化工史话15:煤中取氢——煤气化发展史

如题所述

化工史话新章:煤中炼造未来——煤气化发展长河


早在煤炭资源丰富的我国,清洁化利用这一课题曾引发热议。面对环保压力与煤炭大国的双重挑战,催生了煤化工领域的突破。其中,煤的气化技术在历史的舞台上扮演了关键角色。这项技术的魅力,早在19世纪末的欧洲,特别是在英国和法国,引领了化工领域的革新,但随着石油时代的兴起,煤化工逐渐被石化行业所取代。然而,中国凭借其独特国情,反而在煤炭利用上展现出不凡的活力,一些技术甚至超越国际,如超超临界火电机组等。


煤气化,这个世纪初便已奠定基础的技术,早在100多年前就崭露头角。煤气化工艺中产生的煤气,曾是合成氨生产中氢气的重要来源。让我们一起穿越时空,探索煤气化的历史轨迹。


有趣的是,世界各地对煤炭的发现与利用时间差异悬殊。考古发现,早在汉朝,中国的煤炭使用已相当普及,而西方的煤炭开采与利用则始于14世纪,马可·波罗的记载为我们揭示了这个历史转折点。中国煤炭资源丰富,使得相较于西欧,煤炭的使用更加广泛。


煤炭因其高热值,历来是人类的首选燃料,它的热量几乎是木头的两倍。在炼钢这样的高温需求下,煤炭因其燃烧效率和高温特性,逐渐成为工业革命的推手。然而,煤炭中的硫和氮杂质对钢材品质的影响不容忽视,英国人早在18世纪就寻求炼焦技术,以优化煤炭品质,这一过程造就了焦炉煤气的诞生。


瓦特在1792年,利用煤气作为工厂的照明和燃料,煤气的高热值和易于输送的特性使其在民用领域大放异彩。煤气的民用化,从家庭照明到烹饪,见证了煤气技术的普及。尽管我们今天所说的煤气瓶可能更多指的是液化石油气,但焦炉煤气,主要由一氧化碳和氢气组成,是那个时代的主要能源来源。


随着钢铁工业的飞速发展,煤气化技术不断迭代,高炉煤气、水煤气与半水煤气相继出现。这些煤气,均源自煤气化过程,一氧化碳和氢气成为其核心成分,见证着工业革命中能源革命的进程。


1889年,煤气化技术又向前迈进了一步,空气煤气和半水煤气的出现,使合成氨的原料得以完善。在合成氨的制备过程中,精确控制氮气与氢气的比例至3:1,即合成气的制备,是下一阶段的关键。这将是我们下一讲的内容,继续探索这股科技洪流的深度和广度。


煤气化技术的发展,不仅是一个历史的见证,也是人类对能源利用和环境保护不断追求的缩影。它展示了煤炭在新时代下如何转型,成为推动科技进步的重要动力。让我们期待下一次的化工史话,揭开更多关于煤气化技术的精彩篇章。

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