煤炭气化技术

化学工程与装备011年第4期l10Chemical Engineering Equipment2011年4月煤炭气化技术陈菊枝',洪献春(1.东华工程科技股份有限公司,安徵合肥230024;合肥三洋电器股份有限公司,安微合肥230008)摘要:分析了煤炭气化的原理和煤气化的分类,重点分析各类煤气化的工艺及其特点和业绩阐述了我国煤气化技术进展关健字:煤气化;煤气化原理;煤气化分类;煤气化工艺;煤气化发展趋势:我国煤气化技术进展煤炭气化是煤炭转化的主导途径之一,是煤化工应器形式分类气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成IGC、加氢工艺、煤液化等的龙头和基础,我公司正在建设本和效率,采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)的煤直接液化项目,以及即将建设的煤间接液化项目,煤制是发展煤化工的重要前提,其中反应器便是工艺的核心,可烯烃项目等都要用到煤炭气化以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的为了提1煤气化原理高煤气化的气化率和气化炉气化强度,改善环境新一代煤气化过程是煤炭的一个热化学加工过程它是以煤或煤气化技术的开发总的方向,气化压力由常压向中高压(8.5焦为原料,以氧气(空气、畜氧或工业纯氧)、水蒸气作为Pa)发展;气化温度向高温(1500~1600℃)发展;气化气化剂在髙温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部原料向多样化发展;固态排渣向液态排渣发展分转化为可燃性气体的工艺过程气化时所得的可燃气体成2.1固定床气化为煤气,对于做化工原料用的煤气一般称为合成气(合成气固定床气化也称移动床气化固定床一般以块煤或焦煤除了以煤炭为原料外,还可以采用天然气、重质石油组分等为原料。煤由气化炉顶加入,气化剂由炉底加入。流动气体原料),进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化即固体颗粒煤炭气化包含一系列物理、化学变化。一般包括干燥、处于相对固定状态,床层高度亦基本保持不变,因而称为固热解、气化和燃烧四个阶段。干燥属于物理变化,随着温度定床气化。另外,从宏观角度看,由于煤从炉顶加入,含有的升高,煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化,燃烧也残炭的炉渣自炉底排出,气化过程中,煤粒在气化炉内逐渐可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后,随着温并缓慢往下移动,因而又称为移动床气化,度的进一步升高煤分子发生热分解反应,生成大量挥发性固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤物质(包括干馏煤气、焦油和热解水等),同时煤粘结成半逆流接触气化过程进行得比较完全气化剂是蒸汽和氧气焦煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气且使热量得到合理利用,因而具有较高的热效率化剂发生化学反应,生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化2.2流化床气化碳、氮气硫化氢水等为主要成分的气态产物即粗煤气流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原气化反应包括很多的化学反应,主要足碳、水、氧、氢、料,这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下,保持着连续氧化碳、二氧化碳相互间的反应,其中碳与氧的反应又称燃不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动迅速地进行着混合和烧反应,提供气化过程的热量热交山中国煤化工成的均流化床气2煤气化工艺化能CNMHG)生产强度较固定床煤炭气化技术虽有很多种不问的分类方法但一般常用大.(2)直接使用小颗粒碎煤为原料,适应采煤技术发展技生产装置化学工程特征分类方法进行分类或称为按照反避开了块煤供求矛盾,(3)对煤种煤质的适应性强,可利用陈菊枝:煤炭气化技术如褐煤等高灰劣质煤作原料近40年来,在国家的支持下,中国在研究与开发、消流化床气化炉常见有温克勒( Winkler)、灰熔聚化引进技术方面进行了大量工作我国先后从国外引进的煤(U-Gas)、循环流化床(CFB)、加压流化床(PFB是PBC气化技术多种多样,通过对煤气化引进技术的消化吸收,尤的气化部分)等其是通过国家重点科技攻关对引进装置进行技术改造并使2.3气流床气化之国产化使我国煤气化技术的研究开发取得了重要进展。气流床气化是一种并流式气化,从原料形态分有水煤它标志着我国拥有了具备自主知识产权的与国家能源结构浆、干煤粉2类从专利上分, Texaco、 Shell最具代表性,相适应的煤气化技术具有重大的突破其水平填补了国内空前者是先将煤粉制成煤浆用泵送入气化炉气化温度1350白,并达到国际先进水平1500℃:后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉,在1500~多喷嘴对置式水煤浆气化技术是气流床气化技术以煤1900℃高温下气化,残渣以熔渣形式排出,在气化炉内,煤炭大规模高效气化技术为基础将城市煤气、洁净发电和供炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室,会在瞬间着火,直接发生热液体燃料等清洁能源产品的生产与碳化学深加工相结合火焰反应,同时处于不充分的氧化条件下,因此,其热解、的一种加压大型化装置,对气化用煤没有特殊要求,煤种适燃烧以吸热的气化反应,几乎是同时发生的。随气流的应性强,可采用资源丰富、分布广泛的烟煤或褐煤,并对粒动,未反应的气化剂热解挥发物及燃烧产物豪夹着煤焦粒度、灰分和含硫量有较大的兼容性,只要煤的灰含量灰熔子高速运动运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种点、可磨性和成浆性等方面满足要求即可,如煤的含灰量最运动状态,相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输好小于19%,灰熔点低于1350℃,哈氏可磨指数大于50送”,习惯上称为气流床气化煤浆浓度最好在6%以上,对粉煤和块煤没有特别限制,粉气流床对煤种(烟煤、褐煤)、粒度、含硫、含灰都具煤更好,可减少磨煤功耗有较大的蓑容性,国际上已有多家单系列、大容量、加压厂这项技术能满足未来大型煤化工装置和其他装置制备在运作,其清洁、高效代表着当今技术发展潮流合成气和燃料气的需要。例如由水煤浆气化可开发甲醇、甲总之,从加压、大容量、煤种兼容性大等方面看,气流醛、甲胺醋酸等一系列C化工产品同时可开发二甲醛床煤气化技术代表着气化技术的发展方向水煤浆和干煤粉DAF等一系列产品,以及加氢产品,从而形成以水煤浆气化进料状态各有利弊,界限井不十分明确国内技术界也众说为树干的产品树。3我国煤气化技术进展参考文献煤气化技术在中国已有近百年的历史但仍然较落后和发展缓慢,就总体而言,中国煤气化以传统技术为主,工艺[1]谢书胜.德士古水煤浆气化、She气化和GSP气化工落后,环保设施不健全,煤炭利用效率低,污染严重。目前艺对比[].当代化工,2008,37(6):668在国内较为成熟的仍然只是常压固定床气化技术它广泛用[2]崔意华.GSP加压气流床气化技术工艺分析[J].煤炭于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气,以UGI转化,2008,31(1):93水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。常压[3]王延坤.多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优势[J固定床气化技术的优点是操作简单,投资小:但技术落后中氮肥,2008,23(4:21-23能力和效率低,污染重,急需技术改造。如不改变现状,将[4]刘镜远.合成气工艺技术与设计手册第一版.北京:影响经济、能源和环境的协调发展化学工业出版社,2002.中国煤化工CNMHG