煤制气基础知识

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-394.1kJ/mol +135.0kJ/mol -110.4kJ/mol +96.6kJ/mol -84.3kJ/mol -245.31kJ/mol +173.3kJ/mol -566.6kJ/mol -38.4kJ/mol -219.3kJ/mol +185.6kJ/mol +12.2kJ/mol
高的煤做原料；当煤气用做工业生产的合成气时，一般要求使用低挥 发分、低硫的无烟煤、半焦或焦炭，因为变质程度浅(年轻)的煤种，
生产的煤气中焦油产率高，容易堵塞管道和阀门，给焦油分离带来一
定的困难，同时也增加含氰废水的处理量。
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
四、 硫分含量对气化的影响
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
五、 粒度对气化的影响
2.粒度大小与传热的关系：粒度越大，传热越慢，煤粒内外 温差越大，粒内焦油蒸气的扩散和停留时间增加，焦油的热分解加剧 。 3.粒度与生产能力的关系：煤的粒度太小，当气化速度较大
时，小颗粒的煤有可能被带出气化炉外，从而使炉子的气化效率下降
褐煤
泥炭
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四、气化用煤-煤质对气化的影响
一、 水分含量对气化的影响
煤中的水分存在形式：
①外在水分：煤的开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤
的外表面以及大毛细孔而形成的。 含有外在水分的煤为应用煤，失去外在水分的煤为风干煤。 ②内在水分：吸附或凝聚在煤内部较小的毛细孔中的水分， 失去内在水分的煤为绝对干燥煤。 ③结晶水：在煤中以硫酸钙(CaSO4·2 H2O)、高岭土 (Al2O3·2SiO2·2H2O)等形式存在的，通常大于200℃以上才 能析出。
。气化炉内某一粒径的颗粒被带出气化炉的条件是:气化炉内上部空 间气体的实际气流速度大于颗粒的沉降速度。
4.粒度的大小对各项气化指标的影响：煤的粒度减小，相应
的氧气和水蒸气消耗将增大。
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
六、 燃料的灰熔点和结渣性对气化的影响
煤炭气化时的灰熔点有两方面的含义，一是气化炉正常操作时，
3.煤气的有效成分为CO、H2、CH4等。
4.煤气的发热值指标准状态下1m3煤气完全燃烧时放出的热量。如果燃烧 产物中的水分以液态形式存在称高发热值，如果水以气态形式存在称低
发热值 。
5.空气煤气中不含有的成分是（ C ） A CO B CO2 C C2H5 D N2
5 《煤炭气化工艺》
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煤中的硫以有机硫和无机硫的形式存在。煤在气化时，其中80 ％～85%的硫以H2S和CS2的形式进入煤气当中，不仅污染环境，而且 会影响后段工序的运行，如造成催化剂中毒，加重脱硫的负担等。所 以，气化用燃料中硫含量应是越低越好。
五、
粒度对气化的影响
煤的粒度不同，将直接影响到气化炉的运行负荷、煤气和焦油的 产率以及气化时的各项消耗指标。 1.粒度大小与比表面间的关系：煤的粒径越小，比表面积越大。
不致使灰熔融而影响正常生产的最高温度，另一个是采用液态排渣的气 化炉所必须超过的最低温度。灰熔点越高，灰分越难结渣，相反，则灰 熔点越低，灰分越易结渣。 在气化炉的氧化层，由于温度较高，灰分可能熔融成黏稠性物质 并结成大块，这就是结渣性。其危害性有下面几点： ①影响气化剂的均匀分布，增加排灰的困难。

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《煤炭气化工艺》
二、煤炭气化方法
三、
空气煤气
工业煤气分类

定义：以空气为气化剂生成的煤气。 主要成分： N2，CO，CO2，H2。 特点：热值低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。
工 业 煤 气
混合煤气
定义：以空气和适量水蒸气为气化剂生成的煤气。 主要成分： N2，CO，H2，CO2。 特点：工业上一般用作燃料。 定义：以水蒸气为气化剂生成的煤气。 主要成分： H2，CO，CO2，N2。 特点：H2和CO含量达85％以上，一般用作化工原料 定义：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气 主要成分： H2，CO，N2，CO2。 特点：（H2+CO）=3N2（质量），一般用来合成氨
2 《煤炭气化工艺》
反应性
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一、基本概念
空间速度
空间时间 转 化 率

单位时间内，单位体积的催化剂所通过气体体积数。单位： m3／(m3催化剂·h)。空间速度越高，单位体积催化剂处 理能力越大，生产能力就越大。


在等密度反应过程中，气体与催化剂的接触时间。 空间时间越小，反应器的生产能力越大。


利用外部给气化炉提供热量。 热源：外部炉壁加热燃料（炉壁需选用耐火度高且 导热性好的材料）；高度过热水蒸气（1100℃）； 加热水蒸气和粉末燃料的混合物到1100℃，达到水 煤气反应温度。
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《煤炭气化工艺》
二、煤炭气化方法
二、
富氧气化
地面气化技术分类

气化剂是富氧空气。
气 化 介 质
参加反应的原料量与通入反应器原料量比值百分率。它说 朋原料的转化程度。转化率越大，参加反应的原料越多。 实际目标产物量与反应原料计算应得产物理论量之比。 = 实际所得目标产物量／计算应得产物理论量×100% = 转化为目标产物原料量／反应掉原料量×100% 转化为目标产物的原料量与通入反应器原料量之比。 有循环物料时产物总收率 =转化为目标产物的原料量／新鲜原料量×100%
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四、气化用煤-煤质对气化的影响
二、 灰分含量对气化的影响
灰分：煤在800℃的条件下完全燃烧后的残余物。即煤中矿物质含量。 组成：硅、铝、铁、镁、钾、钙、硫、磷等元素和以碳酸盐、硅酸盐 、硫酸盐和硫化物等形式的盐类。 影响：增加运输的费用，降低气化效率，增加炉渣的排出量，增加随 炉渣排出的碳损耗量，增加气化的各项消耗指标（如氧气、水蒸气和煤的 消耗指标），而净煤气的产率下降。
对于加压气化，用煤灰分可高达55%左右而不至于影响生产的正常进行
。这是由于加压操作时，气化剂的浓度高，扩散能力强，能够透过煤灰表 面与碳进行较为完全的反应。同时，进入炉中的气化剂的速度也比常压气
化小，在炉内停留时间长，有较长的时间和煤反应。
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四、气化用煤-煤质对气化的影响
。如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称
以气态形式存在称 A CO
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，如果水
。 ） C C 2 H5
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5.空气煤气中不含有的成分是（ B CO2 D N2
《煤炭气化工艺》
练习题答案
1.煤化工包括 炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业及其他煤制化学 品工业。 2.煤的气化是将煤与气化剂在高温下发生化学反应，将煤中有机物转变 为煤气的过程，常用的气化剂有空气、氧气 、水蒸气 等。
14 《煤炭气化工艺》
反 应 历 程


第四步
第五步
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四、气化用煤
一、
无烟煤 贫煤 焦炭 半焦
气化用煤种的主要特征

气化时不黏结，不产生焦油，所生产的煤气中只含有少量 的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。
气 化 煤 种
烟煤
气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化 合物较多，煤气的净化系统较复杂，煤气的热值较高。 气化时不黏结但产生焦油，加热时不产生胶质体，含有较 高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不 软化，不熔融。 泥炭煤中含有大量的腐殖酸，挥发分产率近70%左右。气 化时不黏结，但产生焦油和脂肪酸，所生产的煤气中含有 大量的甲烷和不饱和碳氢化合物。 15 《煤炭气化工艺》
纯氧气化

气化剂是氧气。
水蒸气气化
气化剂是水蒸气。
气化剂是氢气。 即煤与氢气反应生成甲烷的过程。
8 《煤炭气化工艺》
加氢气化
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二、煤炭气化方法
二、 地面气化技术分类
入炉的煤块粒度
其 他 分 类
粉煤炭气化 块煤炭气化
移动床气化 沸腾床气化 气流床气化 熔融床气化
燃料在炉内状况
水煤气

半水煤气
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《煤炭气化工艺》
练习题
1.地面气化技术以燃料在炉内的状况可分为四类，分别为 化、 、混合煤气、 气化、 、 气化和熔融床气化。 等。
气
2. 发生炉煤气根据使用气化剂和煤气的热值不同，一般可分为空气煤气 3.什么是水煤气、半水煤气？两者有何区别.
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本课程主要内容
一、基本概念 二、煤炭气化方法 三、煤炭气化原理 四、气化用煤
五、气化工艺及气化炉 六、粗煤气脱硫
2015/12/8 1 《煤炭气化工艺》
一、基本概念
煤气化

煤或煤焦与气化剂（空气、氧气、水蒸气、氢等） 在一定温度及压力下发生化学反应，将煤或煤焦中 有机质转化为煤气的过程
煤气

气化剂通过炽热固体燃料层时，所含游离氧或者 结合氧将燃料中的碳转化成的可燃性气体。 有效成分：CO、H2、CH4 煤气的发热值是指标准状态下lm3煤气在完全燃烧 时所放出的热量，如果燃烧产物中的水分以液态 形式存在称高发热值，如果水以气态形式存在称 低发热值。 煤的反应性又称煤的化学活性，是指在一定的条件 下，煤与不同气化介质(如CO2，O2，H2O和H2)发生 化学反应的能力。反应性强的煤在气化和燃烧过程 中反应速率快、效率高。
2015/12/8学反应