煤炭气化工艺学第二章煤炭气化原理
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应
2020/11/18
会解释T、P 对气化的影
响
《煤炭气化工艺》
煤的气化
是获得基本 有机化学工 业原料的重
要途径
2020/11/18
是煤或煤焦与 气化剂(空气、 氧气、水蒸气、 氢等) 在高温下发生 化学反应将煤 或煤焦中有机 物转变为煤气 的过程
《煤炭气化工艺》
煤气
定义：气化剂通过炽热固体燃料层 时，所含游离氧或结合氧将燃料中的 碳转化成的可燃性气体。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
地下气化的概况
煤炭地下气化开采能有效地利用矿物能源资源，毕 竟国内井工可采煤炭含量仅占煤炭资源储量的 11.43%，地下气化开采就是有效利用资源的途径。
目前山东、山西、内蒙古、贵州、河南、四川、辽 宁等地区都在引入煤炭地下气化技术，使“报废”的 煤炭资源得到充分利用。
煤炭地下气化，就是将埋藏在地下的煤 炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用 及化学反应而产生可燃气体的过程。
其过程集建井、采煤、气化工艺合二为 一，将传统的物理采煤方法转变为无人无 设备的化学采煤方法，省去了传统的采煤 机械设备和地面气化炉笨重复杂设施。
其生产煤气具有安全性好、投资少、见 效快、污染少、效益高等显著优点，深受 世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。
第二章 煤炭气化原理
第一节 煤炭气化方法 第二节 煤炭气化原理
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
熟悉与理解气 化过程的理论 基础与煤气平 衡组成的计算
知识目标
掌握煤炭气化 方法、煤炭气
化原理
2020/11/18
了解地下气化
《煤炭气化工艺》
能力目标
会判断实际 用煤气化时 的主要影响
因素
能掌握煤 炭气化反
煤气的有效成分：为一氧化碳、氢 气、甲烷等 。
用途：其可作为化工原料、城市煤 气和工业原料。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
煤炭气化设备
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
2-1煤炭气化方法（一）气化技术
地面气化 气 化 技 术
地下气化
2020/11/18
将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技 术获得煤气的方法称地面气化。
煤气组成为：φ（C02）：9％～11％；
φ （CO）：15%～19％；
φ （H2）：14%～17％； φ （CH4）；1 4％～1 5%； φ （O2）：0. 2％～0．3％； φ （N2）：53％～55％。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
煤炭地下气化原理
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
（二）地面气化技术的分类
气化剂是水蒸气
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
煤气分类
定义:是以空气为气化剂生成的煤气。 成分:含有60%的N2和一定量的一氧化碳、少量二氧化碳和氢 气
空气煤气 特点:热值最低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。
定义:以空气和适量的水蒸气的混合物为气化剂所生成的煤 气
混合煤气 成分:含有N2，CO，CO2，H2。
其其原原理理如如图图所示
内热式
此过程的反应式如下：
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
（二）地面气化技术的分类
富氧气化
纯氧气化
气
化 介
加氢气化
质
水蒸气气化
气化剂是富氧空气
气化剂是纯氧气体
气化剂是氢气。加氢气化是由煤与氢气在温度为 800~1000 ℃ ，压力在1～10MPa下反应生成甲烷 的过程。煤与氢的反应中仅部分碳转变成甲烷。 此时可加水蒸气、氧气与未反应的碳进行气化生 成H2、CO、C02等。
《煤炭气化工艺》
建地下气化炉的两种技术途径
巷道式建 地下气化
炉技术
在正开采或废弃的煤矿井中可启建地下气化炉，由人工 掘进的方式在煤层中建立起气化巷道，并在进气孔底部 巷道壁筑起一道密闭墙（促使定向燃烧煤层），便可将 密闭墙前面的煤炭点燃。单套炉由气化通道进气孔、辅 助孔和出气孔组成，气化通道于同一煤层内连通各孔。 但该技术人工竖井深度受限，因受煤层的地应力和煤层 温度制约。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
一、气化过程主要化学反应
一次 反应
wenku.baidu.com二次 反应
总反 应
C O2 CO2 394.1KJ / mol c 1 O2 CO 110.4KJ / mol
2 c H 2O H 2 CO 135.0KJ / mol C 2H 2O CO2 2H 2 96.6KJ / mol C 2H 2 CH 4 84.4KJ / mol C CO2 2CO 173.3KJ / mol 2CO O2 2CO2 566.6KJ / mol CO H 2O H 2 CO2 38.4KJ / mol CO 3H 2 CH 4 H 2O 219.3KJ / mol 3C 2H 2O CH 4 2CO 185.6KJ / mol 2C 2H 2O CH 4 CO2 12.2KJ / mol
特点:这种煤气在工业上一般用作燃料。
煤 气
水煤气
定义:是以水蒸气作为气化剂生成的煤气. 成分:其中氢气和一氧化碳的含量共达85%(体积分数)以上，
用作化工原料。
半水煤气 是以水蒸气为主，加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂
制得的煤气。 合成氨时较多使用半水煤气，此时氢气与一氧化碳的总质量 是氮气质量的3倍。
外热式
传热 方式
是指利用外部给气化炉提供热量的过程。
其热源可由加热外部炉壁来加热燃料，炉壁需选用耐火 煤度在高气且化导过热程性中好不的需材外料界；供热，而是利用煤与氧反应放出 热量同来时达也到可反用应高所度需过温热度水，蒸即气燃(1烧10一0 部℃分)；气化所用燃料， 将热量积累到燃料层里，再通入水蒸气发生化学反应制取 煤气另。外也可用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。
钻井式建 地下气化
炉技术
即采用常规的油气井钻井技术，钻一口一般的长祼眼水平 井段，与另外的二口直井于同一煤层内以洞穴式相连通。 单套地下气化炉仍由气化通道、进气孔、辅助孔和出气孔 等组成。将进气孔底部的气化穴煤炭点燃，鼓入汽化剂促 使连续气化煤炭，由辅助孔鼓入氢气，气化通道内仍有氧 化带、还原带和干馏干燥带出现。此种建地下气化炉技术 于国外多采用，但国内的辽河油田于2005年内成功建起了 首座钻井式地下气化炉，开创了国内建地下气化炉新阶段。 但因钻井井径受限，制约着单套炉规模化开采
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
(三)其他分类
(1)以入炉煤块度分类可分为粉煤炭气 化、块煤炭气化等。 (2)以燃料在炉内的状况分类移动床气 化、沸腾床气化、气流床气化、熔融床 气化等。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
第二节 煤炭气化原理
煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂
进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲 烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气 相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间 相互作用。也可以说，煤炭气化过程是 将煤中无用固体脱除。转化为可作为工 业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。
2020/11/18
会解释T、P 对气化的影
响
《煤炭气化工艺》
煤的气化
是获得基本 有机化学工 业原料的重
要途径
2020/11/18
是煤或煤焦与 气化剂(空气、 氧气、水蒸气、 氢等) 在高温下发生 化学反应将煤 或煤焦中有机 物转变为煤气 的过程
《煤炭气化工艺》
煤气
定义：气化剂通过炽热固体燃料层 时，所含游离氧或结合氧将燃料中的 碳转化成的可燃性气体。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
地下气化的概况
煤炭地下气化开采能有效地利用矿物能源资源，毕 竟国内井工可采煤炭含量仅占煤炭资源储量的 11.43%，地下气化开采就是有效利用资源的途径。
目前山东、山西、内蒙古、贵州、河南、四川、辽 宁等地区都在引入煤炭地下气化技术，使“报废”的 煤炭资源得到充分利用。
煤炭地下气化，就是将埋藏在地下的煤 炭进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用 及化学反应而产生可燃气体的过程。
其过程集建井、采煤、气化工艺合二为 一，将传统的物理采煤方法转变为无人无 设备的化学采煤方法，省去了传统的采煤 机械设备和地面气化炉笨重复杂设施。
其生产煤气具有安全性好、投资少、见 效快、污染少、效益高等显著优点，深受 世界各国的重视，被誉为第二代采煤方法。
第二章 煤炭气化原理
第一节 煤炭气化方法 第二节 煤炭气化原理
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
熟悉与理解气 化过程的理论 基础与煤气平 衡组成的计算
知识目标
掌握煤炭气化 方法、煤炭气
化原理
2020/11/18
了解地下气化
《煤炭气化工艺》
能力目标
会判断实际 用煤气化时 的主要影响
因素
能掌握煤 炭气化反
煤气的有效成分：为一氧化碳、氢 气、甲烷等 。
用途：其可作为化工原料、城市煤 气和工业原料。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
煤炭气化设备
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
2-1煤炭气化方法（一）气化技术
地面气化 气 化 技 术
地下气化
2020/11/18
将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技 术获得煤气的方法称地面气化。
煤气组成为：φ（C02）：9％～11％；
φ （CO）：15%～19％；
φ （H2）：14%～17％； φ （CH4）；1 4％～1 5%； φ （O2）：0. 2％～0．3％； φ （N2）：53％～55％。
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《煤炭气化工艺》
煤炭地下气化原理
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
（二）地面气化技术的分类
气化剂是水蒸气
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
煤气分类
定义:是以空气为气化剂生成的煤气。 成分:含有60%的N2和一定量的一氧化碳、少量二氧化碳和氢 气
空气煤气 特点:热值最低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。
定义:以空气和适量的水蒸气的混合物为气化剂所生成的煤 气
混合煤气 成分:含有N2，CO，CO2，H2。
其其原原理理如如图图所示
内热式
此过程的反应式如下：
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
（二）地面气化技术的分类
富氧气化
纯氧气化
气
化 介
加氢气化
质
水蒸气气化
气化剂是富氧空气
气化剂是纯氧气体
气化剂是氢气。加氢气化是由煤与氢气在温度为 800~1000 ℃ ，压力在1～10MPa下反应生成甲烷 的过程。煤与氢的反应中仅部分碳转变成甲烷。 此时可加水蒸气、氧气与未反应的碳进行气化生 成H2、CO、C02等。
《煤炭气化工艺》
建地下气化炉的两种技术途径
巷道式建 地下气化
炉技术
在正开采或废弃的煤矿井中可启建地下气化炉，由人工 掘进的方式在煤层中建立起气化巷道，并在进气孔底部 巷道壁筑起一道密闭墙（促使定向燃烧煤层），便可将 密闭墙前面的煤炭点燃。单套炉由气化通道进气孔、辅 助孔和出气孔组成，气化通道于同一煤层内连通各孔。 但该技术人工竖井深度受限，因受煤层的地应力和煤层 温度制约。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
一、气化过程主要化学反应
一次 反应
wenku.baidu.com二次 反应
总反 应
C O2 CO2 394.1KJ / mol c 1 O2 CO 110.4KJ / mol
2 c H 2O H 2 CO 135.0KJ / mol C 2H 2O CO2 2H 2 96.6KJ / mol C 2H 2 CH 4 84.4KJ / mol C CO2 2CO 173.3KJ / mol 2CO O2 2CO2 566.6KJ / mol CO H 2O H 2 CO2 38.4KJ / mol CO 3H 2 CH 4 H 2O 219.3KJ / mol 3C 2H 2O CH 4 2CO 185.6KJ / mol 2C 2H 2O CH 4 CO2 12.2KJ / mol
特点:这种煤气在工业上一般用作燃料。
煤 气
水煤气
定义:是以水蒸气作为气化剂生成的煤气. 成分:其中氢气和一氧化碳的含量共达85%(体积分数)以上，
用作化工原料。
半水煤气 是以水蒸气为主，加适量的空气或富氧空气同时作为气化剂
制得的煤气。 合成氨时较多使用半水煤气，此时氢气与一氧化碳的总质量 是氮气质量的3倍。
外热式
传热 方式
是指利用外部给气化炉提供热量的过程。
其热源可由加热外部炉壁来加热燃料，炉壁需选用耐火 煤度在高气且化导过热程性中好不的需材外料界；供热，而是利用煤与氧反应放出 热量同来时达也到可反用应高所度需过温热度水，蒸即气燃(1烧10一0 部℃分)；气化所用燃料， 将热量积累到燃料层里，再通入水蒸气发生化学反应制取 煤气另。外也可用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。
钻井式建 地下气化
炉技术
即采用常规的油气井钻井技术，钻一口一般的长祼眼水平 井段，与另外的二口直井于同一煤层内以洞穴式相连通。 单套地下气化炉仍由气化通道、进气孔、辅助孔和出气孔 等组成。将进气孔底部的气化穴煤炭点燃，鼓入汽化剂促 使连续气化煤炭，由辅助孔鼓入氢气，气化通道内仍有氧 化带、还原带和干馏干燥带出现。此种建地下气化炉技术 于国外多采用，但国内的辽河油田于2005年内成功建起了 首座钻井式地下气化炉，开创了国内建地下气化炉新阶段。 但因钻井井径受限，制约着单套炉规模化开采
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
(三)其他分类
(1)以入炉煤块度分类可分为粉煤炭气 化、块煤炭气化等。 (2)以燃料在炉内的状况分类移动床气 化、沸腾床气化、气流床气化、熔融床 气化等。
2020/11/18
《煤炭气化工艺》
第二节 煤炭气化原理
煤的气化是指利用煤或半焦与气化剂
进行多相反应产生碳的氧化物、氢、甲 烷的过程，主要是固体燃料中的碳与气 相中的氧、水蒸气、二氧化碳、氢之间 相互作用。也可以说，煤炭气化过程是 将煤中无用固体脱除。转化为可作为工 业燃料、城市煤气和化工原料气的过程。