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【应用化工系】煤化工环境保护--教案

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本单元课题	能源与环境					课次			本单元共_2课次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	了解煤气化应用及发展
教学目标详细分析	知识目标	掌握能量与能源的分类		技能目标	了解能源使用与环境保护的关系			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	能源的分类		教学难点				能源与环境的关系
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对煤气化技术一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：第一章能源与环境
1、能源概述能源概述
水力、风、草木燃料、海洋能
化石燃料（煤、石油、天然气）
太阳能、核能、氢能、生物质能、海洋能、地热能、煤气、水煤浆
2、各种能源简介
世界能源委员会将能源分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能等类型。其中，前三种又称化石燃料或化石能源。
煤是由古生的植物随着地壳变动被埋入地下，经过数亿年的地热高温、高压和细菌作用逐渐演化形成的可燃性固体矿物。从本质上说煤炭中所含的化学能是植物通过光合作用从太阳光转化而来的。
石油是多种碳氢化合物的混合物，主要是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃，以及少量的有机硫化物、有机氮化物、水分和矿物质等。
天然气是一种优质的气体燃料和重要的化工原料。我国是世界上最早开采和利用天然气的国家，早在公元前221年，我国就在四川省自流井气田钻成深约100m的天然气井。
   天然气是世界上第三大贸易燃料，占全球能源消费总量的23%，是消费需求增长速度最快的能源。
可燃冰是一种天然气水合物，是水和天然气在中高压和低温条件下混合时产生的无色透明的冰状晶体，点燃即可燃烧。
    生物质从广义上说是指绿色植物通过光合作用产生的各种有机物。这些有机物为生物提供了食物，提供了各种各样的原料和能量。因此从某种意义上说，绿色植物是巨大的天然能源仓库。
燃料电池是一种把储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地按电化学原理转化为电能的能量转换装置，也是一种新型的无污染、无噪音、大规模、大功率和高效率的汽车动力。

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本单元课题	我国煤炭利用状况及对环境的污染					课次			本单元共6次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	了解我国煤炭利用状况及对环境的污染
教学目标详细分析	知识目标	了解我过煤炭资源的概况		技能目标	我国煤炭能源利用的问题及解决办法			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	煤炭的分类		教学难点				我国煤炭的利用问题
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：
一、焦化工业及其主要污染物
二、气化工业及其主要污染物
三、液化工业及其主要污染物
四、燃煤的主要污染物
五、我国煤炭能源利用面临的问题及技术发展方向
装煤
细煤粒与氧气反应产生黑烟
装炉煤与灼热炉墙接触产生荒煤气和烟尘
炉顶由于瞬时堵塞喷出煤气
推焦
未完全炭化的细煤粉及其所析出的挥发分、焦侧炉门和炉门上的焦油蒸汽和部分焦炭燃烧的烟气，由于温度高而产生向上的气流。
推焦过程产生的烟尘约占焦炉总排尘量的10%。
熄焦
湿法熄焦产生的大量水蒸气中含有酚、硫化物、氰化物、一氧化碳等几十种有机化合物，与空气形成混合气流，造成大气污染。
筛焦
筛焦工段排放的大气污染物基本为无组织连续性排放的焦尘。
化产回收车间
化产车间一般分为这样几个工序：鼓冷工段、蒸铵工段、硫胺工段、粗苯工段及公用工程等。
精制车间
精制车间是焦化生产工艺中的最后工序。分别由精苯系统和焦油系统组成,主要生产有有纯苯、甲苯、二甲苯、工业萘、粗酚、洗油、蒽油、改质沥青、中温沥青、废油及沥青漆等十余种化工副产品。
气化工业及主要污染物
污染来源于煤制气厂和煤气发生站的生产过程
气载污染物有酸雾、恶臭、各种气溶胶和粉尘及有害气体等。
废水产生于煤气的洗涤和冷凝冷却系统，含有高浓度的酚、氰、焦油、硫化物、悬浮固体

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本单元课题	我国煤炭利用状况及对环境的污染					课次			本单元共6次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	了解我国煤炭利用状况及对环境的污染
教学目标详细分析	知识目标	了解我过煤炭资源的概况		技能目标	我国煤炭能源利用的问题及解决办法			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	煤炭的分类		教学难点				我国煤炭的利用问题
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

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本单元课题	煤气化废水污染及控制					课次			本单元共8次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	掌握煤气化废水污染及控制
教学目标详细分析	知识目标	掌握煤气化废水的处理方法		技能目标	了解废水处理的工艺流程			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	煤气化废水的处理方法		教学难点				酚的回收氨的回收
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：
第一节煤气化废水的特征
一、煤气化废水的来源及水量水质
煤气化废水是煤气厂在发生煤气化过程中所产生的污染物浓度极高的污水，含有大量的酚、硫化物、氰化物和焦，以及众多的杂环化合物和多环芳烃。
二、煤气化废水的可生化性分析
煤加压气化废水中的有机污染物，有的易于被生物氧化，有的则难于生物降解，对此类废水的可生化性分析可采用计算进行。
第二节煤气化废水与预处理
煤气化废水的处理分为物理化学和生物处理两大类。
物理化学方法主要是作为生物处理的预处理和后处理，或用于废水回用的处理工艺。
生物处理具有运行费用低、操作简便、适用范围广等特点，是煤气化废水处理工艺的主体。
一、酚的回收
酚废水的来源：
1、制气原料气未完全分解，随煤气夹带出来的系统冷凝废液
2、粗煤气在冷却、洗涤过程中产生的过剩废水
去除或降低废水中酚含量的方法：
1、着眼生产工艺，改革生产工艺，降低污染物浓度减少废水水量
2、当废水洗涤时盈水循环系统时，采用回收利用或处理方式解决外排废水
溶剂萃取脱酚：
（1）萃取剂萃取脱酚时使用的萃取剂要求分配系数高、易与水分离、毒性低、损失少、容易反萃取、安全可靠
（2）萃取设备脉冲筛板塔、箱式萃取剂、转盘萃取和离心萃取
（3）脉冲萃取脱酚以筛板代替填料可缩小塔的尺寸，附加脉冲可提高萃取效果水蒸气脱酚
水蒸气脱酚
采用水蒸气直接蒸出废水中的挥发酚，然后用碱液吸收随水蒸气带出的酚蒸气，称为酚钠盐溶液，再经中和与蒸馏，使废水中的酚得到回收和利用

采用水蒸气直接蒸出废水中的挥发酚，然后用碱液吸收随水蒸气带出的酚蒸气，称为酚钠盐溶液，再经中和与蒸馏，使废水中的酚得到回收和利用
二、氨的回收
氨的回收主要采用水蒸气汽提-蒸氨的方法，由于废水的碱度主要是由挥发氨造成的，固定氨仅占1.0%，所以汽提效率较高。
汽提即汽提法，是指通过让废水与水蒸气直接接触，使废水中的挥发性有毒有害物质按一定比例扩散到气相中去，从而达到从废水中分离污染物的目的。
煤加压气化废水中酚、氨等污染物的含量与煤种及气化工艺等因素有很大关系，如果气化炉所产的酚类很高，从废水中回收酚和氨就可能是经济的。如果酚含量不高则要降低酚的浓度。是否对废水中酚、氯等物质加以回收，需要根据废水水质或者采用气化炉的形式和煤种而定。
第三节煤气化废水处理技术
一、组合生物处理技术
第四节废水处理工艺流程
气化废水经过有价物质回收、预处理、生化处理、深度处理等过程后才能达到排放要求，所以一般情况下该类废水的处理工艺流程都很复杂，但目前国内外都形成了比较成熟的典型处理工艺流程。
燃煤的主要污染物是烟尘、烟气和炉渣。炉渣内含多种有害物质，占用大量土地面积，堆放过程中流出含有多种重金属离子的酸性废水污染物。
四、燃煤的主要污染物
五、我国煤炭能源利用面临的问题及技术发展方向
我国落后的燃烧技术面临的问题：效率低、污染重。
煤化工产业将在中国能源的可持续利用在扮演重要角色，发展煤化工必须考虑环境与资源的制约因素。
发展煤化工的总方针是开发和节约并重。发展大型煤化工产业链，建立化工生态工业。

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本单元课题	焦化废水的污染及控制					课次			本单元共8次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	掌握焦化废水的来源及危害
教学目标详细分析	知识目标	掌握焦化废水的处理方法		技能目标	焦化废水一般处理技术			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	两段生物法		教学难点				焦化废水处理深度氧化技术
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：
第一节焦化废水的来源及危害
一、焦化废水产生的概况
第二节煤气化废水与预处理
二、焦化废水的组成及分类
1、炼焦煤中表面水及化合水
炼焦煤经过洗选后，水分在10%左右，在炼焦过程中挥发逸出；煤料受热裂解，析出化合水，经冷凝，称为剩余氨水，其中含高浓度的氨、酚、氰化物、硫化物及有机油类。
2、生产过程中引入的生产用水和蒸汽等形成的废水
（1）生产净排水
主要分为间接冷却水排水及排放的蒸汽冷凝水，该废水基本不含污染物
去除或降低废水中酚含量的方法：
1、着眼生产工艺，改革生产工艺，降低污染物浓度减少废水水量
2、当废水洗涤时盈水循环系统时，采用回收利用或处理方式解决外排废水
（2）生产废水
接触煤、焦粉尘物质的废水
含有酚、氰、硫化物和有机油类的酚氰废水
生产古马隆树脂过程洗涤废水
三、焦化废水的排放现象与危害
1、我国焦化废水治理概述
2、焦化废水水质及危害
（1）焦化废水的水质特点
（2）焦化废水的水质情况
（3）焦化废水的危害
    对人体的危害
    对水体和生物体的危害
    降低水体的观赏价值
    对农业的危害
3、焦化废水水质及危害
（1）延时两段好氧生物脱酚工艺
（2）生物脱氮工艺
（3）催化湿式氧化工艺
污水在高温、高压且保持液相状态下，通入空气，并在催化剂作用下，对污染物进行较彻底的氧化分解，使之转化为无害物质，从而使污水得到深度净化
第二节焦化废水一般处理技术
一、两段生物法
1、工作原理及微生物特征
（1）工作原理又称AB法，是吸附生物讲解工艺的简称。
由于AB工艺A段中的污水是直接由排水管网输送过去的，含有大量活性很强的细菌及微生物群落，他们与污水中的悬浮物和胶体组成悬浮物-微生物共存体。
（2）两段活性污泥法的微生物学特征
A段环境微生物特征
2、应用AB工艺应注意的问题
（1）A段工艺运行时出现恶臭，要加设封盖
（2）可吸附、絮凝和部分降解焦化废水中的有毒污染物质
（3）废水在一段曝气池进行约4h的处理后进入中间沉淀池，然后进入二段曝气池进行约20h的处理

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本单元课题	焦化废水综合治理及回用技术					课次			本单元共8次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	掌握结合物化法的生物脱氮技术
教学目标详细分析	知识目标	结合物化法的生物脱氮技术结合强化生物法的生物脱氮技术		技能目标	了解焦化废水处理的展望			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	生物处理焦化废水的后续处理		教学难点				生物铁强化技术在焦化废水处理中的应用
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对和环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：
第一节 结合物化法的生物脱氮技术
一、物化预处理
1、气浮法
在水中通入或产生大量的微细气泡，使其粘附于杂质絮壁上，造成杂质絮粒整体密度小于水的密度，并依靠浮力使其上浮至水面，从而实现固液分离的一种净水方法。
2、隔油
隔油是油水分离的一种处理方法。
原理：油水经斜板向上流的过程中，由于油水密度有差异，油浮在水面上，沿斜板底面向上浮，水在下面沿斜板向下流；再经过一系列的集水设备，使下面的水流出设备外；油浮于设备上方，通过集油管，流入浓缩池中，经浓缩池后排出，从而达到池水分离的效果。

二、生物处理
三、焦化废水的后续处理
四、工程实例
第二节 结合强化生物法的生物脱氮技术
一、生物铁强化技术在焦化废水处理中的应用
利用铁的物理化学性质和活性污泥生物效应设计的生化处理工艺。
活性污泥在曝气过程中分为吸附和再生两个阶段。
二、高效生物菌种在焦化废水处理中的应用
三、固定化伟生物技术在焦化废水处理中的应用

一、生物铁强化技术在焦化废水处理中的应用
二、高效生物菌种在焦化废水处理中的应用
三、固定化微生物技术在焦化废水处理中的应用
第三节 焦化废水处理的展望
一、整体趋势展望
一、整体趋势展望
第一阶段：传统阶段，不考虑环境因素，是资源-产品-污染排放的单向线性开放式经济过程
第二阶段：过程末端治理阶段，先污染后治理，技术难度大、成本高、环境日益恶化
第三阶段：循环经济模式发展阶段，是资源-产品-再生资源的闭环反馈式循环过程

二、行业管理
三、处理技术
四、焦化废水排放标准
第四节 焦化废水回用
一、湿法熄焦补充水
二、钢铁转炉除尘水系统补充水
三、高炉冲渣、泡渣
四、洗煤循环水补充水五、曝气池消泡水六、煤场喷洒

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本单元课题	煤化工废液废渣的处理与利用					课次			本单元共8次
授课地点	博学楼402
教学用具	多媒体
教学方法	讲授法、讨论法
教学目标	掌握煤化工废液废渣的来源及利用
教学目标详细分析	知识目标	掌握焦油渣的利用酸焦油的利用再生酸的利用		技能目标	了解气化废渣的利用			态度目标		培养学生的专业兴趣
教学重点	焦化生产废液废渣的来源		教学难点				气化废渣的利用
教学重难点的解决方法	运用讲授法、演示法、练习法、讨论法使学生掌握重点、突破难点
参考资料	煤化工安全与环境保护全新正
教学反思	过本节课的学习学生对环境保护一定的认识，但内容较多不够清晰、准确，在以后教学中应让学生多观察，多讨论。

教学组织过程设计

教

学

过

程

1、督促学生提前进入教室，预习本节课内容
2、教学内容：
第一节 煤化工废液废渣的来源
一、焦化生产废液废渣的来源
二、气化生产过程的废渣
第二节 焦化废渣的利用
一、焦油渣的利用
2、粗苯酸洗产生的酸焦油的利用
（1）回收苯
（2）制取减水剂
（3）制取石油树脂
3、集中处理硫铵生产和粗苯酸洗过程产生的酸焦油
（1）直接混配法
（2）中和混配法
二、酸焦油的利用
四、洗油再生残渣的利用
1、掺入焦油中或配制混合油
2、生产苯乙烯-茚树脂
主要用于替代天然树脂和酯化松香，以配制绝缘涂料和防锈涂料。也用作橡胶的软化剂（有增粘增强作用）和陶瓷的胶粘剂，塑料的增朔剂。并用于制油墨、油毛毡、电池外壳、留声机唱片和人造皮革等。

三、再生酸的利用
四、洗油再生残渣的利用
1、掺入焦油中或配制混合油
2、生产苯乙烯-茚树脂
主要用于替代天然树脂和酯化松香，以配制绝缘涂料和防锈涂料。也用作橡胶的软化剂（有增粘增强作用）和陶瓷的胶粘剂，塑料的增朔剂。并用于制油墨、油毛毡、电池外壳、留声机唱片和人造皮革等。

五、酚渣的利用
六、脱硫废液处理
七、污泥的资源化
（1）污泥的堆肥法
（2）污泥的建材化
（3）污泥的能源化技术
（4）剩余污泥可降解塑料技术

第三节 气化废渣的利用
一、筑路
二、用于循环流化床燃烧
三、建材
四、化工
五、轻金属