主题：【原创】萨索故事（0） -- 橡树村

好，现在我们知道，煤液化，原料是煤、水、空气。产物呢，油，二氧化碳。过程呢？显然把煤掺了水放在空气里面是产生不了油的。具体怎么回事呢？

具体的过程，就叫做工艺。煤液化主要有两大类，一个叫直接液化，一个叫间接液化，区别就是变化的过程不同。萨索是用的是间接液化。

前面讲过了，直接液化呢，把煤在高温高压加氢就产生油了，这不是没有用水和空气吗？其实用了。目前工业上最方便的制氢方法，原料就是煤、水和空气。具体一点呢，是煤先要气化，制成煤气。这个过程叫做气化，气化呢，就需要水和空气。得到的煤气，再经过一个叫水煤气变换的过程，得到氢气。水煤气变换非常重要，我们后面还要讲，这里先放一放。

现在先讲讲气化。

初中化学里面大约就有，煤气化得到煤气。究竟是个什么反应呢？看看我们有什么原料：煤，简化成C，水，H2O，空气，我们简化一下，只考虑氧气O2。简单吧？

这些东西都有什么反应？就三个原料么，能有什么东西。提醒一下，这里提到的反应，很多都是要在温度很高的情况下发生的，至少要两三百摄氏度，有的需要的温度更高。常温下是没这么热闹的。

煤和水的反应： C + H2O -- CO + H2

2H2

煤和氧气的反应两个： C + 1/2O2 -- CO

C + O2 -- CO2

水和氧气没有反应。

就这三个吗？仔细看看，发现多了三个东西：CO, H2, CO2。

那么就还有这三个参与的反应：

煤和一氧化碳没有反应

煤和二氧化碳 C + CO2 -- 2CO

煤和氢气 C + 2H2 -- CH4

煤和氢气还能合成油，我们先不考虑。

水和一氧化碳的反应 H2O + CO -- H2 + CO2

水和氢气、二氧化碳没有反应

氧和一氧化碳的反应 CO + 1/2O2 -- CO2

氧和氢气 2H2 + O2 -- 2H2O

氧和二氧化碳没有反应

一氧化碳和氢气 CO + H2 -- C + H2O

二氧化碳和氢气 CO2 + H2 -- CO + H2O

一氧化碳和二氧化碳没反应

一氧化碳自己还有一个反应 2CO -- C + CO2

已经够热闹了吧？还有吗？看看，发现现在有多了一个东西：甲烷。

甲烷也可以有很多反应。我不列了。太复杂了。

看看，这么个简单体系，就有这么多反应。热闹不热闹？这还是已经充分简化过的体系，还没有考虑煤里面的各种各样的杂质，没有考虑氮气的影响，等等等等。

所以呢，煤气化虽然已经有了两三百年历史了，煤气化用于化工也差不多一百年了，煤气化仍然是个没有人能够说得清楚的事情。我也就不费劲了。

好在我们关心的反应不多，最重要的就是一个：

C + H2O -- CO + H2

我们需要的就是一氧化碳和氢气。

这个反应需要不小能量。那么再记住一个提供能量的反应：

C + O2 -- CO2

这样，我们的原料是煤、水和空气，气化产物的，一氧化碳，氢气，二氧化碳。

土鳖

【原创】萨索故事（7）

• 【原创】萨索故事（5）

南非似乎还是非洲工业化最好的国家吧，前途无限啊。。。。。

橡数兄的这几个系列

都该入精

佩服佩服

很平实，深入浅出。

萨索选用的工艺，现在叫做煤炭间接液化。前面稍微介绍了一点，这里多罗嗦几句。

叫作间接液化，就是说不是直接的。直接液化是把煤一次就变成油，间接液化就需要把煤先变成别的，然后再变成油。这都是废话。

先看看煤炭怎么个液化法。

煤炭的主要成分是碳，稍微有一点氢，暂时忽略不计，那么原料就是一个C。

油呢，基本上是CH2，氢和碳的比例是2。

好，无论什么过程，我们的原料和产物是不变的。

原料：C 产物：CH2

在这里推出一个重要原理：物质不灭！

物质既不会无故出现，也不会无故消失。化学反应是原子的重新排列组合，在没有何反应的情况下，原料里面的原子都需要体现在产物中，而产物中的所有原子，也需要在原料中找到。讲这个干什么？看看我们的原料和产物相比有什么区别。

对了，原料里面还需要氢！真聪明。

找氢就是了么。不过自然界里面基本没有单质氢。怎么办呢？就需要找有氢的东西。有氢的都有什么？油里面有氢！这个不行，产物是油，原料也是油，那不就没有煤什么事情了么。

还有什么呢？甲烷。这个也不错，不过不是什么地方都有。当然了有煤矿的地方就有煤层气，煤层气里面甲烷就不少。不过煤层气开发到现在还不成熟，先把这个放下。

还有什么呢？又好找，还不能太贵的？

水呀！水就是一氧化二氢么。

好了，现在重新看一下我们的工艺：

原料：C H2O 产物：CH2

还是不对。原料里面的氧需要有去处。

氧能怎么处理呢？氧气么！这个，理论上说也没错，比如水电解得到氢气和氧气，氢气作为原料，氧气就是产物了。不过，分解水不那么容易，这个工艺稍微贵了点，而且，氧气本身卖了，市场太小，扔了，可惜，还是要想办法用起来的。所以产生的氧气工厂自己不使用在目前的阶段是非常不实际的，那就不能把氧气放到产物里面。

那么，就需要放个含氧的化合物。什么呢？水？不行，原料里有的东西咱就别往产物里面放了。

那么就剩下氧化碳了。一氧化碳还是二氧化碳呢？一氧化碳你排放个试试！这东西剧毒！出售一氧化碳呢？这个目前也不现实。一氧化碳实在是个好东西，工厂一般自己都舍不得的。不过的确有副产的煤气作为燃料使用的，在南非引入莫桑比克的天然气之前，约翰内斯堡的城市煤气，也就是一氧化碳和氢气，都是由萨索提供的，国内可能一些地方的煤气仍然用作燃气。但是这个比例很低，而且一般以煤气为目的的，直接生产气就是了。在我们液化的工艺里面，这个并不实际。

一氧化碳不合适，所以呢，产物里面就要加个二氧化碳。

好了，我们新的工艺就出来了：

原料：C H2O 产物：CH2 CO2

化工一个重要原则就是质量要平衡。所以呢，我们给他们平衡一下：

3C + 2H2O --- 2CH2 + CO2

你看你看，煤液化就要排放二氧化碳，排放的比例还不少。

除了质量平衡，化工还有一个能量平衡。这个反应本身需要能量，于是呢，我们还需要找到一个提供能量的方法。方法很多，比如电就很方便，不过我们要是考虑一个独立的厂子呢，可以考虑自己提供能量。这个能量的提供方法，比较方便的就是烧煤么。烧煤的过程，原料是煤和氧气。我们的原料里面，就有多了一个：氧气。

好了，现在再看一下：

原料：C H2O O2 产物 CH2 CO2

好了，这样我们就知道了煤液化的原料：煤、水、空气

煤液化的产物呢：油，二氧化碳。

这个是最主要的，其他的暂时忽略。

土鳖

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