煤化工的生产原理范文

导语：如何才能写好一篇煤化工的生产原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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Abstract： Based on the characteristics of Coal Chemical Technology course， and combined with the author's teaching experience， this article discusses on how to make students understand， recognize and apply the professional course. The author's teaching experience is stated in this article in hope of getting more improvements and support in the future teaching.

关键词： 煤化工工艺学；教学；体会

Key words： coal chemical technology；teaching；experience

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）02-0238-02

0 引言

《煤化工工艺学》是煤化工专业的专业必修课，煤化工专业在我校是属于化学工程与工艺专业的一个方向。为了顺应国家大力发展煤化工产业的大战略，培养煤化工专业的应用型人才迫在眉睫。而只有学懂《煤化工工艺学》，才能基本了解煤化工专业的实质内涵。《煤化工工艺学》课程的主要内容包含：煤的低温干馏、炼焦、炼焦化学产品的回收与精制、煤的气化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生产的污染与防治，内容涉猎了煤的绝大部分转化原理、工艺及其方法。通过本书的学习，可以使学生获得专业基本知识，具备在专业生产第一线工作的基本能力。所以教授好这门课程，并且使学生获得必要的收效显得尤为重要。

《煤化工工艺学》是一门以应用为主的专业技术课，学生学起来比较抽象难懂，因此比较科学而易懂的讲授方法，才能够与学生引起共鸣，达到较好的收效。这门课程的基础课是《煤化学》、《有机化学》、《化工原理》、《物理化学》等，作者本人讲授《化工原理》和《煤化学》课程多年，同时结合自己多年的生产实践经验，在驾驭这门课程方面谈一下自己的教学体会。

1 合理分配课时，顺应人才需求

我校引用的《煤化工工艺学》教材是大连理工大学郭树才老师编写的，建议课时80学时。而我校在教学计划中规定课时是128学时，大三下80学时，大四上48学时，因此在分配教学内容时，笔者将煤的低温干馏、炼焦、焦化产品回收与精制三大部分放在大三下的80学时里，把煤的气化、煤的液化、煤的碳素化、煤化工生产的污染与防治放在大四上。这样分配的优点在于：大三下的内容主要是传统煤化工的精髓，学生利用较多的学时理解、消化、吸收；大四上的内容主要是新型煤化工的知识，并且是传统煤化工与石油化工的交汇。从我校的特色办学里可知，我校的煤化工专业既保留了煤化工专业的特色，又吸收了石油加工专业的营养，具有大化工的优势。同时，由于国内现在煤化工的开发利用重点在煤气化、煤液化以及煤制天然气等方面，所以把新型煤化工知识放在这个学期学习，可以使参加应聘的同学很容易回忆起所学过的东西，面试时更有自信。

2 内容详略有当，紧跟学科前沿

郭树才老师的《煤化工工艺学》是按照80学时的课程来设计的，我们拆开来讲解，如果只理解课本上的知识远远不能满足教学需求，因此，必须依托课本，适度引进《炼焦工艺学》、《煤化学产品工艺学》、《煤炭气化工程》、《煤炭直接液化》、《煤炭间接液化》、《煤基醇醚燃料》、《煤化工过程中的污染与控制》等相关教学内容，才能达到既使课堂内容饱满，又使学生了解学科前沿，了解新装置、新技术、新工艺的发展动态，具有对新装备、新技术、新工艺、新方法理解、运用和掌握的初步能力。

比如在第一章，煤炭的低温干馏内容里，实质重点是煤的低温干馏和中温干馏的基本原理、工艺过程、主要设备以及主要技术，为第二章煤的高温干馏做足了铺垫。在讲解的过程中，笔者就结合国内的央企大唐国际比较成熟的“褐煤提质工艺”，以及《煤化学》教材中讲到的相关煤的基本性质与工艺性质来做适当重点讲解，这样，既使学生回顾起来《煤化学》课本上的基本重点知识，又使学生了解了煤低温干馏工艺的风向标，既满足了学生的专业好奇，又为未来就业打下良好基础。在第二章炼焦内容里，大量引进《炼焦工艺学》的基本原理、工艺过程、国内外主要焦炉类型、焦化工艺等的主要内容，同时也结合国内鞍山焦耐院与化六院开发并且使用的各类大型焦炉，展开评价，既使学生把握了煤的高温干馏的基本知识，也使学生认识到了煤焦化的瓶颈以及突破的入口，为未来煤高温干馏的技术研发打下深厚的基础。在第三章炼焦化学产品回收与精制一章，除了详细讲解煤气净化过程中如何提取并且回收重要的化学产品，同时也就目前比较看好的苯加氢工艺，以及煤焦油加氢工艺做了必要的阐述。使学生了解了课本知识的同时，也较好的把握了国内煤化工专业动态，为自己选择专业方向做好了准备。在第四章以后的煤炭气化、煤炭液化等新型煤化工知识方面，更是结合国内现在的煤化工产业动态，在讲解气化原理、气化设备、气化工艺的同时，结合本人对欧洲煤化工技术的考察，把学生引进以煤气化为基础的碳一化工领域，使学生对未来煤化工发展的大战略有了初步的思考，并对就业有了更深刻的认识。在煤化工产业的背后，实质是大量的能耗、大量的污染，如何解决，必须要使学生了解污染产生的主要环节，污染物的主要类型，针对不同性质的污染如何在生产的初、中、末，采用必要的技术消除。因此，学生在学习知识的同时，也知道了自己的专业不仅可以去煤化工行业去就业，也可以去环保、能源动力方面去就业，拓展了思维，开阔了眼界。

3 教学方法灵活，学科联系紧密，学生互动加强

在《煤化工工艺学》的教学过程中，如果仅仅是循规蹈矩地一味去讲解，学生会觉得枯燥、晦涩、难以进入模型。因此，教学方法的灵活多变可以促进学生的理解。

首先采用比拟的授课方式，为学生建立立体的图形，使学生对设备及工艺加深认识。比如在讲解煤加工的设备时，我们习惯称“炉子”，使学生与家庭里常见的火炉联系起来，建立形象化的模型，然后，把模型拆开来，逐一再理顺，大家就对设备有了直观的认识。然后又把“炉子”与化工生产中的“反应器”联系起来，大家就知道了在不同的领域，设备的叫法有所不同，但是原理基本相似；再就是在焦炉的认识过程中，我把学生坐的桌子和椅子分别形象地比拟成“炭化室”和“燃烧室”，使大家直观地对焦炉建立起了立体的印象，然后再把成焦过程中模型分解开来画在黑板上，大家就很直观地对“单向供热”、“成层结焦”有了更深刻的体会。其次采用相关专业课的知识关联，强化了专业理论的理解，同时也强化了相关专业课的应用。比如在学习《煤化工工艺学》之初，先复习《煤化学》相关知识重点，使大家为不同煤化度和不同性质、不同产地的煤种如何应用，对号入座；在讲到焦炉燃烧系统及烟囱的流体流动时，我们及时地与《化工原理》课程的精髓之流体流动和传热对接，把各个环节流体流动的性质分析到位，同时把如何废气循环和节能关键点抛给学生，使学生带着问题去思考，培养大学生分析问题和解决问题的能力；还有在讲解炼焦化学产品的回收与精制过程中，及时与《化工原理》里吸收及萃取的单元操作联系起来，使学生在学习本专业课的同时，把握了专业基础课如何应用的方法，既促进了本专业的理解，也促进了其他课程的学习，一举两得。再次，利用复杂的工艺流程路线图，强化训练，启发学生快速识别并分解工艺路线。教会学生如何去理清复杂的化产回收工艺流程图，然后再自己去设计工艺加工步骤，既可以快速地理清工艺，又可以把机械制图及AUT CAD用到实处。在工艺学的学习过程中，不仅仅是学会原理、工艺，认识设备，识别流程，更重要的还有如何去设计、开发，因此，组织学生讨论，带着问题去学习思考，利用相关知识去引导学生自己动手，写专业小论文，进行相关工艺设计，工艺计算以及工艺设想，掌握专业领域内工艺与设备的基本设计能力，很值得去推广。

参考文献：

[1]赵振新.《煤化工工艺学》的教学法思考[J].化工时刊，2012（07）.

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关键词：煤化工；循环经济；清洁生产；可持续发展

中图分类号：F270 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）08-0-01

一、前言

众所周知，我国是一个资源丰富的国家，同时也是一个资源贫瘠的国家，各种自然资源储量极不均匀，我国已探明的煤炭储量位居世界前列，而石油、天然气等资源仅占据很少一部分，这就决定了我国的能源结构以煤炭为主，并且在相当长的时期内不会改变。因此，如何有效地、有效地利用煤炭资源发展煤化工产业，是摆在人们面前的一项重要任务。

二、煤化工及主要产品介绍

煤化工即以煤为原料，煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要产品包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等，主要产品有甲醇、醋酸、醋酐、醋酸酯、二醋丝束、聚甲醛、DMF、甲烷氯化物、甲醇转乙烯、丙稀[1]等，煤化工工业在我国的重工业发展中占据重要地位，对国民经济的增长具有重要意义。

三、煤化工的发展现状

近年来，随着中国经济的持续快速增长，能源化工产业也得到了长足的发展，煤化工在中国的能源和化工领域占据重要地位，促进煤化工产业的健康发展，对于我国的节能减排工作、减少石油进口有着重要意义。中国的煤化工依托本国丰富的煤炭资源主要集中在煤焦油、合成氨以及甲醇的生产，总体水平较低，普遍存在着投资大、效益低、污染重、技术落后等问题，因此在发展循环经济，实现可持续发展的背景下，调整产业结构，发展新型煤化工势在必行。

四、发展循环经济，构建煤化工生态工业园区

生态工业园区作为循环经济的一种重要形态，是依据循环济理论和工业生态学原理建立的一种新型工业组织形态。它仿照自生态系统物质循环方式，在各成员之问通过共生组达到副产物和废物的交换，能量和废水的逐级利用，基础设施的分享等来达到相互间资源的最优化配置，从而实现园区经济效益和环境效益的协调发展[2]，建设煤化工工业园，可以实现资源消耗最小，经济效益最大化这一目标，有效提高地区可持续发展的能力。

1.实现产业结构调整，增强可持续发展的能力

目前，许多的资源型城市普遍存在着产业结构不合理，资源使用率低等问题，对煤炭资源的利用多处于初级加工的阶段，产品的附加值低，初级产品产能过剩，在很大程度上制约了当地经济的发展，导致越来越多的资源型城市面临严重的资源枯竭。同时受金融危机影响，国际油价的攀升，国内市场受到严重影响，煤化工产业面临着前所未有的困境，因此调整产业结构势在必行，要淘汰传统落后工艺，大力引进先进技术，以保护生态环境作为首要任务，积极引导煤化工行业朝着健康有序的道路发展。

2.实现煤炭资源的合理利用

发展循环经济必须改变原有的依靠煤炭的粗放式经营，发展集约型经济，实现资源的深加工和合理利用，增加产品的附加值，有效延长产业链。以忻州煤化工循环经济园为例，园区以煤化工循环经济为特色，以煤化工为基础，向下游精细化工发展，通过项目优选和合理布局，延长产业链，使园内部物料平衡，企业之间原料、动力的互用处于良性循环中，上游项目副产品废弃物作为下游项目的原料，确保煤炭资源的充分有效利用，基本形成了企业共生共赢、环境友好，资源节约、效益较佳的煤化工经济园区。

3.建设生态工业园区产业链

新型的循环经济应突破原有的“资源一产品一废物”的发展模式，变废为宝，即把废物进一步加工为原料，延长资源的加工链，使煤炭资源的利用实现最大化。这样一来，既减少成本，节约自然资源，又保护了园区的生态环境，避免了污染，完全符合循环经济和可持续发展的理念。如煤一焦化一焦油深加工产业链，焦炭是主要的煤炭加工产品，在生产过程中会产生一定量的焦油，利用率较低，煤焦油是一种重要的原料，在冶金、医疗、交通、化工等领域广泛利用。发展循环经济，在园区建设焦油加工企业，既可以有效解决焦化产业副产品焦油的利用问题，也可以减少环境污染。

4.资源循环利用计划

在建设生态工业园区的过程中，尽管在企业内部实施清洁生产，使生产的废料得到循环利用，但在生产过程中会最终产生一些无法使用的废料，对此，必须及时采取措施，对废水、废渣等进行加工处理和循环利用努力实现节污减排。

（1）工业污水的循环再利用。工业园区在生产过程中会产生大量的生产和生活污水，对这些污水要尽量做到循环再利用，由于园区内各企业的加工技术存在差异，因此，各企业产生的污水由各自的污水处理车间处理，处理后的污水既可用来发电，又可用于绿化、清洁路面等。

（2）粉煤灰及炉渣的再利用。园区企业在进行发电的过程中会产生大量的粉煤灰及炉渣，炉渣和粉煤灰用于水泥生产 ，这样可消耗一部分粉煤灰，此外，利用粉煤灰还能用来制砖，不仅能够有效解决粉煤灰的就地转化问题，而且清洁环保，具有广阔的市场前景和经济效益。

（3）工业废气的综合利用。在煤化工生产过程中，会产生大量的工业废气，如大量的部分送往铬盐厂利用CO2成分，部分的CO2可被铬盐厂利用，不仅可以减少CO2的排放，保护环境，同时还能减少铬盐厂的生产成本，实现经济效益和环境效益的双赢。此外，CO2在饮料、食品、化肥等轻工业也有广泛的利用。

五、结语

在可持续发展的战略引导下，越来越多的企业开始重视循环经济，面对市场经济的激烈竞争，我们只有不断利用新技术，有效地利用自然资源，降低生产能耗，发展循环经济，才是企业的立身之本。因此，我们只有紧紧抓住这个发展的战略机遇期，调整产业结构，大力发展循环经济，实现经济的发展与人口、资源、环境、生态相协调。

参考文献：

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关键词：煤化工；废水；再利用

中图分类号：X784 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0008-01

我国是一个工业大国，煤化工企业非常多，在这些企业的运行过程中，会排放出大量的废水，对环境有着严重的影响。与此同时，我国水资源短缺也是严重问题之一，在煤化工的废水中实行再利用对于环境的保护、水资源的节约等均有着明显的作用与意义。

1 煤化工废水水质特点

煤化工废水的水质当中，高盐分、有毒、有机浓度高、PH值等是主要的特点。煤化工当中的废水，高盐分是实现环境污染的主要因素，按照相关研究显示，我国大多数煤化工废水的污水处理主要障碍是盐分过高。对此，针对煤化工废水的水质特点，必须采取针对性措施，降低水质当中的盐分，尤其是盐酸的比例；煤化工废水的水质当中存在大量的有毒物质，其中有许多会导致人体中毒以及致癌。在这些废水进入到污水处理厂进行混合、调节之后，废水会被稀释，浓度会一定程度下降，但是仍然可能会对生态环境形成危害；就目前大多数煤化工废水的水质调查中都可以发现，许多煤化工企业的废水当中的有机物浓度非常高，并且许多有机物是无法降解的，再加上许多废水处理工艺在有机物降解方面的作用并不强，导致废水处理一直存在缺陷；废水PH值。当前许多煤化工工厂在生产过程中会使用大量的酸碱，虽然企业会采用相应的处理工艺，但是废水当中的PH值仍然不理想，再加上企业的废水处理工艺本身的质量问题，高酸碱性的污水排放一直以来都是煤化工企业无法根治的问题，导致周边的生态环境一直处于被污染的状态。

2 煤化工废水再利用处理措施

煤化工废水当中的物质主要来源于原煤性质、焦化产品的方式与工序，碳化的温度等等。废水回收工艺在设计刚开始，就需要根据废水的成本以及工厂的地段，采用合适的方案，从而获得最佳的效果。以下介绍几种常用并且有一定废水回收作用的处理方法。

2.1 物理处理法

物理处理方式主要是借助活性炭的吸附以及混凝沉淀技术对工业废水进行处理。按照水质的实际情况采用不同的处理方式，在条件允许时也可以采用两种方式。物理污水处理的方式具备成本低、水质稳定等特点，但是运行的成本相对而言比较高。混凝沉淀法主要是指在废水当中放入相应的混凝剂，促使废水当中的污染物质逐渐凝聚，从而更好的沉淀、筛出，常用的混凝剂主要有聚铝、铁盐等。活性炭吸附主要是通过活性炭、黏土等具备一定附着性的物质对废水进行混合，并将废水当中的污染物吸附或滤出。活性炭吸附方式是最为常见的处理技术，其能够去除大多数有机杂质，尤其是重金属等。

2.2 化学处理法

化学处理技术主要是借助化学反应的原理去除掉废水当中的有机杂质，从而促使废水达到水资源回收的质量要求，实现水资源在利用。当前，较为常见的方式主要是液氯消毒法和次氯酸钠消毒等。通过相关研究，液氯消毒法与次氯酸钠消毒会一定程度形成氯仿这一具备致癌性的物质，所以随着社会的发展，这两种消毒方式应不再使用。随之而来的便是臭氧消毒法。臭氧消毒法的原理主要是借助臭氧的分解，通过分解臭氧获得氧化性非常强的初生态氧，从而彻底性杀死病菌，实现废水处理的目的。臭氧消毒的整个过程中，不会形成任何致癌物质。

2.3 生物处理法

生物处理法主要是在更深层次的清理掉废水当中的可降解有机物以及氨氧。生物处理法大多数都是应用在大规模的废水处理当中，其初期的成本投入比较大，但是运行的费用并不多。以生物膜技术为例，生物膜技术主要是针对废水当中的主要成分，高密度的培养活性菌，并将其投入到废水当中，从而分解、转换，实现净化水的目的。生物膜技术是近些年应用在废水处理的新技术，具备高效、实用、便捷等优势，在水资源净化领域中有着非常广阔的应用前景。当前应用最多的生物膜技术有超滤、反渗透、纳米过滤等技术。

3 结语

综上所述，煤化工废水大多数都是复杂的有机废水，煤化工废水的处理技术需要从污染控制学、水质学以及环境工程学等多方面着手进行研究，当前对于煤化工废水的再利用处理技术仍然存在许多缺陷，这就需要相关人员提高对该处理技术的研究，促使煤化工废水问题得以真正解决，在提高企业环境效益的同时，提升经济效益。

参考文献

[1]董利鹏.煤化工废水处理与回用技术研究[D].吉林建筑大学，2015.

[2]解榍.浅议煤化工废水的再生利用[J].科技传播，2010，17：123+125.

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煤化工废水主要来源于煤炼焦、煤气净化和化工产品回收利用等生产过程。这种废水中的水质以酚和氨为主，其中还含有300多种污染物质，主要有焦油、苯酚、甲酸化合物、氨、氰化物、COD、硫化物等，其中氨氮200-500mg/L，是一种具有难降解有机物的工业废水，十分典型。而CODcr的含量甚至高达5000mg/L。废水中易降解有机物主要是萘、呋喃、咪唑类等酚类和苯类，而难降解有机物则主要是喹啉、异喹啉、联苯等。煤化工废水的色度和浊度较高的原因是废水中含有各种生色集团和助色集团物质来使其色度和浊度高。

二、煤化工废水处理方法

煤化工废水处理工艺路线基本遵行：物化预处理+A/O生化处理+物化深度处理。

1.预处理

废水预处理大多是用隔油、沉淀、气浮等物化法，其中隔油法分为重力分离型、旋流分离型和聚结过滤型，而重力分离型又分为平流式（API）、斜管式（CPI）、平流斜管式（API-CPI）、平行波纹板式（CPS）、斜交错波纹管式（OWS）隔油池和重力沉降分离隔油罐等；气浮法则包括溶气气浮、扩散气浮和电解气浮等。若工业废水中含较高浓度的酚和氨，则需要对酚和氨进行回收预处理。对于酚的预处理方法一般有蒸汽脱酚法、吸附脱酚法、溶剂萃取法、液膜技术法、氧化法和离子交换法等，工业上常用溶剂萃取法做酚的预处理，溶剂为异丙基醚；对于氨来说，一般采用蒸汽汽提-蒸氨法。

2.生化处理

煤化工废水经过预处理后，再进行生化处理，一般采用厌氧/好氧法、厌氧/缺氧/好氧法、、生物接触氧化、载体生物流化床、序批式活性污泥、上流式厌氧污泥床和在活性污泥曝气池中投加活性炭等进行处理。一般来说，当用好氧法处理过后，需要针对废水的特性再进行再处理。

（1）厌氧/好氧法：厌氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用进行脱氮、脱碳的原理的普通活性污泥法改进的方法。污水经过预处理后，在进行厌氧/好氧法处理，COD质量浓度和氨氮的质量浓度均会下降，其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67%，55%和70％，而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20％。采用厌氧固定膜－好氧生物法处理煤化工废水，也得到了比较满意的效果。

（2）厌氧/缺氧/好氧法：厌氧/缺氧/好氧法中的厌氧处理，是为了把废水中难以降解的有机物变为链状化合物，长链化合物变为短链化合物。这种方法用于焦化废水处理，当焦化废水经过处理后，废水中的COD质量浓度、挥发酚的质量浓度和氨氮的质量浓度均会大幅度的降低，比如说：COD质量浓度会由3257mg/L降至143.5mg/L。

（3）载体生物流化床：载体生物流化床主要是运用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓风曝气系统和填料及筛网系统组成。利用载体生物流化床，不仅能够在生化处理前端高负荷脱除COD，生化处理后端高负荷脱除氨氮，而且还能代替BAF进行深度处理。载体生物流化床投资成本少，仅是活性污泥曝气池投资成本的70%，并且所占的面积也相对较小，仅仅占活性污泥曝气池的一半。其密度低，填料易丢失，需要专业人员进行专业性的技术操作。

（4）序批式活性污泥：序批式活性污泥是根据好氧、厌氧微生物自身的代谢机能，在进行好氧和厌氧交替反应过程中降解污水中的有机物和氨氮等污染成分的原理对传统活性污泥法进行改良后的产物。应用序批式活性污泥处理后的污水能够达到《合成氨工业水污染物排放标准》中一级排放的标准。

（5）上流式厌氧污泥床：上流式厌氧污泥床能够使大部分的有机物转化成甲烷和二氧化碳，并且能够利用反应器上部的分离器分离气体、液体、固体。生化法能够较好地去除废水中的苯酚类和苯类物质，但是对于一些难降解的有机物比如说喹啉类、吲哚类、咔唑类等效果较差。所以，近年来对煤化工污水防治技术研究方兴未艾,出现了生物膜反应器、湿式氧化、等离子体处理、光催化和电化学氧化等先进技术,这些技术已在某些煤化工企业得到实施或取得试验成果,由于应用成本普遍较高,所以还未大规模推广应用。

3.深度处理

经过生化处理的煤化工废水，出水的CODcr、氨氮等质量浓度大幅度下降；但是，因为存在难降解有机物，生化处理后的COD、色度等仍然没有达到可以排放的标准，因此，需要继续进行深度处理。深度处理方法主要有：超滤、反渗透、混凝沉淀、絮凝沉淀、活性碳吸附和化学氧化、MBR等。有研究发现，强化生物脱碳脱氮以臭氧生物活性碳技术作为深度处理单元和回收工艺来处理煤化工废水后，废水中的高COD、高氨氮质量浓度大幅度下降，具有很好的处理效果，其水质可以达到《城市污水再生利用工业用水水质》的标准。（1）臭氧生物活性碳技术通过对臭氧生物活性碳技术在深度处理过程中的强化生物脱碳脱氧及回用工艺处理煤化工废水时，发现了此工艺技术对于COD、高氨氮中所含油不容易降解煤化工废水的处理时，有着非常良好的废水处理效果，处理出来的水质符合《城市污水再生利用工业用水水质（》GB/T19923-2005）标准。

4.膜浓缩废水的蒸发处理技术

煤化工废水进行浓盐水处理时所用的浓盐水主要是来源于双膜处理后的反渗透浓水，含有盐质量浓度为3000-25000mg/L。一般采用膜浓缩和热蒸发技术来进行浓盐水的再浓缩。把含盐量较高的盐度提升到50000到80000mg/L之后，就进行蒸发处理，通常使用的是机械蒸汽压缩再循环技术，处理废水的过程中，所需要的热能，是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷却时所产生的热能。处理过程中不会流失潜热。处理过程中只需要消耗一些废水（蒸发器内的）以及所产生的蒸汽和循环的冷凝水还有电能等。蒸发器将盐含量提升到了20%之上。所排出来的盐卤水被输送到蒸发塘通过自然地蒸发，结晶干燥后成固体，运到堆填区埋放。膜浓缩技术经常用于浓盐水处理的前段，可以将废水中的盐质量浓度提高到50000-80000mg/L，膜浓缩技术处理成本较低、规模大、技术成熟，能够减小浓盐水处理后续蒸发器的规模，这样能够降低成本并节约资源。伴随着环境保护的呼声高涨，在未来的煤化工业的发展中也将是低成本投入、高产量回报，降低污染，进行可循环的发展。使污染物可以减少量化、得到循环利用，提升资源的可使用率，将经济实现可持续化发展。

三、结语

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社会经济迅猛发展，带动了工业的进步。煤作为我国的动力能源，在社会生产生活中发挥着极为重要的作用，为煤化工业的发展创造了机会，煤化工产品在生产过程中对生态环境的影响也成为全社会关注的焦点。本文主要从当前煤制聚甲醛废水处理工艺现状出发，对煤制聚甲醛废水处理工艺进行深入研究。

关键词：

煤化工业；聚甲醛废水；处理工艺；现状；深入研究

煤作为我国重要的动力能源，使得煤化工业在我国得到非常迅速的发展。煤制聚甲醛是煤化工业的新兴化工产品，以甲醛为原料，在生产过程中会产生大量的高浓度废水，造成地球地表水质恶化以及水生态破坏，对煤化工企业实现可持续发展目标造成成了极为不利的影响。截止到目前为止，我国尚未研究出处理煤制聚甲醛废水的有效方法，所以，在生态环境治理背景下，找出解决处理煤制聚甲醛废水的有效方法已经成为煤化工业的重点工作，只有这样才能对煤化工业实现可持续、长远发展目标提供充分的保障，同时也会对社会经济、生态环境治理工作产生重要影响。

1当前我国煤制聚甲醛废水处理工艺现状

煤制聚甲醛以甲醛为原料生产，在生产过程中会产生大量的高浓度废水，其排放的废水呈酸性，废水中的有机成分为甲醛、三聚甲醛、二氧五环以及甲醇等，其中甲醛的浓度最高。甲醛对人体健康会产生极为不利的影响，甚至会威胁人的生命安全。含有高浓度的煤制甲醛废水排放，会对地表水形成严重污染，造成水生态破坏的问题；废水经过蒸发，会对空气质量形成不利影响。总之，煤制聚甲醛废水的排放会对人体健康和生态环境形成极为不利的影响。虽然，截止到目前为止尚未形成成熟有效的煤制聚甲醛废水处理方法，但是，煤化工企业为了走“绿色”发展之路，实现可持续发展目标，就需要将研究煤制聚甲醛废水处理方法作为工作的重点。现阶段，煤化工业常用的煤制聚甲醛废水处理方法为A/O工艺。该工艺原理是，将进水经过石灰调碱后加热，并在其催化作用下促使聚甲醛类物质发生聚合反应，并生成糖类物质。将糖类物质中和沉淀并利用反应器促使其发生化学反应，再对其进行生物接触氧化，对氧化后的废水经过二沉池作用后再排放。这种处理工艺的缺陷是，由于聚甲醛类物质浓度太高，糖化反应不完全，不能保证甲醛的去除率，将这种废水排放，会对生化系统稳定运行造成极为不利的影响。另外，煤制聚甲醛废水处理中需要对进水先升温再降温，然后进行调碱中和，在这个过程中产生的能耗和药耗大，同时对废水进行石灰调碱，会使水中的钙离子对后续生态系统的运行进行压制，不利于其危害成分的降解，难以实现煤制聚甲醛废水处理的重要目标，也难以在废水处理过程中提高经济效益。废水处理不完全又会对人体生理健康产生威胁，不利于提高其社会效益，对煤化工业实现可持续、长远发展目标造成阻碍。

2煤制聚甲醛废水处理工业的优化

2.1优化糖化法

煤制聚甲醛废水处理工艺的应用实践表明，废水处理工艺还存在很多问题，其中，聚甲醛类物质浓度太高，糖化反应不完全，不能保证甲醛的去除率，是影响煤制聚甲醛废水处理质量的关键性因素。因此，在现阶段展开煤制聚甲醛废水处理工艺的深入研究活动中，必须及时优化糖化法，促使糖化法可以充分发挥其重要作用。对煤制聚甲醛废水进行深入研究发现，当甲醛浓度小于5mg/L的时候，生化系统处于稳定状态；当甲醛浓度大于5mg/L时，就会抑制生化系统中的微生物对有机物降解；而当甲醛浓度达到500mg/L时，生物耗氧过程基本终止。现阶段对糖化法的优化，即利用氧化氢和催化剂中的二价铁离子组成的氧化体系，在二价铁离子的氧化作用下，促使水分子分解，最终被氧化成为对生态环境不会形成危害的二氧化碳和水等无机物，将这种无机物废水排放就不会对地表水形成污染，也不会破坏水生态环境，有利于生态环境治理工作进一步发展，对煤化工业实现可持续发展目标具有极为重要的作用。

2.2在二沉池处理后增加混凝沉淀池

在A/O煤制聚甲醛废水处理工艺中，二沉池处理为最后的处理环节，主要目的是为了进一步提高煤制聚甲醛废水处理质量。这就需要在二沉池处理后，投加相应的混凝剂，改善水质，促使排出废水中不再含高浓度的甲醛等危害人类生理健康的元素，将处理过的废水排放出来，经过循环成为可重复使用的水资源。这样做，一方面有效提高了水资源的利用率，另一方面，对废水的处理，使其成为社会生产生活中可以利用的水资源，既可以为社会走可持续发展之路奠定坚实的基础，也可以为化工业的发展提供充分的保障。为了提高煤制聚甲醛废水处理经济效益，在确保废水处理质量的同时，可以选择同样性能的处理材料，对于混凝剂的选择就可以在聚硫酸铁和聚氯化铝中选择。其中，聚硫酸铁不同于一般的混凝剂，具有极大的分子量，非常好的吸附、凝聚沉淀性能，在煤制聚甲醛废水处理中使用这种方法，可以提高重凝性能，促使沉淀后的水质在规定pH值范围内。相比聚硫酸铁，聚氯化铝应用范围更广，适应性也更强，在煤制聚甲醛废水处理中应用这种方法，可以迅速形成较大的矾花，具有非常良好的沉淀性能，适宜的pH值也非常广泛。煤化工业在煤制聚甲醛废水处理中要提高经济效益，控制运营成本，就需要对两种处理材料进行比较，在保证废水处理的同时，选择经济性更高的处理方法。通过对聚硫酸铁和聚氯化铝的经济性比较发现，聚硫酸铁的经济性更强，因此，在煤制聚甲醛废水处理工艺中应该广泛应用聚硫酸铁，并不断优化废水处理方法，只有这样才可能实现煤制聚甲醛废水处理的重要目标。

3结束语

综上所述，在生态环境治理大环境下，要加强煤制聚甲醛废水处理工艺研究，不断优化煤制聚甲醛废水处理方法，成功解决煤制聚甲醛废水排放问题，为美化工业实现可持续发展目标奠基。

作者：王俊 李宁 单位：陕西陕化煤化工集体有限公司

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关键词：煤化工 高压煤浆泵 国产化

中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0092-02

1 煤化工市场的回顾与展望

近年来，我国能源化工产品的需求出现较高的增长速度，煤化工在我国能源、化工领域中已占有重要地位。随着煤化工新工艺、新技术的发展，给上游设备行业提出新的挑战，这也促进了煤化工装备行业的技术进步。过去的一年是中国新型煤化工产业示范取得重要成果的一年。煤制烯烃与煤制油的工业化示范装置运行取得新突破，煤制合成天然气和煤制乙二醇示范装置也处于积极推进过程中。在高油价和能源供应紧张的趋势下，新型煤化工为未来中国的油气资源补充和部分替代开辟了新方向，前不久国家发改委了要在云南、新疆、贵州、蒙古、陕西、山西等地选择煤种适宜、水资源相对丰富的地区，重点支持大型企业开展煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等升级示范工程建设，加快先进技术产业化应用。

2 高压煤浆泵在煤气化装置中的重要性

在煤化工生产工艺系统中，隔膜泵是煤气化装置心脏设备，煤气化工艺流程先进，技术要求高，而且生产过程中属于连续性生产。而隔膜泵连续运转率直接决定了整个气化装置能否正常生产。该类型泵的设计、制造涉及机械、电子、液压、材料、橡胶密封等多学科技术，技术复杂，鉴于高压煤浆泵必须要保证能长周期不间断地连续稳定运行，一次短暂的停运都会带来很大的经济损失，故而高压煤浆泵的选择非常关键，性能高求很高，考虑到要使煤浆与传动部位隔离，煤气化装置的高压煤浆泵都选用隔膜泵，高压隔膜泵技术较为成熟、目前被用户广泛选择的有荷兰GEHO、中色泵业、德国FELUWA等三家。高压煤浆泵是煤气化装置的心脏设备（见图1）。

3 国产高压煤浆泵的工作原理以及技术参数

高压煤浆泵是上世纪七十年代在往复式活塞泵基础，增加隔膜室演变而来，实现了输送介质与活塞的隔离，从而创造了一项 全新的先进输送技术和设备。具有易损件寿命高、维修简便、连续运转效率高、运行成本低、高效节能环保等诸多新优点和新特点，高压煤浆泵的结构型式是指活塞的单双作用、活塞缸数、活塞的立式及卧式。隔膜泵有双缸双作用、三缸单作用卧式结构，多缸单作用立式结构等，常用的为双缸双作用、三缸单作用卧式结构。双缸双作用、三缸单作用隔膜泵，均由传动系统、动力端、液力端、液压辅助系统、进出料补偿系统、控制系统组成。

高压煤浆泵的技术参数是指基本性能参数、连续运转率及易损件寿命、输送介质及运行工况参数。

（1）基本性能参数是指输送的流量、吸入压力、排出压力、电动机功率及调速性能、泵的重量、泵的外形尺寸等。

（2）连续运转率是指泵的工作制及效率。

（3）易损件寿命是指橡胶件及阀件等的寿命，这两个参数是相互关联的。

（4）输送介质参数是指所输送的介质的密度、粒度、粘度、酸碱性、温度等。

（5）运行工况参数涉及隔膜泵选型的经济性、合理性。

合理选择输可靠、经送泵型是保证整个工艺系统济运行的关键，应具体考虑如下因素。

（1）输送介质的重度、粒度、介质的浓度、温度、磨蚀性。

（2）泵型对管路运行工况变化的适用性。

（3）泵的吸入性能及效率、安全可靠性。

另外高压隔膜泵的正常稳定运行对所处工况是有严格的要求，其条件为：严格的粒度分布；介质的两相流特性；吸入性能条件及吸入、排出的压力脉动；多台泵时的峰值叠加问题等。

4 中色品牌高压煤浆泵在中石化南化公司的应用

南化公司合成氨部煤气化装置在石化（煤化工）系统的同类装置中具有代表性。装置现有两套煤气化炉，操作压力达8.5 MPa（为目前国内、外最高压力），操作温度为1250 ℃～1300 ℃。单炉产气能力能满足日产1000 t（30万吨/年）合成氨系统的需要。合成氨系统是全公司最重要的一套生产系统，工艺流程长，其运行情况直接影响到公司生产全局，一次系统停车损失在500万元以上。由于高压煤浆泵不能在线切换，生产过程中，高压煤浆泵的瞬间的停运，将造成3200单元（气化工序）及后继的300单元（CO变换工序）、400单元（低温甲醇洗工序）、500单元（液氮洗工序）、600单元（氨合成工序）全系统跳车。因此南化公司对煤浆泵制造厂家的选择极为重视，在泵的选购工作中，公司领导亲自参与，经过了认真地考查和筛选，最终选定了2家煤浆泵制造厂。分别为荷兰GOHE公司和中色泵业公司各签订了一台高压泵。按公司原构想：GEHO泵为首选运行泵；因2006年时中色泵业泵业绩多在矿业行业，在高压煤气化装置尚无业绩，故作为备选，公司对煤浆泵制造厂家的选择极为重视，在泵的选购工作中，公司领导亲自参与，经过了认真地考查和筛选，最终选定了2家煤浆泵制造厂，其中一家为荷兰GOHE公司，一家为中国有色（沈阳）泵业有限公司。其中，与GOHE公司签订了一台高压泵；与中国有色（沈阳）泵业有限公司签订了一台高压泵，两台低压泵。这是南化公司在国内、外高压煤气化系统首次选用中国制造的煤浆隔膜泵，并在高压煤浆泵设备的国产化研制过程中，发挥了积极的作用。此前，高压煤浆泵长期为国外品牌所垄断

中色泵业高压煤浆泵投入运行后，设备运行工况正常，可以长周期稳定运行，累计运行时间为21900 h，经过一年来的多次运行检验，可以满足（8.5 MPa）煤气化装置的生产要求。生产过程中，该泵的故障率较低。

经过六年多来使用情况出乎意料：两台煤浆泵的导致装置停车的次数累计统计比为GEHO泵∶中色泵业泵=7∶3。

中色泵业高压煤浆泵在泵进口管线的尺寸设计上值得肯定，运行期间泵的主电机电流稳定，而进口泵在运行期间曾多次出现大的电流波动和堵转，造成跳车；此现象与进口泵的进料管线的尺寸设计不妥有关，现已按中色泵业煤浆泵的修改进口管线，修改后，其主电机的电流波动和堵转的现象消失。高压煤浆泵的型号（见图2）。

5 结语

国产高压煤浆泵有广泛、良好的使用业绩，技术成熟。国产化技术可行，没有风险，相对进口高压煤浆泵在费用、运输、备品备件、技术交流和技术服务上具有较大的优势，如果能在精加工、外观设计等方面作进一步的改进，将在国内、外具备更大的市场竞争力。

参考文献

[1] 外商投资产业指导目录[M].2011年修订.

[2] 中国煤化工月报.

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关键词煤化工污水处理工艺

中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 文章编号：

煤化工企业排放的污水以煤的气化过程产生的污水为主。煤气化污水是高温高压洗涤煤气后的洗涤水经热量回收、絮凝沉淀后排放的部分污水[1]，主要污染物为氨氮、硫化物、氰化物、COD、BOD、SS等，其水温、硬度、SS、氰化物和氨氮含量都较高是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。废水若未经处理或处理不当随意外排, 将对水体产生严重污染, 因此实现煤化工污水的达标排放有十分重要的意义。

目前国内处理煤化工污水的技术主要采用生化法，生化法对废水中的有机污染物有较好的去除作用[2]，但由于污水中所含有的氰化物浓度较高，对后续生物处理系统中的微生物有毒害和抑制作用。因此，首先采用适当的物化法去除氰化物等有毒物质，然后通过生化法去除污水中的有机污染物。煤化工污水经生化处理后一般可满足排放标准，若不能满足，需要进一步降低COD、氨氮、色度和浊度等指标。

1．预处理

对煤气化生产废水中的氰化物可采用碱性氯化法处理，分两级反应：一级反应是先将氰氧化局部氧化为氰酸盐。反应如下：

CN-+ClO-+H2OCNCl+2OH-

CNCl+2OH-CNO-+Cl-+H2O

二级反应是将氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮。反应如下：

2CNO-+3OCl-+H2O2CO2+N2+3Cl-+2OH-

2．生化处理

对于预处理后的煤化工污水，国内外一般采用缺氧、好氧生物法处理（A/O工艺）。A/O工艺在去除水中碳污染的同时，能有效去处氮和磷的污染。但A/O工艺不足之处为：若沉淀池不及时排泥，易污泥上浮，使出水水质恶化；如需提高脱氮率，需要加大混合液回流比，使运行费用增高，同时可能影响反硝化过程，脱氮率很难达到90%。针对煤化工污水的特点，近年来出现了一些新的处理方法，如HBF工艺、PACT法、BAF工艺、厌氧生物法等：

（1）HBF工艺

HBF工艺是综合活性污泥法与生物膜法的优势，进行COD、氨氮的降解与转化，其实质是连续的前置反硝化+连续好氧硝化+后置反硝化后接两座交替运行的序批反应沉淀池。因此具有两段A/O法的生物脱氮功能和序批反应、分离(SBR)一体化特性。由于在好氧池及序批沉淀池内增加固定式酶浮填料，该方法为各种优势微生物的生长繁殖创造了良好的环境条件和水力条件，使得有机物的降解、氨氮的硝化、反硝化等生化过程保持高效反应状态，有效地提高生化反应传质条件及分离效果，促进了生物降解效率的提升[3]。

（2）PACT法

PACT法是一种向活性污泥系统中投加粉末活性炭,形成复合式生物反应器的新型水处理工艺。其工艺特点是PAC颗粒包裹在活性污泥絮体中,通过活性炭吸附和生物降解的有机结合,强化活性污泥絮体的净化功能,提高系统的处理能力，利用活性炭粉末对有机物和溶解氧的吸附作用，为微生物的生长提供食物，从而加速对有机物的氧化分解能力。既提高了污泥的吸附能力，也提高了COD的降解去除率。此外，PACT法能处理生物难以降解的有毒有害的有机污染物质。

（3）BAF工艺

曝气生物滤池是一种新型的高负荷浸没式固定生物膜反应池，它结合了活性污泥法和生物膜法各自的优点，并将生化反应和物理过滤(即生物降解去除BOD和固液分离去除SS)两种处理过程合并在同一个反应池中完成。因此，该工艺容积负荷可以很高，出水水质好，无需另设二沉池，无污泥膨胀问题。

（4）厌氧生物法

一种被称为升流式厌氧污泥床(UASB)的技术用于处理煤化工污水。该法是在升流式厌氧生物滤池的基础上发展而成的，废水自下而上通过底部带有污泥层的反应器，反应区由生物颗粒污泥层及絮状污泥层组成，大部分的有机物在此被微生物转化为CH4和C02，在反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。

3．深度处理

深度处理一般多采用物理化学方法，主要有混凝沉淀、吸附法、催化氧化法及超滤、反渗透等膜处理技术。

（1）混凝沉淀法

混凝沉淀法是在污水加入混凝剂如铝盐、铁盐等来强化沉淀效果，使废水中的悬浮物质在混凝剂的作用下聚集沉降，以达到固液分离的过程。该方法可有效降低废水中的浊度[4]，并可去除污水中的某些溶解性物质。

（2）臭氧-生物活性炭法

臭氧活性炭联用深度处理技术采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的方法。其基本原理是在炭层中投加臭氧，使水中的大分子转化为小分子,改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可能性，使大孔内活性炭表面的有机物得到氧化分解，从而使活性炭可以充分吸附末被氧化的有机物，达到水质深度净化的目的。该法能有效地降低AOC（生物可同化有机碳）值，使出水的生物稳定性大为提高。

（4）膜分离技术

膜分离技术是以高分子分离膜为代表的一种新型的流体分离单元操作技术。它的最大特点是分离过程中不伴随有相的变化，仅靠一定的压力作为驱动力就能获得很高的分离效果，是一种非常节省能源的分离技术。污水深度处理中常采用超滤+反渗透工艺，超滤可去除废水中大部分浊度和有机物，并能减轻反渗透膜的污染，反渗透用于降低矿化度和去除总溶解固体，对二级出水的脱盐率达到90%以上。

（5）高级氧化技术

由于煤化工污水中的有机物复杂多样，通过生化法处理并不能完全去除难生物降解的有机物，而高级氧化法在反应中产生活性极强的自由基（如•OH等），自由基能够无选择性地将污水中的有机污染物降解为二氧化碳和水，达到无害化目的。

4．总结

由于我国是贫油、少气、多煤的能源结构，决定了现阶段煤仍然是主要的能源[5]。煤化工业可从煤中提取多种产品，这大大提高了煤的综合利用价值，而相关污水工艺技术的使用是提高水资源综合利用率、缓解水资源短缺矛盾、减轻水体污染、实现有限水资源的可持续利用的有效途径之一。因此，煤化工企业应结合自身特点，合理选择水处理工艺，最大限度地减少污水外排，使该产业与生态环境实现共赢。

参考文献:

[1] 关于提高煤化工污水生化系统处理效率的探讨[J].神华科技.2012[4].

[2] 煤化工污水处理的工艺选择[J].工业技术.2011[6].

[3] 氯碱氧化/混凝气浮/HBF-N联合工艺处理煤化工综合废水[J].广东化工.2010[6].

[4] 浅析煤化工企业污水排放治理[J].商品与质量科学论坛.2010[2].

[5] 煤化工企业污水的深度处理[J].科技论坛.2011[21].

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自动化技术在各行各业中都有较为突出的表现，成为各行业工作的新重心。煤化工企业作为国民经济的重要基础，自动化仪表在其工作中应用更为普遍，成为了煤化工企业工作之中重要的工程项目之一。自动化仪表的应用作为有效的提升工作效益以及工作的效率的重要方式，其中重要的应用方式及工作流程中涵盖自动化仪表设计、施工以及调试三个方面。在煤化工企业之中对使用仪表的要求较高，不仅需要极高的专业性还需要具有更高的副属性。对于仪表的设计工作需要设计人员就有较高的专业能力及与时俱进的发展观，能够对现代科学进行综合性的分析，与其他学科知识紧密联系，形成系统化的设计模式及设计方案。仪表自动化系统的设计及应用是项较为复杂的工程项目。

二、仪表分类

1.温度仪表

煤业、石化作业现场或是管道内的介质温度基本都要进行指示控制，大体温度在零下200摄氏度至零上1800摄氏度之间。大部分应用接触式的测量方法。现在水银玻璃温度计大多已经被双金属温度计所取代，较为常用的为热电阻或是热电偶。

2.压力仪表

其与安全生产息息相关，故此压力仪表为自动化系统工程中的重点项目。压力范围可达300兆帕斯卡，压力传感器、变送器以及特种压力仪表利用较多的作用原理，并且还能够应用于多种不同性质物质的压力测定，精度较高。压力表可分为液柱式、活塞式以及弹性式三类。

3.物位仪表

在石化行业之中多以液位测量为中心，因测量过程和被测物的特性的紧密相连，故此除去浮力式仪表之外，对于物料仪表而言无通用设备。

三、仪表的设计工作

1.存在的不足

煤化工企业在仪表自动化系统工程设计及应用之中有各种不足，其影响着企业整体能力的提升，更是造成工作效益及效率低下的主要原因，所以必须对仪表自动化系统设计给予高度的重视，对其中的细节进行具体的分析，从而提升企业自动化的程度，并且仪表在此系统之中的作用至关重要，将用户的需求作为仪表设计的根本出发点，对其设计更应该注重合理性及科学性。一部分煤化工企业仪表自动化系统的制作单位并没有做到从用户的实际需求出发，对仪表的选择不具有合理性。所以，设计单位需要从实际用户端的工艺参数、工艺介质性质以及工艺环境的情况进行合理的仪表自动化设计工作。

2.设计选型

设计单位在对仪表的型号进行选择时，要充分发挥用户需求为第一原则的宗旨，根据实际的情况进行选择工作，煤化工企业仪表的选择要充分考虑仪表的经济性、先进性。

(1)体现仪表的科学性

仪表自动化系统的设计阶段要考虑费用的支出情况。将控制系统及检查点的重要程度设为依据，并且做到将经济性与先进性高度统一的基本原则，来完成仪表自动化的选型工作。

(2)工艺标准

仪表自动化系统是为工艺服务的，针对进行现场安装的仪表需要与用户端的技艺参数及介质高度匹配，根据用户实际所处的环境及技术要求选定所需仪表。

(3)选型的统一

针对较大的自动化工程项目，各分项工程极有可能是由多施工单位及施工人员合作完成。这样的合作模式容易出现各施工单位使用仪表的制造厂商不是同一家，给之后的工程施工以及仪表的管理工作带来了相应的问题。故此，在设计的初级阶段对仪表的使用明确标注厂商及型号等，保证选取的仪表与使用企业匹配，提升企业的工作效率。

3.设计工作中的注意事项

在设计阶段要高度重视其科学性、智能性，设计中的输入及管理均通过P&ID图中的主板图自动处理；明确需要进行修改时的参考标志；对于重要仪表制造厂商包含DCS点的数据录入全部实行无纸化处理；仪表的选用最好为知名的制造厂商，其能够提供系统设计中的技术支持；保证设计的合理性；设计阶段要从国内外最为先进的科学技术之中汲取营养，防止设计出现失误或是问题，提升我国仪表自动化系统的设计水准。

四、结语

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关键词：：独立学院；化工设计；教学改革

化工设计是将一个系统（如工厂、一个车间或一套装置等）全部用工程制图的方法，描绘成图纸、表格及必要的文字说明，也就是把工艺流程、技术装备转化为工程语言的过程。化工设计是一门综合课程，需要四大基础化学知识，同时还必须具备化工原理、化工热力学、化工机械设备基础、化工仪表及其自动化、化学反应工程等各专业知识，其内容多，覆盖面广，实践性极强。

河北联合大学轻工学院是一所工科院校，化学工程与工艺专业主要为工业分析和煤化工两个方向，毕业生的就业方向大多以煤化工领域为主。因此，将化工专业基础设计课程与煤化工的知识穿插结合，加强化工专业基础设计课程建设和实践教学改革，能够为培养具有较强实践能力和创新精神的煤化工应用人才，奠定良好的基础。此外，为加强学院的品牌建设，加强学院化工专业毕业生的实践能力和适应能力，开展化工设计课程的实践教学改革是十分必要的。

一 独立学院开展化工设计课程教学存在的问题

1.目前，绝大多数高校为适应"厚基础，宽口径"的高等院校育人教育新模式的要求，将化工设计这门课定义为工程实践类课程，但实际运行过程中大部分高校由于专业课学时的压缩，普遍仅为32学时[1]。高校专业课程都有一定程度的可是压缩，造成课程学时有限，难以满足课程教学要求。教师在授课过程中往往依照理论课程的方式来讲述，条条理论多，上机练习少，仍然讲授一些设计的规定，通则、物料衡算和能量衡算等内容，使工程实践性质流于形式，不利于学生动手能力的培养，更谈不上工程能力的培养，常此以往不但影响学生工程能力的培养，而且也不利于教师教学能力的提高。目前，许多高校对此进行了一些改革探讨。例如浙江大学吴嘉老师在讲述化工设计课程时，每次尽一个小时的讲解，其余大多数时间让学生设计案例，以此来推动学生的学习兴趣和工程能力的训练，取得了较好的学习效果。

2.由于大多数学生高考第一志愿选择不是化工专业，而是从其它专业调剂过来，从入学时就对化工不感兴趣，觉得化工厂大多在郊区，工作环境差，待遇不高，有毒有害物质比较多，比较排斥化工专业的学习，许多学生觉得以后不愿从事化工行业，学得好不好都无所谓，得过且过心态严重。加之，课程中各类规定和国家准则、规范较多，内容较为枯燥，更使得学生的学习积极性较差。

3.化工设计课程具有实践性。因此化工设计课程的教学也应分为理论教学环节和实践环节。但大部分高校都未安排课程的实践环节。导致学生在课程学习中与实际结合不够紧密，无法对课程有良好的认知能力。

4.独立学院的大学生作为我国大学生的重要组成部分，既有一般大学生的共性，也有自身特点[2]。独立学院的生源质量偏低，学生的学习能力和自我管理能力也相对较差。特别是在综合素质方面，学生的综合实验能力和工程实践能力水平与一本、二本高校相比存在较大差距。如果在化工设计课程教学过程以"教师为主"传统教学模式来进行授课时，会更容易导致学生感到课程枯燥无味，无法发挥学生的主观能动性；学生仅仅是被动的接受一些概念的理论知识来应付考试，难以提高学生的工程设计能力，因此，达到预期的教学效果更是难上加难。

二 化工设计课程教学改革的几点建议

1.加强理论课程教学模式转化，注重学生工程观念培养。

化工设计的理论课程教学主要讲授化工设计的基础知识和基本技能，包括工艺流程设计、物料和能量衡算、设备的选型和计算以及车间布置设计等与实践密切相关的内容，教授的对象是已具备较强能力和自学能力的高年级大学生，这些教学因素决定了在化工设计理论教学中可以采用灵活的复合式教学模式。改变传统过程占主导地位，过于强调学生性接受学习的教学模式，引入发现式、启发式、自学式、掌握式等教学模式[3]。比如，在化工设计课程中，学习化工设备图、设备布置图、管道布置图的相关制图规范条款时，可给出典型的设计案例要求学生设计描

图。通过描图，让学生很快的熟悉工程制图中各个图例和符号表示的意义，了解各类制图规范，转变学生被动接受的学习模式。

工程观念是指从工程实际的角度思考问题和解决问题。化工设计是理论联系实际非常紧密的一门课程，在教学过程中应把书本知识与生产实际过程相结合，使学生在掌握基本理论知识的同时，学会应用理论解决实际问题。这符合工程观念培养化工人才的目的。作为一门应用学科，化工设计课程教学中应时刻重视培养学生的工程观念，以培养工程观念为导向，结合化工设计课程自身综合性特点，在化工设计理论课程的讲授中，应充分重视设计实例与理论知识的结合。从设计实例出发，结合开展课堂下的讨论，激发学生的学习积极性，增强学生实际应用能力。

2.利用现代化手段，培养学生理论联系实际的能力。

工科学生应该具备一定的计算机应用能力，而这种能力的培养不只是单纯的学习某门课程，而是要将计算机知识真正用到解决实际问题上，更好利用现代化手段科学地解决专业问题[4]。计算机应用是《化工设计》课程教授的一部分，目前，化工设计有相当大比例的工作需要依赖于计算机技术，例如autocad、aspenplus、pro（ii）、smart3d等。独立学院的学生尽管基础较差，但是具有较强的动手能力，同时，在计算机操作上具有浓厚兴趣。但是，在化工设计课程学时教学安排上往往忽略了计算机教学这一点。因此，在教学安排中应加大计算机软件教学的比重，不仅可以提高学生动手能力和理论联系实际的能力，而且还可以调动学生学习的积极性，促进基础知识的掌握和理解。例如，利用化工单元仿真模拟软件，使学生掌握典型工艺的流程和典型设备的配置，使学生熟悉操作流程，清楚各个单元的操作原理，对实际设备有了感性的认识。利用aspenplus、pro（ii）等软件，使学生明确塔、换热器等化工设备的具体构造和应用范围。

3.充分利用资源 开展多方位立体化实践教学。

学校的资源相对比较丰富例，如纸质和电子版的图书、专业期刊，开放式的网络课程教学，教师可通过布置设计任务，使学生通过利用各类资源完成作业，丰富专业知识。学校与多家煤化工企业合作，建立了化工专业实践基地，授课教师可依据实际情况讲解实际典型案例，并在课外课程实践环节当中，带领学生从授课案例深入分析，使学生加深理解，增强学生理论联系实践能力，掌握煤化工方向主要工艺设计和车间布局，为今后毕业从事煤化工专业工作奠定基础。

此外，结合独立学院学生实际情况，在课程教授过程中建议实施小组教学法和项目教学法进行教学[5]。小组教学法即通过将学生分成讨论小组，教师布置设计任务后，小组成员通过团队合作，群策群力，解决实际问题，培养学生团队协作和沟通的能力。项目教学法即通过典型化工设计项目的分析，从项目的设计任务书撰写、工艺流程设计、工艺计算及车间布局设计等，使学生由实战中掌握基础知识，提高学习能力。

三 结束语

通过上述方法的改革与实践，学生能够把化工设计理论知识与实际生产知识有机结合起来，达到综合素质提升的目的，提高了动手能力和解决问题的能力，培养了团结协作精神和创新精神，同时，对授课教师素质的提高也起到了积极的作用，促使教师不断拓展知识面，更新和补充相关实际生产知识。化工设计课程的教学改革还任重道远，需要不断的实践和探索。

参考文献

[1] 韩生，高峰.浅谈化工设计课程教学改革[j].广州化工，2010.38（12）：262-263.

[2] 张艳，郭正虹，程捷.独立学院化工课程设计实践教学改革[j].广州化工，2011.39（11）：158-160.

[3] 刘辉，叶红齐.化工设计类课程教学改革的几点措施[j].高校论坛，2008，6（3）.

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关键词:科技创新 装料系统有序 连续 高压

中图分类号： TF524 文献标识码： A

一前言

社会的进步提出了科技创新的要求，而跨领域的应用对科技创新起着极大的促进作用，对于先进、成熟设备跨多领域应用要求找到两个或多个领域的工艺的交叉点，使其设备具有互换性，让设备更好的服务于工艺；无料钟炉顶装料设备一直应用于高炉炼铁，它能按照炼铁工艺要求实现将物料均匀、有序的供给高炉，且在高压、高温环境下连续工作；与煤化工竖窑系统工艺要求极其相似，该系统要求给料系统设备能将物料均匀、有序、连续的供给下级系统且满足下级系统在有压高温环境下生产；为此提出无料钟炉顶装料设备跨领域应用于煤化工竖窑给料系统中，由于无料钟炉顶装料设备在高炉炼铁系统中应用有近30年，经过实践的验证不断完善，已是一项非常完善且使用可靠的成熟技术，在煤化工领域应用具有无比的优越性；

二无料钟炉顶装料设备简介

无料钟炉顶装料设备是由一串部件从上向下安装组合而成，传统形式由上向下包括：料斗、放料阀、上部密封阀、料罐、料流调节阀、下部密封阀、布料器；

无料钟炉顶装料设备动作顺序:前提是放料阀、上部密封阀二阀处于关闭状态，物料通过上料小车运送至固定受料斗中装满，按顺序打开上部密封阀、打开放料阀将物料从固定受料斗中全部放入料罐中，关闭放料阀、关闭上部密封阀，向料罐均压至与高炉顶压压差0.01MPa时均压结束，打开下部密封阀、按预定角度打开节流阀，布料器将料罐中物料均匀布置到高炉中；就这样往复运行，能保证高炉冶炼在高压中稳定进行；

三 煤化工竖窑系统介绍

煤化工竖窑系统是一种以长焰煤、褐煤等煤化程度较低的煤为原料，经过改性提质，生产出煤化程度较高的优质无烟煤及焦炭，同时产生一定量的煤焦油、热煤气。1吨煤可提质生产出70%的无烟煤、10%的低温煤焦油、100标准立方的高热值煤气；1吨煤焦油可制取出0.65-0.7吨的柴油、0.2-0.25吨的汽油，1标准立方煤气可提取出0.4-0.5标准立方的天然气。

该系统在环保方面：1）脱S，能有效脱除煤中的可燃硫，使其以硫化氢形式进入煤气，并以单质硫形式脱除，加工制成硫磺膏回收利用。2）脱N：在600℃以下提质，煤中的氮元素是以氮气（N2）的形式脱除，不造成污染。3)用水：用水为循环用水，主要补充冷却蒸发用水，废水零排放。无其它废渣、废水、废气产生。

该系统主要包括：上料系统、装料系统、提质窑系统、冷却系统、送风系统、运焦系统、煤焦油提取收集系统。现有装料系统设备为料仓料管式，使整套系统不能带压工作。据试验报告显示该系统中原料在干馏过程中随着压力升高，无烟煤产量相应提高，当提质窑系统压力升高至0.01MPa时产量最大，这样对装料系统要求具有保压功能；

无料钟炉顶装料设备跨领域应用于该系统中恰好能满足带压工作的工艺要求，将替换原有料仓料管式装料设备，保证均匀、连续将物料供给提质窑系统且保证提质窑系统在高压环境下提质，同时还能保证提质窑系统中的煤焦油等有益物质充分回收，一改料仓、料管式装料系统对物料不可控、不密封的缺点。

1）煤化工竖窑系统如下图：

2）原系统中的装料系统为料仓料管式设备，如上图:

料仓(件号a)料管(件号b)式结构的装料系统对物料不能控制，容易出现堵料现象，且不能保证向提质窑系统（件号3）内连续给料、不具备密封性，不能保证高压干馏和煤焦油的充分提取。

四 无料钟炉顶设备经过改进后装料系统设备，如下图：

该装料设备采用三罐式设计，能满足皮带装料能力从35t/h 到 75t/h甚至更大和螺旋给料机排料能力从35t/h 到 75t/h甚至更大的变化；该装料设备能满足皮带和螺旋给料机连续均匀装料和排料，皮带和螺旋给料机不存在间歇状态。并且满足上、下罐始终储存一个放料周期的料量。

a）以75t/h系统为例工艺参数如下：

1.设备工作压力：0.1MPa;

2.皮带上料能力：75maxt/h;

3.螺旋给料机能力：75maxt/h;

4.物料：煤

粒度:~20㎜;

含水率：15~20%;

密度：0.65t/m³;

5.下罐顶温：300~400℃;

6．装料设备能满足皮带和螺旋给料机连续均匀装料和排料，皮带和螺旋给料机不存在间歇状态。并且满足上、下罐始终储存一个放料周期的料量。

b)无料钟炉顶设备改进后设计图如下：

c)整体特点：

a)整体结构形式为抽屉式，每个设备均可独自取出，便于检修安装；

d)性能参数：

a)设备设计压力：0.15MPa；

b)设备装料能力：75t/h；

c)设备组装高炉：11100mm;

e)系统设备介绍

该系统由上料罐（件号1）、上放料阀（件号2）、上波纹补偿器（件号3）、上部密封阀（件号4）、中料罐（件号5）、下放料阀（件号6）、中波纹补偿器（件号7）、下部密封阀（件号8）、下料罐（件号9）、下波纹补偿器（件号10）、氮气罐（件号11）、均压阀（件号12）、排压阀（件号13）组成，能满足皮带和螺旋给料机连续均匀装料和排料，皮带和螺旋给料机不存在间歇状态。并且满足上、下罐始终储存一个放料周期的料量。

f)主要设备描述：

1)上料罐规格：11 m³；

钢焊接结构，锥段下部带一内衬（材质为Q235-A），带与平台连接用的支座及吊耳；

其主要作用：储存物料；

2）∮540上、下放料阀

a)阀门通经：∮540mm；

上、下放料阀上部内腔为一锥形导料斗，下部为一弧形阀板，借助连杆及油缸驱动阀门开启和关闭,通过两接近开关发讯满足工艺要求，下部带波纹补偿器，可补偿下部设备因受热上涨而向上的浮动和设备离线检修用。还带有四个支座用于设备推出用；上放料阀具有储料和放料功能，下放料阀还具有调节流量的功能；

3）上、下部密封阀

a)阀门通经：∮550mm；b)阀门开启角度：95°； c)油缸规格数量; ∮80mm/∮45mm;1个； d)工作压力：10MPa;上、下部密封阀工作原理：借助压头与阀座上的硅橡胶圈的紧密结合，封住下部料罐的压力煤气。

下部密封阀检修时需要提前松开下波纹补偿器和下料罐连接法兰螺栓，插一厚度5mm盲板（盲板：业主自制）隔断热量和煤气，然后再将螺栓紧固，盲板插好后开始检修，检修完在将盲板一走。

结构特征：上、下部密封阀为转臂旋转式，旋转轴由液压缸通过曲柄连杆驱动。通过两接近开关发讯满足工艺要求。

4）中料罐

a)中料罐规格：5.5m³；

钢焊接结构，锥段下部带一内衬（材质为Q235-A），带与平台连接用的支座及吊耳；带两个人孔，大人孔用于检修上部密封阀用，小人孔为观察孔；带均压和放散阀接口及测温、测压接口；带称重装置上、下垫板；罐内部上方带一井字形小检修支架；

其主要作用：储存物料；

5）下料罐

a)下料罐规格：11m³；

钢焊接结构，锥段下部带一内衬（材质为Q235-A），带与平台连接用的支座及吊耳；带两个人孔，大人孔用于检修下部密封阀用，小人孔为观察孔；带测温、测压接口；罐内部上方带一井字形小检修支架；

其主要作用：储存物料；

6）下波纹补偿器

补偿量：30mm;带两波的波纹管，内部带一锥形导料套，内填硅酸铝纤维毡用于阻隔热量；其作用是能补偿下方设备受热上浮；

五 结束语

本文以实例介绍了无料钟炉顶装料设备改进后应用于煤化工竖窑系统中，通过提高提质窑顶压可知，使用该装置后，在75t/h竖窑每天可提高产量3%，即每天多产无烟煤40t,给企业增加效益8000元，年创效280万元，煤焦油每天可多提取5t以及环保带来的效益。这是按一套小竖窑容积计算，如果扩大容积效益更大。煤化工竖窑装料系统设备能大大提高无烟煤、焦炭产量、煤焦油提取量、使整个系统更环保。