煤气化技术的基本原理十篇

煤气化技术的基本原理篇1

一、我国煤化工现状及分类

(一)我国煤化工现状

我国煤化工发展速度相对较慢,同世界先进水平相比,我国的煤焦油工业较落后,主要表现为设备加工能力小,工艺水平低,产品品种少,能耗高,环境污染严重等。造成这种现象的主要原因是煤焦油分散加工,形不成规模。目前上海正着手筹建国内一流的煤焦油蒸馏装置,必将大大提高技术水平和生产能力。代表煤化工技术水平的煤气化技术也落后于一些发达国家。我国是一个农业大国,合成氨产量居世界第一,无烟煤或焦碳合成氨的生产能力约占全国合成氨生产能力的65%左右,但生产工艺落后,能耗高,污染严重。我国甲醇的现有生产能力为300万t/a,其中规模最大的装置有上海太平洋集团公司以煤为原料的生产装置,年产20万t甲醇;齐鲁石化公司第二化肥厂引进的10万t/a生产装置。其余的装置年生产能力为几千吨到几万吨不等,且技术落后、规模小、能耗高。另外,以煤为原料合成碳酸二甲酯、甲酸甲酯等可望实现工业化。

(二)分类

1.传统产品领域

要对与石油化工路线相比具有比较优势的煤化工的产品领域大力进行技术改造,并促使企业改制、改组,设法做强做大,增强国际竞争力。加大产品结构的调整力度:对与石油化工路线相比具有劣势的产品领域宜加速淘汰、关闭或转产;降低高能耗煤化工产品在行业的比重,收紧、缩减高能耗产品的出口;限制和淘汰一批能耗高,污染重的企业。

2.能源替代品

这一部分是煤化工的潜在市场,市场前景广阔是发展的重点。以煤制油(直接液化、间接液化)。甲醇的主要潜在市场是作燃料:燃料甲醇(掺烧或全烧);甲醇转化为二甲醚(替代液化石油气和柴油)中型燃气轮机发电的燃料;燃料电池;甲醇制烯烃(MTO);甲醇制丙烯(MTP)。

二、现代煤化工产业技术发展的方向

传统的煤化工技术包括焦油化工、煤合成气化工及电石乙炔化工等等。煤的气化技术在煤化工的发展中占有重要的地位,先进的催化合成技术、分离技术、生物化工技术、节能减排技术、环保技术与大型工业装备制造技术是现代煤化工的发展基础,新型煤化工技术就是以煤气化为龙头组合应用现代先进的化工生产技术,生产可替代石油的洁净能源和各类化工产品为成品油、甲醇、二甲醚、乙烯、丙烯等,进而发展为煤气化技术为核心的多联产系统。已经形成煤炭——能源——化工一体化的新兴产业。

世界上目前拥有的新型煤化工技术主要有——煤气化技术,以煤为原料生产甲醇的技术,煤路线合成烃类的技术。最令人关注的是煤制油合成气生产烯烃的技术,IGCC技术在国外也是煤气化技术发展的一个热点。我国从上世纪80年代起开始引进国外煤气化技术,但国产化的煤气化技术与国外相比还有较大差距,可以预见以生产可替代石油的洁净能源和化工产品为主的现代煤——能源——化工一体化产业,即将在我国兴起并得到可持续发展。

现代煤化工是属于技术密集型和投资密集型的产业,应采取最有利于提高经济效益的建设及运行方式。现代煤化工的发展要坚持一体化、基地化、大型化、现代化和集约化,真正转变经济增长方式。

坚持一体化。就是把大型煤化工装置和煤矿结合起来(当然亦可以采取煤—电—化一体化联产模式)。把煤气化装置建在矿上(或临近矿区),力求减少煤炭运耗及费用,实施资源优化配置,合理使用煤炭资源(按煤质资源优质优用,劣质劣用,各得其所)。只有形成煤化工与煤矿一体化的利益机制,才能减少日后的价格、运输和布局的风险。

坚持基地化。化学工业内在的固有特性适宜于综合利用和深加工。基地是企业群体的集称。基地内集中布置相关企业,可以充分、高效、合理利用各种资源,提高资源配置效率和效益,发挥企业的集聚效应。总之,煤化工发展实施基地化布局最重要的目的是实施以市场为基础的高度资源优化配置,谋求集约化经营。

坚持大型化、现代化。只有采用一流的技术、一流的设备、一流的管理,建设大型规模效益的装置才能形成一流的煤化工基地,谋求跨越式发展,具备国际竞争力。煤化工如不具备国际竞争力,则无法忍受国际油价波动,和经济全球化带来高度的市场竞争的冲击。

由于煤本身的固有的特性(碳多氢少,矿物杂质多,固态且难以溶化、溶解等),要把从不清洁的能源转为清洁的化工原料,所经过的流程长、环节多、技术要求高、难度大,因而必然导致投资大。煤化工的投资高亦是发展的制约因素之一。为此,一方面应积极采用先进技术,发展规模装置,谋求减少单位投资成本,另一方面依靠优质低价煤的稳定供应以及先进的节能降耗技术,谋求降低生产原料成本。经济效益是考核煤化工能否发展的最基本因素之一。

三、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。

(一)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。

(二)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。

(三)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。

(四)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。

(五)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。

(六)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。

四、对发展新型煤化工产业关键技术的建议

(一)煤炭液化技术

无论是引进技术还是自主开发,建设煤直接液化或间接液化工厂都需要国内有大量技术配套方面的研究和工程。另外,一次性投资较大也是其共有的特点。因此,现阶段国家部署在少数条件适合的企业和地区进行工程化和商业化示范项目,可以在技术开发、工程化推进以及商业化运作等方面积累丰富的经验,为今后大规模产业化发展奠定扎实的基础。同时,开发具有自主知识产权的煤液化技术也是当前和未来几十年产业化持续发展的客观需求。目前,国内拟建的煤液化项目多采取跨行业、多元化联合投资和多渠道融资的方式解决资金筹措问题,这是今后煤液化项目建设的发展方向。

(二)甲醇和二甲醚合成技术

目前,国内已经建设或拟建设的甲醇生产项目很多,据不完全统计,新上项目的总生产能力不低于1000万t/a。国外的研究认为,甲醇和二甲醚作为代用发动机燃料(不是少量掺烧),到达用户的全成本大于煤基合成油(煤间接液化),同时二甲醚代替柴油也有相关技术问题需要进一步研究。因此,今后新建甲醇、二甲醚工程项目应充分重视市场需求和供求变化。

(三)煤炭焦化

新建煤炭焦化工程项目应立足煤炭企业原料煤特点,采用大型焦炉和能够提高焦炭质量的先进技术以及必要的环保技术,以应对未来优质炼焦煤不足、焦炭市场变化和日益严格的环保政策带来的更加激烈的竞争。

(四)煤化工多联产

煤气化技术的基本原理篇2

关键词:煤化工 技术 路线

中国的资源禀赋是油、气短缺，煤炭相对丰富。中国煤炭工业协会统计数据:2007年，全国煤炭产量25.23亿t;2008年，产量为27.16亿t，同比增加1.93亿t，同比增长7.65%。2007年我国原油产量18 665.7万t，2008年原油产量达1.89亿t，海关总署统计数据:2008年我国净进口油品近2亿t，其中原油进口17 472万t，成品油进口2 182万t，原油对外依存度已达48.5%，逼近50%的警戒线水平。2007年，我国天然气产量693亿m3，进口量39亿m3，表观消费量732亿m3;2008年，天然气产量达761亿m3。据中国煤炭工业协会预计，2010年我国煤炭需求量将达30亿t以上;另据有关资料介绍，2009年至2011年的3年内，我国原油目标产量分别是1.92亿t、1.96亿t和1.98亿t;天然气目标产量分别为860亿m3、1 050亿m3和1 200亿m3。在我国这样一个煤炭资源大国，其主要化工产品完全由石油作原料生产是不现实的。尽管我国煤化工产业的发展目前面临一系列问题，例如结构不合理，行业的中小企业较多而大型现代化高新技术企业较少;布点太多，造成产业结构雷同;产品附加值较低，有些后续应用技术没有跟上等，但发展煤化工符合我国国情，且国家政策总体上持支持态度。

一、我国煤化工现状及分类

(一)我国煤化工现状

我国煤化工发展速度相对较慢，同世界先进水平相比，我国的煤焦油工业较落后，主要表现为设备加工能力小，工艺水平低，产品品种少，能耗高，环境污染严重等。造成这种现象的主要原因是煤焦油分散加工，形不成规模。目前上海正着手筹建国内一流的煤焦油蒸馏装置，必将大大提高技术水平和生产能力。代表煤化工技术水平的煤气化技术也落后于一些发达国家。我国是一个农业大国，合成氨产量居世界第一，无烟煤或焦碳合成氨的生产能力约占全国合成氨生产能力的65%左右，但生产工艺落后，能耗高，污染严重。我国甲醇的现有生产能力为300万t/a，其中规模最大的装置有上海太平洋集团公司以煤为原料的生产装置，年产20万t甲醇;齐鲁石化公司第二化肥厂引进的10万t/a生产装置。其余的装置年生产能力为几千吨到几万吨不等，且技术落后、规模小、能耗高。另外，以煤为原料合成碳酸二甲酯、甲酸甲酯等可望实现工业化。

(二)分类

1. 传统产品领域

要对与石油化工路线相比具有比较优势的煤化工的产品领域大力进行技术改造，并促使企业改制、改组，设法做强做大，增强国际竞争力。加大产品结构的调整力度:对与石油化工路线相比具有劣势的产品领域宜加速淘汰、关闭或转产;降低高能耗煤化工产品在行业的比重，收紧、缩减高能耗产品的出口;限制和淘汰一批能耗高，污染重的企业。

2. 能源替代品

这一部分是煤化工的潜在市场，市场前景广阔是发展的重点。以煤制油(直接液化、间接液化)。甲醇的主要潜在市场是作燃料:燃料甲醇(掺烧或全烧);甲醇转化为二甲醚(替代液化石油气和柴油)中型燃气轮机发电的燃料;燃料电池;甲醇制烯烃(MTO);甲醇制丙烯(MTP)。

二、现代煤化工产业技术发展的方向

传统的煤化工技术包括焦油化工、煤合成气化工及电石乙炔化工等等。煤的气化技术在煤化工的发展中占有重要的地位，先进的催化合成技术、分离技术、生物化工技术、节能减排技术、环保技术与大型工业装备制造技术是现代煤化工的发展基础，新型煤化工技术就是以煤气化为龙头组合应用现代先进的化工生产技术，生产可替代石油的洁净能源和各类化工产品为成品油、甲醇、二甲醚、乙烯、丙烯等，进而发展为煤气化技术为核心的多联产系统。已经形成煤炭——能源——化工一体化的新兴产业。

世界上目前拥有的新型煤化工技术主要有——煤气化技术，以煤为原料生产甲醇的技术，煤路线合成烃类的技术。最令人关注的是煤制油合成气生产烯烃的技术，IGCC技术在国外也是煤气化技术发展的一个热点。我国从上世纪80年代起开始引进国外煤气化技术，但国产化的煤气化技术与国外相比还有较大差距，可以预见以生产可替代石油的洁净能源和化工产品为主的现代煤——能源——化工一体化产业，即将在我国兴起并得到可持续发展。

现代煤化工是属于技术密集型和投资密集型的产业，应采取最有利于提高经济效益的建设及运行方式。现代煤化工的发展要坚持一体化、基地化、大型化、现代化和集约化，真正转变经济增长方式。

坚持一体化。就是把大型煤化工装置和煤矿结合起来(当然亦可以采取煤—电—化一体化联产模式)。把煤气化装置建在矿上(或临近矿区)，力求减少煤炭运耗及费用，实施资源优化配置，合理使用煤炭资源(按煤质资源优质优用，劣质劣用，各得其所)。只有形成煤化工与煤矿一体化的利益机制，才能减少日后的价格、运输和布局的风险。

坚持基地化。化学工业内在的固有特性适宜于综合利用和深加工。基地是企业群体的集称。基地内集中布置相关企业，可以充分、高效、合理利用各种资源，提高资源配置效率和效益，发挥企业的集聚效应。总之，煤化工发展实施基地化布局最重要的目的是实施以市场为基础的高度资源优化配置，谋求集约化经营。

坚持大型化、现代化。只有采用一流的技术、一流的设备、一流的管理，建设大型规模效益的装置才能形成一流的煤化工基地，谋求跨越式发展，具备国际竞争力。煤化工如不具备国际竞争力，则无法忍受国际油价波动，和经济全球化带来高度的市场竞争的冲击。

由于煤本身的固有的特性(碳多氢少，矿物杂质多，固态且难以溶化、溶解等)，要把从不清洁的能源转为清洁的化工原料，所经过的流程长、环节多、技术要求高、难度大，因而必然导致投资大。煤化工的投资高亦是发展的制约因素之一。为此，一方面应积极采用先进技术，发展规模装置，谋求减少单位投资成本，另一方面依靠优质低价煤的稳定供应以及先进的节能降耗技术，谋求降低生产原料成本。经济效益是考核煤化工能否发展的最基本因素之一。

三、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。

(一)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。

(二)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。

(三)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。

(四)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。

(五)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。

(六)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。

四、对发展新型煤化工产业关键技术的建议

(一)煤炭液化技术

无论是引进技术还是自主开发，建设煤直接液化或间接液化工厂都需要国内有大量技术配套方面的研究和工程。另外，一次性投资较大也是其共有的特点。因此，现阶段国家部署在少数条件适合的企业和地区进行工程化和商业化示范项目，可以在技术开发、工程化推进以及商业化运作等方面积累丰富的经验，为今后大规模产业化发展奠定扎实的基础。同时，开发具有自主知识产权的煤液化技术也是当前和未来几十年产业化持续发展的客观需求。目前，国内拟建的煤液化项目多采取跨行业、多元化联合投资和多渠道融资的方式解决资金筹措问题，这是今后煤液化项目建设的发展方向。

(二)甲醇和二甲醚合成技术

目前，国内已经建设或拟建设的甲醇生产项目很多，据不完全统计，新上项目的总生产能力不低于1000万t/a。国外的研究认为，甲醇和二甲醚作为代用发动机燃料(不是少量掺烧)，到达用户的全成本大于煤基合成油(煤间接液化)，同时二甲醚代替柴油也有相关技术问题需要进一步研究。因此，今后新建甲醇、二甲醚工程项目应充分重视市场需求和供求变化。

(三)煤炭焦化

新建煤炭焦化工程项目应立足煤炭企业原料煤特点，采用大型焦炉和能够提高焦炭质量的先进技术以及必要的环保技术，以应对未来优质炼焦煤不足、焦炭市场变化和日益严格的环保政策带来的更加激烈的竞争。

(四)煤化工多联产

煤液化、煤基甲醇、二甲醚、煤炭焦化等煤化工技术在单元工艺(如煤气化和气体净化)、中间产物(如合成气、氢气)、目标产品等方面具有很大的互补性。研究表明，将不同的工艺(包括产品再加工，如甲醇制取醋酸等)进行优化组合实现多联产，并与尾气发电、废渣利用等形成综合联产，有利于降低工程项目的建设投资及目标产品的平均生产成本，提高整体项目的经济性和抗风险能力。因此，多联产是煤炭企业今后发展大型煤化工和能源综合产业的技术方向。

总之，我国发展新型的煤化工产业要因地制宜，学习世界的先进经验和技术，形成多元化的产品链条，增强自身发展能力和发展后劲。在发展重点上，要适应市场需求，创造名牌产品，增强市场竞争能力，确立煤化工在世界化工行业中的地位和作用。

参考文献

[1]赵跃民，煤炭资源综合利用手册。北京:科学出版社，2004.

[2]高晋生、张德祥，煤液化技术。北京:化学工业出版社，2005.

[3]张玉卓，中国煤炭演化产业化示范工程进展与展望。中国煤炭(中国煤炭高层论坛文集)，2002(增刊).

[4]倪维斗、靳晖、李政等，二甲醚经济:解决中国能源与环境问题的重大关键。煤化工，2003，(4):6.

[5]刘志光、龚华俊、余黎明，我国煤制天然气发展的探讨[J]。煤化工。2009，37(1):1-8.

[6]李好管，坚持科学发展观做大做强现代煤化工[J]。煤化工。2006，34(5):1-9.

煤气化技术的基本原理篇3

关键词：褐煤　煤化工　热解提质　液化　气化

中图分类号：TD84　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)09-034-01

我国褐煤资源丰富，褐煤资源量为3194.38×108t，占我国煤炭资源总量的5.74％；褐煤探明保有资源量为1291.32×108t，占全国探明保有资源量的12.69％；主要分布于内蒙古东部、黑龙江东部和云南东部。褐煤煤化程度较低，属于低阶煤，发热量低、水分高、易风化自燃、热稳定性差，不适宜长途运输，长期以来没有得到合理应用。但是近年来褐煤产量增长迅速，并且成本低廉。褐煤的加工与利用逐步被人们所重视，本文主要探讨褐煤的煤化工技术现状及以后的发展前景。

1、褐煤的煤化工技术及应用

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，生产出各种化工产品的工业。由于褐煤的煤化程度最低，其化学反应活性比较好，且无粘结性，褐煤的这些特性决定了它十分适宜进行就地综合加工和利用。而且煤化工技术也日趋成熟，这使得褐煤在煤化工应用中有很大的优势。目前褐煤煤化工技术主要有褐煤的热解提质，褐煤的气化，褐煤的液化等。

1.1　褐煤的热解提质

褐煤热解(干馏)提质是指在隔绝空气(或在惰性气体、或在氢气存在)条件下将褐煤加热，最终得到焦油、热解煤气和半焦产品的加工方法。热解后产生的热解煤气可以直接作为生活燃料用气或化工合成气，得到的半焦具有低灰、低硫、固定碳高的特点，可以用于合成气、电石等行业的生产，也可用作铜矿或磷矿等冶炼时的还原剂或用作炼焦配煤，也是生产活性炭等化工产品的原料。由于上个世纪70年代石油危机后，人们重新重视廉价的褐煤资源的开发利用，对褐煤热解工艺进行了研究，开发了一些新的加工工艺。国内外典型的褐煤热解工艺包括：德国的Lurqi―Ruhurgas低温热解工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。

1.2　褐煤的气化

褐煤的气化是指在一定温度和压力下，用气化剂对褐煤进行热化学加工，将固体的褐煤转变为煤气的过程。对所产煤气进一步深加工，可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。褐煤气化技术是洁净、高效利用褐煤的重要技术之一。它是煤炭化工合成、煤炭直接／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。

褐煤是化学活性非常好的煤种，与烟煤和无烟煤相比，更容易气化，褐煤气化技术已经非常成熟，其气化工艺主要有固定流化床、流化床气化、气流床气化和熔浴床气化等工艺。褐煤气化在我国也已得到广泛应用，目前，有化肥厂利用小龙潭褐煤生产合成氨，沈阳加压气化厂利用沈北褐煤生产城市煤气，第一汽车制造厂用舒兰褐煤生产燃料煤气。另外大唐发电股份有限公司也规划利用内蒙古褐煤资源生产城市煤气。

1.3　褐煤的液化

煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。(1)将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。(2)煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化工产品的过程。

褐煤碳含量相对比较低，氢碳比高，其结构单元中含有较多的羰基，羧基，亚甲基和氧桥，具有较高的液化活性，是比较适宜直接液化的煤种。目前，我国褐煤液化投产的有云南先锋煤液化厂，采用直接液化技术，规模为年处理(液化)褐煤原煤257万t。神华集团对日本NEDOL和美国HTI工艺的技术进行集成和创新，开发了煤的直接液化工艺和新型的高效煤液化催化剂，煤的转化率和液化油产率都已达到国际领先水平，并申请了发明专利。

2、褐煤煤化工技术发展前景

我国褐煤煤化工技术发展前景主要如下：

(1)目前我国褐煤资源主要用来发电，由于褐煤本身含水量较高，所以发电厂在用褐煤发电前要进行脱水，这一过程不仅消耗大量的动力和资金，而且对褐煤资源也比较浪费，如果将褐煤资源进行煤化工加工，将使产品具有更高的附加值，更高的利用价值。

(2)由于国际性油价上涨和供油的不稳定性，使得煤化工产业发展非常迅速，可以利用煤化工技术将褐煤加工成可代替石油化工产品如柴油、汽油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料等。

煤气化技术的基本原理篇4

关键词：配煤 应用 锅炉 气化炉

0 引言

配煤技术是以煤化学、煤的燃烧动力学和煤质测试等学科和技术为基础，将不同类别、不同质量的单种煤通过筛选、破碎、按不同比例混合和配入添加剂等过程，改变单种用煤的化学组成、物理性质和燃烧特性，充分发挥单种煤的煤质优点，克服单种煤的煤质缺点，提供可满足不同设备用煤要求的煤炭产品的技术。目前该项技术已广泛应用在我国现代煤化工生产中。配煤可以通过人工计算，也可以利用先进的配煤软件。

1 配煤作用

煤化工企业中的锅炉和气化炉对煤质有一定的要求，在现有生产条件下，要提高锅炉热效率和气化炉反应效率，同时满足经济效益、社会效益、环境效益，就要通过配煤手段，保证用煤设备达到正常高效运行。煤质过高或过低都可能影响用煤设备的工作效果。煤质达到设计要求后，通过配煤技术，可打破用煤设备对煤质的限制，使现有煤炭资源得到充分利用，减少成本投入。配煤扩大了动力煤和原料煤资源，把几种煤配合成高效用煤，并可提高化学产品产率。配煤可以少用好煤，多用差的煤，优化用煤结构，尽量以有效的资源投入获取优质产品。按照不同地域的大气环境特点和水质特点，将多种品质的煤炭资源综合利用，有助于对燃煤的硫分及氮、氯、砷、氟等有害元素含量进行调节，限制SO2、NOx等有害元素排放，达到环保要求。

2 配煤在锅炉用煤中的应用

燃煤类型是锅炉选型必须考虑的主要因素。如果煤质与锅炉类型不符，则锅炉的安全性能和使用寿命都会受到影响，可能降低锅炉出力，增加锅炉热损失，降低锅炉工作效率。采用与锅炉类型不符的燃煤，也可能影响锅炉燃烧的稳定性，不易将煤炭燃尽；锅炉炉膛结渣、受热面超温、腐蚀甚至磨损，也会污染大气，降低空气质量；燃烧效果不佳必然浪费燃料，从而提高燃料费用和产汽发电成本。现场操作过程中，常因煤质变化大，造成锅炉炉膛结焦、超温、爆管或熄火。

经分析，可通过配煤掺烧技术来稳定煤质，有效解决上述问题，确保锅炉机组稳定运行。配煤掺烧技术是目前既经济又安全的燃煤方式。具体操作步骤是：不稳定的煤源会影响燃煤效果，缩短锅炉使用寿命，因此当煤粉进入炉膛前，结合锅炉使用要求，将各类煤种按固定配比混合在一起，即配煤混掺，往往可以有效解决不同煤质的燃煤问题，确保锅炉安全稳定运行。就目前国内建设资源节约型企业的基本要求来看，配煤掺烧技术也是一项长久发展之计。

3 配煤在气化炉用煤中的应用

煤化工企业气化单元是将煤粉在气化炉内的高温和加压环境下，与纯氧及过热蒸汽发生部分氧化反应，制备合成气。气化炉的反应在高温加压条件下发生多相反应，影响因素较多，其过程极为复杂。不论是哪种煤气化工艺，其反应机理基本都是相同的。但是，受不同煤种、不同工艺（温度、压力、加热速率）和气化炉型的影响，最终的气化产物和气体成分也有一定的差异。气化炉用煤中的灰分含量对产气量、渣量等都有重要影响。

某公司气化用原料煤，就采用配煤工艺，将精煤和沫煤按一定的比例配送到煤粉制备单元利用。2012年全年精粒煤平均灰分为8%，沫煤平均灰分为20%，精粒煤平均价格为240元/吨，沫煤平均价格为160元/吨，气化用煤煤质灰分要求为15%-18%，煤质灰分减少1%，精粒煤配比增加8.3%，用煤成本增加6.67元/吨，按照吨甲醇耗原料煤1.7吨/吨测算即甲醇成本增加11.34元/吨，因此灰分越低，甲醇产量越高。气化用原料煤按照灰分为15%计算，此种精粒煤与沫煤掺和比最经济控制范围为42：58（72%）。

4 结束语

煤化工企业所用原料煤主要包括锅炉的动力用煤和气化炉的原料用煤。由于不同的矿区、不同的开采阶段、不同类型的商品煤，其水分、灰分、挥发分、固定碳、硫含量、发热量等指标各不相同，从经济性和技术性角度，配煤技术在满足生产运行中发挥着重要作用。

参考文献：

[1]王晓琴.炼焦工艺[M].北京：化学工艺出版社，2005.

[2]晏善成，郑明东，严文福.配煤技术的发展[J].山东冶金，2006（05）.

[3]郭生章.应用价值工程 选配煤焦方案[J].价值工程，1991（06）.

煤气化技术的基本原理篇5

关键词:合成氨；工艺技术；现状；发展趋势

中图分类号：S219.06 文献标识码：A 文章编号：

合成氨装置的结构调整

原料结构调整主要是"油改气"(利用部分氧化工艺将原料改为天然气)和"油改煤"(利用煤气化工艺将原料改为煤或石油焦)。原料结构调整方案中主要考虑的是资源条件及其地理位置，以经济效益(包括装置投资、操作费用、生产成本)为标准进行确定。天然气是合成氨装置最理想的原料，且改造时改动量最小、投资最省，应以优先考虑；但如果不具备以天然气为原料的基本条件(资源和地理位置)，则以"原料劣质化"为主，进行"煤代油"或"渣油劣质化"的技改。为了尽可能地增大投资效益，可以适当扩大气化部分的规模，通过"配气方案"实现氮肥-C1化工及其衍生物产品的联合生产，以实现产品结构的调整。这样不仅联合生产装置投资较低，而且能够实现合成气的有效合理利用，操作费用和生产成本将会大幅度降低，经济上将更加具有竞争力。 目前上述结构调整工程已经开始实施，由于资源条件及其地理位置的原因，对轻油型合成氨装置进行了"油改煤"的技术改造，而重油型合成氨装置则进行了"油改气"技术改造，并取得了预期效果，有力地推动了天然气部分氧化工艺技术和煤气化工艺技术的进步。

1.1"油改气"

天然气制氨装置一般采用蒸汽转化技术，但采用此技术来改造基于部分氧化工艺的重油气化装置，则远不如采用天然气部分氧化技术更为合理。采用天然气部分氧化技术，不仅可以利用现有的气化炉调整操作、改造烧嘴，而且投资少、改造难度小、改造周期短、总体经济性好。另外天然气部分氧化技术易于实现大型化，逐渐为行业所公认。 中国石化宁波工程公司天然气部分氧化工艺技术在我国兰州Shell重油气化制氨装置上应用改造成功，其主要改造内容是设置天然气压缩机、更换烧嘴、改造低温甲醇洗工序、调整工艺操作参数。

1.2“油改煤”

煤气化技术的成功商业化为合成氨装置的原料结构调整奠定了坚实的技术基础。相关的改造内容包括：新建煤气化(合成气制备)部分和新建合成气净化部分。 1）：煤气化。成熟且有竞争力的煤气化工艺主要是以Texaco为代表的水煤浆气化和以Shell为代表的粉煤气化工艺，这两类煤气化工艺均是成熟的，都有大型专利工厂。水煤浆气化工艺生产的粗合成气已用于循环联合发电，化肥、甲醇等生产，粉煤气化工艺仅用于循环联合发电，两者各具特色。 2）：合成气净化。本部分的关键问题在于确定CO变换、酸性气体脱除、气体精制等工序的合理流程组合形式。其中，CO变换工艺的选择是合成气净化工艺技术选择的首要问题。CO变换工艺技术分为非耐硫变换和耐硫变换2种，而这2种变换工艺的选择将直接影响后续酸性气体脱除工序、气体精制工序的流程组合。

3)工艺技术改造方案 新建煤气化工序。采用煤气化工艺，生产合成气。新建空气分离工序。采用全低压、内压缩空分工艺，为煤气化工序提供工艺氧气和高、中、低压氮气。新建耐硫变换工序。采用三段耐硫变换工艺(耐硫中变+耐硫低变)，进行合成气的高浓度CO变换。新建酸性气体脱除工序。采用低温甲醇洗净化工艺，进行变换气的脱硫脱碳净化，以脱除变换气中的H2S、COS和CO2；并采用两级克劳斯脱硫+SCOT工艺，处理低温甲醇洗工序中的H2S尾气。 改造和利用甲烷化工序。对原有装置的甲烷化工序进行适当的改造，采用热法精制(甲烷化)工艺进行净化气的精制，除去净化气中微量的CO和CO2。 利用氨合成及冷冻工序。利用原有装置的氨合成及冷冻工序，进行氨合成，生产液氨作为尿素装置的原料。新建产品结构调整的相应工艺生产单元。

我国合成氨技术的基本状况

2.1大型氮肥装置

我国目前有大型合成氨装置共计34套，生产能力约1000万t/a；其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥之外，均为尿素。按照原料类型分：以天然气(油田气)为原料的17套，以轻油为原料的6套，以重油为原料的9套，以煤为原料的2套。除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其他均系从国外引进，按照专利技术分：以天然气和轻油为原料的有Kellogg传统工艺(10套)、Kellogg-TEC工艺(2套)、Topsoe工艺(3套)，及20世纪90年代引进的节能型AMV工艺(2套)、Braun工艺(4套)、KBR工艺(1套)；以渣油为原料的Texaco工艺(6套)和Shell工艺(3套)；以煤为原料的Lurgi工艺(1套)和Texaco工艺(1套)，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术。2.2中、小型氮肥装置

我国目前有中型合成氨装置55套，生产能力约为500万t/a；其下游产品主要是尿素和硝酸铵；其中以煤、焦为原料的装置有34套，以渣油为原料的装置有9套，以气为原料的装置有12套。目前有小型合成氨装置700多套，生产能力约为3 000万t/a；其下游产品原来主要是碳酸氢铵，现有112套经过改造生产尿素。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96%，以气为原料的仅占4%。 3、合成氨技术未来发展趋势

3.1未来合成氨装置的主流发展方向

单系列合成氨装置生产能力将从2000 t/d提高至4000-5000t/d；以天然气为原料制氨吨氨能耗已经接近了理论水平，今后难以有较大幅度的降低，但以油、煤为原料制氨，降低能耗还可以有所作为。①在合成氨装置大型化的技术开发过程中，其焦点主要集中在关键性的工序和设备，即合成气制备、合成气净化、氨合成技术、合成气压缩机。②在低能耗合成氨装置的技术开发过程中，其主要工艺技术将会进一步发展。

3.2合成氨装置"改善经济性、增强竞争力"的有效途径①洁净煤气化技术。以Texaco水煤浆气化和Shell粉煤气化为代表的洁净煤技术、以及相应的合成气净化技术，将在"油改煤"结构调整中发挥重要的作用，并在大型化和低能耗方面将会取得重大的进展和实质性的突破。②天然气制合成气技术。天然气自热转化技术、非催化部分氧化技术，以及相应的合成气净化技术，也将在"油改气"结构调整中发挥重要的作用，并在大型化和低能耗方面将会取得重大的进展和实质性的突破。③联产和再加工技术。联产氢气和多种C1化工产品及尿素的再加工技术亦将得到高度重视，并在与合成氨、尿素装置的系统集成、能量优化方面取得进展。

4、对我国合成氨工业发展的几点看法

4.1我国合成氨产量虽然已跃居世界第1位，但单系列装置规模较小。

合成氮平均规模为5万t/a，无法适应世界合成氨的发展趋势。据有关资料统计，俄罗斯约有35套合成氨装置，合成氮平均规模为40万t/a；美国有50多套合成氨装置，合成氨平均规模30万t/a以上。近年来合成氨装置大型化是世界合成氨的主流发展趋势。

4.2 目前我国化肥生产厂原料组成气、油、煤比例小。

大致为14％、22％和65％。由于原料在成本构成中占有很大比重，因此要提高国际市场竞争力，首要的是选用价格较低的原料，不再新建以煤、油为原料的大型合成氨装置。

4.3中型合成氨装置必须进行改造。

中型合成氨装置设备效率低是主要矛盾，技术改造主要是提高设备效率，不要盲目扩大设备能力。我国的中型合成氨装置基本上都是我国自行设计、自己制造设备建设起来的，国外没有这方面的实践和投入，因此中型合成氨装置技术改造应以国内技术为主。

4.4 必须压小保大。

我国长期以来对化肥企业实行了多项优惠政策，特别是对小化肥企业免征增值税，这说明国家已下决心压小保大，腾出有限的市场空间，净化现有的市场格局。这也是很多工业行业成功的做法。建立大型化肥企业集团，实现资源最优配置，以发挥整体优势。而自然淘汰下来的小型合成氨企业可为单一元素基础肥料进行二次加工，生产市场需求的各种专用或多功能肥料化肥，由于自然淘汰下来的小型合成氨企业遍布各地，直接面向市场，可形成化肥加工、销售、服务一条龙系统。

4.5 原料占了合成氨生产成本的75%。

由于原料来源困难和价格高，一些厂将调整原料结构，另外，我国化肥工业布局存在靠近市场、远离原料产地的现象，加上公路运输禁止超限，原料长距离运输费用增高，因此，对化肥而言，输气不如输产品，氮肥装置应建设在天然气资源产地，天然气价格也是制约合成氨项目成败的主要因素之一 。

4.6 国际上基本以高浓度化肥为主。

而近年来发达国家化肥生产主要以复合肥料为主，英国复合肥料占80％、美国占65％、法国占61％、日本占55％，并正在进一步向多功能、专用化方向发展。因此必须调整下游产品结构，生产部分复合肥料或混配肥料，以适应农业发展的需要。我国氮肥中高浓度的尿素、硝酸铵约占56％，低浓度的碳铵、硫酸铵等占40％，复合肥、专用肥比例小，跟不上农业生产对化肥需求的变化。

参考文献：

煤气化技术的基本原理篇6

关键词：煤气化技术 发展现状 问题 对策

一、前言

长期以来由于相关先进技术被国外少数公司所垄断，我国国内企业在引进煤气化技术时不得不向这些公司支付高额的专利费用。同时，由于引进的技术大多并不完善，造成设备运行中出现了许多问题，付出了很大代价。因此，开发具有自主知识产权，适合中国国情的、可以降低项目投资、提高煤炭利用率、提升装置稳定性、扩大气化煤种的先进煤气化技术是当务之急。

二、煤气化技术的分类

煤气化工艺可按压力、气化剂、气化过程、供热方式等进行分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式分类，目前技术相对成熟而且已被广泛采用的煤气化工艺主要有固定床、流化床和气流床3种。

1.固定床

煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤的下降速度很慢，甚至可视为固定不动，故称之为固定床。但实际上，煤在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，故称其为移动床气化。

2.流化床

以粒度为0-10 mm的小颗粒煤为气化原料，煤与气化剂并、逆流接触，煤粒在气化炉内悬浮分散在上升的气流中，在沸腾状态进行气化反应，煤料层内温度均一、易于控制。

3.气流床

煤料与气化剂并流接触，可用气化剂将粒度100 m以下的煤粉带人气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆然后用泵打人气化炉内，煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。

三、我国煤气化技术的发展现状

1.国外技术进入中国市场

在国外有工业化应用业绩的11种煤气化技术中，除其中的Preflo、CCP和E-Gas外。其他8种技术均在中国拥有或正在建设工业化生产装置。依照水煤浆、粉煤、碎煤移动床和流化床气化炉的顺序，这8种技术分别是：①GE水煤浆气化②BGL碎煤气化③Shell粉煤气化④Trig流化床气化⑤GSP粉煤气化——德国西门子公司⑥科林粉煤气化⑦Lurgi碎煤气化⑧U-Gas流化床气化。

2.各主流技术进一步扩大了市场分额

GE水煤浆气化技术在开发了激冷、废热锅炉和激冷+废热锅炉等基本流程模式的基础上，正在开发基于粉体泵的粉煤气化技术：壳牌粉煤气化在原有废热锅炉流程的基础上，开发了新型的激冷流程项目：西安热工研究院有限公司的两段式粉煤气化也开发了激冷和废热锅炉两种流程；清华大学开发的水煤浆水冷壁气化炉已成功示范；Lurgi在MARk—IV的基础上开发了MARK+气化炉，将操作压力提高到6.0MPa以上，显著提高了装置规模。主流技术在通过技术不断的集成和创新，扩大了适用范围，形成了系列化的技术，保障和扩大了技术市场分额。

3.基础研究薄弱

虽然我国的煤化工产业规模大、技术应用速度快，但技术开发存在重应用、轻基础研究的情况，研究工作受产业效益驱使。长期忽视基础性研究，如煤种评价、水冷壁气化炉挂渣机理研究、气化炉流场的研究等基础研究停滞不前。此外.缺乏专门针对煤化工产业的技术评价体系和工程建设标准，装置建设的规范性、标准化与产业规模尚不匹配。

四、发展推广我国煤气化技术的对策

1.国内企业需吸取经验加强相互间交流

因为种种原因，国内企业在引进国外技术的时候往往各自为战，很少就煤气化过程中出现的问题进行交流与沟通，结果造成盲目引进，出现技术问题后不知道如何解决，只好继续向国外公司支付很高的后续费用。我国煤气化技术同国外公司的同台竞技，必须了解与解决国外技术工艺与设备中存在的问题，并在自身的工艺技术的设计中给予解决。同时国内企业之间要避免偏见，站在国家民族利益的高度，加强互相之间的技术交流与沟通，使国内技术尽快赶上超越国外技术。

2.完善支持开发煤气化技术的相关政策

国家应鼓励国产化技术和装备的开发，形成系列化产品，尽快将煤气化装置高昂的价格降下来。但政府目前还没有强制性的必须选择新技术的环境保护支持政策，缺乏系统、全面的激励政策，缺乏足够的财政补贴。政策不配套，企业自然也就缺乏动力。所以国家必须从政策层面上给予我国具有自主知识产权的煤气化技术以支持，尽快出善相关扶持政策，加紧开发建设一批先进的适合我国国情的煤气化技术示范装置。

3.建立健全煤化工人才引进、培养与储备机制

煤气化技术属于煤化工的范畴，发展煤化工产业的四个重要要素是资源、技术、资金和人才。拥有了资源、技术和资金，但没有这方面的专业人才，要想发展煤化工产业很难，同时现代煤化工是属于技术密集型的产业，因此发展新型煤气化技术需要一大批具有专业知识专业技能的高级煤化工人才。必须建立健全煤化工人才引进、培养与储备机制，鼓励引进国际国内尖端人才，培养具有创新意识的研发人才，储备一批拥有丰富实践经验与理论知识的专业人才。要建立煤化工人才的激励政策，解决煤化工人才的后顾之忧，让他们能够充分发挥自身潜能，为煤气化技术创新做出应有的贡献。

4.重视企业与科研机构的产学研合作

在我国技术开发领域长期存在的一个问题是企业和科研机构没有建立长期稳定和制度化的利益共同体，企业往往找不到合适的技术，而科研机构的技术又找不到推广的地方。因此面对煤气化这样技术工艺复杂、需要大量投入的领域，更加需要企业和科研机构的共同合作与努力。同时发展高效煤气化技术还应建立和完善知识产权交易制度，发展科技中介机构，促进企业之间、企业与大学和科研院所之间的知识流动和技术转移，促进企业大力开展自主创新活动。有关部门应鼓励并扶持原始创新，国家基金应更多投入此类基础性研究，为不断发展的煤化工提供源源不断的技术支撑。研究人员应突破现有成熟煤气化技术的限制，积极开发适应我国“三高煤”（高灰、高灰熔点、高水分）特点的多种气化技术，提高煤炭资源的利用效率。

参考文献

煤气化技术的基本原理篇7

关键词 煤气化 Luigr GSP

煤炭气化是煤炭转化的主导途径之一，也是煤化工技术的核心。气化过程是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气、CO2等为气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。不论采用何种气化炉，产生的煤气都需经过净化、变换工段才能作为原料气使用。故气化炉的不同是各气化工艺最大的区别。目前，Luigr工艺与GSP工艺是工业应用中的最为成熟、应用最为广泛，且是设计首选的工艺技术。本文就这两种工艺的特点进行比较。

一、Luigr工艺

1.Luigr气化工艺概况。Luigr气化工艺是由德国Luigr公司开发设计的以块煤为气化原料的移动床加压气化技术。煤块由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部通入，煤料与气化剂在气化炉内逆流接触。煤在气化炉内从上向下经过干燥层、干馏层、甲烷层、气化层（还原层）、氧化层和灰渣层，而气化剂从下至上进入煤料床层内，一次被预热并与煤焦发生燃烧及气化反应，产生高温煤气的显热使原料煤干馏和干燥，同时降低了出口煤气的温度，有利于后序煤气的净化。灰渣的显热预热了入炉的气化剂后，落入灰锁，间断性地卸到渣箱内，定期排出。液态排渣鲁奇炉特别适合于气化高挥发分、低反应性的次烟煤，而固态排渣鲁奇炉又非常适合处理高灰、高灰熔融性及高反应性的煤，两者可相互补充。但鲁奇固态排渣气化炉在使用焦粘结性煤时，容易造成床体堵塞，使气流不畅，煤气质量不稳定。另外，由于煤在炉内需停留0.5 h～1h，因而单炉气化容量无法设计很大。

2.Luigr气化工艺的特点。（1）原料使用范围广。除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。（2）气化压力高、气流速度低，可气化碎煤。（3）可气化水分、灰分较高的劣质煤。（4）单炉生产能力大。（5）气化过程是连续的，有利于实现自动控制。（6）设备和管道尺寸小。（7）气化较年轻的煤时，可以得到各种有价值的副产品。（8）通过改变压力和后续工艺流程，可以获得不同比例的化工合成原料气。典型Luigr气化工艺流程见图1。

二、 GSP工艺

1.GSP气化技术概况。GSP气化技术是由原东德的德意志燃料研究所开发的加压气流床气化技术。20世纪70年代，前民主德国燃料研究所在弗莱堡先后建成热负荷为3 MW、5 MW的中试装置，对几十种煤进行了试验。1984年在黑水泵气化厂建成投煤量为720 t/d的示范装置。该套装置以煤为原料一直运行到1991年，后来将原料改为焦油、油渣等。

GSP气化技术科采用干煤粉和水煤浆两种方式进料，气化温度达1400 ℃～1700 ℃。压力最高达8 MPa，碳转化率达99%，开工方便，无需备炉，设备投资和运行费用相对较低。工业技术成熟，目前有5套装置运行，国内尚无示范装置。原料煤经粉碎、干燥后，在球磨机中磨成80%以上的煤粉，粒度小于0.2 mm，并同除尘器中返回的飞灰一起，经系统与氧气、水蒸气一起通过炉顶的单烧嘴喷入气化炉发生气化反应，生产粗煤气和熔渣并向下流，进入激冷室。粗煤气经脱氧水喷淋降温到220 ℃，送入洗涤塔洗涤除尘，接着进行粗煤气的变换、冷却、冷凝和脱硫，最后送至往后工序。

2.GSP气化工艺的特点。（1）煤种适应性强。（2）技术指标优越。（3）氧耗低。（4）设备寿命长，维护量小，连续运行周期长，在线率高。（5）开、停车操作方便，且时间短。（6）操作弹性大。（7）自动化水平高。（8）对环境影响小。（9）工艺流程短。

三、Luigr和GSP气工艺技术对比

Luigr气化工艺与GSP气化工艺的主要特性对比，见表1。

1.结构方面。GSP气化炉结构较为简单，气化炉较大，使用稳定性较好；Luigr炉由于煤锁体系较为复杂，导致其整体结构较为复杂，且气化炉较小。但由于GSP炉需进口，而Luigr炉则基本实现国产，故这两种工艺的气化装置的投资费用相差不大，GSP稍高。

2.工艺产品方面。GSP气化工艺产品主要为煤气，副产物种类和产量都较少，粗煤气中CO、H2含量较高，达到95%左右，煤气化程度较高；Luigr碎煤加压气化所产出的粗煤气中，H2、CO2含量较低，为60%左右，且产品除了煤气之外，还主要副产煤焦油。但煤化工的两条最主要合成路线――甲醇合成和SNG合成，其合成产品量都是由氢气的量决定的，而GSP工艺所产生的炉气中CO的量远高于H2（CO约为71%，H2约为24%），故大量的CO需经变换反应生成H2，同时产生大量CO2，使得大量碳质被浪费，而Luigr工艺的炉气中CO约为25%，H2约为40%，CO需要变换的量较少

3.环境影响方面。GSP工艺的废气量高于Luigr工艺（GSP工艺约为Luigr工艺的2倍），其原因一方面是由于GSP的耗空气量较大，空分规模高于Luigr工艺，大量污气N2被排放；另一方面是大量CO需经变换反应生成CO2，CO2基本直接被排入大气中。N2和CO2成为GSP工艺废气量较高的主要因素。GSP工艺的废水量低于Luigr工艺，这是由于Luigr工艺会产生焦油，故需要进行油气水分离阶段，导致污水增多。GSP工艺的废固量高于Luigr工艺，这是由于Luigr工艺中有部分不易气化的残炭进入焦油中，成为焦油中的重要组成部分，而GSP工艺则只能将这部分残炭排入废渣中，因此导致废固量增加。

4.整体投资方面。GSP工艺与Luigr工艺相差不大。分析投资组成，二者差距较大的装置为空分装置和公用工程。GSP工艺的耗气量较大，其空分装置规模较大，GSP工艺空分装置的投资约为Luigr工艺的2倍。由于Luigr工艺有副产品煤焦油，导致污水处理部分的流程长，故投资费用远高于GSP工艺，约为GSP工艺的20倍。GSP工艺需处理的废水量小，环保投资较低。

四、结束语

GSP工艺与Luigr工艺目前都有正式的生产应用，都属于较为成熟的工艺技术，但我国引进Luigr工艺时间较长，对工艺的消化吸收较好，所有设备基本实现国产。而GSP气化工艺由于引进的时间较晚，主体设备需要进口。

参考文献

[1]崔意华，袁善录.GSP加压气流床气化技术工艺分析[J].煤炭转化， 2008， 31（1）.

[2]尤彪，詹俊怀.固定床煤气化技术的发展及前景[J].中氮肥， 2009，（9）.

煤气化技术的基本原理篇8

关键词：Shell 气化炉　煤粉加压气化技术　炉温

社会经济的飞速发展，导致人们对生活水平及质量的要求也越来越高，而当前对煤的利用基本仍是采用直接燃用的方式，但是煤在燃用、贮运和环保方面仍存在诸多问题，特别是环保方面。因此，国家就实行了可持续发展战略，对煤利用的环保方面提出了更高要求，这也就对企业的利用煤的技术提供了更高要求，应用先进的洁净煤技术已成必然趋势。Shell 煤粉加压气化技术是现阶段世界最为先进的洁净煤技术之一，其具有节能、降耗等诸多特点，值得大力推广和广泛应用。因此，笔者就结合工作实践及对Shell 煤粉加压气化技术的所知，对Shell 煤粉加压气化技术的应用进行以下几方面的分析探讨。

一、Shell 煤粉加压气化技术流程的概述

1.Shell 煤粉加压气化技术概述

Shell 煤粉加压气化属气流床气化，气化炉、输气管及合成气冷却器组成了Shell 煤气化设备。在加压条件下氧气、蒸气、煤粉同时流进气化炉内，并在极短的时间里面就完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等系列物理及化学过程。干煤粉是Shell 煤粉加压气化的主要原料，氮气是其主要输送介质。被加压的氧气、蒸气、煤粉会从气化炉壳体上对称布置煤烧嘴流进气化炉中，且其转化成合成气应是在压力是3.5~4.0MPa及温度是1400~1600℃的条件下进行。

2.Shell 煤粉加压气化技术的原理与特点

一是煤粉加压气化技术的原理。煤粉经载气携带，跟氧气、蒸气进行混合后流进气化炉中，煤炭会在高温高压的条件下出现部分氧化反应，从而产生体积分数超过百分之九十的高温煤气。其主要反应有：碳加氧气生成二氧化碳，碳加二氧化碳生成一氧化碳等；由于气流中携带煤粉，导致气体体积分数大于固相颗粒的体积分数，造成颗粒被气体隔离，从而独自进行燃烧和气化反应。颗粒在气化炉中燃烧和氧化，会受到空间制约，所以反应必须在极短时间内完成；应选择极细的煤颗粒进入气化炉中，以便确保能够满足反应面积；还应提高反应温度从而保证反应速度。

二是Shell 煤粉加压气化技术特点。第一，煤种适应性广泛，能汽化烟煤、无烟煤及石油焦等。对煤反应活性要求极低。第二，节能，对氧气与煤的消耗极低。第三，碳转化率接近百分之百，且排出的熔渣不会对环境造成污染。汽化污水中含有害物质极少，极易处理，甚至能做到零排放。第四，安全性能高，运行成本低廉。第五，单台气化炉生产能力大。第六，具有先进的技术操作控制系统，能确保技术操作在最佳状态下运行。

二、气化炉炉温波动产生因素分析

1.煤线不稳定

第一，煤下料不顺畅，没有足够的能力输送煤粉，导致煤粉输送能力受限于Shell气化技术加压输送方式。设备管道极易出现破损，且其不能均匀分配氮气，导致没有良好的流化效果，这也能降低煤粉输送能力。还有就是充气锥堵塞或是损坏及充气锥氮气流量均会造成煤线的波动。

第二，粒子形状出现偏差以及煤粉粒度分布不均匀，也会对煤线的稳定性产生影响。

第三，煤粉管线的干净与否对煤线造成影响。如管线里存在金属碎片、陶瓷碎片螺栓等杂物，均会导致煤粉角阀堵塞，从而造成煤线出现不规则波动。

第四，煤粉线上测量仪表的精确性对煤线的影响。煤粉测量仪表的精确性非常重要，这是由于只有通过对煤线速度、密度进行测量，并结合管道直径计算所得，才能得出煤粉的质量流量。

2.Shell 煤气化工艺的影响因素

一是煤灰含量影响。煤灰是煤中的惰性物质，煤灰含量过高就会增加煤气化过程产生的灰渣量，这样就会造成部分潜热和显热丢失，从而降低了煤的热效率。还有就是煤灰含量越高就会导致原煤运输成本越大，气化煤耗、氧耗越高，气化炉和灰渣处理系统负荷越重，若是情况严重还会对气化炉的正常运行产生影响。煤灰含量过高还会对煤灰的熔融特性造成影响，可能致使气化炉渣阀排渣不畅。煤灰量过低，不易形成固体保护渣层，会增大气化炉热损，降低冷煤气效率降，从而对气化炉使用寿命造成影响。

二是煤灰熔点影响。灰熔点高，形成的渣流动性差，渣层变厚，保温性好，但容易造成熔渣在排渣口堵塞。灰熔点低，渣流动性强，渣层变薄，保温性差，对水冷壁易造成损害。因而采取添加助熔剂对煤灰的比例进行调节，这样能对煤的熔融特性进行改变，从而确保气化炉的正常运行。应根据煤灰组成进行助熔剂及加入量的选择。

三是煤的挥发分对Shell 煤气化技术的影响。煤加热后挥发出的有机质及其分解产物就是挥发分，能对煤的变质程度有大概体现。通常情况，越高的挥发分，煤化程度就越浅，煤质也就越轻，其反应活性也越好，这非常有利于气化反应。Shell 煤气化是高温气化，气体在炉内时间极短，因而气固间的扩散反应是控制碳转化的关键因素，这也就对煤粉粒度提出了更高要求。

四是煤的固定碳对Shell 煤气化技术的影响。煤的固定碳包含的元素较多，且任何一种元素都会对Shell 煤气化技产生一定影响，因此必须认真在元素分析组成中讨论各元素对该技术的影响情况。

三、气化炉温度监测

第一，气化炉蒸气产量可以用来作为气化炉温度监测的主要参数，与此同时应对其渣型进行参考，以便对炉温进行判断，从而对气化温度进行调控，二氧化碳和天然气也能作为炉温监控的重要参数。

第二，气化炉蒸气产量自动控制用于灰熔点和灰分正常波动时校正气化温度。

四、气化炉高温的影响

1.过热蒸气温度与设计要求不相符

积灰严重的气化炉合成器，会降低过热蒸汽换热器换热效果，造成气化副产的过热蒸汽温度下降，从而与设计要求温度不相符。变换及煤烧嘴是过热蒸气的主要用户，应将一部分用作变换，将另一部分并入中压蒸汽管网，将中压蒸气外送，这样能有效的减小损失。

2.烧嘴罩极易烧坏

偏高的气化炉温度，会增加熔渣的流动性，熔渣流经煤烧嘴附近会造成火焰和合成气偏斜，这样极易造成烧嘴罩出现烧坏情况。通常烧坏情况出现在从里往外数的第2到5圈。气化炉煤渣易受高炉温破坏，这样就无法达到Shell 设计理念。

煤气化技术的基本原理篇9

关键词：煤气化技术 煤化工 选择依据

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0100-02

中国是世界上公认的产煤和用煤大国，中国一年煤的产量在10亿 t左右，其中大部分用于电力行业和私人使用，使用过程较为简单，一般为直接燃烧，通过煤化工进行产气的比较少。但是随着近年来国际油价不断攀升，天然气供应欠缺，我国的煤化工产业亟待发展。

1 煤气化技术概述

煤气化技术就是以煤作为原材料，采用各种化学反应和化学技术，在CO加H2合成各种化工产品，从而达到减少天然气、石油等稀缺资源消耗的目的，优化我国能源结构。现代煤气化技术中最为活跃的就是气流床反应器。气流床反应器是20世纪80年代以后随着洁净煤气化工艺的开发研究而发展起淼模它以干粉煤或者水泥浆作为反应原材料，进行单系列的大规模加压气化，从而大大促进了合成气产业化、规模化的进程，并且气流床反应器生产的合成气气化指标较好，是现代煤气化的主流技术之一。

现代煤气化过程一般分为3个步骤层次。第一层：煤合成气。将干粉煤和水泥浆等原材料经过部分氧化方法加工成为CO和H2的合成气；第二层：合成气加工；第三层：深加工。煤气化中的深加工以加工甲醇和烯烃的下游产品为主，产量较大，同时也是我国目前整个化工行业的支柱。

2 煤气化技术种类

目前，煤气化技术种类有几十种，该文采用按照煤气化炉分类的方式对煤气化技术进行研究，按照这种分类方式煤气化技术主要有3种，分别为固定床气化工艺、流化床气化工艺、气流床气化工艺。

2.1 固定床煤气化工艺

固定床气化炉目前常见的有U.G.I间歇式气化和鲁奇Lurgi连续式气化2种。

U.G.I间歇式气化炉历史较长，使用至今已有100多年历史。U.G.I间歇式气化以焦炭或者无烟煤为原材料，气化剂采用水蒸气或者空气，在常压下生产合成气。虽然该U.G.I间歇式气化炉已经使用了100多年，但是由于其在发展的100多年来改善较少，仍然沿用很多旧的技术手段，工艺落后，对原材料的质量要求也很高，产品质量和数量都有限，并且对环境的污染严重，所以该工艺在如今的时代背景下已经属于淘汰型工艺，大部分煤气化企业都禁止使用该工艺。

鲁奇Lurgi连续式气化是在U.G.I间歇式气化的基础上发展起来的，它以U.G.I间歇式气化的相关工艺为基础，由西德鲁奇公司于20世纪40年代开发出来，目前属于第一代煤气化工艺。鲁奇Lurgi连续式气化炉对煤气化原料要求较低，块状粘结性贫瘠煤即可，气化剂和U.G.I间歇式气化一样采用水蒸气或空气，在加压的条件下可以连续生产煤气。

2.2 流化床煤气化工艺

流化床煤气化工艺是介于固定床煤气化工艺和气流床煤气化工艺之间的一种煤气化技术。流化床煤气化工艺的第一个生产装置是在20世纪20年代德国制造成功的温克勒煤气化炉，但是该炉并未取得预想的效果，因为其存在很多缺点，比如气化压力低、容量小、碳转化率低等。后来人们针对温克勒煤气化炉存在的缺点进行了针对性改善，制造出了现代流化床煤气化工艺使用的HTW高温温克勒煤气化技术。

HTW高温温克勒煤气化炉对原材料要求较低，褐煤、长焰煤以及其他粘结性不强、化学反应较为灵活的煤都能作为煤气化原材料，原材料入炉粒度控制在0～10 mm即可。该煤气化工艺生产能力较强，其产量是相同规模、相同气压固定床气化炉的3～4倍，其单台耗煤量约为160 t/h。

2.3 气流床煤气化工艺

气流床煤气化工艺又分为干法气化和湿法气化2种。干法干煤粉气化技术主要有Shell工艺、GSP技术。湿法料浆气化技术有GE工艺、多元料浆气化技术等。

3 煤气化技术选择依据

现代煤气化技术的选择依据主要有煤质因素、煤气化技术指标以及下游产品需要3个因素。

3.1 煤质因素

我国煤的储量丰富、种类齐全，从褐煤到无烟煤都有一定量的储存，只是储量有差别。在煤结构的选择中，煤质不同会直接影响煤气化技术的选择，并且对于煤气化过程的工艺配置和产品也有很大影响。煤质因素主要包括以下几点。

（1）水分。水分不同使用的煤气化炉型也不同。水分含量为8%～10%时采用固定床煤气化技术。采用气流床和流化床时要求水分含量小于5%。如果是采用气流床对烟煤进行气化，要求原材料含水量小于2%。

（2）灰熔点、灰组成。灰熔点即灰分熔融时的温度，灰组成影响着灰熔点。

（3）成浆性。成浆性对湿法气化影响较大，成浆性好，气化指标就好。

（4）发热量。发热量即煤的热值。热值越高，单位煤量产出的气量就越大。

以上4个为影响煤质的主要因素，在进行煤气化技术选择时需要充分考虑这4点因素。

3.2 煤气化技术指标

煤气化指标主要包括以下几点，进行煤气化技术选择时应充分考虑这些因素。

（1）产气率。产气率是单位重量的原料产生的气体体积与原料重量的比，一般表示为m3/kg。产气率是进行煤气化技术选择时首先需要考虑的问题，它关系到投资方的效益问题，因此在进行技术选择时必须将各种煤气化技术的产气率进行比较分析。

（2）技术成熟与可靠性。进行煤气化产业化时必须选择技术成熟、可靠性高的技术。气流床湿法气化法在我国已有20多年的应用历史，技术较为成熟，可靠性高。气流床干法气化法在我国使用较少，但是正在积累使用经验，相比其他技术可靠性较高。

（3）消耗与成本。消耗与成本是指生产1m3（CO+H2）时使用的原材料、气化剂和电的量。

（4）三废排放及处理。煤气化过程可能产生废气、废水、废渣，先进的煤气化工艺产生的“三废”较少，处理方便，所以选择煤气化技术时要考虑到三废排放与处理。

（5）投资。企业在选择煤气化技术时还要充分考虑自身经济实力，根据具体实际情况选择合理的方法。比如同等规模的气化系统，采用Shell法、GSP法、多原料法的投资比例为1.8∶1.2∶1。

3.3 下游产品需要

在化工生产中选择煤气化技术时还要考虑煤气化下游产品的需要，根据下游产品的用途，比如是用于生产甲醇、合成氨，还是用于发电、生产燃料气等来确定采用何种工艺技术。图1列出了各工艺强调的合成气质量指标。

4 结语

通过上述对煤气化选择依据的研究分析可以得出如下结论。

（1）当原材料为褐煤时，可以选用Lurgi炉或者干煤粉气化技术。

（2）原料煤为烟煤或者其他成浆性适中、变质性较高时，可以选用湿法气化技术。

（3）下游产品为还原气或者原料气时，可以选用干煤粉气化或者Lurgi炉。

（4）下游产品为合成氨、合成油或者甲醇时，可以选用湿法气化技术。

该文从理论出发，对煤气化技术的选择依据进行了分析，在实际应用中各企业可根据这些因素对各种煤气化技术进行评价分析，选择节能无污染，成本较低、投资少效益高的技术方法。

参考文献

煤气化技术的基本原理篇10

关键词：煤调湿　炼焦　工艺　技术应用

煤调湿技术作为炼焦用煤预处理技术，近年来得到快速发展。煤调湿技术不仅可以有效提高焦炉生产能力和焦炭产品质量，还能降低炼焦能耗，有利于保护环境，是国家鼓励的重点节能环保项目。此外，该技术还被列入了国家环保部颁布的《钢铁行业焦化工艺污染防治最佳可行技术指南(试行)》，国家工信部于2010年曾下发《关于印发钢铁企业炼焦煤调湿等4项技术推广实施方案的通知》，对煤调湿技术进行推广。

一、煤调湿技术简介

煤调湿技术是基于煤干燥技术发展起来的炼焦煤预处理技术。煤调湿是“装炉煤水分控制工艺”的简称。主要是利用焦化厂余热，如高温烟道气、上升管处煤气余热、焦炭显热等，在装炉前将配合煤加热预处理，脱除煤料中的部分水分，保持装炉煤水分稳定在6%左右，然后装炉炼焦。

煤调湿不同于煤预热和煤干燥。煤调湿有严格的水分控制目标，不追求最大限度地去除入炉煤水分，而只是把水分稳定在相对低的水平，且保持水分恒定。煤预热则要求装炉前尽可能降低入炉煤所含水分。生产中，将入炉煤加热到200℃以上，尽可能脱除水分，甚至完全脱除，该过程相当于炼焦过程中配合煤在炭化室的初步加热脱水过程。中国焦化企业和国外焦化企业在20世纪均做过工业化研究。但该技术实际生产中存在系统设备使用寿命短、操作难度大、环境污染严重等问题，在焦化行业已基本不采用。

二、煤调湿技术主要工艺中的优缺点解析

煤调湿技术从20世纪80年代开始到现在，经历了4个发展阶段.形成了以下几种主要工艺技术

1.导热油煤调湿

导热油煤调湿技术，又称为热煤油煤调湿，属于第一代煤调湿。利用导热油回收焦炉烟道气余热和上升管显热，然后在多管回转式干燥机中进行煤料间接加热，使煤料水分达到目标值。该工艺技术具有流程复杂、设备多、投资大、操作难度高等不足，目前该工艺技术应用不多。

2.蒸汽煤调湿

蒸汽煤调湿技术属于第二代煤调湿。利用干熄焦蒸汽发电后的背压汽或企业内的其它低压蒸汽作为热源，在多管回转式干燥机中，蒸汽对煤料间接加热干燥调湿。目前，多管回转式干燥机有2种结构形式:一种是蒸汽走管内、煤料走管外，这种结构可适应煤料物多的状况;另一种是蒸汽走管外，煤料走管内。

蒸汽调湿工艺具有设备紧凑、流程简单、占地面积小、运转平稳、操作运行费用较低、能量利用率高、处理能力大等优点。但该技术属于间接换热，存在热利用率低，蒸汽多管回转式干燥机结构复杂、加工难度大、一次性投资大的缺点。

3.烟道气流化床煤调湿

烟道气流化床煤调湿属于第三代煤调湿技术。该技术采用的热源是温度为190~300℃的焦炉烟道废气。在流化床干燥机床层，流化态的原料煤被高温烟道废气加热，进行脱水调湿。工艺系统主要组成部分包括抽风机、热风炉、流化床干燥机等。抽风机抽吸焦炉烟道废气，送往流化床干燥机，经袋式除尘器过滤后的废气由抽风机抽送至烟囱外排。当煤料水分过高或焦炉烟道废气量不足或烟道废气温度过低时，可将抽吸的烟道废气先送入热风炉，提高烟道废气的温度。

烟道气流化床煤调湿技术采用直接加热方式，具有工艺流程更短、热利用效率高、构造简单、投资少、操作成本低、占地面积小等优点但是，因有10%~30%的细煤粉被废气携带排出，所以必须设置庞大的除尘设施。该工艺只能调湿不能风选，且操作和粒度控制较严，存在粉尘爆炸的危险，对易结壁和结块的物料，易产生设备结壁和堵床现象。

4.风动选择分级煤调湿

风动选择分级煤调湿可以被划分为第三代煤调湿技术。该技术将气力分级技术应用到焦化领域，使一套装置既有炼焦煤调湿又有粒度分级功能。气力分级的介质由空气变为焦炉烟道废气，在风力分级调湿机床层上，通过控制热焦炉烟道气的送入进行煤料风力分级调湿，调湿煤由于粒度分级不同被分离并从不同出料口流出，进行不同的处理。

该技术的特点是调湿均匀且有选择性，调湿效果好、快速且高效、安全性好、可靠性高、投资和运行费用低、占地面积小。目前工业化应用仍在进一步完善和研究中。

三、煤调湿技术运行良好效果阐述

1.降低炼焦耗热量

采用煤调湿技术后，降低了入炉煤的含水量。焦炉炭化室成焦过程中，减少了原料煤加热脱水的过程，降低了炼焦煤气消耗。

2.提高焦炉生产能力

装炉煤水分降低，一方面提高炼焦速度，缩短结焦时间;另一方面使得装炉煤的堆密度增加，提高焦炉单孔装煤量，二者共同作用提高焦炉生产能力。

3.改善焦炭质量，降低炼焦成本

煤调湿技术改善结焦过程，加快炼焦煤熔融速度，改善焦炭内部结构，提高焦炭质量，可以在保证焦炭质量不变的情况下，多配弱黏结煤，降低炼焦原料成本。

4.减少焦化污水产生量

采用煤调湿技术，减少炼焦过程带入炭化室的水分，减少焦化污水产生，相应减少蒸氨用蒸汽，也减轻了废水处理装置的生产负荷。

5.环保效益显著

装炉煤水分降低，在保持结焦时间不变的情况下，火道平均温度降低20~30℃，烟道气中NO、含量有所降低，同时，炼焦耗热量降低，减少温室气体 CO2排放量。

6.延长焦炉使用寿命

入炉煤料水分的稳定减小了周转时间内炭化室壁的温度波动幅度，利于焦炉操作控制，降低调控频度，有利于延长焦炉寿命。