2024/6/2《煤炭氣化工藝》大型煤化工企業

2024/6/2《煤炭氣化工藝》什么是煤炭氣化??原料聯系到生活中用到的煤爐子引言

2024/6/2《煤炭氣化工藝》1-1發展煤化工的重要意義1-2煤炭氣化發展簡史1-3煤炭氣化在新型煤化工發展中的應用1-4本課程內容與任務第一章緒論

2024/6/2《煤炭氣化工藝》

煤化工是以煤為原料經過化學加工，實現煤的轉化并進行綜合利用的工業。

煉焦工業、煤炭氣化工業、煤炭液化工業、煤制化學品工業以及其他煤加工制品工業等。什么是煤化工?煤化工包括哪些工業?1-1發展煤化工的重要意義

2024/6/2《煤炭氣化工藝》煤化工的范疇煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體，液體，固體燃料以及化學品的過程。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產各種燃料起，是干凈的能源，利于提高人民生活水平和環境保護;煤氣化生產的合成氣是合成液體燃料等多種產品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，以生產人造石油和化學產品。在石油短缺時，煤的液化產品將替代目前的天然石油!煤的加工干餾氣化液化合成化學品煉焦

2024/6/2《煤炭氣化工藝》其目的就是獲得清潔能源和化工原料氣化產品-----煤氣新型煤化工的一個重要單元煤炭氣化技術就是將固體煤變成氣態烴,CO,H2氣體等的技術

2024/6/2《煤炭氣化工藝》舉例

2024/6/2《煤炭氣化工藝》1.作為工業燃氣

煤炭氣化技術的應用要求：熱值為4620～5670kJ／m3

氣化技術：常壓固定床氣化爐和流化床氣化爐應用：主要用于鋼鐵、機械、衛生、建材、輕紡、食品等部門，用以加熱各種爐、窯，或直接加熱產品或半成品。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》2.作為民用煤氣應用：城市煤氣要求：熱值在12600～16800kJ／m3，要求CO含量小于10％，H2、CH4及其他烴類可燃氣體含量應盡量高。技術：魯奇爐

2024/6/2《煤炭氣化工藝》3.作為化工合成和燃料油合成的原料氣要求：化工合成氣對熱值要求不高，主要對煤氣中的CO、H2等成分有要求

技術：德士古氣化爐、Shell氣化爐

應用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等

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4.作為冶金用還原氣原因：煤氣中的CO和H2具有很強的還原作用應用：1）在冶金工業中，利用還原氣可直接將鐵礦石還原成海綿鐵；2）在有色金屬工業中鎳、銅、鎢、鎂等金屬氧化物也可用還原氣來冶煉。因此，冶金還原對煤氣中的CO含量有要求。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》3.作為化工合成和燃料油合成的原料氣要求：化工合成氣對熱值要求不高，主要對煤氣中的CO、H2等成分有要求

技術：德士古氣化爐、Shell氣化爐應用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等

2024/6/2《煤炭氣化工藝》5.作為聯合循環發電的燃氣(IGCC)是煤在加壓下氣化，產生的煤氣經凈化后燃燒，高溫煙氣驅動燃氣輪機發電，再利用煙氣余熱產生高壓過熱蒸汽驅動蒸汽輪機發電。用于IGCC的煤氣，對熱值要求不高，但對煤氣凈化度(如粉塵及硫化物)含量的要求很高。與IGCC配套的煤炭氣化一般采用固定床加壓氣化(魯奇爐)、氣流床氣化(德士古)、加壓氣流床氣化(Shell氣化爐)，加壓流化床氣化工藝等，煤氣熱值在9240～10500kJ／m3左右。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》6.作煤炭氣化燃料電池燃料電池是由H2、天然氣或煤氣等燃料(化學能)通過電化學反應直接轉化為電的化學發電技術燃料電池磷酸鹽型(PAFC)熔融碳酸鹽型(MCFC)固體氧化物型(SOFC)質子交換膜型(PEMFC)堿型(AFC)高效煤炭氣化技術發電技術IG-MCFC和IG-SOFC

2024/6/2《煤炭氣化工藝》7.煤炭氣化制氫氫氣廣泛用于電子、冶金、玻璃生產、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氫能電池等領域目前世界上96％的氫氣來源于石化燃料轉化，同時煤炭氣化制氫也起著很重要的作用，一般是將煤炭轉化成CO和H2，然后通過變換反應將CO轉換成H2和H2O，再將富氫氣體經過低溫分離或變壓吸附及膜分離技術，即可獲得氫氣。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》8.煤炭液化的氣源不論煤炭直接液化和聞接液化，都離不開煤炭氣化工藝。煤炭液化需要煤炭氣化制氫，而可選的煤炭氣化工藝同樣包括移動床加壓魯奇(Lurgi)氣化、加壓流化床氣化和加壓氣流床氣化工藝。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》第二節煤炭氣化發展簡史18世紀后半葉煤化工發展始于18世紀后半葉，用煤生產民用煤氣；在歐洲當時用煤干餾方法，生產的干餾煤氣用于城市街道照明；1840年由焦炭制發生爐煤氣來煉鐵，1875年使用增熱水煤氣作為城市煤氣二次世界大戰時期二次世界大戰時期，煤炭氣化工業在德國得到迅速發展。1932年采用一氧化碳與氫通過費一托(FlscherTropsch)合成法生產液體燃料獲得成功，1934年德國魯爾化學公司應用此研究成果創建了第一個F-T臺成油廠，1936年投產。1935~1945年期間德國共建立了9個合成油廠，總產量達570kt。二次世界大戰后二次世界大戰后，煤炭氣化工業因石油、天然氣的迅速發展減慢了步伐，進人低迷時期，煤氣主要作為城市煤氣及臺成氪原料的生產等，直到20世紀70年代成功開發由合成氣制甲醇技術，由于甲醇的廣泛用途，使煤炭氣化工業又重新引起人們重視。70年代后1975年，美國Eastaman(依斯曼)公司開始了合成醋酐的實驗室研究，重點是開發適用的催化劑，以便在工業化生產時能達到需要的條件下，減少副產物生成。他們采用醋酸甲酯與一氧化碳為原料羰基合成制取醋酐，并于1977年中試成功。到20世紀80年代末，由煤炭氣化制合成氣，羰基合成生產醋酸、醋酐開始大型化生產，這是煤制化學品的一個非常重要的突破。

現在現在，隨著氣化生產技術的進一步發展，以生產含氧燃料為主的煤炭氣化合成甲醇、二甲醚，有廣闊的市場前景。其中二甲醚不僅是從合成氣經甲醇制汽油、低碳烯烴的重要中間體·而且也是多種化工產品的重要原料。甲醇從近年供需情況來看，除作基本有機化工原料、精細化工原料外，作為替代燃料應用，預計需求量將達800～1000萬噸／年，到2020年t甲醇需求預計達5000萬噸／年。

南非南非開發煤炭間接液化歷史悠久，早在1927年南非當局注意到依賴進口液體燃料的嚴重性，基于本國有豐富的煤炭資源，開始尋找煤基合成液體燃料的新途徑，1939年首先購買了德國F—T合成技術在南非的使用權，在20世紀50年代初，成立了SASOL公司，1955年建立了SASOLIT，1980年和1982年叉相繼建成了SASOL一Ⅱ廠和SA—SOLⅢ廠。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》氣化壓力向高壓發展氣化爐能力向大型化發展氣化壓力由常壓、低壓（<1.0MPa）向高壓（2.0～8.5MPa）氣化發展，從而提高氣化效率、碳轉化率和氣化爐能力，實現氣化裝置大型化和能量高效回收利用，降低合成氣的壓縮能耗或實現等壓合成（如甲醇低壓合成），降低生產成本。如Texaco氣化壓力可達6.5～8.5MPa，Shell氣化壓力為2～4MPa。

Texaco和Shell單臺氣化爐氣化煤量已達2000t/d以上。Prenflo氣化爐單爐氣化煤量已達2600t/d。大型化便于實現自動控制和優化操作，降低能耗和操作費用。

氣化溫度向高溫發展Texaco氣化溫度1400～1500℃，Shell氣化溫度高達1400～1700℃，流化床氣化溫度為1000～1200℃。氣化溫度高，煤中有機物質分解氣化，消除或減少環境污染，對煤種適應性廣。塵降到1～2mg/m3(標)以下。

技術不斷進步不斷開發新的氣化技術和新型氣化爐，提高碳轉化率和煤氣質量，降低建設投資。目前碳轉化率高達98%～99%，煤氣中含CO+H2達到80%～90%。

現代煤氣化技術與其他先進技術聯合應用如與燃氣輪機發電組合的IGCC發電技術；高壓氣化（615MPa）與低壓合成甲醇、二甲醚技術聯合實現等壓合成，省去合成氣壓縮機，使生產過程簡化，總能耗降低。

環保效果更好煤氣化技術與先進脫硫、除塵技術相結合，實現環境友好，減少污染。如在氣化爐內加入脫硫劑（石灰石），脫硫效率可達80%～90%；采用高效除塵器使煤氣中含煤炭氣化發展方向

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一、新型煤化工內容簡介1-3煤炭氣化在新型煤化工發展中的應用①清潔能源是新型煤化工的主要產品。新型煤化工生產的主要產品是潔凈能源和可替代石油化工產品。如柴油、汽油、乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工產品②煤炭能源化工一體化。新型煤化工是未來中國能源技術發展的戰略方向，依托煤炭資源，形成煤炭能源化工一體化的新興產業。如煤炭氣化聯合循環發電(簡稱IGCC)技術。③高新技術及優化集成。新型煤化工生產采用煤轉化高新技，在能源梯級利用、產品結構方面對不同工藝優化集成，提高了整體經濟效益。④環境污染得到有效治理，人力資源得到發揮是新型煤化工的一個主要發展方向

2024/6/2《煤炭氣化工藝》煤炭氣化是發展新型煤化工的重要單元技術。國內近年來加大了對煤炭氣化開發和利用，一些新臺成工藝和新生產方法的應用技術，使煤炭氣化得到迅速發展。二、新合成工藝、新生產方法的應用

2024/6/2《煤炭氣化工藝》1.煤炭氣化技術現狀

傳統的氣化技術是利用煉焦爐、發生爐和水煤氣爐氣化。進入20世紀以后針對不同煤種和氣體用途發展了幾百種氣化方法，其中以魯奇碎煤加壓氣化爐、常壓K—T爐、溫克勒氣化爐等應用最廣。20世紀70年代以來圍繞提高燃煤電廠熱效率、減少對環境的污染技術同題，促使了新一代氣化工藝誕生。美國45個潔凈煤技術示范項目中有7個煤炭氣化聯合循環發電項目，配套有6種煤炭氣化技術，它們是德士古水煤漿氣化技術、CE兩段式氣流床氣化技術、Destec兩段加壓氣流床氣化技術、KRW氣化技術、U-Gas氣化(灰熔聚)技術及BG／L固定床熔渣氣化技術等。國內目前采用的煤炭氣化技術主要以常壓固定床煤氣發生爐和水煤氣發生爐為多，開發和引進了水煤氣兩段爐、魯奇加壓氣化爐和德士古水煤漿氣化技術。今后的發展趨勢是效率較高、煤氣成分較好的干粉煤炭氣化技術。世界煤炭氣化技術的現狀中國煤炭氣化技術現狀

2024/6/2《煤炭氣化工藝》2·利用MFT、F-T等方法用合成氣生產液體燃料、化工產品F-T合成始于第二次世界大戰時的德國。20世紀60年代南非選用了德國的固定床技術和美國凱洛格循環流化床技術建立SASOL(薩索爾)I、Ⅱ廠，產品主要是汽油218萬噸／年；柴袖150萬噸／年、乙烯23萬噸／年用于深加工聚乙烯和氨乙烯；丙烯46萬噸／年用于深加工聚丙烯和丙烯腈；其他化工產品46萬噸／年以及氨50萬噸／年、硫26萬噸／年、城市煤氣56萬噸／年MFT稱為改良F—T合成t主要是通過在F—T臺成之后加進ZSM-5擇形催化劑，使產物分布向預定目標調整。用這種方法可以將C5～C11的份額由一般F-T合成時的30%～40％調整到70％。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》3．煤制含氧化合物

煤制甲醇發展甲醇化學是煤制含氧化合物的主要途徑，稱羰基合成法。主要有煤-合成氣-甲醇-醋酐-醋酸纖維-膠片路線，即合成氣-甲醇-醋酸。羰基合成路線與乙炔法和乙烯法合成醋酸相比，成本低、設備投資少，目前巳廣泛推廣和利用，有較好前景。

2024/6/2《煤炭氣化工藝》碳一化學是以含有一個碳原子的物質(如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCHO)為原料合成化工產品或液體燃料的有機化工生產過程。碳一化學是一個很大的領域，其產品包括由合成氣臺成燃料、甲醇及系列產品，合成低碳醇、醋酸及系列產品，合成低碳烯烴、燃料添加劑等方面。碳-化學是在20世紀70年代兩次石油危機中得到迅速發展的，其目的在于尋求化工原料“多樣化”，和能源資源“非石油化”的戰略轉移。近年來，隨著能源結構的多元化發展趨勢以及碳-化學系列生產技術的突破，其應用領域越來越廣。碳-化學發展趨勢用圖1—1表示。三、碳-化學應用發展趨勢

2024/6/2《煤炭氣化工藝》圖1-1碳一化學發展趨勢

2024/6/2《煤炭氣化工藝》煤炭氣化工藝是煤化工專業的必修專業課程，本書共八章，主要內容為煤炭氣化工藝原理、工藝過程、典型設備以及合成氣的凈化和應用，用較大篇幅介紹了碳一化學的發展，同時對氣化主要設備——氣化爐的操作管理作了介紹。具體內容可分為以下幾部分。第四節本課程內容與任務

2024/6/2《煤炭氣化工藝》①氣化原理。討論氣化方法、氣化熱力學、動力學過程對氣化過程的影響。②煤炭性質對氣化的影響。介紹了煤種及煤質對氣化的影響.③氣化爐。討論各類氣化爐結構特點、工藝流程、工藝條件選擇對氣化的影響等.④