煤气化工艺资料
七种煤气化工艺介绍
七种煤气化工艺介绍煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺，通常通过加热煤，使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应，生成焦炭、煤油和煤气等产物。
以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺：该工艺中，煤通过加热填充在固定的反应器中，在缺氧条件下进行气化。
在高温下，煤发生热解反应，生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。
这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺：流化床煤气化工艺中，煤通过气化剂和促进剂的喷射，在气化炉内形成流体化床。
在床内，煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。
这种工艺适用于不同种类的煤，并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺：乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。
乌煤是一种硬煤的变种，其含煤量高且易于破碎。
这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气，适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺：Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。
这种工艺具有高效和灵活的特点，适用于各种煤种和煤粉尺寸。
其产气效率高，并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺：Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。
该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气等气体。
这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成，并通过循环冷却来提高能源利用率。
6. Shell煤气化工艺：Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺，采用了先进的氧气冷喷射技术。
它将煤分解为焦炭和煤气，并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。
该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺：Entrained Flow煤气化工艺中，煤和氧气以高速混合，并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。
这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。
煤气化工艺 meiqihua gongyi
煤气化工艺meiqihua gongyi coal gasification process字体[大][中][小]煤在一定温度和压力条件下，通过加入气化剂(气化介质)被转化为煤气的过程。
其反应过程是以煤为原料，以载氧的气体(包括空气、氧气、水蒸气、CO2等)为气化介质，通过煤的热解反应、燃烧反应和气化反应，生成由CO、H2、CH4、CO2、N2、H2O和C m H n 等主要成分组成的煤气，通常煤气中还含有H2S、COS、CS2、NH3、HCN、卤化物和粉尘等杂质。
基本原理煤气化过程包括10个基本反应，化学方程如表所示。
煤气化过程的基本反应煤炭气化有两个目的，一是制取气体燃料，二是制取化工合成用的气体原料。
制取燃料气时，煤气化的主要反应是燃烧反应、CO2还原反应和水煤气反应。
制取原料气时，主要反应是水煤气反应和燃烧反应。
煤气化工艺包括煤的制备、气化剂制备(制氧、蒸汽站)、煤气生产、煤气净化、煤气变换、煤气精制以及甲烷合成等主要流程。
在生产中、低热值煤气时，如IGCC发电系统，一般只需要前三个流程和煤气净化;在生产原料气时，才需要后三个流程。
原料煤的物理化学性质对气化炉的设计、运行及煤气处理都有直接的影响，是决定煤气化工艺技术经济效果的重要因素之一。
不同型式的气化炉对煤炭的品质和原料准备都有一定的要求。
煤气化工艺中的原料准备一般包括原煤破碎、筛分、干燥或调制水煤浆等。
煤气的生产主要靠气化炉来完成，是煤气化过程的主要环节，它不仅决定粗煤气的组成和热值，也决定整个工艺流程的布置。
煤气净化主要包括煤气的除尘、脱硫、脱CO2及煤气的精制，对于IGCC发电系统，目前只有前两个流程。
煤气变换是指将煤气中的CO变换成H2的过程，主要是在生产化工原料气中采用。
在生产高热值煤气(可替代天然气) 时，才采用甲烷合成这一流程。
分类煤气化工艺的类型很多，分类的方法也很多。
最常用的分类是按煤和气化剂在气化炉内的运动过程来划分，即煤气化工艺可分为固定床(或称移动床) 气化工艺、流化床气化工艺、气流床(或称喷流床) 气化工艺和熔融床(或称熔盐床) 气化工艺等。
化工工艺学第五章煤的气化资料
六阶段循环时间分配表
阶段名称
吹风阶段 蒸气吹净阶段 上吹制气阶段 下吹制气阶段 二次上吹阶段 空气吹净阶段
3 min循环/s
40～50 2
45～60 50～55 18～20
2
4 min循环/s
60～80 260ຫໍສະໝຸດ 70 70～90 18～202
在上吹制气阶段，让空气与水蒸气一起进入气化炉，这样不仅能制 得含氮的水煤气(半水煤气)，而且可适当提高炉温，提高生产能力。
发生炉结构组成： 炉体、加煤装置、 排灰装置
发 生 炉 中 各 层 特 点
煤气化的物理化学基础
气化反应化学平衡 煤气化就过程而言包括煤的干馏和干馏半焦与气化剂的气化反应。
煤的干馏反应相对较快，而干馏半焦的气化反应较慢。参与反应的 气体可能是最初的气化剂，也可能是气化过程的产物。煤中少量元 素 氮 和 硫 在 气 化 过 程 中 产 生 了 含 氮 和 含 硫 的 产 物 ， 主 要 是 NH3 、 HCN、NO、 H2S、COS、CS2等。煤干馏半焦中主要成分是碳，故 讨论平衡反应时通常只考虑元素碳的气化反应。
4） 压力对气化炉生产能力的影响 提高生产能力（气化强度提高，反应速率加快，碳的转化率较高）
5） 压力对煤气产率的影响 降低（气体体积减小，煤气中二氧化碳含量高）
6） 压力对煤气输送动力消耗的影响 节省煤气输送的动力消耗，减少煤的运输费用
固态排渣移动床加压气化炉
鲁奇炉(Lurgi) 采用氧气-水蒸气或空气-水蒸
水煤气
水煤气是由炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气，主要由 CO和H2组成。燃烧时呈蓝色，所以又称为蓝水煤气。
碳与水蒸气反应作为强吸热反应，需提供水蒸气分解所需的 热量，一般采用两种方法：
煤炭气化工艺
煤炭气化工艺1、何为煤化工？答：煤化工是以煤为原料经过化学加工，实现煤的转化并进行综合利用的工业。
煤化工包括炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。
2、什么是煤气化？答：煤的气化是煤或煤焦与气化剂在高温下发生化学反应将埭或煤焦中有机物转变为煤气的过程。
3、什么是煤炭的汽化?答：煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
4、煤气的有效成分：一氧化碳、氢气、甲烷5、煤气化的四个过程：煤的干燥、干馏、热解、氧化和还原6、煤的热解的影响因素：煤的品味、煤的颗粒粒径、加热速度、分解温度、压力、周围气体和介质。
7、煤的热解结果生成的三类分子：小分子（气体）、中等分子（焦油）、大分子（半焦）8、煤产生的热量用于哪些方面？答：煤产生的热量用于：（1）灰渣带出的热量；（2）水蒸气和碳还原反应需要的热量；（3）煤气带走的热量；（4）传给谁夹套和周围环境的热量9、分气化技术的分类：（1）按气化技术：地面气化和地下气化；（2）按气化剂不同：富氧气化（产品为空气煤气）、纯氧气化（产品为混合煤气）、氢气气化（产品为水煤气）、水蒸气气化（产品为半水煤气）；（3）按给热方式：外热式气化、自热式气化、热载体式气化；（4）按气化炉类型分：移动床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化；（5）按操作压力分：加压气化和常压气化10、什么是固定床气化？答：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。
煤气化工艺
煤气化工艺煤气化是一种可以将煤作为原料，利用高温化学反应把煤转化成液体燃料或气体燃料的一种工艺。
煤气化技术的出现，使得汽车、船舶和工业火力发电厂的燃料使用更加经济和节能。
煤气化工艺技术在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥着重要作用，并开辟了一条更加绿色、更加可持续的可再生能源生产道路。
一、煤气化反应原理煤气化反应是指在一定温度和气压下，将煤转变为气体或液体燃料等生物燃料的反应过程。
它是一种快速化学反应，是在大量的水分和气体中，碳向氧和氢的过程。
煤气化反应的一般化学方程式如下： C + H2O=> CO2 + H2在此反应过程中，释放的气体是由以碳氧化物和氢气构成的复合气体，其中，氢气是最为重要的成分，可以被利用为能源。
二、煤气化工艺的特点1、煤气化的燃烧温度相对较低。
由于反应温度较低，煤气化产生的气体成分比较清洁，减少了大量污染物的排放，使之成为具有较高环保意义的可再生能源技术。
2、煤气化为非稳定反应。
煤气化过程是一种复杂的反应，反应温度和气压的变化可以影响产物的化学组成，从而影响燃料的性能和热值。
3、煤气化反应时间较短。
煤气化反应的速度较快，只需要几十秒到几十分钟，就可以完成整个反应过程，这也是煤气化技术在实用方面的优点。
三、煤气化工艺的应用1、汽车燃料：煤气化可以生产出含有大量烷烃和烯烃等有机物质的气体混合物，可以用作汽车的燃料。
煤气化技术比传统的石油燃料技术具有更高的热值，更少的污染物，可以大大减少污染物的排放，从而提高空气的质量。
2、工业火力发电：煤气可以用作一种清洁燃料，可以用于工业火力发电。
煤气化燃料可以大大减少污染物的排放，从而有效地保护环境。
3、船舶燃料：煤气可以作为船舶燃料使用，比传统的柴油燃料更加经济和节能。
四、煤气化工艺的发展前景由于煤气化技术具有节能环保、经济实用等特点，未来煤气化工艺将进一步发展，在煤资源利用、清洁能源利用等领域发挥重要作用，开辟出一条更加可持续的可再生能源生产道路。
三种煤气化工艺详述
三种煤气化炉技术介绍一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。
煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。
图1 各种煤气化炉模式图1.固定床。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。
通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。
特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。
目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉两种。
2.流化床。
流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。
流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
3.气流床。
气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。
特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。
气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。
气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。
前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。
二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。
1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。
鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。
德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。
我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。
1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。
煤气化工艺[1]
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煤气化工艺一、煤气化工艺概述进行煤炭气化的设备叫气化炉。
按照燃料在气化炉内的运动状态来分类是比较通行的方法，一般分为移动床（又叫固定床）、沸腾床（又叫流化床）、气流床和熔融床等。
使用的气化剂不同，生产的煤气的性质和用途不同。
如果以空气作为气化剂，生产的煤气称空气煤气；以空气在（富氧空气或纯氧）和水蒸气的混合物作为气化剂，生产的煤气称混合煤气；如果将空气（富氧空气或纯氧）和水蒸气分别交替送入气化炉内，间歇进行，生产的煤气叫水煤气；气体成分经过适当调整（主要是调整含氮气的量）后，生产的煤气符合合成氨原料气的要求，这种煤气叫做半水煤气。
此外，气化炉在生产操作过程中，根据使用的压力不同，又分为常压气化炉和加压气化炉，根据不同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。
总的来说，各种不同结构的气化炉基本上由三大部分组成，即加煤系统、气化反应部分和排渣系统。
炉型不同，这三部分的具体结构有很大差异。
但一般地讲，加煤系统要考虑煤入炉后的分布和加煤时的密封问题。
气化部分是煤炭气化的主要场所，如何在低消耗的情况下，使煤最大限度地转化为符合用户要求的优质煤气，是这一部分首要考虑的问题。
当然，由于煤炭气化过程是在非常高的温度下进行的，为了保护炉体（也包括炉内布煤器或搅拌装置）的作用，同时可以吸收气化区的热量而生产蒸汽，该部分蒸汽又可以作为气化时需用的蒸汽而进入气化炉内。
煤炭气化后的残渣即煤灰，由排渣系统定期地排出气化炉外，这样就保证了炉内料层高度的稳定，同时保证了气化过程连续稳定地进行，对移动床而言，由于炉箅（气化剂的分布装置）和排渣系统结合在一起，气化剂均匀分布和排渣操作是生产上较为重要的两个问题。
不论采用何种类型的气化炉，生产哪种煤气，燃料以一定的粒度和气化剂直接接触进行物理和化学变化过程，将燃料中的可燃成分转变为煤气，同时产生的灰渣从炉内排除出去，这一点是不变的。
然而采用不同的炉型，不同种类和组成的气化剂，在不同的气化压力下，生产的煤气的组成、热值以及各项经济指标是有很大差异的。
SCGP(壳牌)煤气化工艺
SCGP（壳牌）煤气化工艺1、SCGP（壳牌）煤气化技术简介。
1.1工艺原理。
SCGP壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。
由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。
典型的SCGP煤气成分见表1。
1.2工艺流程。
目前，壳牌煤气化装置采用废锅流程，废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。
原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉（90％＜100μm）并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。
来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸汽混合后导入煤烧嘴。
煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。
气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。
经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气中含尘量小于1mg／m3送后续工序。
湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。
闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。
在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作为建筑材料或用于路基。
1.3技术特点。
1.3.1煤种适应性广。
SCGP工艺对煤种适应性强，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用，也可将2种煤掺混使用。
对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。
1.3.2单系列生产能力大。
煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上，生产能力更高的的煤气化装置也正在建设中。
各种煤气化技术介绍
CO CO + H2 CO2 + H2
C + H2 CO + H2 CO + H2 CO2 + H2
CH4 CH4 + H2O CH4 + CO2 CH4 + H2O
由上面的反应可以看出：反应物主要是碳、水蒸气、二氧化碳和二次反应产物中的氢气；生成物主要是一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳、氮气（用空气怍气化剂时）和未分解的水蒸气等。常压下气化主要的生成物是一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷，而加压气化时的甲烷和二氧化碳的含量较高。 还原层厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤层太薄，还原反应进行不完全，煤气质量降低；煤层太厚，对气化过程也有不良影响，尤其是在气化黏结性强的烟煤时，容易造成气流分布不均，局部过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为气化层。气化层厚度与煤气出口温度有直接的关系，气化层薄出口温度高；气化层厚，出口温度低。因此，在实际操作中，以煤气出口温度控制气化层厚度，一般煤气出口温度控制在600℃左右。
国内情况
中国于20世纪30至40年代引进UGI炉，195பைடு நூலகம்年后改烧无烟煤，主要
1
用于制氨和甲醇，最多时候有千余家使用数千台炉子，主要原料是无烟
煤和土焦。当时，UGI炉所生产出来的甲醇大约占全国煤基氨厂总产量的
9/10以上。60年代至今，实现工业化的技术有水煤浆气化（Texaco）、
碎煤加压气化（Lurgi）、灰熔聚流化床气化以及干粉加压气化（Shell）。
煤气化技术
晋煤金石技术处
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
煤炭气化技术
煤炭气化技术一．煤炭气化的概念：煤炭气化是指适当处理后的煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧、纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂，在一定的温度和压力条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分（碳、氢）转化为气体（气体中含有CO、H2、CH4、CO2、N2）的热化学过程，而煤中的灰分以废渣的形式排出。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
二．煤炭气体原理和反应气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。
气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气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），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
一般包括干燥、燃烧、热解和气化四个阶段。
干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。
其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。
煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。
煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。
气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。
煤气的热值分类中热值煤气的热值在10.0—22.4MJ/m3,主要成分是一氧化碳和氢气，燃烧迅速，火焰温度比天然气高，适合于冶金和机械制造行业供热。
低热值煤气是由于在制造过程中混入大量不可燃烧气体，比如煤气化过程中直接采用空气，引入大量氮气，或者气化过程氧超标，室可燃气体被进一步氧化生成二氧化碳，低热值煤气热值一般在3.1—5.6MJ/m3,除一定量的一氧化碳和氢气外，还有大量不可燃氮气，燃烧温度低。
高热值煤气热值一般在36.2—37.3MJ/m3,主要成份是甲烷和少量一氧化碳和氢气。
煤炭气化
3、操作条件要求
2）制气阶段
①料层温度： 在取得同样气化效率的情况下，可以维持 较高的料层温度，一般选择1000℃为宜。 ②蒸汽用量和蒸汽吹入速度： 蒸汽用量与原料灰熔点和块度有关；蒸汽 吹入速度应当控制在适宜的范围，且当料层温 度较高时，才能适当提高蒸汽吹入速度，蒸汽 吹入速度取决于吹风速度。 ③ 原料反应活性： 为兼顾吹风和制气阶段对原料反应活性的不 同要求，应该选用中等反应活性的原料。
（5）甲烷化反应 ⑦ CO+3H2 → CH4+H2O-206.4kJ/mol ⑧ 2CO+2H2 → CH4+CO2-247.4kJ/mol ⑨ CO2+4H2 → CH4+2H2O-165.4kJ/mol
3、气化工艺分类
4、煤气种类
1）空气煤气 ——空气作气化剂； 2）水煤气 ——水蒸气作气化剂； 3）混合煤气—— （空气+水蒸气）作气化剂。
2、水煤气生产的工作循环
为节约原料、保证安全和煤气质量，还必须包括一些 辅助阶段。 共有六个阶段 ： Ⅰ-吹风阶段； Ⅱ-蒸汽吹净阶 段； Ⅲ-上吹制气阶 段； Ⅳ-下吹制气阶 段； Ⅴ-二次上吹制 气阶段； Ⅵ-空气吹净阶 段
Ⅰ、吹风阶段 吹风阶段是将空气与原料燃烧后放出的 热量积蓄在料层内，为制气阶段提供热量。 C+O2=CO2-⊿H
CO 2 C 2CO, C H 2 O(g) H 2 CO
灰渣层： 靠近炉篦区，起预热气化剂及保护炉篦不被 烧坏的作用。 氧化层： 是气化反应的主要区域，碳燃烧放出大量的 热量，在氧化层末端，气化剂中的Ｏ2被全部耗尽。 还原层： 主要进行二氧化碳的还原反应和水蒸气的分 解反应： CO2+C→2CO
6、水煤气生产的工艺流程（对照222页流程说明）
煤炭气化方法—熔融床气化工艺(煤气化技术课件)
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知识点
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知识点1 鲁麦尔熔渣气化炉
熔渣黏度在这一气化方法中起着重要作用
• 一方面，它影响渣池内粉煤 和气化剂之间盼反应速度， 熔渣黏度越小，则流动性越 好，进入渣池内的反应物质 容易形成气泡，使反应面积 迅速增加，气化反应速度相 应加快。相反，渣的黏度大， 流动性差，气化物质形成气 泡的速度低，反应面积小， 反应速度相应降低。
熔渣池的深度约500mm，其中的三氧化二铁是一种廉价的有效助熔剂，大体上可维持灰的熔点在 1200℃以下，能够保证渣液的良好流动性。
知识点2 熔盐气化法
在单筒气化炉内分成气化区和燃烧区两部 分，两区的下部连通。气化压力约 2.79MPa ， 熔 盐 池 的 温 度 为 950~1000℃ 。 粉煤和水蒸气混合后从气化炉的下部鼓泡 进入气化区，在此快速气化。没有气化完 的碳随熔盐由气化区循环进入燃烧区，在 燃烧区，残碳和空气(或氧气)进行燃烧反应， 放出的热量将熔盐加热。
另一方面，熔渣黏度决定了熔渣在渣池内流动时 具有一定的黏滞性，使得粉煤在渣池内的停留时间延 长，有利于提高煤的气化强度，使气化彻底。和前述 几种类型的气化过程相比，移动床气化时，气化强度 较低；流化床气化时，气化强度高但气化不彻底。因 而熔融床气化基本保留了两者的优点，克服了两者的 不足之处。
生成的混合气体逸出熔渣池时，将液面层上的末气化粉煤粒带走，在上升的过程中一部分继 续气化，一部分被气体带出气化炉，经过气固分离的粉煤粒可以返回炉内进一步气化，因而该法 的碳转化率可达99％左右。
此法在操作时，将空气预热到600℃左右，从而 保证气化炉的温度。在炉内加入碳酸钙的目的是起助 熔剂的作用，同时还可以除去部分硫。但为了避免出 现熔渣含硫太高而使流动性变差，一般要求煤的含硫 量约4％～8％。
煤化工工艺第五章5.1煤的气化
煤气化技术发展所追求的目标
希望能使用包括劣质煤在内的固体燃料， 大规模连续高效洁净地生产煤气。
5.1 煤气化原理
5.1.1 煤气化过程及化学反应 5.1.1.1 煤气化过程 在不同的气化方法中，原料煤与气化剂的 相对运动及接触方式有所不同，但煤由受 热至最终完全转化所发生化学反应的类型 及所经历的过程相似，原料煤通常要经过 干燥，热解，燃烧和气化过程。
R8 CO+H2O →H2+CO2 - Q R9 CO+3H2 →H2O+CH4 - Q
另外煤的热解反应 CHxOy →(1-y)C+yCO+x/2H2 + Q CHxOy→(1-y-x/8)C+yCO+x/4H2+x/8CH4 +Q
其他杂原子反应
化学当量计算
由此，导入以下三个重要的反应： R10 C+2H2O →CO2+2H2 + Q R11 3C+2H2O →2CO+CH4 + Q R12 2C+2H2O →CO2+CH4 +Q R10=（-1，0，-2；0，1，2，0） R11=（-3，0，-2；2，0，0，2） R12=（-2，0，-2；0，1，0，1） 或R10=R2+2R3-2R1=R3+R8 R11=3R3+R9 R12=2R1+R2+3R3+R9=R5+R10 96.6KJ/mol 185.6KJ/mol 12.2KJ/mol
第五章 煤的气化
煤气化技术工艺介绍(一)
煤气化技术经过150多年的发展，形成了上百种炉型，这些炉型有多种分类方法，最常用的还是按气化炉内原料煤与气化剂的接触方式不同来划分为固定床、流化床和气流床技术三种类型。
固定床气化固定床气化的煤质适应范围较广，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。
固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低，气化装置需要大量的蒸汽。
气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长，投资高。
由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目，有较高的优势。
固定床炉型特点：①粗合成气中CH4含量高达5～12%。
②要求入炉煤粒(块)度为6-50mm。
③单炉生产规模相对较小，占地面积大。
④废水中因含焦油、酚氨等有机物，处理难度较大，处理成本高。
流化床气化流化床首次工业化大规模应用是温克勒用于粉煤气化，此法在1922年获得专利之后，就广泛应用于化工合成、冶金、干燥、燃烧、换热等工业过程中。
流化床炉型特点：①床层温度均匀，传质传热效率高，对高灰和高灰熔点劣质碎粉煤适应性强。
②产品煤气中基本不含有焦油和酚类物质，废水量小且易处理。
③对入炉煤的活性要求很高。
U-gas、灰熔聚和HTW 炉采取了一些改进的设计可以适当提高气化反应温度，理论上有助于提高低活性煤种的适应性问题，但是到目前为止还缺乏无烟煤应用的成功经验。
④对煤的颗粒度要求较高，且气体中带出细粉过多，影响了碳转化率。
⑤流化床气化在锅炉和燃气生产上应用较为广泛，但是生产化工合成气的大型工业经验相对较少。
气流床气化气流床气化是最清洁，也是效率最高的煤气化类型。
原料煤在1200-1700℃时被氧化，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。
气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。
使用氧气可以使气化更有效，并可避免水煤气被氮气稀释，水煤气的热值也将高于空气氧化炉所产生的水煤气的热值。
气流床气化单炉产量大、气化压力和效率高，适用于甲醇、醋酸、合成氨、IGCC 等大型、超大型的化工装置，也可为大型的石油化工装置提供氢气。
煤气化工艺
煤气化工艺下面按反应器分类方法分别进行介绍。
1、移动床煤气化前已述及，煤的移动床气化是以块煤为原料，煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。
气化剂与煤逆流接触，气化反应进行得比较完全，灰渣中残碳少。
产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化效率高。
这是一种理想的完全气化方式。
移动床气化方法又分常压及加压两种。
常压方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，要用块煤，低灰熔点的煤难以使用。
常压方法单炉生产能力低，常用空气－水蒸气为气化剂，制得低热值煤气，煤气中含大量的N2，不定量的CO、CO2、O2和少量的气体烃。
加压方法是常压方法的改进和提高。
加压方法常用氧气与水蒸气为气化剂，对煤种适用性大大扩大。
为了进一步提高过程热效率又开发了液态排渣的移动床加压气化炉，它又是加压移动床的一种改进型式。
⑴混合发生炉煤气采用蒸气与空气的混合物为气化剂。
制成的煤气称为混合发生炉煤气。
目前这种煤气在国内应用相当广泛。
①理想发生炉煤气 理论上，制取混合发生炉煤气是按下列两个反应进行的：2C+O2+3.76N2＝2CO+3.76N2+246435kJC+H2O＝CO+H2-118821kJ理想的发生炉煤气的组成取决于这两个反应的热平衡条件，即满足放热反应与吸热反应的热效应衡等的条件。
为了达到这个条件，每2kmol碳与空气反应，则与水蒸气起反应的碳应为：246435/118821=2.07所以，4.07kmol碳与蒸气空气混合物相互作用，在理论上，产生的煤气量为：4.07＋2.07＋3.76＝9.9kmol，煤气组成为：CO＝4.07/9.9×100％＝41.1％H2＝2.07/9.9×100％＝20.9％N2＝3.76/9.9×100％＝38.0％在标准状态下煤气的产率：在标准状态下煤气的热值：气化效率为：实际上制取混合发生炉煤气，不可避免有许多热损失（如煤气带走的显热，灰渣中残碳是不可能消除的等），水蒸气分解和CO2还原进行不完全，使实际的煤气组成、气化效率与理论计算值有显著差异。
7种煤气化工艺介绍
7种煤气化工艺介绍目前国内可供选择的成熟或相对成熟的煤加压气化工艺很多，各种煤气化工艺的综合比较也有较多的文献、资料可供查阅，这里只简要叙述几种主要煤气化工艺的特点及现阶段存在的主要问题。
1、TEXACO水煤浆气化TEXACO水煤浆气化采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。
气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，单炉容量目前最大可达日投煤量3000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。
我国引进该技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，后来又有若干厂使用。
由于国内已经完全掌握了TEXACO气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间也相对较短，主要问题是对使用煤质有一定的选择性，同时存在气化效率相对较低、氧耗相对较高及耐火砖寿命短等问题，但随着在国内投运时间的延长部分问题已得到有效解决。
2、多喷嘴对置水煤浆气化本项技术是“九五”期间由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的。
2000年10月通过原国家石油和化学工业局组织的鉴定和验收。
示范装置为兖矿国泰化工有限公司，建成两套日投煤1150吨的气化炉，操作压力4.0MPa，生产24万吨/年甲醇，联产71.8MW发电，装置已于2005年10月投入运行。
该工艺仍属于水煤浆气化的范畴，与TEXACO的主要区别是由TEXACO单喷嘴改为对置式多喷嘴，强化了热质传递，气化效果较好，但多喷嘴需要设置多路控制系统，增加了设备投资和维修工作量。
由于是国内技术，工艺包及专有技术使用费较引进技术有较大幅度的降低。
3、SHELL粉煤气化气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化并采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却采用废锅流程。
由于壳牌气化技术上具有突出的优点，吸引了国内一些企业纷纷引进。
本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式增加了投资，对需要水蒸汽成分的化工生产来看直接用水激冷更合理；干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气的加压所需的功耗较大等。
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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。
煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。
煤的气化、液化、焦化，煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等，都属于煤化工的范围。
而煤的气化、液化、焦化（干馏）又是煤化工中非常重要的三种加工方式。
煤的气化、液化和焦化概要流程图一.煤炭气化煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
煤的气化的一般流程图煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
而化学变化是煤炭气化的主要方式，主要的化学反应有：1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H22、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H23、部分氧化反应C+0.5 O2=CO4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO25、甲烷化反应CO+2H2=CH46、Boudouard反应C+CO2=2CO其中1、6为放热反应，2、3、4、5为吸热反应。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
煤炭气化按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。
2) 流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。
3) 气流床气化。
它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。
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。
4) 熔浴床气化。
它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。
目前此气化工艺已不再发展。
以上均为地面气化，还有地下气化工艺。
根据采用的气化剂和煤气成分的不同，可以把煤气分为四类：1.以空气作为气化剂的空气煤气；2.以空气及蒸汽作为气化剂的混合煤气，也被称为发生炉煤气；3.以水蒸气和氧气作为气化剂的水煤气；4.以蒸汽及空气作为气化剂的半水煤气，也可是空气煤气和水煤气的混合气。
几种重要的煤气化技术及其技术性能比较1.Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高，只能用弱粘结块煤，冷煤气效率最高，气化强度高，粗煤气中甲烷含量较高，但净化系统复杂，焦油、污水等处理困难。
鲁奇煤气化工艺流程图2.Texaco水煤浆加压气化采用水煤浆进料、纯氧气化，是国内外经实践考研成熟、先进的气化工艺。
气化工艺简单，气化压力较高，生产装置最高达6.5MPa，单台炉最大日处理煤1650t，碳转化率高（≥98%），气体质量好（CH4＜0.1%，不含烯烃及高级烃），氮氧耗高、设备投资高。
该工艺可以用低灰、低灰熔点的烟煤或石油焦作原料，但由于要求煤的灰熔点与气化温度匹配，从而使该工艺适合使用的煤种比较窄。
该工艺声场的煤气适合作化工合成原料气，整个生产过程环境污染少，三废处理方便。
可实现计算机控制及优化操作。
德士古水煤浆气化工艺流程图3.Shell煤气化是较为先进的第二代煤气化工艺之一。
Shell煤气化属气流床气化，煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解。
燃烧及转化等一系列物理和化学过程。
该工艺的主要特点是干煤粉进料，气化温度高，氧耗低。
Shell煤气化炉的单炉生产能力大，目前投入运转的单炉气化压力为4.0MPa，日处理煤量1000-2000t。
该工艺煤气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量少，运转周期长，无需备炉。
炉子主要由内筒和外筒两部分组成，外筒只承受静压而不承受高温，内件形成气化空间、炉渣收集空间、气体输送空间。
气化炉内筒上部为燃烧室，下部为激冷室，煤粉及氧气在燃烧室反应，温度为1600℃左右。
Shell粉煤气化在国外仅用于循环发电，未用于化工生产。
本世纪初至今，我国连续引进十多台Shell气化炉，主要用于化工生产，投资较大，进展缓慢。
目前正逐台投入生产，前景合适可以的。
Shell煤气化工艺流程图4.GSP粉煤气化工艺技术是20世纪70年代末，有GDR（原民主德国）开发并投入商业化欲行的大中型煤气化技术。
与其他同类气化技术相比，该技术因采用气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处，但工业化经验比较少。
其核心技术之一组合式的流通道烧嘴，没有运行时间的记录。
现在大型企业对引进GSP煤气化工艺技术产生了浓厚的兴趣，这是由于该技术融合了Shell和Texaco气化技术的优点，克服了他们的缺点。
GSP炉在国内的推广刚刚开始，在运作上还有一些问题尚待解决。
GSP煤气化工艺流程图5.Dow水煤浆加压气化是在Texaco气化方法的基础上开发出来的新工艺，最高气化压力为2.9MPa，目前尚无作合成氨原料的实践经验。
二.煤的液化煤液化是把煤转化为液体产物，包括直接液化和间接液化。
I.煤的直接液化：煤的直接液化是通过加氢使煤中复杂的有机化学成分直接转化为液体燃料，转化过程是在含煤粉和溶剂的浆液系统中进行加氢，需要较高的压力和温度。
直接液化的优点是热效率高，液体产品收率高；主要缺点是煤浆加氢工艺过程中，各步骤的操作条件相对苛刻，对煤种适应性差。
德国是最早研究和开发直接液化工艺的国家，其最初的工艺被称为IG工艺。
气候不断改进，开发出被认为世界上最先进的IGOR工艺。
其后美国也在煤液化工艺的开发上做了大量的工作，开发出供氢溶剂（EDS）、氢煤（H-Coal）、催化两段液化工艺（CTSL/HTI）和煤油共炼等代表工艺。
此外日本的NEDOL工艺也有相当出色的液化性能。
此外，我国在建的神华煤直接液化所采用工艺也是在其他工艺的基础上发展的具有自身特色的液化工艺。
1.德国的IG工艺和IGOR工艺德国的IG工艺可分为两段加氢过程，第一段加氢是在高压氢气下，煤加氢生成液体油（中质油等），又称煤浆液相加氢。
第二段加氢是以第一段加氢的产物为原料，进行催化气相加氢制得成品油，又称中油气相加氢，所以IG法也常称作两段加氢法。
德国的IG工艺流程20世纪80年代，德国在IG法的基础上开发了更为先进的煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR)。
其最大的特点是原料煤经该工艺过程液化后，可直接得到加氢裂解及催化重整工艺处理的合格原料油，从而改变了两段加氢的传统IG模式，简化了工艺流程，避免了由于物料进出装置而造成的能量消耗和大量的工艺设备。
IGOR直接液化法工艺流程2.美国的H-Coal、CTSL和HTI工艺H-Coal工艺是美国HRI公司在20世纪60年代，从原有的重油加氢裂化工艺(H-oil)的基础上开发出来的，它的主要特点是采用了高活性的载体催化剂和流化床反应器，属于一段催化液化工艺。
H-Coal工艺流程CTSL为两段液化工艺。
CTSL工艺流程美国HRI公司并入HTI公司后，HTI公司在原有的H-Coal和CTSL工艺基础上开发了HTI煤液化工艺。
3.美国的EDS工艺和日本的NEDOL工艺EDS工艺石油美国的Exxon石油公司于1966你那首先开发的对循环溶剂进行加氢的直接液化工艺，又称供氢溶剂煤液化工艺。
即让循环溶剂在进入煤预处理过程之前，先经过固定床加氢反应器对溶剂加氢，以提高溶剂的供氢性能。
美国的EDS工艺流程NEDOL工艺是20世纪80年代日本在“阳光计划”的研究基础上开发的一项直接液化工艺，在流程上与EDS工艺十分类似，都是先对液化重油进行加氢后再作为循环溶剂。
主要不同是其在煤浆加氢液化过程中加入铁系催化剂（合成硫铁矿或天然硫铁矿），并采用更加高效和稳定的真空蒸馏的方法进行固液分离。
日本的NEDOL工艺流程4.煤油共炼工艺煤油共炼工艺是将石油加氢裂化和没直接液化相结合的工艺，其实质是用石油渣油作为煤直接液化的溶剂，在反应器内，煤加氢液化为液体油，石油渣油也进一步裂化为较低熔点的液体油。
5.中国神华煤液化项目工艺神华煤液化项目工艺方案自项目启动到现在，出现多次变化，并在持续建设当中。
神华一期项目工艺流程II.煤的间接液化：煤的间接液化是先将煤气化制成合成气(CO+H2),再经过催化合成为液体燃料。
属于间接液化的费托（Fischer-Tropsch）合成和甲醇转化制汽油（MTG）的莫比尔（Mobil）工艺，已实现工业化生产。
费托合成在南非建成三座萨索尔（SASOL）工厂。
甲醇转化制汽油的莫比尔工艺，已在新西兰建成工业化装置，该法由合成气合成甲醇，再转化制成汽油。
合成气制醋酐，即所谓伊斯特曼煤制醋酐已在美国实现工业生产。
煤间接液化的优点是煤种适应性宽，操作条件比直接液化相对温和，煤灰等三废问题主要在气化过程中解决，其缺点是涉及到气化合成气过程，总效率低。
三.煤的热解煤的热解是将煤在惰性气氛中持续加热到较高温度时发生的包括一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
煤的热解又称干馏，通过热解可获得固体焦炭，液体焦油和煤气等，所以也可以把煤热解看作是液化和部分气化过程。
煤热解可分为高温焦化和低温热解，高温焦化的加热终温一般高于900摄氏度，低温热解加热终温一般低于700摄氏度。
高温焦化：煤的高温焦化是伴随着炼铁工业，煤气生产和有机化工等部门生产而发展起来。
在炼铁工业和煤气生产，炼焦的目的是制取焦炭和煤气，作为炼铁原料和燃料；有机化学工业的主要目的是制取煤化学产品。
在高温焦化过程中，煤受热后开始热分解，煤中的挥发分首先逸出，最后生成几乎不含煤气和烃类化合物的残留物，即焦炭。
低温热解：煤低温热解的产品有煤气，焦油以及含有挥发分的半焦，低温热解又分为慢速热解和快速热解。