煤化工课件.
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煤化工产业知识(PPT课件)
结合，形成煤炭—能源化工一体化的新兴产业。
➢高新技术及优化集成。根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高
新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益 。同时， 新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化
建设。
➢建设大型企业和产业基地。以建设大型企业为主，在建设大型企业的基础上，
2
煤的转化形式
46%用于火力发电；17%用于炼焦； 13%建材工业；5%化学工业； 余为供热等其他用煤。
3
煤化工发展必要性
煤化工：是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。
煤化工：包括煤的干馏、煤的气 化、煤的液化、煤制化学品及其它煤 加工制品。
4
煤化工发展必要性
7
煤焦化产品链
煤炭
焦炭
粗苯 精制
回收苯
煤焦化
煤焦油 加工
焦炉气
焦炉气
冶金工业 苯类产品
电石
乙炔
PVC
酚油、洗油 萘油、蒽油、沥青
ห้องสมุดไป่ตู้
燃料油
酚萘等 化学品
甲醇
民用燃料
8
焦炉煤气组成
焦炉煤气的主要组成：氢气、甲烷、一氧化碳。 焦炉煤气的特性：易燃、易爆、有毒气体。
焦炉煤气中毒机理： 是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红
传统煤化工：以焦化、焦油加工、焦炭造气、块 煤造气、型煤造气为主要方式。
新型煤化工：以高效煤气化、煤炭液化、煤制甲 醇等碳一化工；煤电化多联产、煤 制取石油化工产品为标志。
1、产品－以洁净能源和可替代石油化工产品为主 2、产业规模－建设大型联产企业和产业基地 3、技术系统－采用高新技术并优化集成 4、煤炭资源的有效、合理利用 5、清洁生产与环境友好 6、经济最优化
➢高新技术及优化集成。根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高
新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益 。同时， 新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化
建设。
➢建设大型企业和产业基地。以建设大型企业为主，在建设大型企业的基础上，
2
煤的转化形式
46%用于火力发电；17%用于炼焦； 13%建材工业；5%化学工业； 余为供热等其他用煤。
3
煤化工发展必要性
煤化工：是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。
煤化工：包括煤的干馏、煤的气 化、煤的液化、煤制化学品及其它煤 加工制品。
4
煤化工发展必要性
7
煤焦化产品链
煤炭
焦炭
粗苯 精制
回收苯
煤焦化
煤焦油 加工
焦炉气
焦炉气
冶金工业 苯类产品
电石
乙炔
PVC
酚油、洗油 萘油、蒽油、沥青
ห้องสมุดไป่ตู้
燃料油
酚萘等 化学品
甲醇
民用燃料
8
焦炉煤气组成
焦炉煤气的主要组成：氢气、甲烷、一氧化碳。 焦炉煤气的特性：易燃、易爆、有毒气体。
焦炉煤气中毒机理： 是一氧化碳与血红蛋白的亲合力比氧与血红
传统煤化工：以焦化、焦油加工、焦炭造气、块 煤造气、型煤造气为主要方式。
新型煤化工：以高效煤气化、煤炭液化、煤制甲 醇等碳一化工；煤电化多联产、煤 制取石油化工产品为标志。
1、产品－以洁净能源和可替代石油化工产品为主 2、产业规模－建设大型联产企业和产业基地 3、技术系统－采用高新技术并优化集成 4、煤炭资源的有效、合理利用 5、清洁生产与环境友好 6、经济最优化
《煤化工行业研究》PPT课件
五 煤气化-煤制甲醇子行业
5.1 煤制甲醇子行业生产流程
上图为甲醇的生产工艺流程，其生产工艺包括：煤制甲醇法，天然气制 甲醇法，焦炉气制甲醇法。国际上80%以上的甲醇由天然气制得，在我国主 要以煤制甲醇法为主，占到70%左右。
5.2 煤制甲醇子行业-甲醇生产流程工艺对比
国外天然气制甲醇 国内天然气制甲醇 国内煤质乙醇 国内焦炉气制甲醇
粉煤加压气化
40
2.151
煤制天然气生产成本中，原材料和燃料动力费用所占比例高达60%左右， 其次是折旧和修理费，所占比例约为22%--30%。采用不同煤种、不同气化技 术、厂址位于不同地区的3种煤制天然气项目，测算出的天然气生产成本见 上表。
进口的液化天然气价格约2.77元/m³，通过上表可以得出国内煤制天然 气项目完全可以与新增进口液化石油气相竞争。
煤液化两种技术路线：根据加工过程的不同路线，煤液化分为直接液化和 间接液化两种。主要产物是柴油（或汽油）、石脑油和液化石油气(LPG)。 两种技术路线的参数有很大不同。
7.2 煤制油-直接液化和间接液化的工艺参数对比
原煤适应性
压强 (MPa) 温度 (摄氏度) 耗水量 (吨) 吨产品燃料煤用 量(吨) 单位投资金额 (亿 元/万吨产能) 投资回报
出口量/ 万吨
5.08 3.3 5.45 19 56.3 36.8 1.38 1.24
表观消 费量
433.95 573.2 666.22 839.5 1040.8 1216.5 1650.42 2092.96
产量/表 观消 费
量（%）
进口/表 观消 费
量（%）
依存度 （%）
68.87 32.30 31.13
7.1 煤液化-煤制油
煤化工工艺学课件ppt
7
§ 1.4本书简介
1、绪论： 介绍煤炭资源、煤化工发展简史和煤化工范畴。
2、煤的低温干馏： 低温干馏主要原理、主要炉型、立式炉生产城市煤气以及固体 热载体干馏新工艺。
3、炼焦： 煤的成焦过程、配煤和焦炭、现代焦炉、炼焦新技术、燃烧和 传热以及流体力学。
4、炼焦化学产品的回收与精制：
粗煤气的分离、氨和粗苯的回收、粗苯精制、焦油蒸馏和沥青 加工、粗苯精制生产生产苯类产品、焦油分离精制生产酚类、 萘、蒽等。
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
2.托斯考（Toscoal）工艺
⑴原料：
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）
⑵产品：
煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）
焦油：
（加氢可转化为合成原油）
半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）
2021/3/10
25
⑶托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）： ①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非粘结性煤
2021/3/10
21
②流程（图2—3）： 三段：干燥段、干馏段和冷却段
煤
煤 槽
水
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器
冷
焦油
水
却
段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
§ 1、绪论
§ 1.1煤炭资源 § 1.2煤化工发展史 § 1.3煤化工的范畴 § 1.4本书简介
§ 1.4本书简介
1、绪论： 介绍煤炭资源、煤化工发展简史和煤化工范畴。
2、煤的低温干馏： 低温干馏主要原理、主要炉型、立式炉生产城市煤气以及固体 热载体干馏新工艺。
3、炼焦： 煤的成焦过程、配煤和焦炭、现代焦炉、炼焦新技术、燃烧和 传热以及流体力学。
4、炼焦化学产品的回收与精制：
粗煤气的分离、氨和粗苯的回收、粗苯精制、焦油蒸馏和沥青 加工、粗苯精制生产生产苯类产品、焦油分离精制生产酚类、 萘、蒽等。
只能处理块状煤料，干馏气态产物混入气态惰性气体热值低
2.托斯考（Toscoal）工艺
⑴原料：
非黏结性煤和弱黏结性煤（预先破黏）
⑵产品：
煤气：热值高（符合中热值城市煤气需求）
焦油：
（加氢可转化为合成原油）
半焦：有一定挥发分（可作发电厂燃料或制成无烟燃料）
2021/3/10
25
⑶托斯考干馏非黏洁性煤的流程（图2-7）
气体冷却系统
煤气
粉尘
焦油、中油
⑵ 鲁奇三段炉（固定床）： ①原料：褐煤块、型煤，20~80mm，非粘结性煤
2021/3/10
21
②流程（图2—3）： 三段：干燥段、干馏段和冷却段
煤
煤 槽
水
干馏炉 烟气
初冷器
电捕焦油器
冷却器
余
干
煤
燥 段
气
燃 空气
低
烧
温
室
干
气体燃料
馏
段
分离器
冷
焦油
水
却
段
焦
图2--3 气流内热式炉干馏流程
§ 1、绪论
§ 1.1煤炭资源 § 1.2煤化工发展史 § 1.3煤化工的范畴 § 1.4本书简介
煤化工技术概述.pptx
•干馏工艺
固体热载体干馏工艺 ✓外热式干馏炉传热慢，生产能力小； ✓气流内热式炉只能处理块状煤料。 ✓粉煤流化床干流装置的干馏气态产物中混入惰性气体，降低了煤气质量。 ✓采用固体热载体进行煤干馏，加热速度快，载体和干馏气态产物分离容易，
单元设备生产能力大，焦油产率高，煤气热之高，适合煤粉干馏。 • 托斯考（Toscoal)工艺 • ETCH煤粉快速热解工艺 • 鲁奇鲁尔煤气化工艺 • 中国褐煤干馏实验
➢煤焦化主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以 及碳素材料等产品；
➢煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料； ➢煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间
接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。 ➢煤低温干馏生产低温焦油，经过加氢生产液体燃料，低温焦油分离后可
原料煤的煤化度越低，半焦的反应能力和电阻越高；
半焦强度低于焦炭。
炭料名称
孔隙率/%
反应性（于1050℃， 比电阻/(Ω·cm) CO2）/〔mL/(g·s）〕
强度/%
褐煤中温焦 前苏联列库厂半焦
长焰煤半焦 英国气煤半焦 60%气煤配煤焦炭 冶金焦（10~25mm）
36~45 38
50~55 48.3 49.8 44~53
得有用的化学产品。低温干馏的半焦（兰炭）可用作无烟燃料，或用作 气化原料、发电燃料以及碳质还原剂等。低温干馏煤气可做燃料气。
煤化工主要研究方向介绍
煤的低温干馏
➢煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程， 称为煤干馏（或炼焦、焦化）。按加热终温的不同，可分为：500~600℃ 为低温干馏；900~1100 ℃为高温干馏；700~900 ℃为中温干馏。
煤化工课件
技术：德士古气化炉、Shell气化炉
应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原 气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
第四章 煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺 气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、 水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
煤气化的化学
煤 加热
+ O2
燃烧
密闭
干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
气化：C + H2O = CO + H2 C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应 △Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原 气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
第四章 煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺 气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、 水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
煤气化的化学
煤 加热
+ O2
燃烧
密闭
干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
气化：C + H2O = CO + H2 C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应 △Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
煤化工及主要产品介绍ppt课件
2003年我国醋酐的消费量为17万吨。预计2008年我国的 醋酐需求量达到32万吨以上，其中需求增长较快的是医 药、染料、醋酸纤维素、PTMEG等领域的应用。
15
醋酐
0.3 1.59
1.1
0.01
其他 PTMEG
2003年
2008年
10.4 1.8
5.1 0.4
醋酸纤维素
00.4
三醋酸甘油酯
0.6 1.8
2002年世界主要国家或地区生产醋酐147.8万吨，装置开工率为 70%。同年消耗醋酐141.4万吨，其中美国是世界醋酐最大的消 费国家，占总消费量的55%，其次是西欧和日本，分别占28% 和16.8%；
醋酸纤维素是世界醋酐的主要消费领域，其他方面还包括医药、 TAED等方面。今后几年由于醋酸纤维素需求的下降将导致醋 酐需求的萎缩，需要年均增长率为-0.5%。
目前甲醇作为车用替代燃料在国内部分地区已经开始在一 定范围内推广，甲醇汽油作为汽车燃料的推广可以在一定 程度上缓解我国原油短缺，特别是在原油资源馈乏日四川、 山西等地随着甲醇和二甲醚作为替代燃料的快速普及和推 广，甲醇的需求量将会有质的飞跃；
由于国内甲醇市场发展较快，利润较高，使投资者对大型 甲醇项目十分关注，特别是煤产地和天然气产地，在积极 研究建设大型甲醇项目的可能，有的已经开展开工建设， 如泸天化、中海油、内蒙等地。
醋酸丁酯主要用于涂料生产，约占总消费量的75-85%， 其次是油墨、粘合剂。各国醋酸乙酯的消费结构有所 不同，主要是西欧和日本醋酸乙酯有相当大的比重消 费于油墨生产。
17
醋酸酯
世界醋酸酯消费结构 %
应用 领域
涂料 油墨 溶剂 其它
醋酸乙酯 美国 西欧 日本 60.6 31.4 37 17.4 25.7 38 14.4 38.6 13 7.6 4.3 12
15
醋酐
0.3 1.59
1.1
0.01
其他 PTMEG
2003年
2008年
10.4 1.8
5.1 0.4
醋酸纤维素
00.4
三醋酸甘油酯
0.6 1.8
2002年世界主要国家或地区生产醋酐147.8万吨，装置开工率为 70%。同年消耗醋酐141.4万吨，其中美国是世界醋酐最大的消 费国家，占总消费量的55%，其次是西欧和日本，分别占28% 和16.8%；
醋酸纤维素是世界醋酐的主要消费领域，其他方面还包括医药、 TAED等方面。今后几年由于醋酸纤维素需求的下降将导致醋 酐需求的萎缩，需要年均增长率为-0.5%。
目前甲醇作为车用替代燃料在国内部分地区已经开始在一 定范围内推广，甲醇汽油作为汽车燃料的推广可以在一定 程度上缓解我国原油短缺，特别是在原油资源馈乏日四川、 山西等地随着甲醇和二甲醚作为替代燃料的快速普及和推 广，甲醇的需求量将会有质的飞跃；
由于国内甲醇市场发展较快，利润较高，使投资者对大型 甲醇项目十分关注，特别是煤产地和天然气产地，在积极 研究建设大型甲醇项目的可能，有的已经开展开工建设， 如泸天化、中海油、内蒙等地。
醋酸丁酯主要用于涂料生产，约占总消费量的75-85%， 其次是油墨、粘合剂。各国醋酸乙酯的消费结构有所 不同，主要是西欧和日本醋酸乙酯有相当大的比重消 费于油墨生产。
17
醋酸酯
世界醋酸酯消费结构 %
应用 领域
涂料 油墨 溶剂 其它
醋酸乙酯 美国 西欧 日本 60.6 31.4 37 17.4 25.7 38 14.4 38.6 13 7.6 4.3 12
二十一世纪的煤化工模板PPT课件
固定床气化 流化床气化 气流床气化 熔融床气化
--
29
固定床气化
分为常压和加压两种。
常压法：工艺简单,但要求用块煤,低灰熔点的煤
难以使用。
加压法：是常压法的改进和提高,常用Ｏ2与水蒸 气为气化剂,对煤种适应性大大提高。
Lurgi加压气化法：生产的煤气中甲烷含量高,适
合处理灰分高、水分高的块粒状褐煤。
--
3
二、煤炭焦化的工艺过程
煤
配合煤 焦
冷
气
气、肥、焦、瘦 炉
凝
净
化
焦
油
焦 炭 焦油加工
工业萘、洗油、酚、 蒽、轻油
--
氨、粗苯、硫磺、 ห้องสมุดไป่ตู้煤气
4
焦化工业存在的主要问题
▪ 焦炉以中小型焦炉为主（小于4米）；
▪焦炭质量受矿区产煤品种的限制，焦炭
质量 难以调整提高；
▪ 环境污染治理技术有待提高； ▪ 化学产品品种单一。
技术已有较大突破。
--
35
甲醇合成的原理及过程
CO+2H2-----CH3OH CO2+3H2----CH3OH+H2O
要求：H/C 大于 2，以提高CO的转化率
1 煤气化制合成气； 2 合成气净化； 3 甲醇合成； 4 甲醇精馏。
--
36
煤气化合成甲醇关键技术
1 合成气的H/C； 2 合成甲醇的催化剂； 3 合成甲醇的反应器。
--
9
煤调湿(CMC)
CMC是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分,保持装炉 煤水分稳定的一项技术。这项技术以其显著的节能、环 保和经济效益受到普遍重视,并得到迅速发展。
1996年中国第一套CMC装置在重钢焦化厂投产,采用 的是导热油传热方式,系统较为复杂、投资高。
--
29
固定床气化
分为常压和加压两种。
常压法：工艺简单,但要求用块煤,低灰熔点的煤
难以使用。
加压法：是常压法的改进和提高,常用Ｏ2与水蒸 气为气化剂,对煤种适应性大大提高。
Lurgi加压气化法：生产的煤气中甲烷含量高,适
合处理灰分高、水分高的块粒状褐煤。
--
3
二、煤炭焦化的工艺过程
煤
配合煤 焦
冷
气
气、肥、焦、瘦 炉
凝
净
化
焦
油
焦 炭 焦油加工
工业萘、洗油、酚、 蒽、轻油
--
氨、粗苯、硫磺、 ห้องสมุดไป่ตู้煤气
4
焦化工业存在的主要问题
▪ 焦炉以中小型焦炉为主（小于4米）；
▪焦炭质量受矿区产煤品种的限制，焦炭
质量 难以调整提高；
▪ 环境污染治理技术有待提高； ▪ 化学产品品种单一。
技术已有较大突破。
--
35
甲醇合成的原理及过程
CO+2H2-----CH3OH CO2+3H2----CH3OH+H2O
要求：H/C 大于 2，以提高CO的转化率
1 煤气化制合成气； 2 合成气净化； 3 甲醇合成； 4 甲醇精馏。
--
36
煤气化合成甲醇关键技术
1 合成气的H/C； 2 合成甲醇的催化剂； 3 合成甲醇的反应器。
--
9
煤调湿(CMC)
CMC是将炼焦煤料在装炉前除掉一部分水分,保持装炉 煤水分稳定的一项技术。这项技术以其显著的节能、环 保和经济效益受到普遍重视,并得到迅速发展。
1996年中国第一套CMC装置在重钢焦化厂投产,采用 的是导热油传热方式,系统较为复杂、投资高。
煤化工课件.
煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然气
煤的水蒸气气化和甲烷化相结合制造代用天然气
4.2.3 气化类型
一 、自热式煤的水蒸气 气化原理 气化剂：空气或O2； H2O(气)
空气或O H2O(气) 煤
主要反应：
C+O2→CO2 +Q
800~1800℃ 0.1~4MP
煤气(H2,CO,CO2,CH4等)
C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
煤气化
工业、民用燃气 固体煤 CO + H2 合成气
- 煤转化过程以煤气化为“龙头”， - 煤气化构成了煤化工工艺的主要成本
氨 甲醇 油 二甲醚 烯烃 … H2
煤炭气化技术的应用
1.作为工业燃气
要求：热值为4620～5670kJ／m3
第四章
煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺
气化的影响因素、循环发电
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、
水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
4.2.3 气化类型
三、煤的加氢气化原理 气化剂：H2 主要反应： C+H2→CH4 +Q 煤气主要可燃成分：CH4 特点： 煤气主要由CH4组成（代 用天然气）； 产生残焦（含碳残渣）, 煤与H2加压生成CH4的反 应性比煤与水蒸汽的反应 性小.
煤化工基础知识培训课件
第三节 非高炉用焦的特性（了解即可） 一、铸造用焦 1、冲天炉熔炼过程 铸造焦是冲天熔铁的主要燃料，用于熔化炉 料，并使铁水过热，还起支撑料柱保证良好 透气性和供碳等作用。 2、铸造焦的质量要求 （1）粒度大（2）硫分低（3）强度高（4） 灰分低和挥发分低（5）气孔率与反应性低
10 8
100 80 60 40 20 0 1100
6 4 2 0 500
600
700
800
900
1000
干馏温度/℃
含碳量Wdaf(C)/%
挥发分Vdaf/%
10 9 8 7
氢与氮含量/%
无烟煤
强粘结煤1
强粘结煤2
弱粘结煤
褐煤
100
碳
碳 碳
碳
碳
90
氢
碳/%
6 5 4 3 2 1 0
氮 氮 600 1200 600 1200 600 1200 600 1200 600 1200 氮 氢 氮 氮 氢 氢 氢
80
70
干馏温度/℃
上图为各种煤的C、H、N含量随干馏温度 升高而变化的规律 从图中可以看出，由不同煤化程度的煤制 取的焦炭，其含碳量基本相同。氢含量随 炼焦温度的变化比挥发分随炼焦温度的变 化明显，且测量误差也小，因此以焦炭的 氢含量可以更可靠地判断焦炭的成熟程度。 一般我们以挥发份判断焦炭是否成熟 ，冶 金焦要求挥发份小于1.8%。如挥发份小于 0.6我们视为过火。需要调整炉温。
建立“来煤登记薄”，专门记录来煤的牌号、 产地、来煤的日期、数量、洗选后的质量，以 及来煤堆放的位置。必要是在煤堆上插上标示 牌，以免搞错。另外，由于煤场不断变动，必 须建立健全交接班制度。交接班时应当面交清 来煤的情况。来煤管理人员应直接与班长、过 磅员、化验工联系，掌握煤的数量和质量情况。 为了检验来煤是否符合技术标准，对每批来 煤应按规程取样分析。实验室对来煤的分析数 据应和发送单位的分析单对照，如果超过允许 的差别，应提出意见。不合乎技术标准的煤不 应卸在煤场内或单独堆放，对氧化了的煤不应 接受或采用。
大型煤化工企业PPT课件
技术：鲁奇炉
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
要求：化工合成气对热值要求不高， 主要对煤气中的CO、H2等成分有要求
技术：德士古气化炉、Shell气化炉
应用：合成航空燃料油合成氨、合成 甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及 合成液体燃料等
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
6.作煤炭气化燃料电池
燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料(化学能) 通过电化学反应直接转化为电的化学发电技术
磷酸盐型(PAFC)
燃 质子交换膜型(PEMFC)
料
熔融碳酸盐型(MCFC)
电 固体氧化物型(SOFC) 池
碱型(AFC)
高效 煤炭 气化 技术
发电技术IG-MCFC和IG-SOFC
2020/11/21
1-1发展煤化工的重要意义
什么是煤化工?
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。
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。
煤化工包 括哪些工
业?
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
煤化工的范畴
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。
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
煤炭气化技术
就是将固体 煤变成气态 烃, CO , H2 气体等的技 术
2020/11/21
其目的就 是获得清 洁能源和 化工原料
新型煤化工 的一个重要
单元
气化产品-----煤气
《煤炭气化工艺》
举例
2020/11/21
《煤炭气化工艺》
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高效 煤炭 气化 技术
发电技术IG-MCFC和IG-SOFC
7.煤炭气化制氢
氢气广泛用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航 天、煤炭直接液化及氢能电池等领域 目前世界上96％的氢气来源于石化燃料转化，同时煤炭气 化制氢也起着很重要的作用，一般是将煤炭转化成CO和H2， 然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，再将富氢气体经
气化技术：常压固定床气化炉和流化床气化炉
应用：主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食 品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或 半成品。
2.作为民用煤气
应用：城市煤气
要求：热值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于 10％，H2、CH4及其他烃类可燃气体含量应尽量高。 技术：鲁奇炉
流化床气化工艺等，煤气热值在9240～10500kJ／m3左右。
6.作煤炭气化燃料电池
燃料电池是由H2、天然气或煤气等燃料(化学能)通过电化 学反应直接转化为电的化学发电技术 燃料 电池 磷酸盐型(PAFC)
质子交换膜型(PEMFC)
熔融碳酸盐型(MCFC) 固体氧化物型(SOFC) 碱型(AFC)
气化与燃烧的区别
从化学反应的角度，煤的气化 和燃烧都属于氧化过程。当煤点 燃时，它潜在化学能就会以热的 形式释放出来，即空气中的氧气 和煤中的碳、氢反应生成 CO2 和 H2O，并释放热量； 在氧气充足的情况下，煤将 发生完全氧化反应，其所有的化 学能都将转化成热能，这个过程 就是燃烧
如果希望使气体产物 中的化学能更大的话，从逻辑上 讲就是继续减少供氧量。但实际 上得有个限度，因为随着供氧量 的减少，更多的煤将不能转化为 气体而成为未反应碳，气化效率 将大打折扣。所以控制供氧量至 关重要。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气。
8.煤炭液化的气源
不论煤炭直接液化和间接液化，都离不开煤炭气化工艺。 煤炭液化需要煤炭气化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样 包括移动床加压鲁奇(Lurgi)气化、加压流化床气化和加压 气流床气化工艺。
煤炭气化发展简史
18世纪 后半叶
二次世 界大战 时期 二次世 界大战 后 70年代 后 现在
4.作为冶金用还原气
原因：煤气中的CO和H2具有很强的还原作用 应用： 1）在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海绵铁； 2）在有色金属工业中镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原
气来冶炼。因此，冶金还原对煤气中的CO含量有要求。
5.煤炭气化联合循环发电 (IGCC)
Intergrated Coal Gasification Combined Cycle
如果此时减少氧气量，那么煤 将不能发生完全氧化反应，释放 的热量也会减少，煤中剩余的潜 在的化学能就会转移到生成的气 体产物中，如H2、CO、CH4等。
气化与干馏的区别
干馏是煤在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围
内发生热解，生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气 的过程。 而气化不仅是高温热解过程，同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。
第四章
煤 的 气 化
化学化工学院 任永胜
目录
概述 煤气化原理、气化炉原理
气化工艺
气化的影响因素、循环发电
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、
水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
是煤在加压下气化，产生的煤气经净化后燃烧，高温烟气
驱动燃气轮机发电，再利用烟气余热产生高压过热蒸汽驱动 蒸汽轮机发电。 用于IGCC的煤气，对热值要求不高，但对煤气净化度(如 粉尘及硫化物)含量的要求很高。 与IGCC配套的煤炭气化一般采用固定床加压气化(鲁奇炉)、 气流床气化(德士古)、加压气流床气化(Shell气化炉)，加压
3.作为化工合成和燃料油合成的原料气
以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品
的路线已经成为现代煤化工的基础。
要求：化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、 H2等成分有要求 技术：德士古气化炉、Shell气化炉 应用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、 醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等
C + ½ O2 = CO
燃烧：C + O2 = CO2 气化：C + CO2 = 2 CO
煤气化
工业、民用燃气 固体煤 CO + H2 合成气
- 煤转化过程以煤气化为“龙头”， - 煤气化构成了煤化工工艺的主要成本
氨 甲醇 油 二甲醚 烯烃 … H2
煤炭气化技术的应用
1.作为工业燃气
要求：热值为4620～5670kJ／m3
从转化的角度看，干馏是将煤本身不到10%的碳转
化为可燃气体混合物，而气化则可将碳完全转化。
煤气化的化学
+ O2 煤 燃烧
加热
干馏 + H2O或H2 + 部分O2 气化
密闭
气化：C + H2O = CO + H2
△Hr = 131 kJ/mol 吸热反应
△Hr = -111 kJ/mol 放热反应 △Hr = -394 kJ/mol 放热反应 △Hr = 173 kJ/mol 吸热反应
4.1 煤气化概述
一、煤气化的定义和实质 气化条件（煤炭气化时必须具备三个条件）
O2、H2O、H2、根据产热 方式和煤气用途选择性供 入（ H2 很少用） 气化炉、气化剂、供给热量。三者缺一不可。
气化产品： CO、 H2 、CH4
请大家思考？
第一个问题
气化与燃烧的区别？
第二个问题
气化与干馏的区别？
煤化工发展始于18世纪后半叶，用 1975年，美国Eastaman(依斯曼) 煤生产民用煤气；在欧洲当时用煤 二次世界大战时期，煤炭气化工业在 公司开始了合成醋酐的实验室研 现在，随着气化生产技术的进一步发 干馏方法，生产的干馏煤气用于城 究，重点是开发适用的催化剂， 展，以生产含氧燃料为主的煤炭气化 德国得到迅速发展。 1932年采用一氧 市街道照明； 1840 年由焦炭制发生 以便在工业化生产时能达到需要 合成甲醇、二甲醚，有广阔的市场前 化碳与氢通过费 -托 (Flscher Tropsch) 的条件下，减少副产物生成。他 炉煤气来炼铁， 1875 年使用增热水 二次世界大战后，煤炭气化工 景。其中二甲醚不仅是从合成气经甲 南非 们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原 煤气作为城市煤气 合成法生产液体燃料获得成功， 1 业因石油、天然气的迅速发展 醇制汽油、低碳烯烃的重要中间 料羰基合成制取醋酐，并于1977 体· 而且也是多种化工产品的重要原 减慢了步伐，进人低迷时期， 934年德国鲁尔化学公司应用此研究 年中试成功。到 20世纪80年代末， 煤气主要作为城市煤气等，直 料。甲醇从近年供需情况来看，除作 由煤炭气化制合成气，羰基合成 成果创建了第一个 F-T合成油厂， 到 20 世纪 70 年代成功开发由合 基本有机化工原料、精细化工原料外， 生产醋酸、醋酐开始大型化生产， 南非开发煤炭间接液化历史悠久，早 1936年投产。 1935~1945 年期间德国 成气制甲醇技术，由于甲醇的 这是煤制化学品的一个非常重要 作为替代燃料应用，预计需求量将达 在 1 927 年南非当局注意到依赖进口液 的突破。 800 ～ 1000万吨／年，到2020年t甲醇 广泛用途，使煤炭气化工业又 共建立了 9 个合成油厂，总产量达 体燃料的严重性，基于本国有丰富的 重新引起人们重视。 需求预计达 5000万吨／年。 570kt。 煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃