現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)教學(xué)課件(一)課件

現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)氣化車間培訓(xùn)教材（一）現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)技術(shù)氣化車間培訓(xùn)教材（一）1目錄

緒論01煤氣化技術(shù)02煤氣化基本原理04目前存在的煤氣化技術(shù)03煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢04目錄緒論01煤氣化技2第一章緒論煤化工生產(chǎn)分為：1傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)2現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)第一章緒論煤化工生產(chǎn)分為：1傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)2現(xiàn)代煤3

第一節(jié)傳統(tǒng)煤化工與現(xiàn)代煤化工

生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品比較

第一節(jié)傳統(tǒng)煤化工與現(xiàn)代煤化工

生產(chǎn)工藝與4第二節(jié)我國現(xiàn)代化煤化工業(yè)的戰(zhàn)略價值資源條件已經(jīng)決定以煤為基礎(chǔ)的能源格局在長期難以有實質(zhì)性改變，我國石油較低的儲采比已經(jīng)危及能源安全，替代能源是必然選擇，新興煤化工是推動煤炭清潔利用的重要途徑，由于技術(shù)提升因素可以充分利用劣質(zhì)煤資源、增強經(jīng)濟性，促進可持續(xù)發(fā)展第二節(jié)我國現(xiàn)代化煤化工業(yè)的戰(zhàn)略價值5第三節(jié)發(fā)展現(xiàn)代煤化工的重要意義資源稟賦狀況決定我國能源戰(zhàn)略以煤為基礎(chǔ)1234替代石油維護能源安全

清潔利用能源降低環(huán)境污染

節(jié)約資源充分利用低成本劣質(zhì)煤

第三節(jié)發(fā)展現(xiàn)代煤化工的重要意義資源稟賦狀況決定我國能源戰(zhàn)略6第四節(jié)現(xiàn)代煤化工的主要特點01

以清潔能源為主要產(chǎn)品

0203

煤炭---能源---化工一體化

高新技術(shù)及優(yōu)化集成04建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地05有效利用煤炭資源06經(jīng)濟效益最大化0708

環(huán)境友好人力資源得到發(fā)揮第四節(jié)現(xiàn)代煤化工的主要特點01以清潔能源為主要產(chǎn)品027特點一：以清潔能源為主要產(chǎn)品

現(xiàn)代煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)、電力、熱力等，以及煤化工獨具優(yōu)勢的特有化工產(chǎn)品，如芳香烴類產(chǎn)品。特點一：以清潔能源為主要產(chǎn)品現(xiàn)代煤化工以生產(chǎn)潔凈能8特點二：煤炭--能源--化工一體化

現(xiàn)代煤化工是未來中國能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，緊密依托于煤炭資源的開發(fā)，并與其他能源、化工技術(shù)結(jié)合，形成煤炭---能源----化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。特點二：煤炭--能源--化工一體化現(xiàn)代煤化工是未來9特點三：高新技術(shù)及優(yōu)化集成

現(xiàn)代煤化工根據(jù)煤種、煤質(zhì)特點及目標(biāo)產(chǎn)品不同，采用不同煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù)，并在能源梯級利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對不同工藝優(yōu)化集成，提高整體經(jīng)濟效益，如煤焦化—煤直接液化聯(lián)產(chǎn)、煤焦化---化工合成聯(lián)產(chǎn)、煤氣化合成---電力聯(lián)產(chǎn)、煤層氣開發(fā)與化工利用、煤化工與礦物加工聯(lián)產(chǎn)等。同時現(xiàn)代煤化工可以通過信息技術(shù)的廣泛利用，推動現(xiàn)代煤化工技術(shù)在高起點上迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

特點三：高新技術(shù)及優(yōu)化集成現(xiàn)代煤化工根據(jù)煤種、煤質(zhì)特點10特點四：建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地現(xiàn)代煤化工發(fā)展將以建設(shè)大型企業(yè)為主，包括采用大型反應(yīng)器和建設(shè)大型現(xiàn)代化單元工廠如百萬噸級以上的煤直接液化、煤間接液化工廠以及大型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等。特點四：建設(shè)大型企業(yè)和產(chǎn)業(yè)基地現(xiàn)代煤化工發(fā)展將以建設(shè)11

特點五：有效利用煤炭資源

現(xiàn)代煤化工注重煤的潔凈、高效利用，如高硫煤或高活性低變質(zhì)作化工原料煤。在一個工廠用不同的技術(shù)加工不同的煤種，并使各種技術(shù)得到集成和互補，使各種煤炭達(dá)到物盡其用，充分發(fā)揮煤種、煤質(zhì)特點，實現(xiàn)不同質(zhì)量煤炭資源的合理、有效利用。新型煤化工強化對副產(chǎn)品煤氣、合成尾氣、煤氣化及燃料灰渣等廢物和余能的利用。

特點五：有效利用煤炭資源

現(xiàn)代煤化工注重煤的潔凈、高效利用12特點六：經(jīng)濟效益最大化

通過建設(shè)大型工廠，應(yīng)用高新技術(shù)，發(fā)揮資源與價格優(yōu)勢，資源優(yōu)化配置，技術(shù)優(yōu)化集成，資源、能源的高效合理利用等措施，減少工程建設(shè)的資金投入，降低生產(chǎn)成本，提高綜合經(jīng)濟效益。特點六：經(jīng)濟效益最大化通過建設(shè)大型工廠，應(yīng)用高新技術(shù)13特點七：環(huán)境友好

通過資源的充分利用及污染的集中治理，達(dá)到減少污染物排放，實現(xiàn)環(huán)境友好。特點七：環(huán)境友好通過資源的充分利用及污染的集中治理14特點八：人力資源得到發(fā)揮通過現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)建設(shè)，帶動煤炭開采業(yè)及其他加工業(yè)、運輸業(yè)、建筑業(yè)、裝備制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等發(fā)展，擴大就業(yè)，充分發(fā)揮我國人力資源豐富的優(yōu)勢。特點八：人力資源得到發(fā)揮通過現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)建設(shè)，帶動15第五節(jié)現(xiàn)代煤化工主要核心技術(shù)

一、煤直接液化煤直接液化是煤化工領(lǐng)域的高新技術(shù)，該技術(shù)將煤制成油煤漿，在450℃左右和10-30Mpa壓力下催化加氫獲得液化油，并進一步加工成汽油、柴油及其他化工產(chǎn)品。(國內(nèi)神華集團已經(jīng)試車成功，需要進一步調(diào)試得到長周期運行)第五節(jié)現(xiàn)代煤化工主要核心技術(shù)一、煤直接16

二、煤間接液化

煤間接液化是將煤氣化，并制得合成氣(CO和H2)，然后經(jīng)過F-T(費托)合成，得到發(fā)動機燃料油和其他化工產(chǎn)品的過程。(山西潞安集團已經(jīng)試車成功)二、煤間接液化17三、大型先進煤氣化多噴嘴水煤漿氣化、干煤粉氣流床氣化技術(shù)以及適合灰熔點高、中強黏結(jié)性煤種的氣化技術(shù)亟待研究開發(fā)。三、大型先進煤氣化18四、一步法合成二甲醚技術(shù)二甲醚可以代替柴油用作發(fā)動機燃料，也可以作為民用燃料替代液化石油氣與以甲醇為原料兩步法制取二甲醚相比，以合成氣為原料通過一步法合成二甲醚的技術(shù)具有效率高、工藝環(huán)節(jié)少、生產(chǎn)成本降低的優(yōu)點。四、一步法合成二甲醚技術(shù)19五、煤化工聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)煤化工聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是現(xiàn)代煤化工發(fā)展的重要方向，聯(lián)產(chǎn)的基本原則是利用不同技術(shù)途徑的優(yōu)勢和互補性，降不同工藝優(yōu)化集成，達(dá)到能與昂、資源的綜合利用，減少工程建設(shè)投資，降低生產(chǎn)成本，減少污染物或廢棄物排放。五、煤化工聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)20六、以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是現(xiàn)代煤化工發(fā)展的主要內(nèi)容，并有多種形式，其要點是:以煤為氣化原料，生產(chǎn)的煤氣作為合成液體燃料、化工品及發(fā)電的原料或燃料，通過多種產(chǎn)品生產(chǎn)過程的優(yōu)化集成，達(dá)到減少建設(shè)投資和運行費用，實現(xiàn)環(huán)保的目的。六、以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)21七、其他先進煤化工技術(shù)現(xiàn)代煤化工發(fā)展還涉及其他工藝技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，如高效氣體凈化和分離技術(shù)，大型高效合成技術(shù)，適用不同熱值的燃?xì)馄啓C發(fā)電技術(shù)等。

七、其他先進煤化工技術(shù)22第二章煤氣化技術(shù)

煤氣化的定義煤氣化是煤炭的一個熱化學(xué)加工過程，以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣或富氧）、水蒸汽或氫氣等作為汽化劑，在高溫條件下通過化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。氣化時所得的可燃?xì)怏w稱為煤氣，所用的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐。第二章煤氣化技術(shù)煤氣化的定義23第一節(jié)煤氣化主要用途

煤氣化是重要的潔凈煤應(yīng)用技術(shù)之一，也是發(fā)展現(xiàn)代化重要的單元技術(shù)。隨著石油資源的緊缺，煤氣化在化工行業(yè)的地位越來越重要。廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)工業(yè)和民用燃料氣?；ず铣稍蠚?、合成燃料油原料氣、制造氫燃料電池、煤氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、合成燃料氣和火箭燃料等。第一節(jié)煤氣化主要用途24

第二節(jié)煤氣的種類（一）

煤氣成分取決于燃料、汽化劑的種類以及氣化過程的條件。根據(jù)汽化劑和煤氣成分的不同進行分類，有以下幾種：煤氣種類汽化劑煤氣成分特點用途空氣煤氣空氣CO、CO2、N2熱值低燃燒發(fā)電水煤氣水蒸汽、氧氣H2、CO熱值高合成原料混合煤氣蒸汽、空氣CO、CO2、N2、H2熱值稍高于空氣煤氣作燃料氣、高熱值煤氣稀釋劑半水煤氣蒸汽、空氣或空氣煤氣和水煤氣混合CO、CO2、N2、H2V（CO+H2）/V(N2)=3.1~3.2合成氨的原料氣焦?fàn)t煤氣煤干餾CO、CH4、

H2、少量乙烯、N2、CO2也可直接作燃料合成氨的原料第二節(jié)煤氣的種類（一）煤氣成分取決于燃料、25煤氣的種類（二）根據(jù)煤氣熱值的高低可將煤氣分為三類煤氣種類熱值kJ/m3所屬種類用途低熱值煤氣3800~7600空氣煤氣、混合煤氣高熱值煤氣稀釋劑中熱值煤氣10000~20000水煤氣、焦?fàn)t煤氣民用、工業(yè)用、發(fā)電高熱值煤氣＞21000中熱值煤氣甲烷化所得合成天然氣煤氣的種類（二）根據(jù)煤氣熱值的高低可將煤氣分為三類煤氣種類熱26第三節(jié)煤氣化技術(shù)分類（一）

按氣化壓力分為：常壓氣化和加壓氣化按操作方式分為：間歇氣化和連續(xù)氣化按排渣方式分為：固態(tài)排渣和液態(tài)排渣按進煤狀態(tài)分為：塊煤、粉煤、水煤漿

第三節(jié)煤氣化技術(shù)分類（一）27煤氣化技術(shù)分類（二）按煤與汽化劑在氣化爐內(nèi)運動狀態(tài)分類

固定床氣化流化床氣化氣流床氣化熔融床氣化煤氣化技術(shù)分類（二）按煤與汽化劑在氣化爐內(nèi)運28固定床氣化特點塊煤或煤焦原料爐內(nèi)各反應(yīng)層高度基本維持不變床層特點煤由氣化爐頂部加入，汽化劑由爐底送入入爐方式流動氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發(fā)生變化即固體顆粒處于相對固定狀態(tài)運動狀態(tài)

氣化過程中，煤粒在爐內(nèi)緩慢下移，因而也稱移動床氣化，固定床氣化特點塊煤或煤29流化床氣化特點小顆粒煤原料床層溫度和組成均一床層特點煤由氣化爐頂部加入，汽化劑由爐底送入入爐方式連續(xù)、無序的沸騰和懸浮狀態(tài)運動運動狀態(tài)流化床氣化特點小顆粒煤原料床層溫度和組成均一床層特點煤由氣化30氣流床氣化特點煤粉原料床層溫度和組成均一床層特點汽化劑（蒸汽、氧氣）將煤粉夾帶由爐底送入，屬并流式氣化入爐方式汽化劑、熱解揮發(fā)物、燃燒產(chǎn)物裹挾著煤焦粒子高速運動運動狀態(tài)氣流床氣化特點煤粉原料床層溫度和組成均一床層特點汽化劑（蒸汽31熔融床氣化特點粉煤原料床層溫度和組成均一床層特點汽化劑與煤粉以切線方向高速噴入熔池（1600~1700℃）內(nèi)。入爐方式熔融物高速旋轉(zhuǎn)運動狀態(tài)熔融床氣化特點粉煤原料床層溫度和組成均一床層特點汽化劑與煤粉32第三章目前存在的煤氣化技術(shù)第一節(jié)固定床氣化第二節(jié)流化床氣化第三節(jié)氣流床氣化第三章目前存在的煤氣化技術(shù)第一節(jié)固定床氣化33第一節(jié)固定床氣化（一）

固定床間歇式氣化

以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸汽為氣化劑，在常壓下生產(chǎn)合成原料氣或燃料氣。

優(yōu)點：投資少、操作簡單缺點：1、氣化效率低、原料單一、能耗高。2、大量吹風(fēng)氣排空，每噸合成氨吹風(fēng)氣放空多達(dá)5000m3，放空氣中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；污水中含有焦油、酚類及氰化物，造成環(huán)境污染。第一節(jié)固定床氣化（一）固定床間歇式氣化34第一節(jié)固定床氣化（二）魯奇加壓連續(xù)氣化以5-50mm的塊煤為原料，以氧氣和水蒸汽為汽化劑，在2.85-3.06MPa壓力下連續(xù)氣化，生產(chǎn)合成原料氣或燃料氣。優(yōu)點：原料適應(yīng)性好，單爐生產(chǎn)能力大缺點：1、氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造維修費用大2、入爐煤必須是塊煤，原料來源受一定限制3、污水處理和煤氣凈化工藝復(fù)雜第一節(jié)固定床氣化（二）魯奇加壓連續(xù)氣化35

魯奇加壓氣化爐裝置示意圖

魯奇加壓氣化爐裝置示意圖

36第一節(jié)固定床氣化（三）一種有發(fā)展前途的氣化爐——BGL爐

優(yōu)點：氣化溫度高，灰渣成熔融狀態(tài)排出，碳轉(zhuǎn)化率高，合成氣質(zhì)量較好，煤氣化產(chǎn)生廢水小并且處理難度小，單爐生產(chǎn)能力同比提高3-5倍。第一節(jié)固定床氣化（三）一種有發(fā)展前途的氣化爐——BGL37

第二節(jié)流化床氣化（一）

（1）流化床氣化技術(shù)現(xiàn)有：溫克勒（Winkler）灰熔聚（U-Gas和ICC）循環(huán)流化床（CFB）加壓流化床（PFB）特點：生產(chǎn)強度大；煤種適應(yīng)性強；生產(chǎn)能力大。

第二節(jié)流化床氣化（一）

（1）流化床氣化技術(shù)現(xiàn)有38

第二節(jié)流化床氣化（二）

1）循環(huán)流化床氣化組成：上升管（即反應(yīng)器）、氣固分離器、回料立管和返料機構(gòu)等幾部份組成。特點：循環(huán)流化床氣化爐操作氣速范圍在鼓泡流化床和氣流床反應(yīng)器之間，具有較大的滑移速度使其氣固之間的傳熱和傳質(zhì)速率提高。它綜合了并流輸送反應(yīng)器和全混釜式鼓泡流化床反應(yīng)器的優(yōu)點，整個反應(yīng)器系統(tǒng)的溫度均勻，可使煤氣化操作溫度達(dá)到最大臨界溫度即灰熔點溫度，從而有利于煤氣化反應(yīng)的快速進行。發(fā)展?fàn)顟B(tài)：循環(huán)流化床氣化氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產(chǎn)合成氣，每公斤煤消耗水蒸汽1.3kg，氧氣0.4kg，可生產(chǎn)煤氣1.9~2.0m3，煤氣成份CO+H2含量＞75%，CH4含量2.5%左右，CO2含量15%，低于德士古爐和魯奇爐中CO2含量，有利于合成氨生產(chǎn)。加壓流化床是對常壓流化床的改進，壓力提高，提高反應(yīng)速率，縮小氣化爐的體積，大大降低了爐內(nèi)的表觀流速，減輕爐內(nèi)磨損，同時可用的床層壓降較高，允許深床運行。

第二節(jié)流化床氣化（二）

1）循環(huán)流化床氣化39

第二節(jié)流化床氣化（三）

魯奇公司循環(huán)流化床氣化特點：

氣化各種煤，包括碎木、樹皮、城市可燃垃圾水蒸汽和氧氣作氣化劑氣化強度大，碳轉(zhuǎn)化率高（97%）氣化原料循環(huán)過程中返回氣化爐內(nèi)的循環(huán)物料是新加入物料的40倍爐內(nèi)氣流速度在5~7m/s之間，傳熱傳質(zhì)速度高氣化壓力：0.15MPa，循環(huán)旋風(fēng)除塵器溫度在800~1050℃世界上60多個工廠使用，正在設(shè)計和建設(shè)的還有30多個，處于世界領(lǐng)先地位

第二節(jié)流化床氣化（三）

魯奇公司循環(huán)流化床氣化40

第二節(jié)流化床氣化（四）

2）灰溶劑流化床粉煤氣化技術(shù)原料：碎煤（＜6mm）氣化劑：水蒸汽和空氣床層特點：粉煤沸騰，氣固兩相充分混合，溫度到處均一，煤在床內(nèi)一次實現(xiàn)破粘、脫揮發(fā)份、氣化、灰團聚及分離、焦油及酚類的裂解等過程發(fā)展?fàn)顟B(tài)：可用于生產(chǎn)可燃?xì)?、合成氣和?lián)合循環(huán)發(fā)電，特別適用于中小氮肥廠替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無煙煤，可使合成氨成本降低15%~20%，具有廣闊的發(fā)展前景。

第二節(jié)流化床氣化（四）

2）灰溶劑流化床粉煤氣化41

第二節(jié)流化床氣化（五）

灰溶劑流化床與傳統(tǒng)流化床相比：1、傳統(tǒng)流化床：爐內(nèi)的強烈混合狀態(tài)導(dǎo)致了爐頂帶出飛灰和爐底排渣中的碳損失較高。傳統(tǒng)流化床為降低碳含量，維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作，不得不采用較低的操作溫度（＜950℃），所以傳統(tǒng)的流化床氣化爐只適用于高活性的褐煤或次煙煤。2、灰溶劑流化床根據(jù)射流原理，設(shè)計了獨特的氣體分布器和灰團聚分離裝置，中心射流形成床內(nèi)局部高溫區(qū)（1200~1300℃）促使灰渣團聚成球，借助密度差異，達(dá)到灰團與半焦的分離，在非結(jié)渣情況下連續(xù)有選擇地排出低碳含量的灰渣，提高了床內(nèi)碳含量和操作溫度，從而使其適用煤種拓寬到低活性的煙煤乃至無煙煤

第二節(jié)流化床氣化（五）

灰溶劑流化床與傳統(tǒng)流化床42

第二節(jié)流化床氣化（六）

技術(shù)現(xiàn)狀：

溫克勒已有用于合成氨生產(chǎn)案例，但對粒度、煤種要求較為嚴(yán)格，煤氣中甲烷含量高（0.7~2.5%）。而且設(shè)備生產(chǎn)強度較低，已不代表發(fā)展方向。

U-Gas在上海焦化廠1994年11月開車，長期運轉(zhuǎn)不正常，于2002年停運。

循環(huán)流化床和加壓流化床可以生產(chǎn)燃料氣，但國際上尚無生產(chǎn)合成氣先例。中科院山西煤化開發(fā)的ICC灰熔聚氣化爐，已通過工業(yè)示范裝置試運行階段，在多家合成氨廠開始推廣使用。

第二節(jié)流化床氣化（六）

技術(shù)現(xiàn)狀：43

第三節(jié)氣流床氣化（一）

氣流床氣化是一種并流式氣化，對煤種、粒度含硫、含灰都具有較大的兼容性，國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠在運作，其清潔、高效代表著當(dāng)今技術(shù)發(fā)展潮流。按進料狀態(tài)分為：干粉進料和水煤漿進料兩種：干粉進料的主要有K-T（Koppres-Totzek）爐、Shell氣化爐、Prenflo爐、Shell-Koppres爐、GSP氣化爐和ABB-CE爐水煤漿進料的主要有德士古（Texaco）氣化爐、Destec（Global-Gas）氣化爐。

第三節(jié)氣流床氣化（一）

氣流床氣44

第三節(jié)氣流床氣化（二）

德士古（Texaco）氣化爐工藝介紹：將煤加水磨成濃度為60%~65%的水煤漿，用純氧作氣化劑，在高溫高壓下進行氣化反應(yīng)，氣化壓力在3.0~8.5MPa之間，氣化溫度1400℃，液態(tài)排渣，煤氣成份CO+H2為80%左右，不含焦油、酚等有機物質(zhì)，對環(huán)境無污染，，碳轉(zhuǎn)化率96%~99%，氣化強度大，爐子結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，運轉(zhuǎn)率高，而且煤適應(yīng)范圍較寬。

第三節(jié)氣流床氣化（二）

德士古（Texaco）氣45

第三節(jié)氣流床氣化（三）

德士古（Texaco）氣化爐工藝介紹（美國Texaco開發(fā)）：組成：噴嘴、氣化室、激冷室（或廢熱鍋爐）組成。其中噴嘴為三通道，工藝氧走一、三通道，水煤漿走二通道，介于兩股氧射流之間。優(yōu)點：水煤漿制備輸送、計量控制簡單、安全、可靠；設(shè)備國產(chǎn)化率高，投資省。缺點：水煤漿氣化噴嘴經(jīng)常面臨噴口磨損問題，主要是水煤漿在較高線速下（約30m/s）對金屬材質(zhì)的沖刷腐蝕。1、激冷環(huán)和耐火磚壽命僅一年。2、汽化水煤漿中的水要耗去煤的8%，比干煤粉為原料氧耗高12-20%，效率低。關(guān)鍵技術(shù)：噴嘴、氣化爐、激冷環(huán)。

第三節(jié)氣流床氣化（三）

德士古（Texaco）氣46

第三節(jié)氣流床氣化（四）

Destec（Global-Gas）氣化爐工藝介紹（兩套在美國，1987年和1995年投運）：組成：兩個噴嘴對置，分第一段（水平段）與第二段（垂直段）。優(yōu)點：借助撞擊流以強化混合，克服了Texaco爐型的速度成鐘形（正態(tài)）分布的缺陷。缺點：二次水煤漿停留時間短，碳轉(zhuǎn)化率低，設(shè)有一個龐大的分離器，以分離一次煤氣中攜帶的灰渣和二次煤漿的灰渣和殘?zhí)?。關(guān)鍵點：適合于生產(chǎn)燃料氣，不適合生產(chǎn)合成氣。

第三節(jié)氣流床氣化（四）

Destec（Global-G47

第三節(jié)氣流床氣化（五）

Shell氣化爐（荷蘭IGCC電站，1993年開車）：組成：四個噴嘴沿圓周分布，分第一段（水平段）與第二段（垂直段）；爐襯為水冷壁。優(yōu)點：1、單爐日處理煤量（2000t）。2、采用干煤粉進料，氧耗比水煤漿低15%；碳轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)99%，煤耗比水煤漿低8%，調(diào)節(jié)負(fù)荷方便，3、水冷壁壽命據(jù)稱為20年，噴嘴壽命為一年。缺點：設(shè)備投資大于水煤漿氣化技術(shù)，氣化爐及廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，加工難度大。

第三節(jié)氣流床氣化（五）

Shell氣化爐（荷蘭IGCC48

第三節(jié)氣流床氣化（六）

GSP氣化爐（黑水泵氣化技術(shù)，1956年德國西門子公司開發(fā)；我國寧煤集團引進）：特點：煤炭加入方式類似于Shell爐，爐子結(jié)構(gòu)類似與德士古爐。

1、單爐日處理煤量（720t）。

2、下噴式加壓氣流床液態(tài)排渣氣化爐

第三節(jié)氣流床氣化（六）

GSP氣化爐（黑水泵氣化技術(shù)，49第四章煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢（一）1、技術(shù)先進如干法粉煤加壓氣化技術(shù)具有先進的各項指標(biāo)，是今后煤化工技術(shù)研發(fā)的重中之重。2、煤種適應(yīng)廣泛國內(nèi)煤炭資源相對分散，煤質(zhì)差異大，先進的煤氣化技術(shù)應(yīng)對煤種相對有較寬的適應(yīng)性，以消除煤質(zhì)變化給應(yīng)用帶來的不利影響。3、生產(chǎn)能力大擴大單爐生產(chǎn)能力，不僅能減少投資，節(jié)省占地面積，而且可降低操作費用，從而降低產(chǎn)品成本。第四章煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢（一）1、技術(shù)先50第四章煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢（二）4、加壓氣化提高氣化壓力，有利于提高單爐生產(chǎn)能力、氣化效率，對降低生產(chǎn)成本有重要意義，比壓縮煤氣要經(jīng)濟的多。5、煤能源的綜合利用把煤氣化與發(fā)電、化工聯(lián)合起來，綜合利用資源，可以提高總熱效率，降低生產(chǎn)成本6、清潔生產(chǎn)煤中含有部分無機礦物質(zhì)，在加工利用的過程中，存在三廢排放，先進的煤氣化技術(shù)，排放物應(yīng)相對減少或容易處理第四章煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要趨勢（二）4、加壓氣化51第五章煤氣化的基本原理什么叫煤的干餾？煤的干餾又稱煤的熱分解或熱解，是指煤的有機質(zhì)在高溫的環(huán)境下發(fā)生分解而逸出煤種的揮發(fā)份，并殘存半焦或焦炭的過程；第五章煤氣化的基本原理什么叫煤的干餾？52第一階段（從室溫~350℃）從室溫到活潑熱分解溫度為干餾脫氣階段，煤的外形無變化。150℃前主要為干燥階段，在150℃~200℃時放出吸附在煤中的氣體主要為甲烷、二氧化碳和氮氣；當(dāng)溫度達(dá)到200℃以上時有機質(zhì)分解（褐煤脫羥基）；300℃左右開始熱解，煙煤和無煙煤的原始分子結(jié)構(gòu)僅發(fā)生有限的熱作用（主要是縮合作用）第二階段（350~550℃）活潑分解是主要特征。以解聚和分解反應(yīng)為主，生成大量的揮發(fā)物（煤氣及焦油），煤黏結(jié)成半焦。煤種的灰分幾乎全部存在于半焦中。煤氣成分除熱解水、一氧化碳、二氧化碳外，主要是氣態(tài)烴。煙煤在這一階段經(jīng)歷了軟化、熔融、流動和膨脹直到再固化等過程。出現(xiàn)了一系列特殊現(xiàn)象，形成氣液固三相共存的膠質(zhì)體。在分解的產(chǎn)物中出現(xiàn)烴類和焦油的蒸汽。在450℃左右時焦油量最大，在450~550℃內(nèi)，氣體析出量最多。黏結(jié)性差的氣化用煤，膠質(zhì)體不明顯，半焦不能黏結(jié)為大塊，而是松散的原粒度大小，或因受壓受熱而碎裂。第一節(jié)煤干餾過程的不同階段所發(fā)生的主要變化第一階段（從室溫~350℃）從室溫到活潑熱分解溫度為干餾脫氣53第三階段（超過550℃）在這一階段，以縮聚反應(yīng)為主，又稱二次脫氣階段，半焦變成焦炭，析出的焦油量很少，揮發(fā)份主要是多種烴類氣體。氫氣和碳的氧化物。第三階段（超過550℃）在這一階段，以縮聚反應(yīng)為主，又稱二次54第二節(jié)煤干餾過程中發(fā)生的主要反應(yīng)

煤干餾的化學(xué)反應(yīng)包括：裂解和縮聚兩大類，前期以裂解反應(yīng)為主。后期以縮聚反應(yīng)為主。

干餾的宏觀形式：煤煤氣（CO2,CO,CH4,H2,NH3,H2S）+焦油（液體）+焦炭1、裂解反應(yīng)：根據(jù)煤的結(jié)構(gòu)特點，裂解反應(yīng)大致分四種橋鍵斷裂生成自由基脂肪側(cè)鏈的裂解；生成氣態(tài)烴，如CH4、C2H4、C2H6、環(huán)氧官能團的裂解羥基最穩(wěn)定，在高溫和有氫存在時，可生成水。羰基在400℃左右可裂解，生成一氧化碳；羧基在200℃以上即能分解，生成CO2，含氧雜環(huán)在500℃以上也有可能斷開，放出一氧化碳。低分子化合物的裂解煤的干餾過程中釋出揮發(fā)份的次序依次為：H2O、CO2、CO、C2H6、CH4、焦油、H2。上述干餾產(chǎn)物通常稱為一次分解產(chǎn)物。加熱第二節(jié)煤干餾過程中發(fā)生的主要反應(yīng)煤552、二次熱分解反應(yīng)：一次熱分解產(chǎn)物中的揮發(fā)性成分在析出過程中，如受到更高溫度的作用，就會產(chǎn)生二次熱分解反應(yīng)主要的熱分解反應(yīng)有以下四種，裂解反應(yīng)，芳構(gòu)化反應(yīng)加氫反應(yīng)縮合反應(yīng)在煤干餾的后期以縮聚反應(yīng)為主。當(dāng)溫度在550~600℃時主要是膠質(zhì)體再固化過程中的縮聚反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果是生成了半焦，當(dāng)溫度更高時，芳香結(jié)構(gòu)脫氫縮聚，即從半焦到焦炭。2、二次熱分解反應(yīng)：一次熱分解產(chǎn)物中的揮發(fā)性成分在析出過程中56第三節(jié)影響干餾過程的因素

1、原料煤種對煤干餾的影響：煤的煤化程度、巖相組成、粒度等都對煤干餾過程有影響。其中煤化程度是最重要的影響因素之一，它直接影響煤干餾起始溫度、干餾產(chǎn)物。隨著煤化程度增加，干餾起始溫度逐漸升高。年輕煤干餾時，煤氣、焦油和熱解水產(chǎn)率高，殘?zhí)紱]有黏結(jié)性。中等變質(zhì)程度的煙煤干餾時，煤氣和焦油比較高，熱解水少，殘?zhí)拣そY(jié)性強。年老煤干餾時，煤氣和焦油的產(chǎn)率很低，殘?zhí)紱]有黏結(jié)性第三節(jié)影響干餾過程的因素1、原料煤種對煤干餾的影響：572、加熱條件對煤干餾的影響：最終溫度、升溫速率和壓力等對煤的熱解過程均有影響。最終溫度不同分為：低溫干餾（最終溫度600℃）中溫干餾（最終溫度800℃）高溫干餾（最終溫度1000℃）低溫干餾時煤氣產(chǎn)率較低，而煤氣中甲烷含量高。2、加熱條件對煤干餾的影響：58熱解過程升溫速率不同分為：慢速加熱（加熱速率＜5K/S）中速加熱（加熱速率5~100K/S）快速加熱（加熱速率100~106K/S）閃蒸加熱（加熱速率＞106K/S）固定床氣化屬于慢速加熱；流化床與氣流床氣化則具有快速加熱裂解的特點；閃蒸加熱其目的在于得到更多的烯烴與乙炔。熱解過程升溫速率不同分為：59習(xí)慣上把氣化反應(yīng)分為三種類型：（1）煤和氧的主要反應(yīng)有：2C+O2=2CO+QC+O2=CO2+QC+CO2=2CO-Q2CO+O2=2CO2+Q從化學(xué)平衡的角度來考慮，增加反應(yīng)的溫度可以使反應(yīng)向著CO生成的方向進行，降低反應(yīng)的壓力，有利于CO的生成，所以在高溫低壓的條件下，產(chǎn)物中的CO的含量會升高。

第四節(jié)氣化反應(yīng)分類習(xí)慣上把氣化反應(yīng)分為三種類型：第四節(jié)氣化反應(yīng)分60（2）煤和水蒸氣的反應(yīng)：C+H2O=CO+H2-QC+2H2O=CO2+2H2-QCO+H2O=CO2+H2+Q從化學(xué)平衡的角度來考慮,提高溫度有利于CO和H2的生成，同時也可以降低H2O的含量。（2）煤和水蒸氣的反應(yīng)：61（3）煤氣中的甲烷反應(yīng)：C+2H2==CH4+QCO+3H2==CH4+H2O+Q2CO+2H2==CH4+CO2+QCO2+4H2==CH4+2H2O+Q2C+2H2O(g)==CH4+CO2+Q從