大型煤化工企业

二次世 界大战 后
70年代 后
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 现在，随着气化生产技术的进一步发 公司开始了合成醋酐的实验室研 干馏方法，生产的干馏煤气用于城 展，以生产含氧燃料为主的煤炭气化 究，重点是开发适用的催化剂， 二次世界大战时期，煤炭气化工业在 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 市街道照明；1840年由焦炭制发生 德国得到迅速发展。1932年采用一 的条件下，减少副产物生成。他 景。其中二甲醚不仅是从合成气经甲 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 们采用醋酸甲酯与一氧化碳为原 氧化碳与氢通过费一托(Flscher 醇制汽油、低碳烯烃的重要中间 业因石油、天然气的迅速发展 煤气作为城市煤气 料羰基合成制取醋酐，并于1977 南非体· 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， Tropsch)合成法生产液体燃料获得 年中试成功。到20世纪80年代末， 料。甲醇从近年供需情况来看，除作 煤气主要作为城市煤气及台成 由煤炭气化制合成气，羰基合成 成功，1 934年德国鲁尔化学公司应 基本有机化工原料、精细化工原料外， 氪原料的生产等，直到20世纪 生产醋酸、醋酐开始大型化生产， 用此研究成果创建了第一个F-T台成 作为替代燃料应用，预计需求量将达 70年代成功开发由合成气制甲 这是煤制化学品的一个非常重要 南非开发煤炭间接液化历史悠久，早 800～1000万吨／年，到2020年t甲 的突破。 醇技术，由于甲醇的广泛用途， 油厂，1936年投产。1935~1945年 在1 927年南非当局注意到依赖进口液 醇需求预计达5000万吨／年。 体燃料的严重性，基于本国有丰富的 使煤炭气化工业又重新引起人 期间德国共建立了9个合成油厂，总 们重视。 煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃 产量达570kt。
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2013-7-9
《煤炭气化工艺》
引言
联系到生 活中用到 的煤炉子
什么是煤炭气化?
原料
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《煤炭气化工艺》
第一章 绪论
1-1发展煤化工的重要意义
1-2 煤炭气化发展简史 1-3 煤炭气化在新型煤化工 发展中的应用
1-4 本课程内容与任务
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1-1发展煤化工的重要意义
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三、碳-化学应用发展趋势
碳一化学是以含有一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、 CH3OH、HCHO)为原料合成化工产品或液体燃料的有机化 工生产过程。 碳一化学是一个很大的领域，其产品包括由合成气台 成燃料、甲醇及系列产品，合成低碳醇、醋酸及系列产 品，合成低碳烯烃、燃料添加剂等方面。碳-化学是在 20世纪70年代两次石油危机中得到迅速发展的，其目的 在于寻求化工原料“多样化”，和能源资源“非石油化” 的战略转移。近年来，随着能源结构的多元化发展趋势 以及碳-化学系列生产技术的突破，其应用领域越来越 广。碳-化学发展趋势用图1—1表示。
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。
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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
中国煤炭气化技术现状
国内目前采用的煤炭气化技术主要以常压固定床煤气发生炉和水煤气发生 炉为多，开发和引进了水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和德士古水煤浆气 化技术。
今后的发展趋势是效率较高、煤气成分较好的干粉煤炭气化技术。
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2· 利用MFT 、 F-T 等方法用合成气生产 液体燃料、化工产品
煤炭气化技术的应用
1.作为工业燃气
要求：热值为4620～5670kJ／m3 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。
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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。
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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，再将富氢气体经过 低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获 得氢气。
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
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5.作为联合循环发电的燃气 (IGCC)
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)，加压流化床气化 工艺等，煤气热值在9240～10500kJ／m3左右。
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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)
高效 煤炭 气化 技术
发电技术IG-MCFC和IG-SOFC
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。
煤化工包 括哪些工 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。
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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。 干馏 炼焦 煤的气化在煤化工中占有重要地位，用 于生产各种燃料起，是干净的能源，利 于提高人民生活水平和环境保护;煤气化 生产的合成气是合成液体燃料等多种产 品的原料。煤直接液化，即煤高压加氢 液化，以生产人造石油和化学产品。在 石油短缺时，煤的液化产品将替代目前 的天然石油!
煤 的 加 工
气化 液化 合成 化学 品
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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
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
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举例
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3．煤制含氧化合物
煤制甲醇发展甲醇化学是煤制含氧化合物 的主要途径，称羰基合成法。主要有煤-合 成气-甲醇-醋酐-醋酸纤维-胶片路线，即
合成气-甲醇-醋酸。羰基合成路线与乙炔
法和乙烯法合成醋酸相比，成本低、设备
投资少，目前巳广泛推广和利用，有较好
前景。
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1-3 煤炭气化在新型煤化工发展中的应用 一、新型煤化工内容简介
①清洁能源是新型煤化工的主要产品。新型煤化工生产的主 要产品是洁净能源和可替代石油化工产品。如柴油、汽油、 乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工产品 ②煤炭能源化工一体化。新型煤化工是未来中国能源技术发 展的战略方向，依托煤炭资源，形成煤炭能源化工一体化的 新兴产业。如煤炭气化联合循环发电(简称IGCC)技术。 ③高新技术及优化集成。新型煤化工生产采用煤转化高新技， 在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高 了整体经济效益。 ④环境污染得到有效治理，人力资源得到发挥是新型煤化工 的一个主要发展方向
MFT称为改良F—T合成t 主要是通过在F—T台成 之后加进ZSM-5择形催 化剂，使产物分布向预 定目标调整。用这种方 法可以将C5～C11的份额 由一般F-T合成时的 30%～40％调整到70％。 F-T合成始于第二次世界大战时 的德国。 20世纪60年代南非选用了德国 的固定床技术和美国凯洛格循 环流化床技术建立SASOL(萨索 尔)I、Ⅱ厂，产品主要是汽油 218万吨／年；柴袖150万吨／ 年、乙烯23万吨／年用于深加 工聚乙烯和氨乙烯；丙烯46万 吨／年用于深加工聚丙烯和丙 烯腈；其他化工产品46万吨／ 年以及氨50万吨／年、硫26万 吨／年、城市煤气56万吨／年
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二、新合成工艺、新生产方法的应用
煤炭气化是发展新型煤化工的重要单元
技术。国内近年来加大了对煤炭气化开 发和利用，一些新台成工艺和新生产方
法的应用技术，使煤炭气化得到迅速发
展。
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1.煤炭气化技术现状
世界煤炭气化技术的现状
传统的气化技术是利用炼焦炉、发生炉和水煤气炉气化。 进入20世纪以后针对不同煤种和气体用途发展了几百种气化方法，其中以 鲁奇碎煤加压气化炉、常压K—T炉、温克勒气化炉等应用最广。 20世纪70年代以来围绕提高燃煤电厂热效率、减少对环境的污染技术同题， 促使了新一代气化工艺诞生。 美国45个洁净煤技术示范项目中有7个煤炭气化联合循环发电项目，配套 有6种煤炭气化技术，它们是德士古水煤浆气化技术、CE两段式气流床气化 技术、Destec两段加压气流床气化技术、KRW气化技术、U-Gas气化(灰熔聚) 技术及BG／L固定床熔渣气化技术等。
技术：鲁奇炉
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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
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料的新途径，1939年首先购买了德国 F—T合成技术在南非的使用权，在20 世纪50年代初，成立了SASOL公司， 1955年建立了SASOL I T，1980年和 1982年叉相继建成了SASOL一Ⅱ厂 和SA—SOLⅢ厂。 《煤炭气化工艺》
现在 2013-7-9
煤炭气化发展方向
Texaco气化温度1400～1500℃，Shell气 不断开发新的气化技术和新型气化炉，提 化温度高达1400～1700℃，流化床气化 Texaco和Shell单台气化炉气化煤量 高碳转化率和煤气质量，降低建设投资。 气化压 温度为1000～1200℃。气化温度高，煤 已达2000t/d以上。Prenflo气化炉单 环保 目前碳转化率高达98%～99%，煤气中含 力向高 中有机物质分解气化，消除或减少环境污 效果 炉气化煤量已达2600t/d。大型化便于 CO+H2达到80%～90%。 压发展 染，对煤种适应性广。尘降到1～ 实现自动控制和优化操作，降低能耗 更好 如与燃气轮机发电组合的IGCC发电技术； 煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相 2mg/m3(标)以下。 现代煤气 高压气化（615MPa）与低压合成甲醇、 和操作费用。 结合，实现环境友好，减少污染。如 化技术与 气化炉 二甲醚技术联合实现等压合成，省去合成 其他先进 在气化炉内加入脱硫剂（石灰石）， 能力向 气化压力由常压、低压（<1.0MPa）向高 气压缩机，使生产过程简化，总能耗降低。 技术联合 脱硫效率可达80%～90%；采用高效 大型化 压（2.0～8.5MPa）气化发展，从而提高 应用 除尘器使煤气中含 气化温 发展 气化效率、碳转化率和气化炉能力，实现 度向高 技术不 气化装置大型化和能量高效回收利用，降 温发展 断进步 低合成气的压缩能耗或实现等压合成（如 甲醇低压合成），降低生产成本。如 Texaco气化压力可达6.5～8.5MPa， Shell气化压力为2～4MPa。
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8.煤炭液化的气源
不论煤炭直接液化和闻接液化，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。
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第二节 煤炭气化发展简史
18世纪 后半叶 二次世 界大战 时期