煤气化生产技术
煤气化生产技术范文第1篇
关键词：煤 化工 能源 发展
我国快速的经济发展在很大程度上依赖于能源，虽然我国的石油储量较丰富，但是为部分周边国家所窥视，甚至是公然盗取，我国石油开采技术也稍显落后，不能快速的进行深海开采，这就使我国的石油面临紧缺的危险。日益上涨的油价便是最好的佐证。如果不能找到适当的能源替代品，我国的经济发展势必深受影响。能替代石油的能源在目前来看只有两种：煤和可燃冰。可燃冰的储量是不存在争议性的，然而可燃冰在现阶段还处于试验阶段，开采技术尚未解决，使用技术的研究更是没有开展，可见可燃冰只能作为未来的主要能源，短期内没法替代石油。而我国是煤储量相对于石油储量丰富，开采技术和使用技术都比较发达，可以作为主要能源从石油到可燃冰的中间替代品。
我国既是煤炭资源的生产大国也是煤炭资源的消耗大国，对于煤炭资源的合理、高效、经济的利用具有很重大的现实意义和战略意义。煤化工是以煤为基本原理，经焦化、气化、液化以及化学合成等技术将煤转化为气体或者液体以及其他化学生产的过程。未来我国的煤化工将向煤新型材料和煤制油和煤制天然气等新型清洁能源方面发展。
一、煤化工技术的现状
世界进入能源紧缺时代后，各国竞相加快提高能源利用率。由于储量等原因，对煤化工技术的研究已经成为了主要研究方向，煤化工技术主要指以下几个方面：
1.煤液化
煤炭液化技术包括煤炭的直接液化和间接液化。对于煤炭的液化技术，我国尚处于初级阶段，但是其液化产品丰富，市场潜力巨大，煤化工技术的一个重要发展方向。直接液化法是指在一定温度压强条件下，直接从液化煤中提前液态产品的技术。我国煤炭阶级液化产业已经得到了突破性发展，相关单位已经开始建设投产。煤间接液化法是指先在一定条件下对煤气化生产合成气，然后在一定温度压强和相应的催化剂作用下将合成气转化为其他液态产品。这项技术相较于直接液化法稍显落后。但是其发展空间仍然宽广。我国也将加快煤的直接液化法和间接液化法的研究步伐，使煤的液化技术趋于成熟。
2.煤焦化
煤焦化技术相对于其他技术更加成熟，其主要研究方向是从煤中提取冶金用的焦炭以及其他化学化工产品。煤炭焦化技术是在隔绝空气的条件下，在焦炉中对炼焦煤进行加热，生产焦炭、干馏煤气、煤焦油以及其他化学化工产品的技术。煤焦化技术在化学化工中占有重要比重，如干馏煤是生产甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高炉炼铁、机械铸造、电石生产、价格铁合金以及高新科技方面。为解决焦炭和干馏煤供应紧张的问题，煤焦化技术正在朝着大面积、全方位、高效益方向发展。干法熄焦技术、煤气脱硫技术、煤焦化废水处理等技术将被大力推广。一大批的煤焦化工程已经开始投资建设。
3.煤气化
煤气化技术是对煤炭深度转化的技术，在煤化工技术中占有重要比重，也是衡量一国煤化工技术的重要标准。煤气化的主要几种方式有以下几种：
3.1 shell煤气化
Shell煤气化技术于20世纪70年代，属于气流床技术，工艺流程包括原料煤的预处理、煤的加压和投料、煤的气化、除尘脱硫等。该技术具有适应性强，对原料要求低，适用于大型化生产等优点。但是shell煤气化法装置建设周期长，煤转化率较低等缺点也是不容忽视的，目前我国只有部分煤气化工厂采用此技术。
3.2 两段式干煤粉加压气化
西安热工研究院早在1994年就开始对干煤粉气流床气化技术精心研究，在相关单位和部门的支持下，西安热工研究院于1997年建成了我国第一套干煤粉加压气化试验装置并进行了试验研究。在此研究基础之上，西安热工研究院提出了两段式干煤粉加压气化工艺，在我国科技部“十五”863计划的支持下完成了研究，并通过国家科技部的验收。两段式干煤粉加压气化技术是具有自主知识产权的加压气流床气化技术，其在国内的应用不受国际的干扰，应用前景广阔。
3.3 高灰熔点（粉）煤加压气化
目前，全国绝大部分小化肥和化工企业仍在采用固定床气化炉，其技术深受原料的限制，企业的效益也受到较大影响。采用灰熔聚循环流床粉煤气化技术能很好的解决原料和运输费用的问题，能在中小企业中大力推广。灰熔聚流化床粉煤技术具有煤种适用性广，操作温度适中，操作稳定，工艺流程简单等优点。
此外还有航天炉煤气化、恩德炉煤气化、多元料浆煤气化等煤气化技术。
二、合成甲醇技术
煤制甲醇是在煤气化的基础之上进行的，通过煤气化得到CO、H2为主的合成气，在一定的稳定、压强以及催化剂的作用下合成甲醇。甲醇在化学化工技术方面也占有重要地位，在国外主要利用天然气为原料制作甲醇，考虑到我国的资源问题，我国主要采用煤为原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技术在我国技术较成熟，正向大规模和高效率方向发展。未来的研究将使煤制甲醇技术更趋环保、高效。
三、煤化工技术的意义
由于煤是固体燃料，它与空气接触比液体和气体少，容易产生CO等有毒气体，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含义部分硫、硝等元素，这部分元素与空气的反应所生成的气体大都有毒，对环境有很强的破坏性。对煤化工的研究能提高煤的利用率，降低对环境的破坏，同时也能利用煤中的硫硝等化学元素，做到煤资源的充分利用。使煤成为清洁、高效的能源。对煤化工产品的发展也能更低成本地生产化学化工原料，进而推动经济发展。
四、煤化工的发展趋势
煤化工以及有近百年的发展历史了，由上世纪的炼焦技术到本世纪的液化技术与气化技术，煤化工技术由简入难，由单一到复杂。煤化工技术紧随世界是经济发展而发展，推动着世界经济的进步。在未来一段时间内，煤化工技术主要集中在以下几个方面：（1）继续开发煤炭洁净气化技术，为煤炭化工发展提供基础原料，煤化工技术在现代煤化工技术中占有核心地位，世界各国也将主要研究煤气化技术；（2）能源安全与环境保护将成为影响煤化工产业的重点。随着世界各国环境问题的日益严重，世界对经济发展中影响环境的因素也将重点关注，煤化工技术对环境的影响尤为大，社会将重点关注煤化工产业在环境中的影响。（3）煤化工将向以煤化学为产业链的化工产业深度发展。新世纪由于石油的枯竭，煤势必将取得石油在化学方面的地位。
五、总结
煤化工产业在我国经济发展中占有重要比重，在我国建设社会主义和谐社会，坚持科学发展观的口号下，煤化工将进行一次新的蜕变。将在我国的经济发展中起到更重要的作用。煤化工将朝着效益、环保方向发展。
参考文献
[1]汪家铭.shell煤化气技术在我国的应用及前景展望.《氮肥技术》.2009年第02期
煤气化生产技术范文第2篇
关键词：煤气化；气化炉；碎煤加压；应用
中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）11-0169-03
我国煤炭资源较丰富，近年来煤化工行业发展迅速，在煤化工行业中最为关键和重要的是通过洁净、高效的技术将煤炭转化为合成气（CO+H2），即煤的气化技术。先进的煤气化技术不仅能减轻燃烧排放物对大气的污染，而且还能够很大地提高煤炭利用率，是煤炭化工、煤炭直接或间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。
1 煤制气技术的发展
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品的过程。煤化工分为传统煤化工和现代煤化工，传统煤化工产品主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石等。目前，我国现代煤化工明确了把煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制天然气、煤制乙二醇作为现代煤化工的代表。
1.1 煤炭气化
煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化和气流床气化。虽然煤的气化是发展时间较长的一种技术，但仍然存在许多问题未解决，如煤品种的适应性、转化率、装置稳定运行等。
1.2 煤制甲醇
煤制甲醇即以煤为原料生产甲醇。我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术处于世界前列，且原料来源稳定可靠，已初步形成了4 000万t/a的生产能力。
化工产业的蓬勃发展拉动我国甲醇消费量快速增长。随着甲醇下游产品的开发和甲基叔丁基醚（MTBE）、农药、醋酸、聚甲醛等新装置的建设，以及甲醇燃料的推广和应用，甲醇的需求市场进一步扩张。国内煤炭企业为增强核心竞争力、调整产品结构、延长产业链，注重上下游一体化发展，有效带动了大型煤制甲醇装置的建设。
1.3 煤制烯烃
煤制烯烃分为煤气化、合成气净化、甲醇合成及甲醇制烯烃四项技术。煤制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是指以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术。甲醇制烯烃技术已日趋成熟，具备工业化条件，存在的主要问题不在工艺上，而在催化剂上。目前，催化剂的长周期运转的数据并没有出来，催化剂的单程转化率、收率、副产物的组成，催化剂、原材料和公用工程的消耗定额、催化剂衰减的特性曲线、废催化剂的毒性和处理、催化剂制备的污水组成和数量、整个装置单程和年连续运行的时间、废液废气的排放等多项重要数据目前没有公布。因此，大规模工业化尚需时日。
2 天然气的消费量
天然气是埋在地下的古生物经过亿万年的高温和高压作用下形成的可燃气体。天然气的主要成份是甲烷，是最简单的烷烃，也是有机物中最简单的稳定化合物。是一种无色、无味、无毒、可燃气体、洁净环保的优质能源。微溶于水、乙醇、乙醚等有机溶剂。
天然气按其形成可分为：油田气、煤层气、生物气和水合物气四种。油田气是石油烃类天然气，煤层气是成煤过程中有机质产生的甲烷气，生物气是有机质在70℃以下遭厌氧微生物分解产生的甲烷气，水合物气是在低温高压下，甲烷等气体分子渗入水分子晶隙中缔合的气体。表1详细的说明我国天然气生产量从1995年的179.5亿m3到2011年1130亿m3增长了6倍，天然气的生产量满足不了消费量。可见要用先进的工艺技术来满足工业以及生活需求天然气。天然气按用途分类，可分成燃料和化工两大类，其中燃料包括燃气发电、民用燃料、工业燃料、车用燃料等，从图1中可以看出随着我国天然气利用政策的出台，以及能源价格改革方案的推进，天然气利用结构正在由化工、发电为主逐渐转向城市燃气用气比例的提高。
3 煤气化工艺技术
3.1 煤气化炉介绍
煤气化被誉为煤化工产业的龙头技术，目前可作为大型工业化运行的煤气化技术，可分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术以及熔融床气化技术当实际没应用开发，各种煤气化炉的模式见图2。煤气化炉又称煤气发生炉（gas producer）典型的工业化煤气化炉型有：UGI炉、鲁奇炉、温克勒炉（Winkler）、德士克炉（Texaco）和道化学煤气化炉（Dow Chemical）。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图2（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。特点是炉内煤处理量小，大规模化困难。
流化床气化炉如图2（b）所示，在分散板上给予粉煤，在分散板下送入气化剂（氧气和水蒸气），将粉煤在悬浮状下气化。缺点是流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
流床气化炉如图2（c）所示，将粉煤与气化剂（氧气和水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内迅速气化。特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。 气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。
3.2 三种煤气化工艺的比较
我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉，三种煤气化工艺的对比如表2所示。
4 鲁奇碎煤加压气化装置流程
由于各种煤气化工艺复杂多样，目前世界上还没有万能的气化炉，各种煤气化工艺技术都有其优缺点，具有一定的适应范围。因此，在煤气化工艺选型时，要结合实际情况，选择适合自己的煤气化技术。我公司中的煤制天然气工程用煤为为伊南煤田长焰煤，无粘结性，采用鲁奇公司的固定床加压气化技术，炉型选用MARK-Ⅳ，单台装置日处理煤量约750 t。需要说明的是，鲁奇固定床气化技术是最早实现工业化生产的技术，国内已有多套生产装置。“鲁奇”在这里已紧紧是个代号，代表了加压固定床这一煤气化技术，该技术的工艺设计、设备制造、工程施工、工业生产等已全部可以国产化，同时也不存在与德国鲁奇公司或南非SASOL公司的知识产权问题。
鲁奇碎煤加压气化装置由气化炉、加煤煤锁和排灰灰锁组成并与气化炉相联接。气化用煤经过破碎及筛分，装置运行时，合格的煤加入气化炉上部之煤斗。对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气压缩机送往变换冷却工号。减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用引射器抽出。经煤尘旋风分离器除去煤尘后排入大气。气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉篦进入灰渣层，气化剂温度提高，灰渣温度降低。在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，在与入炉氧进一步燃烧，最后只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。气化所需蒸汽的一部分在气化炉的夹套内产生，从而减少了中压蒸汽的需求。为此向气化炉夹套中加入中压锅炉给水，气化炉中产生的蒸汽，经汽/液分离器送往气化剂系统，蒸汽/氧气在此按比例混合好喷射入气化炉。离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器，在此，煤气用循环煤气水加以洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途首先是将煤气温度降至200℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物。饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5 MPa（g）低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。在废热锅炉下部收集到的冷凝液的一部分，用洗涤冷却器循环泵送出。多余的煤气水送往煤气水分离装置。离开气化工段的粗煤气在压力3 910 kPa（g）、温度185℃饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气变换、煤气冷却工段。煤锁气回收系统供所有气化炉系列所用。
5 煤制天然气应用前景
我国目前是世界上天然气需求增长最快的国家之一，我国87%以上的天然气用于化工、城市燃气和发电等工业部门,其中化肥生产就占38.3%。居民用气在天然气消费总量中所占11%。随着我国经济建设持续稳定发展，对天然气的需求量将继续增加，城市燃气、工业用气和发电等消费需求都将快速增长。
我国城镇的发展导致了天然气需求的增长。在经济高速增长的今天，随着广东珠江三角洲、上海长江三角洲地区、环渤海地区城市的发展已率先进入了工业化时代，也率先进入了城市天然气时代。中国大城市人口的聚集和小城市的增加以及经济的增长日益敦促人们重视环境保护。在这些城市及周边地区，煤炭的使用和机动车的迅速增加产生了污染问题，这个问题日趋明显而且正在影响着中国大部分的人口。由于这是政府优先要解决的问题，所以制定了很多降低污染的政策，其中就包括增加利用清洁燃料的政策。以天然气为主的清洁燃料的普及应用，将减少由于工业废气对不堪负重的大气污染，其需求将十分强劲，天然气市场前景广阔。到 2011年，中国国内管道天然气需求量约1200亿Nm3，而国内生产能提供的只有1000 亿Nm3，天然气供应缺口将达200亿Nm3；2015年中国天然气需求将达1700亿Nm3，而国内生产能提供的只有1200亿Nm3，天然气供应缺口将达500亿Nm3；到2020年将达到2000亿Nm3以上，占我国能源消费总量的比例将从2.5%～2.6%上升为7%～10%，而缺口至少达1000亿Nm3。
我国正在加快引进国际天然气资源，是21世纪中国发展外向型能源经济的重点之一，是中国21世纪重大的能源战略。现已经计划从俄罗斯、中亚土库曼斯坦、哈萨克斯坦进口天然气，中亚天然气管道预计2009年底实现第一期工程单线通气，将从中亚向中国输送约300亿Nm3的天然气，2010年第二期实现双线通气，新增300亿Nm3。从2011年开始，俄罗斯每年也将向中国出口600亿至800亿Nm3。此外云南省从缅甸进口天然气100亿Nm3/a的管道项目已正式实施，将于2010年上半年建成投产。
综上所述我国燃气十分紧缺，不得不从国外进口大量石油液化气、液化天然气及管道天然气。从国外购进燃气不仅价格贵，而且还受多种不确定因素影响。如何保证能源安全供应是在引进国外气源是必须重视的问题。煤制天然气立足国内，可以减轻对国外的依赖，具有长远的战略意义。
参考文献：
[1] 蔺华林,李克健,赵利军.煤制合成天然气现状及其发展[J].上海化工,2010,35(9):25-32.
[2] 赵勇,王巍,郝天翼,等.煤气化技术研究进展[J].电力技术.2010,19(6):1-6.
[3] 何忠,黄晓曦.煤制天然气工艺技术和催化剂的研究进展[J].化工进展.2011,(30):388-392.
煤气化生产技术范文第3篇
摘要：本文介绍了固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术这三个煤气化技术中的典型代表技术的发展及应用，从而对我国现阶段煤气化技术的发展及应用现状做一个简单的综述。
关键词：煤气化技术 发展及应用
煤化工产业作为化学工业的极为重要的组成部分，是以煤为主要原料生产化工产品的产业，包括煤热解、煤气化、煤焦油加氢、煤气化制合成氨、煤气化制甲醇、煤气化制乙二醇、煤制油、煤制烯烃、煤气化制SNG液化生产LNG等行业，其产品涵盖合成氨、甲醇、尿素、油品、乙二醇、乙烯、丙烯、液化天然气等。而煤气化是煤化工产业的龙头技术。在目前的社会条件下，根据其是否可以作为大型工业化运行的技术，可以将煤气化技术分为固定床气化技术、流化床气化技术和气流床气化技术。
1、固定床气化技术的发展及应用
1.1 常压固定床煤气化技术
在常压下，将空气、蒸汽等作为气化剂，将煤转化为煤气的过程就是常压固定床煤气化。这个技术较为成熟可靠，具有简单的操作流程、较少的投资和较短的建设周期，因此在被广泛应用于国内冶金、机械等行业的燃气制取工作中；同时在中小型合成氨厂、甲醇厂的合成气制取中都有极其广泛的应用[1]。但是，这种煤气化技术对原料煤有比较高的要求，而且单炉具有较小的生产能力、较高的渣中残碳和在气化为常压煤气时较高的的压缩功耗。随着社会经济和技术的飞速发展，煤气化技术也得到了较大的发展。又由于国家提高了对煤化工准入生产规模的要求，因此，这种技术已经很少在新建的大型煤化工装置中使用了。
1.2 加压固定床煤气化技术
加压固定床气化技术的典型代表是鲁奇加压气化技术。该气化技术的原料具有较广的适应范围，除了具有较强黏结性的烟煤不能气化之外，可以气化包括具有较高的可气化灰分的劣质煤在内的从褐煤到无烟煤的所有煤。鲁奇气化炉中的煤和气化剂运动方向是相反的，具有较低的炉温，采用固态排渣。鲁奇加压气化技术较为成熟可靠，具有较高的气化效率、碳转化率等，同时，在各类气化工艺中，它消耗的氧气量较低，而且具有极其简单的原料制备和排渣处理工艺，在城市煤气生产中得到了极其广泛的应用。其缺点是废水量大，水处理系统庞大。目前Lurgi公司推出的MarkⅣ和Mark+有了较大改进；另外采用熔融液态排渣的BGL炉，气化能力大大提高，氧耗、蒸汽耗大幅度降低，废水量显著减少，经处理可实现污水零排放。在我国一些大型的褐煤气化制天然气项目多采用鲁奇炉，BGL炉正在推广应用阶段，前景看好。
2、流化床气化技术的发展及应用
流化床气化是以碎煤为原料、以氧气及水蒸气等为气化剂的一项技术，又可以称为沸腾床气化。其气化过程为以一个既定的流速从气化炉底部鼓入气化剂，致使炉内的粉煤沸腾起来，在粉煤和气化剂均匀地混合在一起后，物料就具有较快的传热和传质速率了。目前，流化床技术已经发展成为了一种较为成熟的工业技术。该技术采用较简单的备煤工艺和较均匀的炉内气化温度，工作人员可以比较容易地控制其过程，因此我国的中小型化工企业会广泛采用这种气化技术。其典型的炉型为德国的高温温克勒（HTW）和Lurgi公司开发的循环流化床气化炉（CFBG）。
2.1 温克勒流化床气化技术
温克勒气化是流化床气化技术的代表。温克勒常压流化床气化技术操作的状态是常压，需要900～950度的气化温度，具有简单的工艺和操作流程，但狭窄的煤种使用范围和较大的耗氧量严重阻碍了其发展。同时，该技术气化时的温度较低，因此在炉的出口处会有较多的气体带出物，从而导致较低的碳转化率和生产能力。针对上述缺点，一项新的气化技术，高温温克勒（HTW）加压气化技术，被温克勒公司开发出来。该项技术将气化的温度提高到了950～1100度。为了不造成各项污染，该技术将高温旋风分离器设置在了气化炉的后面，使带出物得到了分离，然后又重新返回炉内，从而污染排放减少了，碳的转化率和生产能力也得到了提升[2]。
2.2 循环流化粉煤气化技术
上世纪七十年代，Lurgi公司开发出了循环流化粉煤气化技术（CFB），性能非常接近与恩德炉的工艺，但对于旋风分离器的设计却十分独特。这种旋风分离器分离出来的粉尘可以在气化炉的顶部直接进行外循环，同时内循环也可以在喇叭状的炉床内形成，从而促进多重循环的形成，这些循环反复气化物料，极大地提高了碳的转化率。与此同时，较低的固体流速与较高的气体流速之间的差异又延长了物料和气化剂之间的接触时间，从而使他们得到更加充分的混合，使炉底排灰和飞灰之中有少于3%的碳含量，极大提高了气化效率。
3、气流床气化技术的发展及应用
在对流化床气化炉进行进一步改造的基础上，制造出了气流床气化炉。该技术使用<100mm粒子的更细粒度和1350～1500℃的更高的温度，使反应速度成倍地增加，从而使碳达到了98%～99%极高的转化率，同时也使单台气化炉达到了500～2500吨煤/日的处理能力。到目前为止，由于气流床气化技术具有的独特优势，它被世界上已经商业化的250MW以上的IGCC大型电站广泛应用。它们是以水煤浆为原料的Texaco、多喷嘴对置和以干粉煤为原料的shell、GSP、新型两段式干煤粉加压气化炉。
3.1 两段式干煤粉加压气化技术
我国自主研发了两段式干煤粉加压气化技术，该项技术是由西安热工研究院开发的，是一项我国拥有自主知识产权的煤气化技术。该项技术采用大量的冷煤气循环，从而起到有效的急冷降温效果，克服了传统煤气化技术中的各项技术缺陷。
3.2 GSP的气化技术
德国的德意志燃料研究所（DBI）开发研究出了GSP的气化技术。该项技术以利用高灰分褐煤来生产民用煤气为最初的目的，但后来在弗莱堡（Freibrug）[3]，该技术的基础研究和基础工艺验证工作得到了圆满的完成。所有这一切试验的完成都是以一套3MW的中试装置为基础的。
3.3 壳牌（shell）气化技术
煤气化生产技术范文第4篇
前言：在国际油价高位震荡的背景下，世界已进入能源和化工原料多元化的时代，不同国家或者地区应根据资源和经济发展的需求选择现实、优质的原料和技术。煤炭资源已成为我国能源的重要保障和支撑；煤化工的发展更是受到了煤资源国和有关科研机构的高度关注。煤炭煤炭是世界上储量最丰富的化石能源。在当前世界石油价格居高不下和倡导保护环境的情况下，发展煤化工特别是新型煤化工，调整我国的能源化工结构，就显得日益重要。
1.煤焦化
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，也称做煤的干馏。煤焦化产品主要有焦炭、煤焦油(苯、甲苯等)、焦炉气(氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等)精氨水等。这些产品已广泛应用于化工、医药、染料、农药和炭素等行业。有些甚至是石油化学工业无法替代的，如吡啶喹啉类化合物和许多稠环化合物等。
2.煤气化
煤在高温条件下借助气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体(气体混合物)的热化过程。用空气、水蒸气、二氧化碳作为气化剂。它们与煤中的碳发生非均相反应。此外，煤热分解出的气态产物如CO2、H2O及烃类等也能与赤热的碳发生均相反应。依气化法、气化条件及煤的性质不同，气化气的组成也不同。根据煤气发生炉内所进行的气体过程特点，可以将煤层自上而下地分为干燥带、干馏带、还原带、氢化带和灰层，在干燥带和干馏带中，煤受到高温炉气的加热而放出水分并挥发。剩下的焦炭在还原带和氧化带中进行氧化反应。煤经过气化后得到的是粗煤气，再经过净化和加工后，可以得到各种化学品。常用于煤气化的方式有:固定床常压气化气，鲁奇加压气化气、考伯斯一托茨气流床气化气(K-T)、德士古流床气化气(Texaco)、改良型温克勒流化床气化气等。
3.煤液化
所谓煤液化，是将煤中有机质转化为流质产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物来替代石油及其制品，包括直接液化技术和间接液化技术两部分，产品市场潜力巨大，工艺、工程技术集中度高，是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。
4.煤的直接液化
煤的直接液化首先是德国科学家F.Bergius于1913年发明的。其原理是煤炭在溶剂作用和高温高压条件下，直接与气态氢发生反应，使煤的氢含量增加，最后转变为液体的过程。1927年德国燃料公司Pier等人开发了硫化钨和硫化铜催化剂，将液化过程分为糊相加氢和气相加氢两阶段进行，解决了工程化问题，建成了世界第一座工业化规模生产的煤直接液化企业，并陆续建设了20套煤直接液化装置。
5.煤的间接液化
煤的间接液化是德国皇家煤炭研究所的F.Ficher和H.Tropsch两个化学家于1923年首先提出的，所以又称为F.Ficher-H.Tropsch(简称为F-T)合成或者费托合成。其原理是以煤为原料先经气化制合成气(CO+H2)，再以合成气为原料，在催化剂的作用下合成(F-T合成)液态烃类产品。受两次世界石油危机的影响，美国、德国、英国、日本和前苏联等国家重新重视煤炭直接液化的新技术开发工作，纷纷组织了一批科研开发机构及企业开展了大量的研究开发工作，相继开发了多种工艺。
6.煤间接液化的深加工
南非SASOL公司于20世纪50年代开始商业化生产，根据SASOBURY矿区煤为高挥发分、高灰分劣质煤，更适合于间接液化的实际，与鲁奇、鲁尔化学和凯洛克三家公司进行合作，不断取得煤气化(鲁奇炉)，煤气净化(低温甲醇工艺)和合成(鲁尔化学固定床和凯洛克气流床)技术而陆续分别建成了三家煤间接液化工厂，成为世界上规模最大的以煤为原料生产合成油和化工产品的化工厂。随着C1化工的发展，间接液化后的产品范畴也在不断扩大，出现了由合成气—甲醇—汽油MTG技术、由合成气直接合成二甲醚和低碳烃燃料技术等煤化工发展新趋势。煤的间接液化通常分为三步:一是制取合成气。将经过适当处理的煤送入反应器，在一定温度下通过气化剂(空气或氧气+蒸气)，使煤不完全燃烧，这样就能以一定的流动方式将煤转化为由一氧化碳和氢气混合的合成气，将形成残渣排出;二是进行催化反应，将合成气经过净化处理，在特定的催化剂作用下，让合成气发生化合反应，合成烃类或液态的烃类的类似石油和其他化工产品，三是对产物进行进一步的提质加工。由于经过催化反应出来的油品可能有很多指标不符合要求，如十六烷值含量、硫含量、水分以及黏度、酸度等，因此还要将产品进行进一步处理以使其达到合格标准，满足市场需要
7.新型煤化工
新型煤化工是以煤炭为基本原料(燃料)，C1化工技术为基础，以国家经济发展和市场急需的产品为方向，采用高技术，优化工艺路线，充分注重环境友好，有良好经济效益的新型产业。它包括了煤炭液化(直接和间接)，煤炭气化、煤焦、煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃等技术，以及集煤转化、发电、冶金、建材等工艺为一体的煤化联产和洁净煤技术。其中煤炭焦化、煤气化-合成氨-化肥已经是我国主要的煤化工产业，随着科学技术的快速发展和市场的巨大需求，煤炭焦化、煤气化-甲醇、煤制油、烯烃及下游化工产品也得到了快速发展。新型煤化工实际上是建立在传统煤化工基础上的，与传统煤化工密不可分。其特点如下。
(1)以清洁能源为主要产品。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、丙烯原料、替代燃料(甲醇、二甲醚)、电力、热力等以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。
(2)煤炭-能源化工一体化。新型煤化工是未来中国能源技术发展的战略方向，紧密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，形成煤炭-能源化工一体化的新兴产业。
(3)高新技术及优化集成。新型煤化工根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对工艺优化集成，提高整体经济效益，如煤焦化-煤直接液化联产、煤焦化-煤气化合成联产、煤气化合成-电力联产、煤层气开发与化工利用、煤化工与矿物加工联产等。同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化建设。
(4)建设大型企业和产业基地。新型煤化工发展将以建设大型企业为主，包括采用大型反应器和建设大型现代化单元工厂，如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接液化工厂以及大型联产系统等。在建设大型企业的基础上，形成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括若干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业。
(5)有效利用煤炭资源。新型煤化工注重煤的洁净、高效利用，如高硫煤或高活性低变质煤作化工原料煤，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，使各种煤炭达到物__尽其用，充分发挥煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用。新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及燃烧灰渣等废物和余能的利用。
(6)经济效益最大化。通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥资源与价格优势，资源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建设的资金投入，降低生产成本，提高综合经济效益。
(7)环境友好。通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友好。
(8)人力资源得到发挥。通过新型煤化工产业建设，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、建筑业、装备制造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥我国人力资源丰富的优势。
8.当前新型煤化工技术开发有以下几个热点：
(1)煤气化制甲基叔丁基醚:采用多组分催化剂，可从合成气制含60%异丁醇和40%甲醇的混合物，异丁醇脱水成异丁烯，从而可完成由合成气直接制取甲基叔丁基醚，这是一条很值得重视的由天然气和煤为原料制取高辛烷值添加剂的技术路线。
(2)以煤为原料生产甲醇及多种化工产品。甲醇作为一种重要的基础化工原料，通过羰基化可进一步制取醋酸、醋酸酐、甲酸甲酯、甲酸、草酸等重要的化工产品。另外还可以用于甲醇汽油(掺烧或者全烧)，甲醇转化为甲醚替代液化石油气和柴油或制造燃料电池等等。因此，作为可替代石油化工产品的甲醇下游产品是未来大规模发展甲醇生产提高市场竞争力的重要方向。
(3)以煤为原料合成低碳烃类。甲醇裂解制烯烃(MTO)技术由DOP和NOSRKHYDRO公司联合开发。鲁奇公司(LURGI)研制的甲醇制丙烯(MTP)技术，已经在工业化设计中，准备进行商业化生产。
煤气化生产技术范文第5篇
关键词：固定床；循环流化床；灰熔聚流化床；水煤浆加压；干粉煤加压
Abstract: This paper introduces the technology of the coal gas of several typical kinds of coal gasification technology, coal, characteristics and applications, especially describes the wide application prospects for the future development of better technology or.
Keywords: fixed bed; circulating fluidized bed; fluidized bed ash agglomeration; water coal slurry pressurized dry pulverized coal pressurized;
中图分类号：TH162+.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1 概述
我国传统能源以煤为主，在将来一段时间内不能改变这一现状，那么如何清洁有效得利用煤炭成为煤化工与清洁燃料制备企业密切关心的问题。近年来，我国曾掀起煤制油、煤制醇、煤制醚、煤制烃、煤制天然气，煤制燃料气的热潮。一些有煤炭资源的地区都在规划以煤炭为原料的建设项目，一些需要清洁燃料的企业在油、气使用价格的不断提升的情况，也在努力寻找一种投资相对低、运行费用相对油、气便宜的煤制气技术方案。
这些煤制气项目或需清洁燃料的企业都碰到亟待解决原料选择问题和煤制气工艺技术方案的选择问题。现就比较熟悉的煤制气几种工艺路线、适应煤种等做评述，与各位读者分享。
煤气化按主体装备的反应器分类，主要有固定床气化炉、循环流化床气化炉、灰熔聚流化床粉煤气化炉、水煤浆加压气化炉、干粉煤加压气化炉五大类。
2 固定床气化炉
固定床气化炉通常以气煤、长焰煤、不粘性烟煤、弱粘结性烟煤、无烟煤、
焦炭为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，可连续、平稳产出混合煤气。固定床气化炉以炉体结构分为单段式煤气发生炉和两段式煤气发生炉。
单段式煤气发生炉生成的粗煤气约500℃左右，出炉后进入双竖管，经冷却循环水冷却至80℃左右，然后进入洗涤塔，在塔内与洗涤塔顶部喷下的冷却水逆流接触换热冷却至35℃左右，出洗涤塔的冷煤气经捕滴器捕除水滴后经排送机加压送往用户。
单段式煤气发生炉所产煤气热值约1250kcal/Nm3,适用的典型煤质主要以无烟煤为主，后续的净化工艺较落后，综合热效率较低，属于落后性工艺，现在较少使用。
两段式煤气发生炉在结构上同单段式煤气发生炉相比干馏段和干燥段加高了，炉体总高度通常在15米以上，有上、下两个煤气出口。
上部煤气出口在干馏层和干燥层附近，其上段煤气热值高达1600-1700 kcal/Nm3,温度为120-180℃，属于热脏煤气，干燥层中被吹起的灰尘、干馏层中煤中挥发份发生裂解产生的甲烷、烯烃及焦油等物质随上部煤气产出。下部煤气出口在氧化层和还原层附近，其下段煤气热值约为1250-1350 kcal/Nm3,温度为550-650℃，属于净煤气，无焦油、含尘较少。
两段式煤气发生炉上段煤气经电捕焦油器与下段煤气经余热锅炉及间接风冷器在间冷洗涤塔汇合，并进一步降温冷却，经电捕轻油器进一步除油除尘后，由排送机加压送往用户。两段式煤气发生炉上下段混合后的煤气热值约为1450-1550 kcal/Nm3，后续的净化工艺以间接冷却为主，较单段式煤气发生炉干净，但因有酚水的产生，过去，采用酚水焚烧炉对酚水进行焚烧处理，但需一定的燃料煤气，近年来，一些厂家对酚水采用加热法产蒸汽或雾化法与空气混合作为气化剂在煤气炉内焚烧，但均不能彻底有效的处理。
近年来，固定床气化炉作为我国氮肥与有色冶金的主力军地位在减弱，随着国家环保要求的提高和人们环保意识的增强，两段式煤气发生炉的广泛应用也遇到了前所未有的挑战。固定床气化炉原料利用率较低，单耗较高，操作繁杂，单台炉最大产气量在8000 Nm3/h，主要适用于生产燃料气，不推荐用以生产合成气。
固定床煤气气化生产厂家较多，其主体工艺主要有常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术、鲁奇固定层煤加压气化技术。
3 循环流化床气化炉
循环流化床气化炉技术实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，同时要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于30%，灰熔点ST温度大于1250℃，低温化学活性的煤。流化床层温度在950℃左右。目前最大的气化炉，用富氧气化，最大产气量为40000Nm3/h。
循环流化床气化炉与传统固定床气化设备相比，燃煤气化系统具有污染低，煤种适应性强，碳转化率高等特点。煤气化系统主要由煤气化系统、脱硫系统、DCS操作系统、水处理系统等部分组成。粉煤在气化炉内受到充分而均匀地加热，以及干燥干馏过程是在反应层中进行的，因此挥发物的裂解燃烧完全，粗煤气中不含焦油、酚类等污染物，是一种清洁、高效的煤气化技术。
循环流化床气化炉的工艺流程：原煤经过破碎、筛分后，把10mm 以下的粉煤，通过皮带运输至煤气发生炉煤斗，由螺旋输送机送入气化炉中，气化剂（富氧空气和水蒸气）经高温换热器预热至720℃后进入气化炉与粉煤在950℃左右反应，反应后粗煤气经过旋风除尘器、两级换热器、布袋除尘器、给水预热器降温除尘后，热值在1350Kcal/Nm3左右的煤气经脱硫后送至用户使用。
目前，循环流化床气化炉主要生产厂家有科达、恩德与万丰，各厂家主体工艺路线较接近，后处理余热利用及净化收尘方式有所不同。
4 灰熔聚流化床粉煤气化炉
灰熔聚流化床粉煤气化技术来源于中科院山西煤炭化学研究所，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性广，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比科达、恩德及万丰气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。
灰熔聚流化床粉煤气化炉的缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%），环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。
5 水煤浆加压气化炉
水煤浆加压气化炉，也属于气流床加压气化技术，原料煤经磨制成水煤浆后用泵送进气化炉顶部单喷嘴或多喷嘴下行制气，原料煤运输、制浆、泵送入系统比干粉煤加压气化要简单得多，安全可靠、投资省。该技术对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能作气化原料。但要求原料煤含灰量较低，煤中含灰量由20%降至6%，可节省煤耗5%左右，氧耗10%左右。另外，要求煤的灰熔点低。由于耐火砖衬里受高温抗渣的限制，一般要求煤的灰熔点在还原性气氛下的T4＜1300 ℃，对于灰熔点稍高的煤，可以添加石灰石作助熔剂，降低灰熔点。还要求灰渣粘温特性好，粘温变化平稳，煤的成浆性能要好。气化压力从2.7、4.0、6.5到8.5 MPa皆有工业性生产装置在稳定长周期运行，装置建成投产后即可正常稳定生产。
水煤浆加压气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热，副产高压蒸汽，适用于联合循环发电；另一种是水冷激型，制得的合成气水气比高达1.3～1.4，能满足后续CO变换工序的需要，变换工序不需要外供蒸汽，适用于制氢、制合成氨、制甲醇等化工产品。
水煤浆加压气化技术有GE德士古（Texaco)技术、西北化工院多元料浆技术、华东理工多喷嘴（四喷嘴）技术。
6 干粉煤加压气化炉
干粉煤加压气化技术，属于气流床加压气化技术。可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。如需添加助熔剂，原料煤可以与助熔剂在磨煤机中混磨。干燥后的粉煤用氮气气力送至料斗中，再用高压氮气输送到气化炉，从气化炉下部的喷嘴进入气化炉。属多烧嘴上行制气。
干粉煤加压气化技术为调节炉温，需向气化炉内输入中压过热蒸汽。采用废热锅炉冷却回收煤气的显热，副产蒸汽，气化温度可以达到1400-1600℃，气化压力可达3.0-4.0MPa，可以气化高熔点的煤，但为了操作稳定，仍需在原料煤中添加石灰石作助熔剂。该种炉型原设计是用于联合循环发电，国内有引进的最终产品有合成氨、甲醇、氢气。
干粉煤加压气化技术有壳牌技术、西门子GSP技术、西安热工所两段式技术、华东理工大学四喷嘴对置式技术、航天部十一所航天炉HT-L式技术。
航天炉HT-L干煤粉加压气化技术是航天部十一所的专利技术，该炉型结合了德士古和壳牌的优点，以干粉煤为原料，可适应所有煤种，一个烧嘴，激冷流程，水冷壁产生蒸汽，类似GSP炉。气化温度1400-1700℃，最高可达1850℃，气化压力为3.7MPa，炉渣残碳≤0.5%，热效率η=95%，碳转化率99%,有效气（CO+H2）≥90%,每生产2050m3煤气可产生1吨氨。
航天炉HT-L干煤粉加压气化技术备煤、输煤、燃料调节系统、气化炉辐射段采用先进的干粉煤气流床气化技术，灰渣水系统、洗涤、净化则采用水煤浆气化工艺的激冷流程技术，集当今世界两大先进煤气化技术之特点。在原料煤本地化、工艺路线优化、减少投资、关键设备国产化方面有优势。
参考文献：
