洁净煤技术的发展与应用

随着经济的发展和人们生活水平的提高，环境问题成为我们越来越关心的话题。近几年来，频繁出现的雾霾天气，给人们的生活带来了许多不利的影响，同时也给整个社会的经济发展带来了负面的效果。无论是在2013年9月启动的《大气污染防治行动计划》，还是2015年8月新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》，都将雾霾列为主要治理目标。所以，在2016年10月京津冀及周边地区大气污染防治协作小组第七次会议后，国家便陆续在京津冀及周边地区设立了“禁煤区”，同时，各地“煤改气”“煤改电”等工程也在如火如荼地展开。

想一想

雾霾是怎么产生的呢？雾霾和煤的使用有什么关系呢？

图6-35　采煤

图6-36　煤块

煤是由有机化合物和少量无机化合物组成的复杂混合物，除了含有碳、氢元素外，还含有少量的氧、氮、硫和磷等元素，无机化合物主要是含硅、铝、钙、铁等的无机盐。

煤直接燃烧可以释放热量，但同时会带来大量污染物，如碳的氧化物、氮的氧化物、硫的氧化物、烟尘等。应该说，雾霾中污染物的最大来源是煤炭的大量燃烧。

如何解决燃煤污染、提高燃煤的热效率，尤其是怎样从煤里提取有关物质并转化成有价值的化工原料，成为化学家们一直致力研究的课题。

查一查

煤是人们生活中使用的主要燃料之一，除了做燃料外煤还可以做什么？

煤是固体燃料，其最大的缺点是燃烧速率慢，利用效率低，还会导致严重的大气污染，从资源、经济与环境三方面考虑，需要对煤进行综合利用，主要措施有煤的焦化、气化、液化等。

将煤隔绝空气加强热使其分解，叫作煤的焦化，也称为煤的干馏（dry distillation）。煤通过焦化可以得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水、粗苯等。

表6-12　煤干馏的主要产物和用途

煤的气化（coal gasification）是把煤中有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳和水蒸气的反应，产物为燃料气，又可作化工原料。主要产品是CO、H2的混合物，称为水煤气（water gas）。

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煤的液化（liquefaction of coal）是把煤转化成液体燃料的过程，在高温高压下直接使煤和氢气作用，发生化学反应，分裂为小分子，可得到与石油产品成分相近的燃料油。

读一读

洁净煤技术

我国能源资源的基本特点（富煤、贫油、少气）决定了煤炭在一次能源中的重要地位（我国煤炭资源总量占世界总储量的11%，石油占世界总储量的2.4%，天然气占世界总储量的1.2%）。根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。

洁净煤技术发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术。

根据我国国情，洁净技术包括：选煤、型煤、水煤浆、超临界火力发电、先进的燃烧器、流化床燃烧、煤气化联合循环发电、烟道气净化、煤炭气化、煤炭液化和燃料电池等。

资料在线

干馏与蒸馏

干馏与蒸馏是两种不同的过程。干馏是固态物质隔绝空气加强热使其分解产生新物质的化学变化过程。蒸馏是利用液体混合物中的各物质沸点不同，通过加热使沸点较低的物质先汽化再冷凝，从而达到分离的目的，是物理变化过程。

图6-37　蒸馏装置示意图

图6-38　干馏装置示意图

活动探究

一、以小组为单位调查目前国内外石油、煤、天然气等能源的现状和利用状况，形成一份调查报告或出一期板报。

二、以小组为单位，各选甲烷、乙烯、乙炔、苯四种物质中的一种，以生活中的化学为主题，以其日常生活中的应用为内容，查找资料，利用班会或自习时间组织一次演讲比赛。