煤化工简介6-10

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煤的间接液化
煤的间接液化是以煤基合成气（CO+H2)为原料,在一定的温 度和压力下,充分地催化合成烃类燃料油和化工原料的工艺。
煤
气化
催化剂、温度、压力
CO＋H2
合成物
分馏(离) 提质加工
汽油、柴油、 石脑油、乙烯、 丙稀、含氧类 蜡类、燃料气 等
间接液化技术是1923年由德国的FranzFicher和HanbsTropsch提
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三、煤气化的方法
按煤在气化炉中的流体力学行为分为： 固定床气化 流化床气化 气流床气化
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固定床气化
固定床一般以块煤或焦煤为原 料。煤由气化炉顶加入，气化剂 由炉底加入。
固定床气化炉常见有间歇式气 化（UGI）和连续式气化（鲁奇 Lurgi）2种。
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流化床气化
又称为。沸腾床气化。其以小 颗粒煤为气化原料，这些细颗粒 在自下而上的气化剂的作用下， 保持着连续不断和无秩序的沸腾 和悬浮状态运动，迅速地进行着 混合和热交换，其结果导致整个 床层温度和组成的均一。
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焦炭（约占78%）90%以上用于冶金工业的高炉炼铁 其余应用于铸造、电石
①热值高，冶金工业重要燃
料；
炼 焦
焦炉煤气（15-18%） ②净化后，作为工业燃料和 民用煤气；
③可提取氨（生产合成硫胺
等）、粗苯(精制得苯、甲
苯、二甲苯等）、酚类、
硫化物（硫磺、吡啶）
轻油馏分、酚油馏分、 煤焦油（2.5-4.5%) 萘油馏分、蒽油馏分、沥青等
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在煤的各种化学加工过程中，焦化是应用最早且至今 仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭， 同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃；煤气化 在煤化工中也占有很重要的地位，用于生产城市煤气及 各种燃料气（广泛用于机械、建材等工业），也用于生 产合成气（作为合成氨、合成甲醇等的原料）；煤低温 干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃 料，在20世纪上半叶曾得到发展，第二次世界大战以后， 由于其产品在经济上无法与天然石油相竞争而趋于停顿， 当前只有在南非仍有煤的间接液化工厂；煤的其他直接 化学加工，则生产褐煤蜡、磺化煤、腐植酸及活性炭等， 仍有小规模的应用。
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甲醇生产工艺流程
坑式存煤
活性炭精脱硫
背压式 透平压缩机
4.0MPa分级 氧化气化
MDEA脱碳
6.0MPa等温 低压合成
耐硫全低变
胺法脱硫
垂直筛板 三塔精馏
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一、空分
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二、气化
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三、净化
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四、合成
CO+2H2-----CH3OH CO2+3H2----CH3OH+H2O
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背压蒸汽管网
氧气/水蒸汽
液态
常
Texaco
气流床
水煤桨
氧气/水蒸汽
液态
加
Shell
气流床
煤粉
氧气/水蒸汽
液态
加
Prenflo
气流床
煤粉
氧气/水蒸汽
液态
加
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德士古（Texaco）气化炉
美国Texaco(2002年初成为Chevron公司一部分， 2004年5月被GE公司收购)开发的水煤浆气化工艺是将 煤加水磨成浓度为60～65%的水煤浆，用纯氧作气化 剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力在3.0～ 8.5MPa之间，气化温度1400℃，液态排渣，煤气成份 CO＋H2为80%左右，不含焦油、酚等有机物质，对 环境无污染，碳转化率96～99%，气化强度大，炉子 结构简单，能耗低，运转率高，而且煤适应范围较宽。
0.5MPa蒸汽管网 1.3MPa饱和蒸汽管网 汽包出口蒸汽冷凝液排地沟
2500 01-57×4
汽包出口蒸汽冷凝液排地沟 甲醇反应器入口 气来自压缩工段
2500GRI02-377 ×21 2500 02-159 ×11
2500 04-159 ×11 2500 03-159 ×11
十万吨甲醇合成带控制点工艺流程图
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煤制油（煤液化）工业化的关键：
1. 开发出廉价高性能的ＦＴ合成工业催化剂； 2. 开发高效可靠的ＦＴ合成工业反应器； 3. 与现有成熟的或半成熟的配套工艺技术相结合,使全流
程工艺集成优化,提高过程的效率和经济性。
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煤化工下游重要产品----乙烯和二甲醚（DME）
乙烯是石油化工的核心和最重要的基础原料。 是合成纤维、橡胶、塑料等的基本化学原料，也用 于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、 炸药等，还可用作水果蔬菜的催熟剂；乙烯产品占 石化产品的70%以上，世界上已将乙烯产量作为衡 量国家工业发展水平的重要标志之一。
(1)国内40%以上的甲醇用于制甲醛，进而合成树脂、塑料及其它化工原料。 (2)作为清洁燃料替代汽油或与汽油掺混使用; (3) 甲醇氨化制甲胺，制得一、二、三甲胺，用于农药、医药、燃料方面或者用
作有机原料中间体； (4) 甲醇羰基化制醋酸； (5)甲醇酯化可生产各种脂类化合物； (6)甲醇与氯气、氢气催化生成一、二、三、四氯甲烷； (7)甲醇脱水制二甲醚； (8)甲醇脱氢制甲酸甲酯； (9)甲醇制甲基叔丁基醚 (10)甲醇制微生物蛋白(ＳＣＰ)饲料国外已工业化; (11)甲醇制低碳烯烃(ＭＴＯ)和甲醇制汽油(MTC）技术已有较大突破。
甲醇分离器
甲醇醇洗塔
PI
P 高压柱塞泵
脱盐水槽
FIQ 闪蒸槽
水泵给水来自脱盐水工段 高放气去放空总管 氮气来自空分 闪蒸气去一厂气柜
粗甲醇去罐区 稀醇水去精馏
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五、精馏
35
谢谢
36
谢谢您的关注！
流化床气化炉常见有温克勒 （Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、 循环流化床（CFB）、加压流化 床（PFB是PFBC的气化部分）等
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气流床气化
气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分 有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell 最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入 气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将 煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化， 残渣以熔渣形式排出。
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几种典型的气化工艺
气化技术
床型
煤料
气化剂
排渣
压力
煤气发生炉 固定床
块煤
空气/水蒸汽
固态
常
Lurgi炉
固定床
块煤
氧气/水蒸汽
固态
加
Winkler炉
流化床
碎煤
空气/水蒸汽
固态
常
HTW
流化床
碎煤
空气/水蒸汽
固态
加
U-GAS
流化床
碎煤
空气/水蒸汽
团聚
加
KRW
流化床
碎煤
空气/水蒸汽
团聚
加
K-T
气流床
煤粉
二甲醚是一种极具发展潜力的有机化工产品； 作为清洁燃料,可替代液化气用于民用(工业)燃料; 由于其具有高的十六烷值(～55),又可作为醇醚燃料 和柴油替代品,ＤＭＥ亦可替代氯氟烃作气雾剂,Ｄ ＭＥ有可能成为合成乙烯的原料 。
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煤合成气制甲醇
甲醇既是重要的基础有机化工产品和原料,又是极有前途的代用燃料之一。 甲醇用途如下:
BDO
焦炉气
制氢
二甲醚
煤化工 产业链
煤气化
合成气
烯烃
甲醇
醋酸
车用燃料
合成氨
氮肥
直接液化
烯烃 汽柴油
间接液化
各类油品
烯烃
醇、醛、 酮、酸
传统煤化工：焦化、合成氨 现代煤化工：能源和产品型结合
传统煤化工
现代煤化工
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新型煤化工特点：
产品－以洁净能源和可替代石油化工产品为主 技术系统－采用高新技术并优化集成 产业规模－建设大型联产企业和产业基地 煤炭资源的有效、合理利用 经济最优化 清洁生产与环境友好
放 空
2500 05-159×11
2500GR 01-426×30
2500 01-89×9
汽包加水来自净化除氧器 脱盐水来自管网
脱盐水回水去回水管
2500GRI03-426×30
脱盐水上水来自上水管 循环水回水去回水管
低压蒸汽来自背压蒸汽管网 吹煮蒸汽来自0.5MPa蒸汽管网
中间换热器
2500GR 02-377×21
开工蒸汽喷射器
汽包
M
M
甲醇反应器
最终冷却器 I
最终冷却器 I I
循环水上水来自上水管 去甲醇分离器
排污去地沟 开车用中压过热蒸汽来自锅炉
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十万吨甲醇合成带控制点工艺流程图
2500GR 01-377× 21
2500GR 02-377× 21
来自最终冷却器Ⅱ
2500GR百度文库03-377× 21
弛放气去一厂三段出口 弛放气去放空总管 循环气去合成压缩机
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煤的液化
煤炭液化是指将煤通过化学加工过程,使其转 化为液体燃料(如汽油、柴油等)或化工产品的技 术,根据加工过程的不同,分为直接液化和间接液 化两大类技术。
液化的关键是加氢，加氢的关键是催化剂、反 应的温度和压力。
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煤的直接液化的原理
气化
氢气
煤 加热加压催化 液化油
提质加工
汽油、柴油、 航空煤油、 LPG 、 酚 类 、 苯类、氨类等
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炼焦
煤
化
气化
工
行 直接液化 业
类 低温干馏 型
其它加工
焦炉煤气：煤气、粗苯 煤焦油：萘、蒽、吡啶、沥青等 焦炭：冶金焦、电石—乙炔—聚氯乙烯 煤气—合成气—氨、甲醇、 液体燃料、醋酐等 液化油—液化燃料—化学品
煤气、低温煤焦油、半焦
褐煤蜡、活性炭等
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煤化工产业链图
焦炭
电石
乙炔
煤焦化
煤焦油
粗苯精制
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煤的气化
一、基本原理 指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使
煤中的有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等） 发生一系列化学反应，将固体煤转化为以CO、H2、 CH4等可燃气体为主要成分的生产过程。
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二、煤气化过程中主要化学反应：
C+O2------CO2 C+O2------CO C+H2O-----CO+H2 CO+H2O-----CO2+H2 C+H2-----CH4 S+O2----SO2 SO2+H2-----H2S+H2O
煤化工简介
2011年6月
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➢ 概念
➢ 煤炭是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变 其物理、化学性质，由碳、氢、氧、氮等元素组成的 黑色固体矿物。煤中有机质的化学结构，是以芳香族 为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各 种官能团的大分子结构。
➢ 煤化工主要是指以煤为原料经过化学加工，使煤转化 为气体、液体和固体燃料及化学品的过程。包括煤的 高温干馏、煤的低温干馏、煤的气化、煤的液化、煤 制化学品及其它煤加工制品。
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一、基本原理
煤炭的焦化
煤隔绝空气被加热到1000ºC，软化、熔融并 发生一系列的分解和聚合反应，放出气体（CO、 CH4、H2、H2S、烷烃类以及芳烃类气体）和焦 油，最后生成焦炭的过程。
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二、煤炭焦化的工艺过程
煤
煤
焦
冷
炉
凝
气 净 化
焦 油
焦 炭 焦油加工
工业萘、洗油、酚、 蒽、轻油
氨、粗苯、硫磺、 净煤气
出的,故称为F-T合成。
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煤间接液化合成油的典型工艺
1. 煤经气化炉气化后转化为粗合成气, 2. 合成气经脱硫、脱氧净化后,依据采用的ＦＴ合成反应
器,经水汽变换反应调整为高Ｈ2/ＣＯ比为(1.5～2.1)进 入固定床反应器合成烃; 3. 不同链长的烃经加工改质后即可得到汽油、柴油、煤 油等,并可副产硬蜡; 4. 尾气可深冷分离得到低碳烯烃,或经齐聚反应增加油品 收率,或重整为合成气返回用于合成烃; 5. 弛放气可用于供热、发电或合成氨等。