油添加劑以及電子化學(xué)品等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。ＤＭＣ市場(chǎng)前景廣闊應(yīng)用潛能巨大，是化工領(lǐng)域有機(jī)合成的又一新突破[2]。碳酸二甲酯的制備方法

碳酸二甲酯的制備方法通常有光氣甲醇法、甲醇氧化羰基化法、二氧化碳直接氧化法、電化學(xué)合成法、酯交換法以及尿素醇解法。目前合成碳酸二甲酯主要有酯交換法和甲醇氧化羰基合成法等。

2.1 酯交換法

酯交換法是采用環(huán)氧乙烷C2H4O或環(huán)氧丙烷C3H6O與CO2發(fā)生反應(yīng)生成碳酸乙烯酯C3H4O或碳酸丙烯酯C4H6O3，后與甲醇發(fā)生酯交換,得ＤＭＣ與乙二醇或丙二醇。這種方法ＤＭＣ收率較高，而且反應(yīng)條件溫和，腐蝕性較低，反應(yīng)過(guò)程幾乎無(wú)毒，易于工業(yè)化?？墒?，這一反應(yīng)為逆反應(yīng)平衡趨向于環(huán)狀二醇酯一側(cè)，故反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低。并存在單位容積的生產(chǎn)能力低，設(shè)備費(fèi)用高以及能耗高等問(wèn)題。因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用生產(chǎn)規(guī)模較小。目前國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用催化反應(yīng)精餾來(lái)完成這樣工藝，發(fā)現(xiàn)單程轉(zhuǎn)化率顯著提高，酯交換法過(guò)程中一般采用固體催化劑，均相反應(yīng)體系內(nèi)采用的催化劑是可溶性堿金屬氫氧化物、醇鹽、草酸鹽和有機(jī)堿等,如氫氧化鈉、氫氧化鉀等。非均相反應(yīng)體系內(nèi)采用的催化劑主要有堿土金屬硅酸鹽、分子篩以及離子交換樹(shù)脂等。

此外，酯交換法在當(dāng)前的研究是采用甲醇ＣＯ

2、環(huán)氧烷烴為原料，直接合成 ＤＭＣ，環(huán)氧烷烴在催化劑作用下開(kāi)環(huán)生成中間產(chǎn)物，后經(jīng) ＣＯ2插入反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯，在催化劑作用下與甲醇酯交換生成 ＤＭＣ。反應(yīng)一步完成 該過(guò)程中催化劑的選擇與分離精制塔構(gòu)型和萃取劑的篩選也是一個(gè)重要的研究方向，旨在提高轉(zhuǎn)化率[7]。

2.2 光氣甲醇法

光氣甲醇法這一制備方法是ＤＭＣ最早的合成方法，分如下兩步反應(yīng)：

→ＣｌＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣｌ

ＣｌＣＯＯＣＨ3 十ＣＨ3ＯＨ →ＣＨ3ＯＣＯＯＣＨ3 十 ＨＣＩ ＣＯＣｌ2十ＣＨ3ＯＨ

光氣甲醇法是工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的主要方法，但原料光氣有劇毒，產(chǎn)品含有氯以及大量的氯化氫，工藝復(fù)雜，操作周期長(zhǎng)，污染環(huán)境，因此限制發(fā)展及使用，除了一些生產(chǎn)光氣的企業(yè)，也需在安全措施保證條件下才可采用這一工藝[3]。

2.3 甲醇氧化羰基化法

該技術(shù)以甲醇、CO和O2為原料，原料價(jià)廉易得，理論上甲醇全部轉(zhuǎn)化為碳酸二甲酯(DMC)，無(wú)其他有機(jī)物生成,主要有液相、氣相和常壓非均相法三種。甲醇氧化羰基化法有液相法和氣相法兩種工藝路線，２０世紀(jì)時(shí)期開(kāi)發(fā)的液相法是在銅催化劑體系，氯化亞銅 作用下，在液相甲醇中通入氧氣或空氣和ＣＯ氣，含有催化劑的液相甲醇生成。

ＣｕＯＣＨ3 Ｃ１，然后生成ＤＭＣ和ＣｕＣl。２ＣｕＣl＋２ＣＨ3ＯＨ＋

1Ｏ22→２ＣｕＯＣＨ3Ｃ１＋Ｈ2Ｏ2 ＣｕＯＣＨ3Ｃｌ＋ＣＯ

→（ＣＨ3Ｏ）2ＣＯ＋２ＣｕＣl 這一工藝成熟可靠，安全性較高，排出物不用嚴(yán)格的處理，且無(wú)劇毒化學(xué)品，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較少，原料費(fèi)用低。但缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)物催化劑分離困難 催化劑易失活等。

氣相法可分為甲醇間接氧化羰基化法和甲醇直接氧化羰基化法，其中間接法以鈀為催化劑，以亞硝酸甲酯為循環(huán)溶劑和中間體。1ＣＯ＋Ｏ2＋２ＣＨ3ＯＨ2→ ＤＭＣ＋Ｈ2Ｏ

這一方法成本低，產(chǎn)品質(zhì)量好，流程簡(jiǎn)單，設(shè)備腐蝕問(wèn)題得到一定程度的解決，而且催化劑的再生也得到了解決，單位容積生產(chǎn)能力是液相法的３倍。整個(gè)過(guò)程無(wú)固體原料，容易大型化。再生過(guò)程中生成的水可排放，水分和氧不會(huì)進(jìn)入反應(yīng)器中，避免了一系列副反應(yīng)的發(fā)生和催化劑的氧化，產(chǎn)品產(chǎn)品的收率高，但是亞硝酸甲酯有毒，副產(chǎn)物中的草酸二甲酯易堵塞管道[6]。2.3.1 液相氧化羰基化法

該技術(shù)由意大利Ugo Romano等人在長(zhǎng)期研究羰基化基礎(chǔ)上于1979年開(kāi)發(fā)成功。1983年，由意大利Enichem Synthesis公司首先在Ravenna實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，初始裝置規(guī)模5000噸/年，1988年擴(kuò)產(chǎn)到8000噸/年，1993年進(jìn)一步擴(kuò)大到12000噸/年。1988年日本Dacail公司也采用此技術(shù)建成了6000噸/年的工業(yè)化裝置。除意大利埃尼公司外，世界上其他幾大化學(xué)公司如ICI、Texaco和Dow化學(xué)公司等也在競(jìng)相開(kāi)發(fā)此技術(shù)。我國(guó)化工部西南化工研究院在上世紀(jì)80年代中期也進(jìn)行了液相法甲醇氧化羰基化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并取得階段性成果。液相工藝以意大利埃尼公司為代表，典型工藝包括甲醇氧化羰基化、DMC與甲醇的分離。該技術(shù)以氧化亞銅為催化劑，甲醇既為反應(yīng)物又為溶劑，在淤漿反應(yīng)器中反應(yīng)，反應(yīng)溫度100℃~130℃、壓力2.0~3.0MPa，甲醇、氧氣和氯化亞銅反應(yīng)生成甲氧基氯 化亞銅，再與一氧化碳反應(yīng)生成碳酸二甲酯(DMC)。其反應(yīng)式如下： 2CH3OH＋CO＋1/2O2 ——→(CH3O)2CO＋H2O

該工藝是在一系列連續(xù)攪拌反應(yīng)釜中進(jìn)行的，氧氣和一氧化碳?jí)嚎s至反應(yīng)壓力后進(jìn)入反應(yīng)釜，同時(shí)向反應(yīng)釜送入甲醇和催化劑，進(jìn)行催化反應(yīng)得到粗碳酸二甲酯，再經(jīng)過(guò)蒸餾可以得到工業(yè)級(jí)碳酸二甲酯。該方法甲醇的單程轉(zhuǎn)化率在32%左右，選擇性按甲醇計(jì)近100%，按CO計(jì)不穩(wěn)定，最高達(dá)到92%，最低僅60%。然而，該法設(shè)備腐蝕性大，催化劑壽命短。液相反應(yīng)采用的催化劑有氯化亞銅、硒和鈀催化體系，其中以氯化亞銅催化體系實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化[5]。2.3.2 氣相氧化羰基化法

由于液相氧化羰基化法存在設(shè)備腐蝕，催化劑易失活等缺點(diǎn)，1986年美國(guó)Dow化學(xué)公司開(kāi)發(fā)了甲醇?xì)庀嘌趸驶夹g(shù)，其化學(xué)原理與液相法相同。該技術(shù)采用浸漬過(guò)甲氧基酮/吡啶絡(luò)合物的活性炭作催化劑，并加入KCl等助催化劑，含甲醇、CO和O2的氣態(tài)物流在通過(guò)裝填該催化劑的固定床反應(yīng)器時(shí)合成碳酸二甲酯(DMC)。反應(yīng)條件為100℃~150℃，壓力2.0MPa，氣相法避免了液相法的催化劑對(duì)設(shè)備腐蝕，而且具有催化劑易再生等優(yōu)點(diǎn)。另外，由于采用固定床反應(yīng)器，在大型裝置上采用該技術(shù)比其他羰基化法有一定的優(yōu)勢(shì)[4]。2.4尿素和甲醇醇解法

采用尿素醇解法制備ＤＭＣ是最近幾年開(kāi)發(fā)的，一種新的工藝路線，用來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉的尿素和甲醇做基本原料，采取催化精餾工藝在尿素醇解制備ＤＭＣ的反應(yīng)中，能夠有效地移去ＤＭＣ，減少ＤＭＣ在反應(yīng)器中的聚集，副反應(yīng)少，ＤＭＣ產(chǎn)率高。從尿素和甲醇出發(fā)合成碳酸二甲酯的尿素醇解法一般可以分為間接法和直接法兩種路線?？偡磻?yīng)如下： ＮＨ2ＣＯＮＨ2＋２ＣＨ3ＯＨ→ＤＭＣ＋２ＮＨ3 尿素醇解法制備ＤＭＣ工藝生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)水生成，避免了甲醇－水－ＤＭＣ共沸物的形成，后續(xù)分離提純更加簡(jiǎn)單化。同時(shí)此生產(chǎn)過(guò)程為均相反應(yīng)，所需催化劑活性高，選擇性高，壽命長(zhǎng)，ＤＭＣ的選擇性幾乎可以達(dá)到１００％。反應(yīng)后的催化劑可以再生，所得副產(chǎn)物氨氣，若和尿素聯(lián)產(chǎn)，亦可循環(huán)使用，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，降低生產(chǎn)成本，是一種可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型綠色化工合成工藝。該合成路線反應(yīng)原料價(jià)廉易得而且無(wú)三廢產(chǎn)生，整個(gè)過(guò)程不使用或產(chǎn)生劇毒或強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)。這種制備方法受到研究人士的廣泛關(guān)注并成為碳酸二甲酯合成技術(shù)新的研究焦點(diǎn) 是一種很有潛力的方法[15]。

2.5 二氧化碳和甲醇直接合成法

二氧化碳與甲醇直接合成制備ＤＭＣ這一方法雖研究廣泛，但并未達(dá)到工業(yè)化所要求的程度。主要是由于ＣＯ2的活化較困難，反應(yīng)的熱力學(xué)難以控制，催化劑易中毒。ＣＯ2和甲醇直接合成ＤＭＣ反應(yīng)中根據(jù)甲醇相態(tài)變化可以分為以下兩種：

２ＣＨ3ＯＨ(l)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(l)＋Ｈ2Ｏ(l)２ＣＨ3ＯＨ(g)＋ＣＯ2(g)→ＤＭＣ(g)＋Ｈ2Ｏ(g)在ＣＯ2和甲醇合成ＤＭＣ的反應(yīng)中，平衡常數(shù)和ＣＯ2的平衡轉(zhuǎn)化率都很小，設(shè)計(jì)催化工藝技術(shù)就是為了打破反應(yīng)的化學(xué)平衡限制，使反應(yīng)得以順利進(jìn)行從而提高ＤＭＣ收率。在近臨界或超臨界ＣＯ2壓力使得ＣＯ2既做溶劑，又直接參與反應(yīng)。由ＣＯ2出發(fā)合成 ＤＭＣ，可為化工及石化行業(yè)提供綠色產(chǎn)品，在合成化學(xué)、碳資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)方面都具有重要意義；可使生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)成本降低，將成為合成碳酸二甲酯的一條新的路徑。該路線尚處于實(shí)驗(yàn)研究探索階段，主要集中在催化劑及工藝路線等方面，是一條經(jīng)濟(jì)綠色的工藝路線[12]。

3.碳酸二甲酯的應(yīng)用

ＤＭＣ作為一種重要的清潔有機(jī)化學(xué)試劑使用一方面可替代光氣、硫酸二甲酯、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進(jìn)行羰基化、甲氧基化、甲酯化及酯交換等反應(yīng)生成多種重要化工產(chǎn)品；一方面以ＤＭＣ為原料可以開(kāi)發(fā)制備多種高附加值的精細(xì)化學(xué)品，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、燃料、潤(rùn)滑油、添加劑、食品增香劑、電子化學(xué)品等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用；更為重要的是，由于氧含量高、相容性好，可用作低毒溶劑和燃油添加劑[7]。3.1 農(nóng)藥產(chǎn)品的合成

國(guó)內(nèi)農(nóng)藥生產(chǎn)中，常用的甲基化試劑是硫酸二甲酯（ｄｉｍｅｔｈ ｙ ｌｓｕｌｆａｔｅ，ＤＭＳ）和鹵代甲烷；羰基化試劑是光氣。ＤＭＳ和光氣都是劇毒、致癌性的物質(zhì)，嚴(yán)重威脅生存環(huán)境。磺草靈是以碳酸二甲酯為原料生產(chǎn)合成的重要農(nóng)藥產(chǎn)品，它具有良好的殺蟲(chóng)效果，也是我國(guó)農(nóng)藥出口市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品之一。以碳酸二甲酯為原料生產(chǎn)的具有廣泛殺蟲(chóng)效應(yīng)的低毒農(nóng)藥產(chǎn)品－西維因，在我國(guó)已投資試驗(yàn)生產(chǎn)，既安全又清潔，將逐步取代被淘汰的光氣法和異氰酸酯法。3.2 聚碳酸酯

聚碳酸酯是重要的工程塑料，其應(yīng)用開(kāi)發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，目前已推出了光盤(pán)、箱體、包裝、醫(yī)藥、汽車、辦公設(shè)備、照明、薄膜等多種產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)工程塑料的綠色合成，已成為大幅提升碳酸二甲酯產(chǎn)品鏈競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。一般的方法是以甲基氯為溶劑，使丙二酚與光氣進(jìn)行反應(yīng)，改進(jìn)后的工藝是碳酸二甲酯與苯酚生成碳酸二苯酯，再與丙二酚在熔融狀態(tài)下進(jìn)行酯交換，經(jīng)脫酚得到聚碳酸酯，避免了光氣的污染問(wèn)題。3.3 提高汽油的辛烷值

近年來(lái)油價(jià)逐級(jí)攀升，急需開(kāi)發(fā)增大辛烷值的添加劑，由于ＤＭＣ具有高辛烷值在汽油中有良好的可溶性及抗水性，且具有低蒸汽壓及混合分配系數(shù)，分子含氧量高達(dá)５３％ 是品質(zhì)極好的汽油添加劑。此外，ＤＭＣ是更為有效的高含氧化合物，同摩爾的ＤＭＣ比甲基叔丁基醚的含氧量高３５％，且ＣＯ排放量較小。ＭＴＢＥ是用異丁烯為原料制造的，但是隨著 ＭＴＢＥ的大量使用，原料異丁烯將不能滿足供應(yīng)。ＤＭＣ少量添加于汽油中可明顯提高汽車排氣中的氧濃度，而且綠色環(huán)保，是一種可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境友好型的有機(jī)產(chǎn)品，作為汽油添加 劑而日益受到重視[8]。

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