煤炭的综合利用
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反2.应煤速质度要愈求快：，C合O成+H油2）产的率含愈量高愈。高，合成 一般采用弱黏结或不黏结性煤进行气化。对 煤质的具体要求同移动床加压气化法。
第七章 煤炭的综合利用
第一节 煤的气化 第二节 煤的液化 第三节 煤的燃烧 第三节 石煤和煤矸石的利用
第一节 煤的气化
定义： 煤的气化是指气化原料（煤或焦炭）与气化 剂（空气、水蒸汽、氧气等）接触，在一定 温度压力下，发生一系列复杂的热化学反应， 使原料最大限度地转变为气态可燃物（煤气） 的工艺过程。煤气的有效成分主要是H2、CO、 和CH4等。
第二节 煤的液化
定义： 煤的液化是指经过一定的加工工艺， 将固体煤炭转变成液体燃料或原料的 过程。
一、煤炭液化的意义
1.煤的液化用于生产石油的代用品，可以缓解石 油资源紧张的局面。从全世界能源消耗组成看， 可燃矿物（煤、石油、天燃气）占92%左右， 其中石油44%，煤30%，天燃气18%。
2.通过液化，将难处理的固体燃源自文库转变成便于运 输、贮存的液体燃料，减少了煤中含硫、氮化 物和粉尘、煤灰渣对环境的污染。
由于气化温度低，鲁奇炉加压气化法可采用灰熔 性低的煤气化、对煤的抗碎强度和热稳定性要求 较低，可气化褐煤，其粒度下限达5㎜，能采用高 水分（Mt=20%~30%）和高灰分（Ad=30%）的 劣质煤，对黏结性稍强的烟煤也能气化。
（二）沸腾床气化法及其煤质的要求
沸腾床气化又称流化床气化。 1.对原料煤的要求是活性愈大愈好，所以 用褐煤最好，要求Mar<12%,Ad<25%。 2.也可采用长焰煤或不粘煤。 煤的粒度小于8㎜，0~1㎜的煤粉愈少愈好。 煤灰熔融性ST>1250℃,硫分St,d<2%。
（3）煤的部分液化法，即低温干馏法。
（二）煤直接加氢液化法及对煤质的要求
1.定义：煤直接加氢液化是在高温、高压、氢气（或CO+H2， CO+H2O等）、催化剂和溶剂的作用下进行裂解、加氢等 反应，将煤直接转化成分子量较小的燃料油和化工原料的 加工过程。
2.条件：煤加氢液化一般在180℃—450℃加压下分段进行。 氢的来源可以是氢气或能提供氢原子的溶剂（称为供氢溶 剂）。 催化剂：钴、钌、钯、铂、铑等过渡金属配合物。 载在多孔氧化铝表面上用硫化物处理过的钼酸钴。
三、气化用煤对煤质的要求
（一）移动床气化法对煤质的要求
1．移动床常压气化法对煤质的要求 （1）水分 Mt≤6%。 （2）挥发分 Vdaf1 ≤ 10%. （3）灰分 Ad24%. （4）煤灰熔融性 ST≥1250℃。 （5）固定碳 w (FC)daf>65% 。 （6）粒度。粒度13~100㎜ （7）抗碎强度抗碎强度（>25㎜） ≥ 65%。 （8）热稳定性。TS+670 ≥ 70%。 （9）反应性。无烟煤的化学反应性较差，但通过提高反
3.煤质要求： 高≥4挥.5%发、分A烟d<煤6和%的褐煤煤。wCda/fH(C的)质=6量8%比~不85大%于、1w6 daf (H)=
（三）煤的间接液化及对煤质的要求
1.定义：煤的间接液化法是将煤气化得到原 料气（即水煤气CO+H2），并在一定条件下 （温度、压力）经催化合成得合成石油及其 它化学产品的加工过程，又称一氧化碳加氢 法。又称F-T法（即弗-托法）。
2.发生炉煤气反应 C＋CO2→2CO＋167.9KJ/mol
3.碳—水蒸汽反应 C＋H2O→CO＋H2＋135.7KJ/mol
4.变换反应 CO＋H2O→CO2＋H2－32.2kJ/mol
5.碳加氢反应
C+2H2→CH4＋39.4kJ/mol 6.热解或脱挥发分反应
CmHn→n/4CH4+（m－n）/4 C 或CmHn＋（2m－n/2H2→mCH4
应温度可增 加反应性。
（10）硫分。St,d ≤ 1.5%。
2．移动床加压气化对煤质的要求
移动床加压气化典型的气化炉是德国鲁奇公司发 明的鲁奇炉，它采用蒸气一氧（高氧空气）作气 化剂，气化压力为2~3MPa，在压力高而温度不 很高的条件下，可促进甲烷的生成反应；同时由 于加压气化使反应物浓度增高，反应速度加快。
（三）气流床气化法及其对煤质的要求
气流床气化过程是气体介质夹带煤粉并使其 处于悬浮状态的气化过程。又称为悬浮床气 化。悬浮床气化炉是一种粉煤气化炉，气化 温度高达1400~1500℃,常压下连续运转高速 气化，对煤种要求不严，可以使用各种煤， 包括黏结、膨胀、易碎、高灰、高硫、低灰 熔融性的各种褐煤、烟煤、载烟煤。对料度 要求较严格，要求煤粉愈细愈好。小于200 目的粉煤占85%（褐煤可降到80%）。水分 一般在1%~5%。
（四）熔融床气化法及其对煤质的要求
熔融床气化是一种入炉煤与高温的熔浴相接触 而气化。 按熔浴情况分为熔渣床、熔盐床和熔铁床三种。
采用的液体热载体有熔融煤灰渣、熔融Na2CO3 和熔融铁水。
由于熔融的高温铁水对煤粉具有良好的熔解能 力，煤中硫和铁水具有强烈的亲和性，在气化用煤 方面，也可选用高硫煤，对煤种有较宽的适用范围。
一、煤炭气化的意义
1.煤气是洁净的燃料： 发电、工业锅炉、窑炉、城市民用。
2.煤气是化学合成工业的原料： 合成氨、甲醇、二甲醚、醋酸酐。
二、煤的气化方法与煤气的种类
（一）煤的气化方法
1.按原料在气化炉中的运动状态可分为：移
动床（固定床）气化、流化床（沸腾床）气 化、气流床（悬浮床）气化、熔融床气化等；
2.按气化过程的操作方式可分为：连续式气 化、间歇式气化、循环式气化等；
3.按压力大小不同可分为：常压气化、加压 气化（中压0.7~3 .5MPa，高压>7.0MPa）。
(二)煤气的种类
1.空气煤气 2.混合煤气 3.水煤气 4.半水煤气
三、煤气化的化学反应
1.燃烧反应 C＋O2→CO2－395.4kJ/mol
3.煤的液化还可用于制取碳素材料、电极材料、 碳素纤维、针状焦，还可制取有机化工产品等， 以煤化工代替部分石油化工，扩大煤的综合利 用范围。
二、煤炭液化的方法及对煤质的要求 （一）煤炭液化的方法：
（1） 煤的直接加氢液化法，如高压加氢法、 溶剂精炼煤法、水煤浆生产法等；
（2）煤的间接液化法，即水煤气合成法；
第七章 煤炭的综合利用
第一节 煤的气化 第二节 煤的液化 第三节 煤的燃烧 第三节 石煤和煤矸石的利用
第一节 煤的气化
定义： 煤的气化是指气化原料（煤或焦炭）与气化 剂（空气、水蒸汽、氧气等）接触，在一定 温度压力下，发生一系列复杂的热化学反应， 使原料最大限度地转变为气态可燃物（煤气） 的工艺过程。煤气的有效成分主要是H2、CO、 和CH4等。
第二节 煤的液化
定义： 煤的液化是指经过一定的加工工艺， 将固体煤炭转变成液体燃料或原料的 过程。
一、煤炭液化的意义
1.煤的液化用于生产石油的代用品，可以缓解石 油资源紧张的局面。从全世界能源消耗组成看， 可燃矿物（煤、石油、天燃气）占92%左右， 其中石油44%，煤30%，天燃气18%。
2.通过液化，将难处理的固体燃源自文库转变成便于运 输、贮存的液体燃料，减少了煤中含硫、氮化 物和粉尘、煤灰渣对环境的污染。
由于气化温度低，鲁奇炉加压气化法可采用灰熔 性低的煤气化、对煤的抗碎强度和热稳定性要求 较低，可气化褐煤，其粒度下限达5㎜，能采用高 水分（Mt=20%~30%）和高灰分（Ad=30%）的 劣质煤，对黏结性稍强的烟煤也能气化。
（二）沸腾床气化法及其煤质的要求
沸腾床气化又称流化床气化。 1.对原料煤的要求是活性愈大愈好，所以 用褐煤最好，要求Mar<12%,Ad<25%。 2.也可采用长焰煤或不粘煤。 煤的粒度小于8㎜，0~1㎜的煤粉愈少愈好。 煤灰熔融性ST>1250℃,硫分St,d<2%。
（3）煤的部分液化法，即低温干馏法。
（二）煤直接加氢液化法及对煤质的要求
1.定义：煤直接加氢液化是在高温、高压、氢气（或CO+H2， CO+H2O等）、催化剂和溶剂的作用下进行裂解、加氢等 反应，将煤直接转化成分子量较小的燃料油和化工原料的 加工过程。
2.条件：煤加氢液化一般在180℃—450℃加压下分段进行。 氢的来源可以是氢气或能提供氢原子的溶剂（称为供氢溶 剂）。 催化剂：钴、钌、钯、铂、铑等过渡金属配合物。 载在多孔氧化铝表面上用硫化物处理过的钼酸钴。
三、气化用煤对煤质的要求
（一）移动床气化法对煤质的要求
1．移动床常压气化法对煤质的要求 （1）水分 Mt≤6%。 （2）挥发分 Vdaf1 ≤ 10%. （3）灰分 Ad24%. （4）煤灰熔融性 ST≥1250℃。 （5）固定碳 w (FC)daf>65% 。 （6）粒度。粒度13~100㎜ （7）抗碎强度抗碎强度（>25㎜） ≥ 65%。 （8）热稳定性。TS+670 ≥ 70%。 （9）反应性。无烟煤的化学反应性较差，但通过提高反
3.煤质要求： 高≥4挥.5%发、分A烟d<煤6和%的褐煤煤。wCda/fH(C的)质=6量8%比~不85大%于、1w6 daf (H)=
（三）煤的间接液化及对煤质的要求
1.定义：煤的间接液化法是将煤气化得到原 料气（即水煤气CO+H2），并在一定条件下 （温度、压力）经催化合成得合成石油及其 它化学产品的加工过程，又称一氧化碳加氢 法。又称F-T法（即弗-托法）。
2.发生炉煤气反应 C＋CO2→2CO＋167.9KJ/mol
3.碳—水蒸汽反应 C＋H2O→CO＋H2＋135.7KJ/mol
4.变换反应 CO＋H2O→CO2＋H2－32.2kJ/mol
5.碳加氢反应
C+2H2→CH4＋39.4kJ/mol 6.热解或脱挥发分反应
CmHn→n/4CH4+（m－n）/4 C 或CmHn＋（2m－n/2H2→mCH4
应温度可增 加反应性。
（10）硫分。St,d ≤ 1.5%。
2．移动床加压气化对煤质的要求
移动床加压气化典型的气化炉是德国鲁奇公司发 明的鲁奇炉，它采用蒸气一氧（高氧空气）作气 化剂，气化压力为2~3MPa，在压力高而温度不 很高的条件下，可促进甲烷的生成反应；同时由 于加压气化使反应物浓度增高，反应速度加快。
（三）气流床气化法及其对煤质的要求
气流床气化过程是气体介质夹带煤粉并使其 处于悬浮状态的气化过程。又称为悬浮床气 化。悬浮床气化炉是一种粉煤气化炉，气化 温度高达1400~1500℃,常压下连续运转高速 气化，对煤种要求不严，可以使用各种煤， 包括黏结、膨胀、易碎、高灰、高硫、低灰 熔融性的各种褐煤、烟煤、载烟煤。对料度 要求较严格，要求煤粉愈细愈好。小于200 目的粉煤占85%（褐煤可降到80%）。水分 一般在1%~5%。
（四）熔融床气化法及其对煤质的要求
熔融床气化是一种入炉煤与高温的熔浴相接触 而气化。 按熔浴情况分为熔渣床、熔盐床和熔铁床三种。
采用的液体热载体有熔融煤灰渣、熔融Na2CO3 和熔融铁水。
由于熔融的高温铁水对煤粉具有良好的熔解能 力，煤中硫和铁水具有强烈的亲和性，在气化用煤 方面，也可选用高硫煤，对煤种有较宽的适用范围。
一、煤炭气化的意义
1.煤气是洁净的燃料： 发电、工业锅炉、窑炉、城市民用。
2.煤气是化学合成工业的原料： 合成氨、甲醇、二甲醚、醋酸酐。
二、煤的气化方法与煤气的种类
（一）煤的气化方法
1.按原料在气化炉中的运动状态可分为：移
动床（固定床）气化、流化床（沸腾床）气 化、气流床（悬浮床）气化、熔融床气化等；
2.按气化过程的操作方式可分为：连续式气 化、间歇式气化、循环式气化等；
3.按压力大小不同可分为：常压气化、加压 气化（中压0.7~3 .5MPa，高压>7.0MPa）。
(二)煤气的种类
1.空气煤气 2.混合煤气 3.水煤气 4.半水煤气
三、煤气化的化学反应
1.燃烧反应 C＋O2→CO2－395.4kJ/mol
3.煤的液化还可用于制取碳素材料、电极材料、 碳素纤维、针状焦，还可制取有机化工产品等， 以煤化工代替部分石油化工，扩大煤的综合利 用范围。
二、煤炭液化的方法及对煤质的要求 （一）煤炭液化的方法：
（1） 煤的直接加氢液化法，如高压加氢法、 溶剂精炼煤法、水煤浆生产法等；
（2）煤的间接液化法，即水煤气合成法；