煤的综合利用

煤的组成

• 物质组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。

• 元素组成：煤的组成主要以碳元素为主、还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

  煤燃烧时会产生$\ce{SO2}$、氮氧化物等有毒气体，所以应该将煤综合处理后再利用。

煤的综合利用

煤的干馏

• 定义：将煤隔绝空气加热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。

• 主要产品：

  • 出炉煤气

    产物名称	主要成分	主要用途
    焦炉气	氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳	气体燃料、化工原料
    粗氨水	氨和铵盐	用作化工原料、化肥
    粗苯	苯、甲苯、二甲苯	用作化工原料、炸药、染料

  • 煤焦油：主要是由各种芳香烃组成的液态混合物，根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法将进行分离可得到芳香烃。

    主要成分	主要用途
    苯、甲苯、二甲苯	用作化工原料、炸药、染料
    酚类、萘	合成材料，医药、香料、农药等的原料
    沥青	建筑施工、道路铺设、防水涂料

  • 焦炭：主要成分为碳，可用于炼钢、冶金、铸造、燃料等方面。

煤的气化

• 定义：将煤转化为可燃性气体的过程。

• 主要反应原理：主要是碳和水蒸气的反应：

  $C +H_2O(g)\xlongequal{高温}CO+H_2$

  • 煤气的主要成分为$\ce{CO}$和$\ce{H2}$，而$\ce{CO}$为有毒气体，使用时应注意防止煤气泄漏，以免中毒。
  • 煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染，提高煤燃烧的效率。

煤的液化

• 定义：把煤转化为液体燃料的过程。

• 分类：有直接液化和间接液化两种方式。

  • 直接液化：

    煤$\ce{+H_2->}$液体燃料

  • 间接液化：

    煤+水$\ce{->CO +H_2 ->[催化剂]}$甲醇

• 煤的气化和液化都是化学变化，它们都是使煤变成清洁能源的有效途径，同时煤的燃烧效率也有了很大提高。