第五讲煤的转化技术
煤炭转化技术的开发与应用
煤炭转化技术的开发与应用一、煤炭转化技术概述煤炭一直是人类生产和生活中重要的能源资源，而煤炭资源存在的不合理开采与利用方式早已成为我们面临的诸多问题之一。
随着能源环境的日益紧张，人们对于煤炭转化技术的要求也越来越高。
煤炭转化技术是指将煤炭在经过物理、化学或生物作用后转化为其他物质，如煤气、石化产品和电能等高效绿色能源的技术。
这种先进的煤炭转化技术因其高效、节能、环保等特点，已成为当前能源领域的研究热点之一。
二、煤炭转化技术的种类煤炭转化技术可以按照不同的物理、化学及生物特性分为以下几类：1．煤气化技术煤气化技术是通过利用热能、压力、空气或水蒸气等反应剂将煤炭转化为气体的一种技术。
煤气化产品一般分为合成型煤气和烟煤气两类，因为其高热值、可调节性及其在多产生氢气的同事，广泛应用于城市煤气、化工原料、酸性气体处理等方向。
2．液化技术液化技术是将煤炭转化为液态的一种技术，主要是通过加氢反应或提高反应温度在固态离子化合物中游离的水、氧、氢等基元离子的存在下进行的。
煤液化产品广泛应用于石化生产、交通运输、民用燃料等领域。
3．焦化技术焦化技术是将煤炭在高温条件下裂解并制成焦的一种技术。
焦化产品主要应用于高炉冶炼、甲醇制取等方向。
三、煤炭转化技术的优点煤炭转化技术作为当前高效、节能、环保的新兴能源模式，与传统的煤炭使用方式具有以下优点：1．转化效率高：煤炭转化技术把煤炭转化成其他化学能源形式，因此其能量利用效率比直接燃煤的能量利用效率高。
2．资源丰富：煤炭是我国主要的能源来源，其煤炭资源丰富，而这种煤炭转化技术可使其更好地应用，为我国节能减排做出了巨大贡献。
3．环保低碳：由于煤炭转化技术的高效、环保优势，现在国家实行的环保政策对于采用煤炭转化技术的企业尤其关注。
4．产出多样化：煤炭转化技术可将煤炭转化成气、液、固三种产品，产量与需求的情况下都能实现目标扩展，而且适应范围广。
由此可推断，它不仅有广泛的应用前景，而且能够派生出更多的新产业。
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用
煤炭分级转化是煤炭气化过程中的关键环节，对于提高煤炭气化效率、降低环境污染具有重要意义。
本文将探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用。
煤炭的分级转化是指将原料煤炭按照不同的粒度进行处理，使得不同粒度的煤炭能够分别进入不同的气化反应器进行反应。
这样可以在一定程度上提高煤炭的气化效率，并降低产生的废气和废渣的含碳量。
具体来说，煤炭的分级转化主要包括以下几个关键技术应用。
首先是煤炭的破碎技术。
煤炭的分级转化首先需要将原料煤炭进行破碎，将其粉碎成不同的粒度。
目前常用的煤炭破碎技术包括震荡破碎、冲击破碎和辊式破碎等，这些技术可以使得煤炭颗粒达到所需的粒度。
再次是煤炭的气流分级技术。
筛分后的煤炭颗粒需要根据颗粒密度的不同进行进一步分级转化。
一种常用的气流分级技术是气流分级器，通过调节气流的速度和方向，可以将煤炭颗粒进行分级，使得不同粒度的煤炭能够进入不同的气化反应器进行反应。
最后是煤炭的气化技术。
分级转化后的煤炭颗粒需要进行气化反应。
目前常用的煤炭气化技术包括固定床气化、流化床气化和煤浆气化等。
这些技术可以根据煤炭粒度的不同选择适合的气化反应器，并且调节气化条件，使得煤炭能够充分反应，并产生所需的气体产物。
煤炭部分气化分级转化的关键技术应用包括煤炭的破碎、筛分、气流分级和气化等技术。
通过合理地应用这些技术，可以提高煤炭的气化效率，减少环境污染，实现煤炭资源的高效利用。
煤转化技术：煤的气化
，所以灰渣中碳含量也会增多，消耗定额增加，易使气化层上移，严重
粒
时煤气中氧含量会增高。 粒度不均匀，由于气流分布不均匀，会发生燃料局部过热，结疤或形成风
度
洞等不良影响。
一般无烟煤不超过120mm，焦炭不超过75mm，生产中最好将煤焦分成 三档，小15～30mm，中30～50mm，大50～120mm，分别投料，并根 据不同粒度调节吹风强度。
N2+H2O+2CO＝2HCN+1.5O2
②反应特点 一次反应和二次反应 均相反应和非均相反应 吸热反应和放热反应
气化炉结构 气化方式
气化指标
充分利用资 源
固定碳
灰熔点
硫含量
灰分
粒度
机械强 度 热稳定 性
化学活 性
挥发分
气化用煤的 评价指标
水分
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
主要的硫化物是H2S、COS、CS2等，主要的含氮化合物是NH3， HCN、NO等。煤气化时发生的硫（S）和氮（N）的基本反应
元素反应
S：
S+O2＝SO2 SO2+2CO＝S+2CO2 C+2S＝CS2 N：
SO2+3H2＝ H2S+2H2O 2H2S+SO2 ＝3S+2H2O CO+S＝COS
N2+3H2＝2NH3 N2+xO2＝2NOx
灰分高，相对降低固定碳含量，降低煤气发生炉的生
灰
产能力。
分
灰分太高，增加排灰次数，增加运费和管理费。
灰分太高，由于排灰量大，增加排灰设备磨损。
灰分太高，除灰所排碳增加，消耗会增大。
煤炭转化的技术特点及应用
煤炭转化的技术特点及应用常越（黑龙江科技大学矿业工程学院中国•哈尔滨 150027）一、摘要:随着我国国民经济水平的不断发展，和人民生活水平的日益提高，人们对能源的需求量也日益增长，而在国际油价的急剧震荡下，对煤的利用成为十大新兴能源产业之一，对此煤炭转化产业的发展前景备受关注。
近年来，我国煤炭转化产业发展迅速，煤化气、煤焦化、煤液化以在全国几十个地区发展开来。
而在近几年来，我国甲醇的产量由为突出以同比增长53%，合成氨的总产量以同比增长5%。
在新兴产业的带动下，全国各个能源公司加入，使得煤化工的发展步伐加快。
例如，焦化行业，2009年后新建投产焦炉产能约3700万吨，从而实现了化工产业的自动化，大型化。
二、关键词: 自动化;新兴能源;步伐加快;加入Technical characteristics and application of coal conversionChang Yue（Heilongjiang University of science and technology College of mining industry engineeringmine and 10-3 class Harbin China 150027）Abstract: with the continuous development of China's national economy level,and theincreasing improvement of people's living level, people demand for energy is also growing rapidly, and the turmoil in international oil prices, one of the ten new energy industry has become the use of the coal, the coal industry development prospects of concern.In recent years, China's coal industry development is rapid, coal gas, coal coking, coal liquefaction to open dozens of area development in the country. In recent years, China's methanol production from outstanding to grow 53% compared to the same period, the total output of synthetic ammonia to grow 5% compared to the same period. In the emerging industries, the energycompanies to join, the pace of development of coal chemical industry to accelerate. For example, the coking industry, 2009 after the new production of coke production capacity of about 37000000 tons, to realize the automation of chemical industry, large-scale.key words: automation; new energy; pace; join三、引言概述煤炭转化产业中煤气化，煤液化，煤焦化在工艺和技术方面的国内外发展现状，分析当前我国煤炭转化产业的形势和发展机遇，通过我国先进的煤炭转化技术，使我国落后的煤炭企业逐步淘汰，从而，发展我国新兴的煤炭转化产业。
第5章煤炭气化技术ppt课件
合成气是经变换和净化后的水煤气，具有特定组分要求，是合 成某种化工产品原料煤气。合成气的组成与用途有关，如合成氨、 合成甲醇、合成醋酸等都有不同的成分要求：
合成氨所用的合成气必须是氮和氢的混合物，且H2/N2约等于3； 合成甲醇用合成气要求CO含量较高，H2/N2约等于2.5。
5.1.3 煤气的应用
热值稍高于 作燃料气、高热
空气煤气
值煤气稀释剂蒸汽、空气或空 气源自气和水煤气混合煤干馏
CO、CO2、N2、 H2 V（CO+H2） /V(N2)=3.1 ~3.2
CO、CH4、 H2、少 也可直接作
量乙烯、N2、CO2
燃料
合成氨的原料气 合成氨的原料
典型的几类煤气的组成和热值
煤气名称
空气煤气 混合煤气
• 5.1.2 煤气的种类
• 煤气成分取决于燃料、汽化剂的种类以及气化过程的条件。 • 根据汽化剂和煤气成分分类
煤气种类 空气煤气
水煤气 混合煤气
半水煤气
焦炉煤气
汽化剂 空气
水蒸汽、氧气 蒸汽、空气
煤气成分 CO、CO2、N2
H2、CO CO、CO2、N2 、
H2
特点
用途
热值低
燃烧发电
热值高
合成原料
扩散）； （3） 反应气体分子吸附在固体表面上，形成中间络合物； （4） 吸附的中间络合物之间，或中间络合物和气相分子
之间发生反应，属于表面反应步骤； （5） 吸附态的产物从固体表面脱附； （6） 产物分子通过固体的内部孔道扩散出来（内扩散）； （7） 产物分子从颗粒表面扩散到气相中（外扩散）。
• 总反应速度可以由外扩散过程、内扩散过 程或表面反应过程控制。大量实验研究表 明，低温时表面反应过程是气化反应的控 制步骤，高温条件下，扩散或传质过程逐 步变为控制步骤。
煤的生物转化过程及其在能源生产中的应用
煤的生物转化过程及其在能源生产中的应用煤是一种重要的化石燃料，被广泛应用于能源生产和工业领域。
然而，传统的煤炭开采和利用过程对环境造成了严重的污染和资源浪费。
为了解决这个问题，煤的生物转化过程逐渐引起了人们的关注。
煤的生物转化是指利用微生物或其产物对煤进行转化和降解的过程。
这种转化过程可以通过微生物的代谢活动，将煤中的有机物转化为可利用的能源或化学品。
在这个过程中，微生物通过产生酶来降解煤中的复杂有机物，将其转化为简单的有机酸、气体和其他化合物。
煤的生物转化过程可以分为两个阶段：生物降解和生物转化。
在生物降解阶段，微生物通过产生酶来降解煤中的大分子有机物，将其分解为较小的有机物。
这些有机物可以通过微生物的代谢过程进一步转化为能源或化学品。
生物转化是指将煤中的有机物转化为可利用的能源或化学品的过程。
在这个过程中，微生物利用产生的有机物作为能源和碳源，通过代谢过程将其转化为生物质能、生物气体或其他有用的化合物。
例如，一些微生物可以利用煤中的有机物产生甲烷气体，这是一种重要的清洁能源。
煤的生物转化过程在能源生产中具有广泛的应用前景。
首先，它可以提高煤的利用效率。
传统的煤炭利用过程中，只有一小部分的有机物被转化为能源或化学品，大部分被浪费或排放为污染物。
而通过生物转化，可以将更多的有机物转化为有用的产物，提高煤的利用效率。
其次，煤的生物转化过程可以减少对环境的污染。
传统的煤炭开采和利用过程会产生大量的废弃物和污染物，对水体和大气环境造成严重的污染。
而通过生物转化，可以将煤中的有机物转化为无害的产物，减少对环境的负面影响。
此外，煤的生物转化过程还可以产生一些有价值的副产物。
例如，在生物转化过程中产生的有机酸可以用于生产化肥和其他化学品，从而实现资源的综合利用。
然而，煤的生物转化过程在实际应用中还存在一些挑战和限制。
首先，煤中的有机物结构复杂，难以被微生物降解和转化。
其次，生物转化过程需要适宜的环境条件和微生物菌种，对操作条件和微生物的选择有一定的要求。
煤炭化学转化技术在清洁能源中的应用
煤炭化学转化技术在清洁能源中的应用煤炭是目前世界上最重要的化石能源之一，不过，煤炭的燃烧排放很多有害气体，对环境造成了沉重的负担。
因此，如何将煤炭在燃烧之前转化成更为清洁、环保的能源成为了研究的重点。
煤炭化学转化技术就是一种解决方案。
下面将从煤炭化学转化技术的定义、煤炭化学转化的原理及技术应用等方面来探讨煤炭化学转化技术在清洁能源领域的应用。
一、煤炭化学转化技术的定义和原理煤炭化学转化技术是指将煤炭经过特定的加工、处理和转化，使得其成分逐渐分解、转变，最终在不同的温度和压力条件下转变成多种化合物，从而获得多种能源的过程。
煤炭化学转化技术依靠煤的碳氢化合物分解反应来进行。
煤的碳氢化合物分解能够在高温和高压的情况下进行，将其分解成气态或液态产物。
常用的方法有氧化、气化、液化和焙烧等。
二、煤炭化学转化技术的应用由于煤炭化学转化技术具有可以将煤转化成多种清洁能源的特点，因此越来越多的人开始关注其应用。
1、煤气化技术煤气化技术是指将煤转化为一种能够被利用的混合气体，其中包括了一些有用的气体成分，例如一氧化碳、氢、甲烷和一些气体烃等。
其中，一氧化碳和氢是燃烧的主要成分，甲烷和气体烃则可以作为燃料或者化学原料使用。
通过煤气化技术处理后，可以获得干燥气、湿煤气、焦炉气和电炉气等多种类型的煤气，这些煤气都可以用于工业生产、城市采暖、发电、交通运输等多种领域。
同时，因为煤气是一种混合气体，其也可以作为工业与商业中不同品种气体的原料，例如合成氨、合成甲醇、合成乙烯、合成丙烯等。
2、煤直接液化技术煤直接液化技术是指将固态煤直接转化为液态燃料的技术。
这项技术可以利用高温、高压和催化剂等方法，将煤加压到很高的压力下，使其分子结构产生变化，从而组成液体燃料。
煤直接液化技术获得的液体燃料基本上是有用的燃料成分，例如石油或天然气中的碳氢化合物，这些液体燃料可以用于交通运输、加热、发电等领域。
相比于液化石油气等液态燃料，煤直接液化技术获得的液体燃料价格更加稳定，而且可以从煤炭中提炼生产。
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用
探析煤炭部分气化分级转化的关键技术应用煤炭是我国主要的能源资源之一，但其高固定碳和高硫等特点导致其燃烧过程产生大量的二氧化硫、氮氧化物等有害气体。
为了提高煤炭利用效率和减少环境污染，煤炭部分气化分级转化技术应运而生。
煤炭部分气化分级转化技术是指将煤炭部分转化为深度清洁能源或化工产品的过程。
它可以将固体煤炭转变为煤气、液体燃料和高附加值的化工产品，从而提高煤炭的综合利用效益。
煤炭部分气化分级转化的关键技术主要包括煤气化、液化和气化液化联合生产三个方面。
煤气化是将煤炭在高温下与水蒸汽或氧气反应，生成一种含有多种组分的煤气。
这种技术是将煤炭部分转化为煤气的关键环节。
在煤气化过程中，需要解决的问题有：温度控制、气化剂的选择、反应速率的控制等。
温度控制是煤气化过程中的关键问题，过高的温度会导致煤气生成速率过快，影响气化反应的均匀性，过低的温度则会导致反应速率过慢，影响气化效率。
气化剂的选择也非常重要，水蒸汽作为气化剂可以提高气化反应速率，但需要考虑氢气的回收和净化问题。
还要提高反应速率的控制，以提高煤气化过程的效率。
液化是将煤气经过净化处理后，通过压缩冷却，将其转化为液体燃料的过程。
液化过程中的关键技术包括液化设备的选择和性能优化、气相组分的调控等。
液化设备的选择和性能优化是液化过程中的关键问题，合理选择液化设备可以提高液化过程的效率，减少能源的消耗。
气相组分的调控也非常重要，对液体燃料的质量和产量有直接影响。
气化液化联合生产是将煤气化和液化技术有机结合，将煤炭部分转化为多种高附加值的化工产品。
气化液化联合生产技术的关键问题主要包括气液相平衡的控制、反应条件的优化和催化剂的选择。
气液相平衡的控制是气化液化联合生产中的关键问题，需要根据反应体系的特点来确定反应条件，优化反应条件可以提高反应的选择性和产率。
催化剂的选择也非常重要，合适的催化剂可以提高反应的效率和选择性。
煤炭部分气化分级转化的关键技术应用涉及到煤气化、液化和气化液化联合生产三个方面。
煤炭转化与洁净煤技术研究
煤炭转化与洁净煤技术研究煤炭作为我国主要的能源来源之一，在经济发展中起到了至关重要的作用。
然而，传统的煤炭利用方式存在着严重的环境问题，如大气污染和温室气体排放等。
为了解决这些问题，煤炭转化与洁净煤技术研究成为了当前的热点话题。
一、煤炭转化技术煤炭转化技术是指将煤炭转化为其他能源或化工产品的过程。
其中，煤炭气化是一种常见的转化方式。
通过煤炭气化，可以将煤炭转化为合成气，再通过合成气制取液体燃料、化肥和化工产品等。
这种技术不仅可以提高煤炭的利用率，还可以减少对石油等化石能源的依赖。
然而，煤炭转化技术也存在一些挑战。
首先，煤炭气化过程中会产生大量的二氧化碳，对环境造成严重的影响。
其次，煤炭转化技术的成本较高，需要大量的投资。
因此，如何降低煤炭转化技术的成本，提高其经济效益，是当前亟待解决的问题。
二、洁净煤技术洁净煤技术是指通过改善煤炭的燃烧过程，减少污染物的排放。
其中，煤炭的脱硫、脱硝和除尘是常见的洁净煤技术。
通过这些技术，可以有效地降低煤炭燃烧过程中产生的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等污染物的排放量。
在洁净煤技术研究中，除尘技术是一项重要的研究内容。
传统的除尘技术主要依靠机械过滤和静电除尘等方法，但存在效率低、能耗高等问题。
近年来，一些新型的除尘技术逐渐得到应用，如湿式电除尘、电除尘脱硫一体化技术等。
这些技术具有高效、节能的特点，能够有效地减少煤炭燃烧过程中的颗粒物排放。
此外，洁净煤技术还包括了燃烧优化和煤炭深度加工等方面的研究。
燃烧优化可以通过改变燃烧方式和燃烧设备，提高煤炭的燃烧效率，减少污染物的生成。
煤炭深度加工则是通过对煤炭进行物理、化学处理，提高其能源利用效率和降低污染物排放。
三、煤炭转化与洁净煤技术的前景煤炭转化与洁净煤技术的研究不仅可以解决煤炭利用过程中的环境问题，还可以提高煤炭的利用效率，减少对进口能源的依赖。
同时，这些技术的应用也可以推动我国的科技创新和产业升级。
然而，煤炭转化与洁净煤技术的推广和应用仍然面临一些挑战。
煤转化技术：气流床气化法
⑵ Shell煤气化工艺流程及气化炉
流程简述： ①煤粉制备和送料系统
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后进入 磨煤机中被制成煤粉，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入 煤粉仓中。然后进入加压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比 将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度)混合并与 蒸汽一起进入气化炉反应。 ②气化
b:燃烧气化: 燃烧：C+O2→CO2+Q 气化:C+H2O→CO+H2-Q；CO2+C→CO-Q; 燃烧:O2+H2→H2O+Q; CO+O2→CO2+Q ; c:气化（氧气耗尽时）： C+H2O→CO+H2-Q； CO2+C→CO-Q; CO+H2→CH4+H2O+Q； 最后生成以CO、H2、CO2、 H2O为主要成分的湿煤气及熔渣。
• 下面是两张结渣图片供参考：
shell气化炉内渣层对保护耐火层理和水冷壁管至关重要，以 下一张照片是停车中温降过快造成的垮渣，一张是炉内温度波动 （高温）造成的渣层损坏。将容易烧蚀损坏原来被渣层保护的耐火 衬里和金属销钉，当保护层减薄到一定程度时，将失去对水冷壁的 保护，伤害到本体，气化炉反应热平衡也将失衡。
⑶气化炉
膜式水冷壁
向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣） 内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽
内筒和外筒 环形空间： 容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修
高压容器外壳
筒上部为燃烧室（气化区） 下部为熔渣激冷室
煤的能源转化与利用技术研究
煤的能源转化与利用技术研究煤是一种重要的能源资源，它具有丰富的储量和广泛的应用领域。
然而，煤的燃烧会产生大量的二氧化碳等有害气体，对环境造成严重污染。
因此，煤的能源转化与利用技术研究成为了当今能源领域的热点之一。
一、煤的气化技术煤的气化技术是将煤转化为可燃气体的过程。
通过气化技术，可以将煤中的有机物质转化为一氧化碳和氢气等可燃气体，从而实现清洁高效的能源利用。
目前，常用的煤气化技术主要有煤气化炉和煤炭间接液化技术。
煤气化炉是将煤在高温和高压下与氧气或水蒸气反应，产生合成气的过程。
而煤炭间接液化技术则是将煤气化产生的合成气转化为液体燃料，如柴油和液化石油气等。
二、煤的燃烧技术煤的燃烧技术是将煤转化为热能的过程。
传统的煤燃烧技术存在热效率低、污染物排放高等问题。
为了解决这些问题，人们提出了一系列的燃烧技术改进方法。
例如，燃烧前处理技术可以通过预处理煤炭，降低其灰分和硫分含量，从而减少燃烧过程中的污染物排放。
另外，采用高效燃烧器和燃烧控制技术，可以提高燃烧效率，减少能源浪费。
三、煤的转化技术煤的转化技术是将煤转化为其他有用化学品的过程。
通过煤的转化技术，可以将煤中的有机物质转化为液体燃料、化工原料等。
其中，煤的直接液化技术是将煤直接转化为液体燃料的过程。
该技术可以有效地利用煤炭资源，减少对石油等化石能源的依赖。
此外，煤的间接液化技术是将煤气化产生的合成气转化为液体燃料，如甲醇和乙醇等。
四、煤的清洁利用技术煤的清洁利用技术是指通过煤的转化和利用过程中，减少或消除对环境的污染。
例如，煤的燃烧过程中产生的二氧化碳可以通过碳捕获和封存技术进行处理，将其储存起来，避免其释放到大气中。
此外，煤的气化过程中产生的废水和废气也可以通过先进的处理技术进行净化，减少对环境的影响。
总结煤的能源转化与利用技术研究是当今能源领域的重要课题。
通过煤的气化、燃烧、转化和清洁利用等技术，可以实现对煤炭资源的高效利用，减少对化石能源的依赖，降低环境污染。
煤炭的转化过程有哪些技术？
煤炭的转化过程有哪些技术？一、燃烧技术燃烧技术是最常见也是最直接的煤炭转化过程。
煤炭经过燃烧可以释放出大量的热能，通常用于供暖、电力发电和工业生产等领域。
燃烧技术以燃烧反应为基础，利用煤炭中的碳、氢等元素与空气中的氧气发生氧化反应，生成二氧化碳、水蒸气等物质释放出能量。
而随着科技的进步，燃烧技术也逐渐发展出了一系列的改进方法，如煤粉燃烧、煤气化燃烧等，以提高燃烧效率和减少环境污染。
二、气化技术气化技术是将煤炭转化为可用于燃料或化工原料的气体产品的过程。
通过气化，煤炭中的碳、氢等元素与水蒸气或空气中的氧气作用产生可燃气体，如合成气、可燃气体、焦炉煤气等，常用于化工、炼铁等产业。
气化技术具有能源高效利用、减少污染排放等优势。
目前，常见的气化技术包括煤气化、水煤浆气化等，其中煤气化是将煤炭在高温下与气体反应生成气体燃料的重要方法。
三、煤炭液化技术煤炭液化技术是将固态的煤炭转化为液态燃料的过程。
通过该技术，可以将煤炭中的碳、氢等元素与氢气或氧化剂反应，生成液体燃料，如煤油、柴油等。
液化技术可以提高煤炭资源的综合利用率，减少污染排放，并且液体燃料易于储藏和运输。
煤炭液化技术的发展主要包括直接煤液化和间接煤液化两种形式，前者是直接将煤炭加热并与氢气反应生成液体燃料，后者是通过先将煤炭气化形成合成气，再进行催化反应得到液体燃料。
四、煤炭热解技术煤炭热解技术是利用高温条件下对煤炭进行热分解，生成固体炭、液态产物和气态产物的过程。
热解技术可以将煤炭中的有机物分解为固体、液体和气体三种产品，其中固体产品可用于制备炭材料，液体产品可用于制备化工原料和燃料，气体产品可用于化工、能源等领域。
煤炭热解技术具有高效能源转化、低碳排放等优势，是实现煤炭清洁利用的重要途径。
五、煤炭阳离子改性技术煤炭阳离子改性技术是利用物理、化学方法改变煤炭的表面性质和结构，使其具有更好的吸附性和催化性能的过程。
该技术可以增加煤炭的微孔结构、提高比表面积，并改善煤炭的化学性质和表面活性，从而提高煤炭的气体吸附、液体吸附和催化性能。
煤的气化技术
煤的气化技术1. 介绍煤是一种常见的化石燃料，在世界范围内广泛使用。
然而，煤的燃烧产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成严重影响。
为了减少对环境的污染并提高能源利用效率，煤的气化技术应运而生。
煤的气化技术是将煤转化为合成气（syngas）的过程，合成气主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）和少量的二氧化碳（CO2）、氮气（N2）等组成。
合成气可以用作燃料，也可以作为化学原料，用于制造化学品、肥料和液体燃料等。
2. 煤的气化过程煤的气化主要通过以下两个步骤完成：2.1. 干燥和预气化在气化反应器中，煤被加热至高温。
在这个过程中，煤中的水分被蒸发出来，并与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水蒸气。
这一步骤主要起到预热作用，为下一步的反应做准备。
2.2. 煤的部分氧化在气化反应器中，预热的煤与氧气反应，生成一氧化碳和水蒸气。
主要的反应方程式如下所示：C + O2 -> CO2 C + CO2 -> 2CO通过控制反应温度和氧气供应量，可以调节合成气中一氧化碳和氢气的比例。
高温和富氧条件下可以生成较多的一氧化碳，而低温和贫氧条件下可以生成较多的氢气。
3. 煤的气化技术分类煤的气化技术可以分为以下几种类型：3.1. 固定床气化固定床气化是最早开发的气化技术之一，也是最常用的气化技术之一。
在这种气化方式下，煤被放置在气化反应器中的固定床上，并通过气化剂（如空气或蒸汽）流过床层。
随着气化反应的进行，煤逐渐转化为合成气，反应产物从顶部排出。
固定床气化适用于各种类型的煤，具有反应稳定、设备简单的优点，但存在反应温度不均匀、产物中存在固体颗粒等问题。
3.2. 流化床气化流化床气化是一种将煤颗粒悬浮在气化剂中进行气化的技术。
在气化反应器中，通过气化剂（通常为空气或蒸汽）的上升流动，使煤颗粒保持悬浮状态。
在高温和富氧条件下，煤颗粒发生气化反应，生成合成气。
流化床气化技术具有高反应效率、适应多种煤种和煤质的优点，但也存在气固分离和热传递问题。
煤炭资源的煤化学转化与能源转型
煤炭资源的煤化学转化与能源转型煤炭作为我国主要的能源资源之一，在能源供应中起着至关重要的作用。
然而，由于煤炭的高碳排放以及不可再生性，煤炭资源的合理利用与煤化学转化成为了当前能源转型的研究热点。
本文将从煤化学转化技术、煤炭资源利用现状和转型方向等多个角度探讨煤炭资源的煤化学转化与能源转型问题。
一、煤化学转化技术的发展与应用煤化学转化技术是指将煤炭中的有机物质进行化学转化，提取煤中的烃类、气体或液体等有用物质。
目前，常用的煤化学转化技术主要包括煤气化、煤直接液化和煤间接液化等。
1. 煤气化技术煤气化是指将煤炭在高温下与气体（如水蒸气、二氧化碳等）进行反应，产生一种含有CO和H2的混合气体，即合成气。
这种合成气被广泛应用于合成天然气、合成油和合成化工原料等领域。
2. 煤直接液化技术煤直接液化是指将煤炭在催化剂的作用下，通过高温高压的条件下与溶剂反应生成液体燃料，如合成油。
煤直接液化技术可以有效地利用煤炭资源，并减少对传统石油资源的依赖。
3. 煤间接液化技术煤间接液化是指先将煤进行气化，产生合成气，然后通过气相催化反应或再气化和液相催化反应等步骤，将合成气转化为液体燃料。
煤间接液化技术可以在更低的温度下催化合成液体燃料，进一步提高煤炭资源的利用效率。
二、煤炭资源利用现状与挑战尽管煤化学转化技术具有巨大的潜力，但目前我国煤炭资源的利用仍然存在一些挑战。
首先，煤化学转化技术的研发和应用仍面临技术难题，如催化剂的开发和优化、反应条件的控制等。
其次，我国现有煤炭企业多为传统燃煤企业，缺乏对煤化学转化技术的投入和支持。
此外，煤炭资源的煤化学转化还需要解决碳排放的问题，以减少对环境的影响。
三、煤化学转化与能源转型的未来发展方向为了实现煤炭资源的绿色利用和能源转型，未来的发展方向应包括以下几个方面：1. 技术创新与转化加大对煤化学转化技术的研发和创新，通过提高催化剂的活性和稳定性、优化反应条件等手段，降低生产成本，提高煤化学转化的效率。
煤炭生物转化技术概述
通过saprotrophic真菌气化煤炭产生了甲烷。
Lenhart等[16]
采用泥炭与牛粪按比例配合后，在室温下进行微生物气化。
张学才[17]
利用沼液为外加菌种源分别进行了褐煤及瘦煤的甲烷产出实验研究，并 获得了重要的成果。
苏现波等[18,19]
利用沼液经逐步驯化得到的外源产甲烷菌群为菌源，在千克级的水平上， 研究了驯化菌源对不同煤种的气化效果。
王保玉等[20]
采用厌氧培养方法从厌氧污泥样品中富集出了产甲烷菌群，以煤为碳源 对其进行驯化，得到了产甲烷的厌氧菌群。
林海等[21]
采用厌氧培养方法在云南省昭通褐煤样品中成功地培养富集了活性厌氧 细菌，并开展了为期60天的生物气生成模拟实验。
王爱宽等[22,23]
煤炭转 化煤种
2 煤炭生物转化煤种
改善煤的生物 转化效果，提 高煤的氧化程
度[26-28]。
除了氧化预处理，还有利用酸洗/碱洗等方法来处理原煤。用超声波、溶剂溶 胀和硝酸预处理等方法，也可以松弛煤大分子间的作用力，提高微生物的溶 煤降解率[11]。
4 煤炭生物转化过程 煤炭生物液化方法
煤炭液化 方法[11,12]
固体表面溶煤
把配制好并热溶的固 体琼脂培养基分装在 表面皿或试管中，灭 菌，试管摆斜面。菌 种接于固体面层上。
表4 主要产出气体成分及含量表[18]
5 煤炭生物转化产物分析
煤炭生物气化气体产物分析
煤炭生物气化得到的气体产品主要是甲烷，几乎全由CH4和CO2组成。其中CH4最 多，CO2较少，其他气体组分（包括重烃气）含量微乎其微。
表5 产甲烷菌富集培养过程生物气产出模拟实验结果[21]
5 煤炭生物转化产物分析
煤炭生物 转化过 程
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四、煤干燥和燃烧阶段的气体释放 · 煤干燥:<150 ℃，失去大部分水分
· 煤的部分燃烧:
1. 100～200℃ 放出水分及吸附的CO2； 2. 200～300℃ 放出CO2、CO和热分解水； 3. 300～ 400℃ 放出焦油蒸汽、 CO和气态碳 氢化合物 4. 400～500℃ 焦油蒸汽产生达到最多、CO 逸出减少直至终止； 5. 500～600℃ 放出H2、CH4和碳氢化合物 6. 600℃以上 碳氢化合物分解为甲烷和氢
48.4 40 1~1. 5
27.5
38.5 30.7 0.02
5.5
6 8 1
52.8
6.4 14.6 1
0.5
0.5 0.5 96~97
0.2
0.2 0.2 0.2
5016~5225
10032~1128 6 8778~9614 33440~3762 0
第四节 煤的气化工艺及其设备
1. 固定床气化工艺 三 种 主 要 工 艺 ： 2. 流化床气化工艺 3. 喷流床气化工艺
煤 煤气 煤 煤气 煤 煤气 煤
蒸汽+O2 灰渣 （a）固定床 800~1000℃ 块煤（3~30mm或6~50mm）
蒸汽+O2 蒸汽+O2 渣 灰 渣 （c）喷流床 1500~2000℃ 煤粉（小于0.1mm）
（b）流化床 800~1000℃ 碎粉煤（1~5mm）
三种典型气化工艺过程
固定床气化炉
二、基于煤气热值的分类
1．低热值煤气：3800～7600kJ/m3 2．中热值煤气：10000～20000kJ/m3 3. 高热值煤气：21000kJ/m3以上，中热值煤气经甲烷化制 得，成分：甲烷，也称合成天然气
煤 蒸 汽 空气 煤 蒸汽 空气 煤 蒸汽 空气 空分制氧装置 精制 甲烷化 空分制氧装置 气化 转化反应 压缩 高 热 值 煤气 气化 精制 压缩 气化 精制 低热值 煤气
煤炭气化工艺的原则流程
第三节 煤气化产物分类与特点
一、基于气化剂和煤气成分的分类
1. 空气煤气: 空气气化剂，成分：一氧化碳和氮气，热值很低 2. 混合煤气（发生炉煤气）: 空气及蒸汽气化剂，成分：一氧化碳、氢、氮、二氧 化碳，热值高于空气煤气，可作为燃料气 3. 水煤气: 水蒸汽和氧气气化剂，成分：氢和一氧化碳，制备成 本较高 4 . 半水煤气: 蒸汽及空气气化剂，也可是空气煤气与水煤气的混合 气 5. 焦炉煤气: 煤在炼焦炉中干馏所，成分：氢、甲烷和一氧化碳 6. 合成天然气：氧气、蒸汽、氢气气化剂，热值最高
·产物：汽油、柴油、甲烷、氢气、乙醇、丙酮、 乙烯、丙烯石蜡等，可达上百种；
直接液化
·煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度；
·化学结构中键能最弱的部位开始断裂，生成许多 自由基碎片；
·加氢液化。碎片与氢结合后变得稳定；
·煤中的硫、氮也会断裂，加氢后，生成H2S和NH3。
直接液化 工艺流程
三、煤发生气化的基本条件 1、气化原料（煤、焦炭）和气化剂 气化剂:空气、空气—蒸汽混合气、富氧空气— 蒸汽、氧气—蒸汽、蒸汽或CO2 2、发生气化的反应容器，即煤气化炉或煤 气发生炉 3、煤气发生炉内温度：
– 高温（1100℃～2000℃） – 中温（950℃～1100℃） – 低温（900℃左右）
六、煤炭气化工艺的原则流程
原料准备、煤气的生产、净化及脱硫、煤气变换、 煤气精制、甲烷合成等6个主要单元
燃料气或供IGCC 原煤 低热值煤气 冷却、洗涤 酸性气体脱 除 变 换
化工合成气（氨、 甲醇、汽油等油产 品）
原煤准备 空气或氧
煤气发生 炉
精 制
甲 烷 化
高热值煤气
排灰 水蒸汽
CO2
H2S
CO2
1）煤气不易输送和储存，易燃、易爆； 2）液化产物易于输送、储存和净化； 3）煤炭的液化费用要高于气化费用； 4）煤液化产物的应用比气化产物更广泛； 5）煤的液化：间接液化与直接液化。
二、煤气化的经济和环保方面的特点: 1、煤气化过程中的热量损失：
· 煤炭转化需要消耗能量，煤化学能15%热量损失于煤气 冷却； · 同等条件下，直接燃烧煤的热效率要高。
4、煤气化技术趋于成熟：
煤气化的工艺、设备及运行技术已经比较 成熟和完善，先进的煤气化技术碳转化率可达 99%，气化率效率可达94%。
三、煤气化技术的应用领域
1.高效、低污染的洁净煤发电 ·整体煤气化联合循环发电技术（IGCC） ·可用做燃料电池发电的燃料 2.重要的化工原料 3.在冶金行业的应用 4.煤气作为民用燃料 5.煤气化技术的其他动态，如地下煤气化视频
五、煤炭气化阶段的基本反应
碳的氧化燃烧反应： C+O2→CO2+394.55KJ/mol H2+1/2O2→H2O+21.8KJ/mol 气化反应： CO2+C→2CO-173.1KJ/mol C+H2O→CO+H2-131.0KJ/mol 甲烷生成反应： 2CO+2H2→CH4+CO2+247.02KJ/mol
2、煤气利用过程中存在热量补偿的需求：
· 采用不同的煤气化工艺制备不同热值的煤气化产物， 用于不同场合；就地燃烧中低热值煤气用于发电，达 到经济补偿;这类煤气成本低、不利于运输、燃烧温度 低、NOX排放低; · 煤气化的物理显热可用于加热锅炉给水
3、污染物排放减少：
· 煤直接燃烧污染物排放量大； · 煤气净化过程中，可比较容易地脱除绝大部分粉尘、 硫化物等； · 也可实现煤中硫的有效回收。
第二节 煤的气化原理
一、煤气化的概念： 二、煤炭气化特点 1. 复杂的物理化学过程，化学过程包括温度、压 力、反应速度、化学平衡和移动等，物理过程 包括传热、传质、流体力学等 2. 煤气成分包括可燃气体：氢、一氧化碳、气态 烃类等，以及氮、二氧化碳等不可燃气体 3. 气化工艺不同，成分不同、热值不同 4. 煤气化过程是煤的部分燃烧与气化的组合：煤 气化炉内的气化热源依靠部分煤燃烧，生成CO2 并放出热量，为气化过程提供热力条件。 5. 煤气化阶段：干燥与部分燃烧阶段+煤气化阶段
煤气化过程中如何脱氮呢？
第二部分 煤液化技术
煤变油
视频1
视频2
视频3
在国际上，煤变油技术成拯救能源短缺最有效可 行的途径，是能源战略储备方式。拥有煤制油技术的 国家有美国、德国、南非、日本，实施商业化运行的 国家只有南非。
间接液化
·F-T合成：用煤气中的CO和H2，通过催化，合成 液体燃料；
中热值 煤气
图 煤气化过程按煤气热值的分类
煤气的组成成分
煤气组成% 煤气名称 气化剂
H2
空气煤气 空气 2.6
CO
10
CO
2
N2
72
CH4
0.5
O2
0.2
低位发热量 kJ/Nm3 3762~4598
14.7
混合煤气
水煤气 半水煤气 合成天然 气
空气、蒸汽
蒸汽、氧气 蒸汽、空气 氧、蒸汽、 氢
13.5
特点：（1）气化剂与煤反向送入气化炉 （2）煤为块状 （3）固态干灰排渣，或液态 （4）碳转化率高，耗氧量低 （5）煤气出口温度低 （6）一般容量较小
常压 加压
加压特点： （1）可采用灰熔融较低和粒度较小的煤 （2）可气化水分高、灰分高、黏结性煤 （3）耗氧量低于常压 （4）气流速度低，粉尘带出量小 （5）甲烷含量高，可做城市煤气 （6）气化能力大于常压4-8倍 （7）出炉压力高，可远距离输送 （8）气化过程连续，利于实现自动化
流化床气化炉
U-Gas是一种灰熔聚加压流化 床气化工艺
（1）煤的破黏脱挥发分
（2）煤的气化
（3）灰熔聚 （4）灰的分离
优点：（1）煤种范围较宽
（2）碳转化率高
气流床气化炉
氧气-过热蒸汽作为气化介质
煤在悬浮状态下进行
第五节 煤气的净化处理
1. 气化炉导出的粗煤气，含有粉尘，雾状焦油、硫化物 和含硫的有机物、氮化物、碱金属及水蒸汽,极少量 的重金属 2. 煤气杂质对煤气加压、输送和燃烧设备存在有害影响 3. 煤气化的产物必须经过净化处理 4. 煤气净化工艺为先除尘、后脱硫
第五讲 煤的转化技术
第一部分 煤气化技术
第一节 煤炭转化技术概述 一、前言： 1、能源消耗与能源储量矛盾，发达国家所需能源的90%来 自石油与天然气，其储量与煤的储量相比是有限的； 2、我国煤炭储量丰富，利用率较低，污染严重；石油和 天然气相对贫乏。以煤代油、以煤造油，是可持续的需求； 3、煤炭制取气体或液体“清洁燃料”，提高煤炭资源的 利用率，减少直接烧煤造成的污染； 4、煤炭转化：煤的气化（成熟、广泛）和液化:
煤气除尘技术 1、煤气常温除尘净化:250℃-370℃,水洗涤或陶瓷过滤 2、煤气高温除尘净化:500℃-600℃,旋风分离器或陶瓷 过滤
煤气脱硫技术 成分：H2S、COS 煤气脱硫技术分类： （1）湿法煤气常温脱硫 （2）干法高温脱硫
（3）与煤气化过程同时进行的高温脱硫
N-甲基二乙醇胺法（MDEA）： 2RNH3+H2S→(RNH3)2S (RNH3)2+H2S→2(RNH3)HS