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。

11、煤的气化过程发生哪些主要的化学反应.

答：C+O2→CO2 394.1kJ/mol

C+H2O→H2＋CO -135.0kJ/mol

C＋ O2→CO 110.4kJ/mol

C+2H2O→2H2＋CO2 -96.6KJ/mol

C＋2H2→CH4 +84.3kJ/mol

C+CO2→ 2C0 +173.3 kJ／mol

2CO+O2→ 2C02 -566.6kJ／ mol

CO+H20 → H2+C02 -38.4kJ／mol

CO+3H2→ CH4+H20 -219.3kJ／mol

3C+2H20 → CH4+2C0 +185.6 kI／mo1

2C+2H20 → CH4+C02 +12.2kJ／mo1

12、煤的干馏产物有哪些？

答：焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭

13、煤气发生炉反应机理。

答：煤气发生炉的原料是低硫份、弱粘结性块煤，块煤主要成分有固定碳、挥发份、灰份和水份。

块煤在煤气发生炉中与水蒸气、空气在一定的温度下进行氧化还原反应，生成可燃气体：一氧化碳、氢气、甲烷和碳氢化合物，也生成CO2和大量未起反应的氮气。由于煤块质量好坏和操作条件的变化，产出的煤气组分也不同，每一标准立方米煤气热值一般在1200～1450kcal / Nm3。

块煤在煤气发生炉中分层进行着氧化还原反应：

（一）、干燥层：煤与煤气接触，使煤中水分得到蒸发。

（二）、干馏层：燃料煤发生热分解，放出挥发分。

（三）、气化层分为氧化层与还原层，是煤气发生炉的主要反应区域，煤与气化剂发生剧烈的反应（以通空气作为气化剂）

a、氧化层 2C+O2→2CO+热Q

2CO+O2→2CO2+热Q

C+O2→CO2

由此可见，空气中氧浓度减低了，发生炉中的CO2浓度就增高，若O2的浓度最低，则CO2的浓度最高。

b、还原层 CO2+O2→2CO－热Q ， CO2浓度下降则O2浓度增加；反应热量从氧化层带入，若还原反应速度慢，则该层较厚；

（三）、渣层预热和均布氧化剂，保护炉篦和灰盘；

（四）、以水蒸汽作气化时，气化层中无氧化层，可把气化层分为上下二层：

下层为主还原层 C+2H2O→CO2+2H2－Q

C+H2O→CO+H2－Q

上层为次还原层 CO+H2O→CO2+H2+Q

C+2H2 →CH4+Q

在不同温度下，C与H2O蒸气反应达到平衡，当温度到较高时，H2、CO含量达到等量，温度越高越有利于优质煤气的生成。

（五）、当空气与水蒸汽同时通入燃料层时C与O2反应，C将同时与空气、水蒸气起反应，我们目前安装的煤气发生炉就是同时通入空气和水蒸气的炉型。

煤气炉升到一定温度后，通入水蒸气与空气的混合气，与热煤层反应生成含有H2、CO、CH4等可燃气体，称发生炉煤气。同时也包括大量未起反应的氮气和生成CO2气，这种煤气虽然热值较低，但能广泛地应用于工业炉窑，作为加热的热源。

15、气化反应，在固体表面进行的非均相气化反应的步骤

答：（1）气体反应物向固体表面转移或扩散；（2）气体反应物被吸附在固体表面；（3）被吸附的气体反应物在固体表面发生反应而行成中间配合物；（4）中间配合物分解或与气相中到达固体表面的气体分子发生反应；（5）反应物从固体表面解吸并扩散到气相。

16、气化用煤的分类：第一类，气化时不黏结也不产生焦油，代表性原料有无烟煤、焦炭、半焦和贫煤。

第二类，气化时黏结并产生焦油，代表性原料有弱黏结或不黏结烟煤。

第三类，气化时不黏结但产生焦油，代表性原料有褐煤。

第四类，以泥炭为代表性原料，气化时不黏结，能产生大量的甲烷。

17、煤中的水分存在形式有三种：外在水分、内在水分和结晶水。

18、由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变成煤的转变过程叫做植物的成煤作用。

19、一般认为，成煤过程分为两个阶段即煤化阶段和泥炭化阶段

20、不同煤种的组成和性质相差是非常太的，即使是同一煤种，由于成煤的条件不同，性质的差异也较大煤结构、组成以及变质程度之间的差异，会直接影响和决定煤炭气化过程工艺条件的选择，也会影响煤炭气化的结果。

21、无烟煤、焦炭、半焦和贫煤作为气化用煤的主要特性是气化时不黏结，不会产生焦油，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。

22、烟煤作为气化用煤的主要特性是气化时黏结，并且产生焦油，煤