煤气化工艺问题汇总

1、煤的反应活性煤的反应活性是在一定条件下，煤与不同的气化介质（如CO2、H2、水蒸汽）相互作用的反应能力，通常在一定温度下，以一定流速通入CO2，用CO2的还原率来表示煤的反应活性。

CO2的还原率越高，煤的活性越好。

这种煤的反应活性评价方法一直在用。

但个人觉得有点不太适合目前大规模气流床煤气化技术的发展了。

大家知道，气流床中的气氛非常复杂，在高温高压条件下煤焦与CO2、水蒸气反应，同时还受到生成物CO和H2的影响。

所以目前对加压条件下焦炭和水蒸气的反应动力学的研究更为重要，这在国内还是个弱项。

而更接近气流床条件下的煤气化反应动力学的研究更是少之又少。

2、水煤浆气化的不足之处一、水煤浆气化氧耗高比氧耗一般都在400 Nm3/1000Nm3 (CO+H2)以上，为了降低氧耗，应尽量选择灰份低、灰熔点低的煤，成浆性要好，以便可制得高浓度的煤浆，减少气化炉内大量水蒸发而消耗的氧。

二、需热备用炉气化炉一般能开二个月左右就要单炉停车检修，或出现故障，须有计划的停车，而备用炉必须在1000℃以上才可投料，若临时把冷备用炉升温至1000℃以上，势必影响全系统生产，所以有备用炉应处于热备用状态的要求。

而维持热备用炉耗能较大，需煤气150～1500 Nm3/h,空气150～1500 Nm3/h及部分抽引蒸汽、冷却水。

若能通过强化管理，优化操作，确保单炉长周期运转，做到计划停车，检修前将备用炉温升上来，就可不需热备用炉。

三、气化炉耐火材料寿命短耐火材料中的向火面砖时气化炉能否长期运转、降低生产成本的关键材料之一。

目前世界上使用最多的是法国砖、奥地利砖、美国砖。

法国砖的特点是在操作温度低的条件下性能比较好，适应操作温度变化大；而奥地利砖、美国砖操作温度高时性能好，但操作温度变化大时易变脆。

我国选用了法国砖（沙佛埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。

其中渭河化肥厂开车一年三台气化炉向火面砖全改换过，一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生产二个月。

目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵蚀，而且使用寿命长的耐火材料。

同时我们在安装时要保证筑炉质量，操作上加强管理减少炉温波动，来人为地延长向火面砖的寿命。

四、气化炉炉膛热电偶寿命短由于气化炉外壳与耐火砖的受热后膨胀系数不同，而发生相互剪切，进而热电偶。

每次开停车炉温改变，我们尽量控制好外壳与炉膛温度，来保证热电偶不坏，来指导我们后续工作。

如果在热电偶坏时，我们可根据合成气中CH4含量的变化及炉子排出渣的颜色、颗粒的大小及形状来判断炉温，这就要求我们要有过硬的业务水平，积累经验，可看系统其它工艺参数，来控制炉温，维持系统正常生产。

五、工艺烧嘴寿命短烧嘴的稳定运行时操作好气化炉的另一个重要因素。

烧嘴的寿命短（1.5个月左右）而且昂贵（8万美元/个）.根据日本宇部资料统计，烧嘴是引起气化炉停车次数最多的原因，所以操作过程中必须会烧嘴的运行情况严密监视。

我俄每年可从烧嘴冷却水系统、气化炉压差、气体成分等来判断烧嘴运行情况，我们还专门对烧嘴系统设置了联锁，如运行情况恶化，气化炉停车，否则轻者烧嘴偏喷冲刷侵蚀耐火砖，重者烧坏烧嘴。

六、气化装置投资大我们采用德士古气化工艺，不仅要付给德士古发展公司专利费用，而且不少特别材料、设备、阀门、仪表等需从国外进口，价格一般为国内价格好几倍之多。

关于设计问题，国内大多数人认为，随着鲁南、上海、渭化、淮化的相继投产，我们已获得了丰富的设计经验和生产技术，国内设计院承担工程涉及是完全可信赖的。

七、激冷环寿命短激冷环使用寿命短（1年左右），需广大的有志之士研究改进。

3、水煤浆加压气化工艺的特点水煤浆加压气化工艺。

该技术有以下特点：1、煤种适应范围广可以利用次烟煤、烟煤、焦、石油焦、煤加氢液化残渣等，不受灰熔点限制（灰熔点高可加助熔剂）；不受煤的块度大小限制，因最终要经湿磨制成水煤浆使用；不受煤的灰分高低限制，仅经济性有差异。

2、连续生产强加工后的原料——煤浆，氧气可以连续不断地入炉，排渣也不需要停车，气化开、停车少，系统操作稳定。

3、气化压力高气化压力高，单炉产量高。

目前在美国已建成日处理煤量为2000吨／台，压力为6.7Mpa的生产装置。

我公司首期建Φ2756mm气化炉三台（两开一备），气化压力高，产品气具有高压，这就节省了煤气压缩所需要的能耗和费用，同时也实现了甲醇的等压合成。

4、合成气质量好一般情况下，产品煤气中有效成分CO+H2≥80% (我公司采用神榆路煤和捣老鸟素煤CO+H2≥81.887%)。

煤气中CH4﹤0.1%，可作为生产氨、甲醇、OXO产品的原料气，也可用于联合循环发电。

5、气化温度高气化炉在1400℃左右操作，煤在熔融后呈液态排出燃烧室，碳转化率高达96%以上。

生产的高温煤气我公司采用直接冷激回收热能，产生的蒸汽用于加热灰水。

6、有利于环境保护由于气化温度高，煤中的挥发份直接燃烧，所以不生成焦油、酚等污染环境的副产物，废水主要成分是含氰化合物，远比炼焦产生的废水易于处理；同时气化系统的水在本系统内循环使用，外排废水很少，远比其它气化方法产生的废水量少；而且还可在配置水煤浆时，利用甲醇合成排出的残液，从而减轻对环境的污染。

4、比氧耗和比煤耗每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的纯氧量，称为比氧耗。

Nm3/1000Nm3每生产1000Nm3 (CO+H2)所能消耗的干煤量，称为比煤耗。

kg/1000Nm35、水煤浆气化的煤浆浓度目前比较一致的看法是（包括GE Texaco自己也这么宣传）水煤浆浓度如果低于60%的话，在Texaco的气化炉中将不可用。

水煤浆浓度降低的话气化炉的比氧耗和比煤耗会增加，但具体地方个人认为需要具体考虑。

比煤耗当然是煤的消耗问题，个人认为除了设备投资外，比氧耗最终也可用归结到煤耗上。

因为空分的压缩机通常都是蒸汽透平驱动的，而蒸汽来自燃煤锅炉，所以氧气实际也是来自煤。

那么在一些煤价格很便宜的地区，即时煤的成浆性不好，比氧耗比煤耗偏高，但实际由于原料的便宜，最终化工产品的成本并不见得比采用优质价高成浆性好的煤便宜。

6、煤基本知识煤基本知识煤的组成煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。

煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。

在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。

一、煤中的碳一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。

这些稠环的骨架是由碳元素构成的。

因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。

同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。

碳含量随煤化度的升高而增加。

在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。

个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。

因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。

二、煤中的氢氢是煤中第二个重要的组成元素。

除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。

它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203•2Si02•2H2O)、石膏(CaS04•2H20 )等都含有结晶水。

在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。

总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。

尤其在无烟煤阶段就尤为明显。

当碳含量由92%增至98％时，氢含量则由2.1%降到1%以下。

通常是碳含量在80～86％之间时，氢含量最高。

即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5％。

在碳含量为65～80％的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6％。

但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。

三、煤中的氧氧是煤中第三个重要的组成元素。

它以有机和无机两种状态存在。

有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。

煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。

褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时，其氧含量可高达20％以上。

烟煤碳含量在85％附近时，氧含量几乎都小于10％。

当无烟煤碳含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。

四、煤中的氮煤中的氮含量比较少，一般约为0.5～3.0％。

氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。

煤中有机氮化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物，其原生物可能是动、植物脂肪。

植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮，而且相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。

以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。

煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。

它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。

五、煤中的硫煤中的硫分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气，危害动、植物生长及人类健康。

所以，硫分含量是评价煤质的重要指标之一。

煤中含硫量的多少，似与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫或多或少的煤。

煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。

在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层，煤中的硫含量就比较高，且大部分为有机硫。

根据煤中硫的赋存形态，一般分为有机硫和无机硫两大类。

各种形态的硫分的总和称为全硫分。

所谓有机硫，是指与煤的有机结构相结合的硫。

有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。

煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，一般又分为硫化物硫和硫酸盐硫两种，有时也有微量的单质硫。

硫化物硫主要以黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁铁矿((Fe7S8)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。

硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4•2H20)为主，也有少量的绿矾(FeSO4•7H 20 )等。

煤的形成煤是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而成的。

这个转变过程叫做植物的成煤作用。

一般认为，成煤过程分为两个阶段泥炭化阶段和煤化阶段。

前者主要是生物化学过程，后者是物理化学过程。

在泥炭化阶段，植物残骸既分解又化合，最后形成泥炭或腐泥。

泥炭和腐泥都含有大量的腐植酸，其组成和植物的组成已经有很大的不同。

煤化阶段包含两个连续的过程：第一个过程，在地热和压力的作用下，泥炭层发生压实、失水、肢体老化、硬结等各种变化而成为褐煤。

褐煤的密度比泥炭大，在组成上也发生了显著的变化，碳含量相对增加，腐植酸含量减少，氧含量也减少。