煤气化技术的现状及发展趋势概览

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煤气化技术的发展趋势以及国内研究建设现状综述

煤气化技术的发展趋势以及国内研究建设现状综述

煤气化技术的开展趋势以及国内研究建设现状文献综述李泽原指导教师申峻太原理工大学化学化工学院7目录0 引言1 煤气化技术的开展趋势分析1.1 煤气化技术的市场需求和政策导向1.2 煤气化技术开展面临的主要问题和解决途径2 主要煤气化技术的开展状况、工艺及设备特点简介2.1 固定床Lurgi/BGL2.2 流化床2.2.1 温克勒/HTW2.3 气流床2.3.1GE Texaco2.3.2 Global E-Gas2.3.3 Shell SCGP / Prenflo2.3.4 GSP3国内煤气化技术开展历程3.1 煤气化技术的引进3.1.1 Lurgi3.1.2 恩德炉Texaco3.1.4 Shell SCGP3.2 煤气化技术的自主研发3.2.1 开展历程灰熔聚3.2.3 多喷嘴对置式水煤浆气化3.2.4 多喷嘴对置式干煤粉加压气化3.2.5 TPRI两段干煤粉气化3.2.6 MCSG多元料浆单喷嘴顶置气化3.2.7 HT-L 航天炉4 煤气化工艺的总结比拟5参考文献0 引言通过搜集整理相关文献和资料形本钱文,文章旨在说明作者对于煤气化知识有一定的了解并提出一些浅薄的比拟和分析。

煤气化主要用于生产各种燃料气,是干净的能源,有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、甲醇、氨、乙酐等多种产品的原料。

煤气化在国内外的开展经过了一定时间的研究、实践后逐渐趋于成熟,并因为市场环境的需求而加快了市场化、大型化的步伐。

在国家政策的指导下,中国的煤气化行业亟需总结以往引进技术的经验,统筹安排在适应当地资源工业配置的情形下引进并自主开发出更适宜更经济环保的气化技术。

1 煤气化技术的开展趋势分析1.1 煤气化技术的市场需求和政策导向20世纪80年代后期,作为煤化工的新突破,煤气化制合成气,再合成乙酸甲酯,进一步进行羰化反响得乙酐的技术标志着煤可以作为一种经济高效的原料应用于化工行业。

煤气化在今天逐渐成为了煤炭清洁高效转化的核心,是开展煤基化学品合成〔氨、甲醇、乙酸、烯烃等〕,液体燃料合成〔二甲醚、汽油、柴油等〕、IGCC发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池、直接复原炼铁等过程工业的根底,是这些行业的公共技术。

我国煤化工技术的现状以及发展前景分析

我国煤化工技术的现状以及发展前景分析

我国煤化工技术的现状以及发展前景分析煤化工技术是指通过煤炭资源转化为各种化学品和燃料的技术。

煤炭是我国的主要能源资源之一,但煤制气、煤制甲醇、煤制乙二醇等煤化工领域的技术仍然存在着技术不成熟、产业规模小、环境污染等问题。

本文将分析我国煤化工技术的现状及其发展前景。

一、煤化工技术现状1. 技术不成熟中国的煤化工技术起步较晚,技术发展相对滞后,与发达国家相比有很大的差距。

尤其是在高端化学品领域,如煤制苯、煤制苯乙烯、煤制合成氨等方面,我国技术与发达国家仍有很大差距。

2. 产业规模小煤化工技术应用于产业的规模较小,目前主要局限在煤制气、煤制油、煤制甲醇等领域,还未形成一条完整的煤化工产业链,整个行业生产、供应链较为薄弱。

此外,煤化工行业中的大多数企业规模较小,产能无法满足国内市场需求。

3. 环境污染严重煤化工技术生产过程中会产生大量的废水、废气和固体废物,排放至环境中会对生态环境产生影响。

目前煤化工产业中的环境污染严重,企业应对环保标准要求的不足,导致环保投资成本很高,限制了行业的发展。

1. 煤化工产业实现转型升级我国煤炭产业面临资源减少、煤价提高、环保压力大等问题,而煤化工则具有可替代的优势,可以为煤炭产业实现转型升级提供一种有效的方式。

未来煤化工产业在技术研发及应用上将继续努力,推动行业向更高端、更环保的方向转型。

2. 煤气化技术及合成氨技术将成为重点发展领域。

煤气化技术和合成氨技术在未来将成为煤化工产业发展的重点领域。

未来煤气化技术将重点发展生产煤制甲醇、乙二醇等中低端化学品,这些产品具有较高的市场需求,可以满足国内市场的需求。

合成氨技术具有应用广泛的特点,未来的发展潜力较大,可以服务于农业、化工等方面的生产。

3. 煤化工行业将进一步整合目前中国的煤化工企业过多过散,竞争激烈,固有成本较高。

未来煤化工行业将进一步整合,形成具有一定规模和实力的企业集团,提高企业的竞争力和市场占有率。

4. 鼓励技术创新我国政府一直鼓励企业加强科技研发,提高技术含量。

现代煤气化技术现状及发展趋势综述

现代煤气化技术现状及发展趋势综述

现代煤气化技术现状及发展趋势综述发布时间:2021-05-06T13:12:18.810Z 来源:《中国科技信息》2021年6月作者:王海丽[导读] 近年来,随着社会经济的飞速发展,生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。

煤炭一直是我国能源的主体,煤炭生产总量也在逐年快速提升,而其消费量占我国总消费量的很大比重。

现在,环境保护问题受到人们越来越多的关注,如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势,煤气化是更新利用的一种良好途径。

新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市新市兖矿新疆煤化工有限公司王海丽 830000摘要:近年来,随着社会经济的飞速发展,生活和建设的各领域对能源的需求与日俱增。

煤炭一直是我国能源的主体,煤炭生产总量也在逐年快速提升,而其消费量占我国总消费量的很大比重。

现在,环境保护问题受到人们越来越多的关注,如何实现煤炭向清洁、高效的利用转换是未来发展的必然趋势,煤气化是更新利用的一种良好途径。

关键词:煤气化技术;现状;发展趋势引言无论在工业生产还是国民的生活中,对能量源的消耗量都呈现着持续增长的趋势,导致对资源的供需矛盾越来越突出,出现了一系列的问题。

近年来,我国煤气化技术得到了持续快速的发展,因煤炭资源的使用情况及分布状况决定了,我们要不断的开发和使用现代化先进的煤气化技术,发展具有清洁能源、煤炭能源化工一体化的新型洁净煤技术,是当前煤技术发展的主要方向。

1现代煤气化技术的应用现状1.1固定床气化技术目前固定床气化技术主要有两种:一种是由美国开发的固定床间歇式气化炉,一种是由德国鲁奇公司开发的鲁奇气化炉。

固定床间歇式气化炉采用空气和H2O作为氧化剂,煤炭品种为无烟煤和焦炭,能够在常压条件下发生气化反应,早期使用比较广泛。

该技术在气化过程中污染仍然较大,容易产生废水、废渣等,在我国目前环保政策下发展前景渺茫。

鲁奇气化炉是由德国首次使用的,原理是在高温(800~900℃)、高压(2.5~4.0MPa)下,分别将煤炭反应产生含CO和H2外,还含有CH4以及其他气体,气体成分简单,热值高,能够作为城市用气。

煤气化技术的研究和应用现状分析

煤气化技术的研究和应用现状分析

煤气化技术的研究和应用现状分析一、引言煤气化技术是指将煤作为原料,在高温、高压和缺氧的条件下进行化学反应,生成合成气的一种技术。

自20世纪初期开始,煤气化技术就一直受到了人们的关注,成为了产生合成气和一系列化工产品的重要途径之一。

煤气化技术的研究和应用现状分析,对于推动我国能源结构优化升级和经济发展具有重要意义。

二、煤气化技术的研究现状煤气化技术的研究涉及到多个领域,主要包括煤气化反应机理的研究、反应器工程技术的研究、煤气化过程中产生的煤气中的污染物的处理技术等方面。

(一)煤气化反应机理的研究煤气化反应机理是指在化学反应中煤本身所发生的变化,这是研究煤气化技术的重要基础。

目前,关于煤气化反应机理的研究主要包括以下几个方面:煤的结构特征、煤的裂解反应、煤的气化反应以及煤的灰熔化行为等。

(二)反应器工程技术的研究反应器是煤气化技术的核心设备,也是保证煤气化反应能够高效进行的关键。

目前,煤气化反应器主要分为实验室规模反应器和工业规模反应器,其中以工业规模反应器为主。

近年来,随着科技的不断发展,工业规模反应器的使用范围不断扩大,尺寸和反应处理量均有较大增长。

(三)煤气化过程中产生污染物的处理技术煤气化反应中产生大量的废水、废气和固体废弃物,其中含有大量的污染物,严重影响了环境和人类健康。

因此,煤气化后的污染物的处理技术也成为了煤气化技术必须重视的一个方面。

三、煤气化技术的应用现状分析煤气化技术的应用现状主要涉及到煤气化技术在能源、化工、燃料等领域的应用情况。

(一)煤气化技术在能源领域的应用随着能源需求不断增加,煤气化技术在能源领域的应用也日益广泛。

目前,煤气化技术在燃气发电、城市煤气和煤化工领域中得到了广泛应用。

(二)煤气化技术在化工领域的应用煤气化技术是生产合成氨、合成甲醇、合成油、二甲醚、苯乙烯等重要化工产品的重要途径之一。

目前,煤气化技术在化工领域的应用已经取得了很大的成功,且应用领域也在不断扩大。

煤气化技术的现状及发展趋势

煤气化技术的现状及发展趋势

煤气化技术的现状及发展趋势摘要:中国是一个资源丰富、幅员辽阔、矿产资源丰富的国家,煤炭作为中国资源结构的一个特别重要的组成部分,具有绝对的数量优势。

随着科技的发展,煤炭的使用逐渐增多,为了改善煤炭资源直接燃烧造成的污染程度,能源公司正在将煤炭转化为更加环保的二次能源,这大大促进了国家的可持续发展。

本文将分析我国煤气化技术的现状和发展过程,探索更科学、更环保的发展方向。

关键词:煤气化;利用方式;发展工艺;二次能源前言中国是一个幅员辽阔资源丰富的国家煤炭相对丰富。

此外,近年来中国社会经济和科技的迅猛发展在一定程度上促进了中国石油化工的进步。

最重要的联系是将煤转化为清洁和有效的合成气体,即CO+H2,通常称为煤气化技术。

先进的煤气化技术不仅可以大大减少燃烧过程中对大气环境的污染和排放,而且还可以在一定程度上提高煤炭使用的效率。

它在煤的直接液化、煤的间接液化、石油化学、燃料电池等方面发挥着至关重要的作用,并具有一定的显示意义。

一、煤气化技术的发展现状1.固定床气化技术固定床气化技术,又称移动床气化技术,是世界上第一个开发和应用的气化技术。

固定床通常使用煤或焦炭作为原料。

煤(焦炭)是从煤气炉顶部加入的,从上到下经过干燥层、炭化层、还原层和氧化层。

最后,将灰排放出炉外,气化剂由下而上预热到氧化层和还原层。

固定床气化极限是床层均匀性和密封性的高要求,炉内使用的煤必须具有一定的粒度(6-50 mm)和均匀性。

机械强度、热稳定性、粘度和煤渣都与渗透性有关。

因此,固定式燃气炉对人炉原料有许多限制。

2.流化床气化技术煤气炉从锅底吹出来,使煤粉(粒径小于6毫米)与锅炉房的反向流动平行反应,通常称为流化床气化技术。

煤颗粒(煤粉)和气化剂平行移动在炉底锥部分和炉柱部分,固体废物被排出。

逆流气化对人炉煤的活性要求很高。

与此同时,炉内温度低、停留时间短,可能导致碳转化率低、粉煤灰含量高、残馀碳含量高、灰分分离困难和操作弹性低。

煤气化研究报告

煤气化研究报告

煤气化研究报告随着能源需求的不断增长,煤作为一种重要的能源资源,受到了越来越广泛的关注。

煤气化作为一种高效利用煤资源的技术,也逐渐成为了人们关注的焦点之一。

本文旨在对煤气化技术进行深入的研究,探讨其发展现状和未来发展方向。

一、煤气化技术概述煤气化是指将煤转化为一种可燃气体的过程。

该过程通常包括以下几个步骤:煤的粉碎和干燥、煤的气化反应、气体的净化和加氢、气体的利用。

根据不同的气化剂和反应条件,煤气化可以分为多种类型,如水煤气、干燥煤气、半水煤气等。

煤气化技术具有以下几个显著的优点:1.高效利用煤资源,可以将煤转化为多种高附加值产品,如合成气、甲醇、二甲醚等。

2.可减少煤炭的使用量,降低对环境的影响,减少二氧化碳等有害气体的排放。

3.具有较高的灵活性和适应性,可以根据不同的气化剂和反应条件制备不同种类的气体。

4.煤气化技术具有较高的自主创新能力,可以为国家的能源安全提供保障。

二、煤气化技术的发展现状我国煤气化技术已经有了较长的历史,早在上世纪五六十年代,国内就开始了煤气化的研究和实践。

随着技术的不断发展,我国的煤气化技术已经取得了很大的进展,成为了全球煤气化技术的领先者之一。

目前,我国主要的煤气化技术有两种:一种是以水蒸气为气化剂的水煤气技术,另一种是以空气和氧气为气化剂的干燥煤气技术。

其中,水煤气技术已经成为了我国的主导技术,其优点在于气化反应相对稳定,产物气体质量高,适用于制备高附加值的化学品和燃料气。

除此之外,我国还在煤气化技术方面进行了多项创新,如采用床层气化技术、流化床气化技术等,进一步提高了气化效率和产物气体质量。

三、煤气化技术的未来发展方向未来的煤气化技术发展方向主要有以下几个方面:1.提高气化效率和产物气体质量,降低能耗和环境污染。

2.开发新型气化剂和反应条件,制备更多种类的气体和高附加值产品。

3.开展煤气化与化工、电力等领域的深度融合,实现煤气化产业的协同发展。

4.加强煤气化技术的国际合作和交流,推动我国煤气化技术的国际化进程。

现代煤气化技术发展趋势及应用综述

现代煤气化技术发展趋势及应用综述

现代煤气化技术发展趋势及应用综述现代煤气化技术是现代煤化工装置中的重要一环,涉及整个煤化工装置的正常运行。

本文分别介绍了中国市场各种现代煤气化工艺应用现状,论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势,比较了国内外主要的煤气化技术,对当前煤化工技术及产业发展中令人关注的热点,叙述汇总了其工艺特点、应用参数、市场数据等。

标签:煤气化;市场应用;气化特点;参数数据分析一、国内外煤化工现状从世界范围内各种能源的储备量来看,天然气、石油占比12%,而煤炭占比高达79%,由此不难看出,在能源战略中煤炭利用技术的开发和研究占据了何等重要的位置。

世界煤化工的发展经历了漫长的时间,早在二十世纪初,逐渐兴起的煤炭炼焦工业标志着煤炭化工正式进入了发展初期阶段,到了二十世纪中期,有机化学工业一直以煤炭为主要的原材料,随着石油化学工业的逐步兴起,在化工原料的配比中,逐渐强化了天然气和石油的重要性,慢慢降低了煤炭的应用比例,缺乏在实践中的研究、发展和应用,必然会在一定程度上影响世界煤炭化工技术的深入发展和进步。

但是到了二十世纪70年代,大幅度攀升的石油价格,对石油化学工业的健康发展产生了不利的影响,与此同时在煤液化、煤气化等方面煤化工都取得了一定的成绩,尤其是到了二十世纪末,石油价格在世界范围内都始终居高不下,并呈现不断上涨的态势,这就为煤化工技术的发展提供了有力的外部环境,人们也逐渐重视煤化工的重要性。

二、国内常见主要煤气化技术概述2.1固定床加压气化技术(1)常压固定床煤气化技术在常压下,将空气、蒸汽等作为气化剂,将煤转化为煤气的过程就是常压固定床煤气化。

这个技术较为成熟可靠,具有简单的操作流程、较少的投资和较短的建设周期,因此在被广泛应用于国内冶金、机械等行业的燃气制取工作中;同时在中小型合成氨厂、甲醇厂的合成气制取中都有极其广泛的应用。

但是,这种煤气化技术对原料煤有比较高的要求,而且单炉具(2)加压固定床煤气化技术加压固定床气化技术的典型代表是鲁奇加压气化技术。

煤气化技术的现状和发展趋势

煤气化技术的现状和发展趋势

煤气化技术的现状和发展趋势1、水煤浆加压气化1.1 德士古水煤浆加压气化工艺(TGP)美国Texaco 公司在渣油部分氧化技术基础上开发了水煤浆气化技术,TGP 工艺采用水煤浆进料,制成质量分数为60%~65%的水煤浆,在气流床中加压气化,水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气,液态排渣。

气化压力在2.7~6.5MPa,提高气化压力,可降低装置投入,有利于降低能耗;气化温度在1 300~1 400℃,煤气中有效气体(CO+H2)的体积分数达到80%,冷煤气效率为70%~76%,设备成熟,大部分已能国产化。

世界上德士古气化炉单炉最大投煤量为2 000t/d。

德士古煤气化过程对环境污染影响较小。

根据气化后工序加工不同产品的要求,加压水煤浆气化有三种工艺流程:激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。

对于合成氨生产多采用激冷流程,这样气化炉出来的粗煤气,直接用水激冷,被激冷后的粗煤气含有较多水蒸汽,可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽,因无废锅投资较少。

如产品气用作燃气透平循环联合发电工程时,则多采用废锅流程,副产高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组。

如产品气用作羟基合成气并生产甲醇时,仅需要对粗煤气进行部分变换,通常采用废锅和激冷联合流程,亦称半废锅流程,即从气化炉出来粗煤气经辐射废锅冷却到700℃左右,然后用水激冷到所需要的温度,使粗煤气显热产生的蒸汽能满足后工序部分变换的要求。

1.2 新型(多喷嘴对置式)水煤浆加压气化新型(多喷嘴对置式)水煤浆加压气化技术是最先进煤气化技术之一,是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来的。

2000 年,华东理工大学、鲁南化肥厂(水煤浆工程国家中心的依托单位)、中国天辰化学工程公司共同承担的新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉中试工程,经过三方共同努力,于7 月在鲁化建成投料开车成功,通过国家主管部门的鉴定及验收。

2001 年2 月10 日获得专利授权。

新型气化炉以操作灵活稳定,各项工艺指标优于德士古气化工艺指标引起国家科技部的高度重视和积极支持,主要指标体现为:有效气成分(CO+H2)的体积分数为~83%,比相同条件下的ChevronTexaco 生产装置高1.5~2.0 个百分点;碳转化率>98%,比ChevronTexaco 高2~3 个百分点;比煤耗、比氧耗均比ChevronTexaco 降低7%。

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煤气化技术是现代煤化工的基础,是通过煤直接液化制取油品或者在高温下气化制得合成气,再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。

作为煤化工产业链中的“龙头”装置,煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。

目前国内外气化技术众多,各种技术都有其特点和特定的合用场合,它们的工业化应用程度及可靠性不同,选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。

工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。

根据发展进程分析,煤气化技术可分为三代。

第一代气化技术为固定床、挪移床气化技术,多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气,装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大;第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床温和流床技术,其特征是连续进料及高温液态排渣;第三代气化技术尚处于小试或者中试阶段,如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。

本文综述了近年来国内外煤气化技术开辟及应用的发展情况,论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。

1 .国内外煤气化技术的发展现状在世界能源储量中,煤炭约占79% ,石油与天然气约占12%。

煤炭利用技术的研究和开辟是能源战略的重要内容之一。

世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。

20 世纪初,煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。

此后世界煤化工迅速发展,直到20 世纪中叶,煤向来是世界有机化学工业的主要原料。

随着石油化学工业的兴起与发展,煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代,世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。

直到20 世纪70 年代末,由于石油价格大幅攀升,影响了世界石油化学工业的发展,同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的发展。

特殊是20 世纪90 年代后,世界石油价格长期在高位运行,且呈现不断上升趋势,这就更加促进了煤化工技术的发展,煤化工重新受到了人们的重视。

中国的煤气化工艺由老式的UGI 炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡,同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。

据初步统计,采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80 多套,50%以上的煤气化装置已投产运行,其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE 煤气化27 套(已投产16 套),四喷嘴33 套(已投产13 套),分级气化、多元料浆气化等多套;采用干煤粉气化技术的装置包括Shell 煤气化18 套 (已投产11 套) 、GSP2 套,还有正在工业化示范的LurgiBGL 技术、航天粉煤加压气化(HT-L) 技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化 (TPRI) 技术等。

1.1 固定床气化技术固定床气化技术也称挪移床气化技术,是世界上最早开辟和应用的气化技术。

固定床普通以块煤或者焦煤为原料,煤(焦)由气化炉顶部加入,自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层,最后形成灰渣排出炉外,气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层。

固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高,入炉煤要有一定的粒(块)度(6~50mm)和均匀性。

煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关,因此,固定床气化炉对入炉原料有不少限制。

大型固定床气化技术包括Lurgi 气化技术、BGL 气化技术和YM 气化技术等。

加压固定床气化技术是在常压固定床气化技术基础上发展起来的,主要解决常压固定床气化技术中气化强度低、单炉处理负荷小等缺点,最有代表性的是Lurgi 加压气化炉。

BGL 气化技术是在Lurgi 气化技术基础上发展起来的,该技术最大的改进是降低了蒸汽与氧气的体积比,提高了气化反应区的温度,实现熔融态排渣,从而提高了生产能力,可更适合于灰熔点低的煤和对蒸汽反应活性较低的煤。

1.2 流化床气化技术气化剂由炉底部吹入,使细粒煤(粒度小于6mm)在炉内呈并逆流反应,该技术通常称为流化床气化技术。

煤粒 (粉煤) 温和化剂在炉底锥形部份呈并流运动,在炉上筒体部份呈并流和逆流运动,固体排渣。

并逆流气化对入炉煤的活性要求高,同时,炉温低、停留时间短会带来碳转化率低、飞灰含量高、残碳高、灰渣分离艰难、操作弹性小等问题。

具有代表性的炉型为常压Winkler 炉和加压HTW 炉、山西煤炭化学研究所灰熔聚技术炉型等。

灰熔聚流化床气化技术是山西煤炭化学研究所于20 世纪80 年代末到90 年代开辟成功的一种流化床煤气化技术。

在φ300mm 小型气化试验装置 (投煤量1t/d)、φ1000mm 大型冷态试验装置和φ1000mm 大型中间试验装置 (操作压力0.1~0.5MPa,投煤量24t/d)的研究基础上,2001 年该技术常压操作的工业装置在陕西城固化肥股分有限公司合成氨装置上运行成功。

2022 年7 月在石家庄金石化肥有限责任公司建设一套加压灰熔聚流化床气化示范装置,投煤量300t/d,在操作压力0.6MPa 下实现了77h 连续运行。

1.3 气流床气化技术气流床气化技术采用粉煤或者煤浆的进料方式,在气化剂的携带作用下,两者并流接触,煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应温和化反应。

为弥补停留时间短的缺陷,必须严格控制入炉煤的粒度(小于0. 1mm),以保证有足够大的反应面积,灰渣以液态形式排出气化炉。

气流床的主要特点是气化温度高、强度大、煤种适应性相对较强、气化指标好。

但由于在高温下反应,存在出气化炉的气体显热高、冷煤气效率低、原料消耗高等缺点。

气流床气化技术代表了当前煤气化技术发展的主流趋势,代表技术有GE 水煤浆气化技术、康菲E-Gas 气化技术、清华达立科分级气化技术、华东理工大学四喷嘴水煤浆气化技术、Shell 粉煤气化技术、西门子GSP 气化技术、航天炉HT-L 技术以及单喷嘴冷壁式(SE)粉煤气化技术等。

1.3.1 GE 气化技术GE 气化技术是目前应用最广泛、最成熟的气流床煤气化技术之一,气化工艺简单,气化压力高,生产装置压力最高达8.7MPa。

气化炉的主要结构是单喷嘴,采用下喷式,水煤浆进料,大部份气化炉采用水激冷工艺流程;在整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)发电项目中也有气化炉采用废锅流程的。

1.3.2 E-Gas 气化技术E-Gas 气化技术最早由Destec 公司开辟,后被Dow 公司收购。

气化炉采用“十”字形结构,水煤浆原料,两段气化,粗合成气配置废锅流程。

第一段为水平圆筒,在1316~1427℃的熔渣温度下运行;第二段为内衬耐火材料且垂直于第一段的直立圆筒,该段采用向上气流床形式,有一路煤浆通过喷嘴均匀地分布到第一段来的热煤气中,水煤浆喷入量为总量的10%~15%。

第二段是利用第一段煤气的显热来气化在第二段喷入的煤浆,从而将混合物的温度降至1038℃,以保证热回收系统正常工作。

E-Gas 气化技术采用多个工艺烧嘴,单台气化炉能力大,采用半焦和细渣循环,提高了碳转化率。

煤气净化处理较简单,渣水中不含焦油、酚等有害物质,可以回用制浆,环境污染较少。

排渣系统采用特殊的连续排渣结构,降低了气化框架。

但气化炉的“十”字形结构限制了操作压力的提高,废锅及排渣系统的特殊结构导致煤种选择范围相对严格。

2022 年3 月,韩国浦项光阳钢铁厂的合成天然气项目许可使用E-Gas 气化技术。

2022 年5 月,印度信赖工业公司采用E-Gas 气化技术建设全球最大的石油焦/煤气化多联产项目。

1.3.3 多喷嘴对置式水煤浆气化技术多喷嘴对置式水煤浆气化技术由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂和中国天辰化学工程公司共同开辟,2000 年完成中试装置(22t/d)的运转与考核。

2002 年,先后在山东华鲁恒升化工有限公司和兖矿集团国泰化工有限公司建设了两套多喷嘴对置式水煤浆气化技术的商业性示范装置。

与同类技术相比,对于同样煤种,采用该技术的碳转化率提高3 百分点以上,比氧耗降低约8%,比煤耗降低2%~ 3%。

目前,国内多喷嘴对置式水煤浆气化技术已推广到江苏灵谷化工有限公司合成氨项目、神华宁夏煤业集团有限责任公司600kt/a 甲醇项目和陕西未来能源化工有限公司百万t/a 煤制油项目等34 家企业,运转和在建的气化炉95 台,其中,单炉日处理量2000t 规模的水煤浆大型化国内市场占有率为100% (44 台气化炉)。

已与美国Valero 公司签定技术许可合同,计划建设5 台单炉日处理石油焦2500t 的气化装置,开创了我国大型化工成套技术向发达国家出口的先河。

1.3.4 清华炉气化技术清华炉气化技术由北京盈德清大科技有限责任公司拥有并负责推广应用。

第一代为耐火砖型清华炉技术,2022 年1 月在山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司投入运行。

第二代为水冷壁型清华炉技术,2022 年8 月22 日,世界首台水煤浆水冷壁气化炉(日处理煤600t)在山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司一次投料成功,连续运行140d,创造了煤气化技术开车的新水平和新纪录。

该技术采用特殊设计的工艺组合烧嘴和成熟的水冷壁技术,气化炉启动速度快,本质安全高,煤种适应性较好,可以采用灰熔点达到1500℃的煤种。

2022 年9 月3 日,清华炉气化技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的专家鉴定。

目前,北京盈德清大科技有限责任公司主推第二代水冷壁水煤浆气化技术。

1.3.5 Shell 气化技术Shell 气化技术研发始于1972 年,历经小试和中试研究,1993 在荷兰Buggenum 建立了煤产量2000t/d 的装置,配套250MW 的IGCC 示范装置。

之后,该技术在中国得到广泛应用。

截至到2022 年3 月,国内共有21 台Shell 气化炉投入运行,单炉规模为750~2500t/d,气化炉连续运行时间最长已超过200d 。

Shell 气化炉采用四喷嘴水平带角度设置,撞击形成的旋转气流由气化室顶部经合成气激冷后进入对流废锅,进一步回收合成气能量,气化产生的液态熔渣由气化炉底部渣口依靠重力落入渣池,冷却后排出。

水冷壁可直接副产中压蒸汽,气化操作温度高,煤种合用性较好。

国内环绕Shell 气化炉渣口易结渣问题开展了大量研究。

由于Shell 废锅流程气化炉的投资高、流程长、操作复杂,为提高技术竞争力,Shell 公司开辟了上行全水激冷技术和下行全水激冷粉煤气化技术。

水激冷技术简化了流程,降低了投资,更合用于化工生产,拓宽了Shell 气化技术在煤制合成氨、甲醇、煤化工和燃煤发电等领域的应用前景,目前Shell 公司与惠生公司合作建设的下行全水激冷流程Shell 煤气化工业示范装置正在建设中。

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