煤制气基础知识
煤制气基础知识
03 煤制气产品及应用
煤制气的种类
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煤焦油
煤焦油是煤制气过程中产生的一种液体产品，含 有多种复杂的有机化合物，可用于生产燃料、化 学品和添加剂等。
煤气化煤气
煤气化煤气是通过煤的气化过程产生的气体产品， 主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷等，可用于工 业燃料和化工原料。
煤焦炉煤气
居民用气
煤制气可用于居民的炊事、取暖等日常生活。
工业用气
煤制气可作为工业生产过程中的燃料和原料，如 钢铁、化工、电力等行业。
交通用气
煤制气经过提纯后可作为车用燃料，替代传统的 汽油和柴油。
煤制气的发展历程
起步阶段
20世纪初，随着工业化的加速，煤制气技术开始起步。
发展阶段
20世纪中叶，随着环境保护意识的提高和能源需求的增加，煤制 气技术得到快速发展。
高效低耗技术
01
研发和应用高效低耗的煤制气技术，提高能源利用效率和降低
生产成本。
环保技术
02
加强环保技术的研发和应用，减少煤制气生产过程中的环境污
染。
智能化技术
03
运用智能化技术提升煤制气生产过程的自动化和信息化水平，
提高生产效率和安全性。
煤制气产业政策与建议
产业政策
技术创新
政府应制定和完善煤制气产业的政策法规 ，规范市场秩序，推动产业健康发展。
鼓励企业加大技术创新投入，提升煤制气 产业的技术水平和核心竞争力。
人才培养
国际合作
加强煤制气产业的人才培养和引进，为产 业发展提供充足的人才支持。
积极参与国际煤制气产业的交流与合作， 引进国外先进技术和管理经验，提升我国 煤制气产业的国际竞争力。
煤制气(一)1
工艺条件优化
⑵ 吹风量和吹风强度优化 吹风时间，数量，强度都决定炉温、制取强度。 炉温由吹风阶段决定，高炉温带来吹风气温度提高，CO2 还原反应增多，使吹风气中CO含量增多，造成蓄热效果差。 但风速过大，会导致飞灰增加，燃料损失加大，甚至燃 料层出现风洞以致被吹翻，造成气化条件严重恶化，同时也增 大电耗。 在吹风量一定的条件下，强风短吹是缩短吹风时间、提 高制气强度、减少热能损失的有效方法。但要以吹出物量不超 过入炉燃料量的4％为限。
间歇造气工作循环
工作循环 ⑷ 二次上吹制气阶段： 水蒸气上吹将炉底下吹煤气排尽， 为吹入空气作准备。可充分利用剩余热 量制气，更为了防止吹风空气与下行煤 气在炉底相遇而引起爆炸 。安全考虑。 ⑸ 空气吹净阶段： 空气上吹。此部分吹风气含有二次 上吹时的残余煤气，需加以回收，并作 为半水煤气中氮的主要来源。此时不发 生爆炸是因为温度低，煤气含量小，不 到爆炸极限。能够回收入气柜也是由此 原因 。回收炉上部煤气。
间歇造气工作循环
燃料层结构 间歇式制气是在固定层 移动床煤气发生炉中进行的。 如图所示。强调：各区域是 交错的，界限并不明确，受 燃料和气化条件影响。 间歇式制气的特点： 由于燃料层温度随空气 的加入而逐渐升高，而随水 蒸气的加入而逐渐下降，呈 周期性变化，所以，生成煤 气的组成亦呈周期性变化。
间歇造气工作循环
小知识
锅炉中将 蒸汽从饱和 温度进一步 加热至过热 温度的部件， 又称蒸汽过 热器。
间歇法生产工艺流程
2、UGI流 程（中型合 成氨厂普遍 采用）
间歇法生产工艺流程
⑴吹风：空气 鼓风机 （自下而上）气化炉 加二次空气） 废锅 烟囱（放空）； ⑵蒸汽上吹：水蒸气 （自下而上）气化炉 废锅 洗气箱 洗涤塔 气柜； ⑶蒸汽下吹：水蒸气 洗涤塔 气柜； ⑷二次上吹：同于⑵； ⑸空气吹净：空气 于⑵。 鼓风机 （自下而上）气化炉 同 （自上而下）气化炉 燃烧室（ 燃烧室 洗气箱
家用燃气基础知识
家用燃气基础知识家庭烧火做饭离不开燃料，城市中没有柴草秸秆，而煤炭（包括蜂窝煤）、煤油也渐渐被淘汰，现代家庭生活已普遍使用价廉而清洁的燃气。
许多人都使用过燃气，但未必了解燃气的相关知识，我就曾经把管道用燃气灶接在液化气罐上使用，看着黄黄的火焰和被熏黑的锅而大惑不解。
最近新换了一种工作，与燃气器具有关，就查找了一些相关资料，感到有一些应是常识性的内容，也就现学现卖，整理并发表出来。
一、家用燃气的分类：1. 煤制气：过去城市的管道气基本为煤制气，是一种人工燃气，主要成分为氢气（约40%--50%）和一氧化碳（约10%--20%）、甲烷，还有不可燃的二氧化碳和氮气等，燃烧速度快、火焰稳定。
煤制气是把煤炭隔绝空气加热（干馏）或加入空气、水蒸汽燃烧而获得，把固体的煤炭变成了方便管道运输的气体，比直接燃烧煤炭要方便，但其中含有能危及生命的一氧化碳，还有较多的焦油、苯、萘等容易堵塞管道的物质。
也有一些城市用重油裂解的方式制作人工燃气，一般称为油制气，品质比煤制气好，而且一氧化碳含量低，更安全，一般在远离煤矿而油运输方便的南方一些城市使用。
2. 液化气：是液化石油气（LPG: Liquefied Petroleum Gas）的简称，主要成分为丙烷、丁烷、丁烯、丙烯等分子中有3到4个碳原子的烃类，常温下为气体，加压或冷却时变为液体，一般是放到罐或钢瓶中运输，虽也可管道运输，但因易于液化，只适于冬天温暖的南方城市管道使用。
LPG主要是油田开采时的伴生气（油田气）或炼油厂、石油化工厂加工中的副产品（炼厂气），油田气分离后产生丙烷、丁烷等气体，可在低温、常压下储存和运输，打火机常灌装的就是丁烷。
炼厂气中一般含有少量残液，冬天时钢瓶中残液会更明显，这些实际上是分子中有5个以上的碳原子的烃类，常温下不易气化，但也是可燃物，而且还会溶解一些易燃气体，倾倒残液很危险。
LPG密度大于空气，不易扩散开而容易积存在低洼处，且容易形成爆炸性混合物，爆炸事故率较高。
煤制气(技能)
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《煤炭气化工艺》
二、煤炭气化方法
二、 地面气化技术分类
入炉的煤块粒度
粉煤炭气化 块煤炭气化
其
他
分
类
移动床气化
燃料在炉内状况
沸腾床气化 气流床气化
熔融床气化
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《煤炭气化工艺》
二、煤炭气化方法
三、 工业煤气分类
定义：以空气为气化剂生成的煤气。
空气煤气
主要成分： N2，CO，CO2，H2。 特点：热值低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。
定义：以空气和适量水蒸气为气化剂生成的煤气。
工 业
混合煤气
主要成分： N2，CO，H2，CO2。 特点：工业上一般用作燃料。
煤
定义：以水蒸气为气化剂生成的煤气。
气
水煤气
主要成分： H2，CO，CO2，N2。 特点：H2和CO含量达85％以上，一般用作化工原料
半水煤气
定义：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气 主要成分： H2，CO，N2，CO2。
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
六、 燃料的灰熔点和结渣性对气化的影响
煤炭气化时的灰熔点有两方面的含义，一是气化炉正常操作时， 不致使灰熔融而影响正常生产的最高温度，另一个是采用液态排渣的气 化炉所必须超过的最低温度。灰熔点越高，灰分越难结渣，相反，则灰 熔点越低，灰分越易结渣。
当煤气用做燃料时，要求甲烷含量高、热值大，选用挥发分较 高的煤做原料；当煤气用做工业生产的合成气时，一般要求使用低挥 发分、低硫的无烟煤、半焦或焦炭，因为变质程度浅(年轻)的煤种， 生产的煤气中焦油产率高，容易堵塞管道和阀门，给焦油分离带来一 定的困难，同时也增加含氰废水的处理量。
1第一篇 造气工艺基础
第一篇以煤为原料固定床间歇气化工艺的基本知识1.1 气化反应的基本原理及煤气炉内燃料层的分布状况1.1.1 概述以煤为原料的气化过程，分为吹风和制气两个阶段。
作为氨合成的半水煤气是以氧气和蒸汽作为气化剂的制得的气体，同时要求气体中（CO+H2）和N2的比例为3：1-3：2，吹风是放热反应，它的目的是使炭层积蓄热量，为制气提供高温的反应条件；制气是吸热反应，它的目的是使蒸汽和赤热的炭反应，制成合成氨生产所需要的一氧化碳和氢。
1.1.2 固体燃料气化的基本原理在固体煤气发生炉中，原料煤、氧气和水蒸汽发生气化反应，其主要反应如下：（1）以空气为主要气化剂的主要反应方程式C+O2=CO2+402KJ ①2C+O2=2CO+237KJ ②CO2+C=2CO-165KJ ③吹风时，空气中的氧气和炭燃烧，其反应式为①和②为主。
放出大量的热量，贮蓄在炭层中，同时反应生成的CO2继续与炭发生还原反应生成CO，如反应式③，此反应为吸热反应，生成的CO随吹风气放空或送吹风气回收岗位，很显然这个反应是应该抑制的。
工艺上采用提高吹风速度，减少C02和炭接触时间。
（2）以水蒸汽为气化剂的主要反应方程式为C+2H2O=CO2+2H2-80KJ ④C+H2O=CO+H2-123KJ ⑤水蒸汽和炭的反应过程叫制气，以反应式④和⑤表示，都是吸热反应，利用反应式①和②中的热量。
1.1.3 煤气发生炉内燃烧层的分布状况在煤气发生炉中固体燃料气化过程，燃料与气化剂呈相反方向和顺时针方向运动，当气化剂经过燃料层时，进行气化反应，同时伴随着物理变化，燃料层大致可分如下图所示的5个区层。
层的高温燃料和炉壁的辐射热以及下面的高温气流的导热，使燃料中的水分蒸发，形成干燥层，干燥层的厚度与加入的燃料的量有关。
（2）干馏层干燥层下面温度较高，燃料中的水分蒸发至差不多后，在高温条件下，燃料便发生热分解，放出挥发分，燃料本身也逐渐碳化，干馏层厚度小于干燥层。
【科普】煤化工、煤制油气的 16个基础知识
【科普】煤化工、煤制油气的16个基础知识一、煤化工以煤炭为原料经化学方法将煤炭转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后再进一步加工成一系列化工产品或石油燃料的工业，称之为煤化工。
二、元素分析全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。
对燃烧有影响的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量百分数表示。
三、煤的工业分析是利用煤在加热燃烧过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的成分。
四、煤里面都含有水分，水分的含量和存在状态与外界条件和煤的内部结构有关。
根据水在煤里面的存在状态，将煤中水分分别称为外在水分、内在水分以及同煤中矿物质结合的结晶水、化合水。
五、在煤的工业分析中测定的水分可分为收到基水分和分析基水分两种。
六、煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下来的残渣。
这些残渣几乎全部来自于煤中的矿物质。
煤的组成以有机质为主体，有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫5种元素组成。
七、煤的热解-干馏所谓煤的热解，是指在隔绝空气的条件下，煤在不同温度下发生的一系列物理、化学变化的复杂过程。
其结果是生成气体（煤气）、液体（焦油）、固体（半焦或焦炭）等产品。
煤的热解也称为煤的干馏或热分解。
按热解最终温度不同可分为：高温干馏900-1050℃，中温干馏700--800℃，低温干馏500-600℃。
八、煤的铝甑（zeng）低温干馏试验为了评定煤的炼油适合性以及干馏产物，常用铝甑低温干馏试验方法。
要点是：将煤样装在铝甑中，以一定程序加热到510℃,保持一定时间，测定所得的焦油、热解水和半焦和煤气的产率。
评价煤的低温干燥焦油产率时用空气干燥基指标Tarad。
Tarad＞12%称为高油煤，Tarad=7-12%称为富油煤，Tarad≤7%称为含油煤。
九、煤气化炉的分类1、我们按气化炉中的流体力学条件分，只有三种：固定床、流化床、气流床。
2、固定床的特点是简单可靠。
气化剂与煤逆流接触，气化过程比较完全，热量利用比较合理，热效率较高。
煤成气基础知识
煤成气基础知识1．煤成气是含煤沉积中的高等植物及其细碎屑，在形成煤和暗色泥岩过程中产生的气体，也有称为煤型气或煤系气。
一般所说的天然气主要包括煤成气和油型气。
油型气是由地史上生活在海洋和湖泊中而后被埋藏沉积物里的轮藻、介形虫等微体生物，以及藻类等低等植物，在形成碳酸盐岩或泥页岩中产生的气体。
煤成气和油型气原始母质的结构是完全不同的，结构的不伺导致产物的差异。
油型气的原始母质，俗称腐泥型或偏腐泥型有机质，是由较多长链结构和少量环状结构的化合物组成，其热降解产物主要是液态的石油，同时伴有以甲烷为主体还含有大量乙烷、丙烷重烃气组分的油型气，由于油型气往往与石油伴生，所以在成油过程中一直兼探着油型气。
煤成气的原始母质，俗称腐殖型有机质，是以缩合的环状结构为主的化合物，带有较短的侧链，其热降解产物以天然气为主（以甲烷占优势，并伴有相当量乙烷、丙烷和丁烷）并有少量凝析油或轻质油。
尽管在煤矿中早已发现残留在煤层中的煤层瓦斯气，但由于受传统的石油地质学概念和煤层具有强吸附性、气体难以运移等观念的束缚，煤成气在相当长时间内未得到充分的重视。
2．煤系有机质既能生气也能生油，各煤岩组分在成烃作用中贡献不同。
镜质组、丝质组和稳定组是煤岩有机显微组分中三类主要部分。
镜质组通常是气源岩中最主要的显微组分之一，它属于高等植物木质纤维组织凝胶化作用的产物，主要由腐殖物质的腐殖酸部分形成的组分。
丝质组是不具化学活动性的富碳贫氢组分，属于高等植物木质纤维组织碳化作用的产物。
稳定组由高等植物中较富含氢的组织器官及植物组织分泌物所形成，如孢子体、树脂体、角质体、木栓质体等。
孢子体起源于高等植物孢子和花粉的外壳层；树脂体来源于高等植物的树脂、蜡质、树胶、香脂和油脂等分泌物；角质体来源于陆生高等植物表皮保护组织角质层；木栓质体来源于高等植物木栓化组织细胞。
镜质组和丝质组以成气为主，稳定组以成油为主。
煤成气主要产自镜质组。
稳定组含量相对较高的煤可形成相当量的凝析油气或轻质油。
煤气化基础知识
煤炭气化技术一、煤气化原理气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。
它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。
气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。
干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。
其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。
煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。
煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。
气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。
主要反应有：1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2-131KJ/mol2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO+111KJ/mol4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反应CO+2H2=CH4+74KJ/mol6、Boudouard反应C+CO2=2CO-172KJ/mol二、煤气化工艺煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。
气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。
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二、煤炭气化方法
二、 地面气化技术分类 富氧气化 气化剂是富氧空气。
气 纯氧气化 气化剂是氧气。
化
介
质 水蒸气气化
气化剂是水蒸气。
加氢气化
气化剂是氢气。 即煤与氢气反应生成甲烷的过程。
二、煤炭气化方法
二、 地面气化技术分类
入炉的煤块粒度
粉煤炭气化 块煤炭气化
其
他
分
类
移动床气化
燃料在炉内状况
内热式气化 部分气化所用燃料，将热量累积到燃料层里，再通入水蒸
给
气发生化学反应制取煤气。因此内热式气化也称为自热式 气化。
热
方
式
利用外部给气化炉提供热量。
外热式气化
热源：外部炉壁加热燃料（炉壁需选用耐火度高且导热性 好的材料）；高度过热水蒸气（1100℃）；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。
本课程主要内容
一、基本概念 二、煤炭气化方法 三、煤炭气化原理 四、气化用煤 五、气化工艺及气化炉 六、粗煤气脱硫
一、基本概念
煤气化
煤或煤焦与气化剂（空气、氧气、水蒸气、氢等）在一 定温度及压力下发生化学反应，将煤或煤焦中有机质转
化为煤气的过程
煤气
气化剂通过炽热固体燃料层时，所含游离氧或者结合氧 将燃料中的碳转化成的可燃性气体。 有效成分：CO、H2、CH4
效率高。
一、基本概念
单位时间内，单位体积的催化剂所通过气体体积数。单位：m3
空间速度
／(m3催化剂·h)。空间速度越高，单位体积催化剂处理能力越大，
生产能力就越大。
空间时间
在等密度反应过程中，气体与催化剂的接触时间。 空间时间越小，反应器的生产能力越大。
转 化 率
参加反应的原料量与通入反应器原料量比值百分率。它说朋原料 的转化程度。转化率越大，参加反应的原料越多。
煤
定义：以水蒸气为气化剂生成的煤气。
气
水煤气
主要成分： H2，CO，CO2，N2。
特点：H2和CO含量达85％以上，一般用作化工原料
半水煤气
定义：以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气 主要成分： H2，CO，N2，CO2。
特点：（H2+CO）=3N2（质量），一般用来合成氨
练习题
1.地面气化技术以燃料在炉内的状况可分为四类，分别为 气化、
实际目标产物量与反应原料计算应得产物理论量之比。
选 择 性
= 实际所得目标产物量／计算应得产物理论量×100%
= 转化为目标产物原料量／反应掉原料量×100%
收率
转化为目标产物的原料量与通入反应器原料量之比。
有循环物料时产物总收率 =转化为目标产物的原料量／新鲜原料量×100%
练习题
1.煤化工包括 、 、 及其他煤加工制品工业。 2.煤的气化是将煤与 在高温下发生化学反应，将煤中有机物 转变为煤气的过程，常用的气化剂有空气、 、 等。 3.煤气的有效成分为 、 、 等。 4.煤气的发热值指标准状态下1m3煤气完全燃烧时放出的热量。 如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称 ，如果水以气态 形式存在称 。 5.空气煤气中不含有的成分是（ ）
主
反 应
二
C+CO2≒2CO
+173.3kJ/mol
2CO+O2≒2CO2 -566.6kJ/mol
次 CO+H2O≒H2+CO2 -38.4kJ/mol
A CO B CO2 C C2H5 D N2
二、煤炭气化方法
一、 按气化技术分类
地面气化
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
地下气化
将未开采的煤炭有控制的燃烧，通过对煤的热化学作用 生产煤气的过程。
二、煤炭气化方法
二、 地面气化技术分类
利用煤与氧反应放出热量来达到反应所需温度，即燃烧一
沸腾床气化 气流床气化
熔融床气化
二、煤炭气化方法
三、 工业煤气分类
定义：以空气为气化剂生成的煤气。
空气煤气
主要成分： N2，CO，CO2，H2。 特点：热值低，主要作为化学工业原料，煤气发动机燃料等。
定义：以空气和适量水蒸气为气化剂生成的煤气。工 业混合煤气
主要成分： N2，CO，H2，CO2。 特点：工业上一般用作燃料。
A CO B CO2 C C2H5 D N2
练习题答案
1.煤化工包括 炼焦工业、煤炭气化工业、煤炭液化工业及其他煤制化学品工业。 2.煤的气化是将煤与气化剂在高温下发生化学反应，将煤中有机物转变为煤气的 过程，常用的气化剂有空气、氧气 、水蒸气 等。 3.煤气的有效成分为CO、H2、CH4等。 4.煤气的发热值指标准状态下1m3煤气完全燃烧时放出的热量。如果燃烧产物中的 水分以液态形式存在称高发热值，如果水以气态形式存在称低发热值 。 5.空气煤气中不含有的成分是（ C ）
三、煤炭气化原理
一、 气化过程的主要化学反应
一
C+O2→CO2
-394.1kJ/mol
C+H2O≒CO＋H2 +135.0kJ/mol
气 化
次 C+1/2O2→CO -110.4kJ/mol
C+2H2O→CO2+2H2 +96.6kJ/mol
反 C+2H2≒CH4
-84.3kJ/mol
应 H2+1/2O2→H2O -245.31kJ/mol
气化、
气化和熔融床气化。
2. 发生炉煤气根据使用气化剂和煤气的热值不同，一般可分为空气煤气、混合煤
气、
、 等。
3.什么是水煤气、半水煤气？两者有何区别.
练习题答案
1.地面气化技术以燃料在炉内的状况可分为四类，分别为沸腾床气化、移动床气 化、气流床气化和熔融床气化。 2. 发生炉煤气根据使用气化剂和煤气的热值不同，一般可分为空气煤气、混合煤 气、 水煤气 、 半水煤气 等。 3.什么是水煤气、半水煤气？两者有何区别。 水煤气是以水蒸气为气化剂生成的煤气。 主要成分： H2，CO，CO2，N2。 特点：H2和CO含量达85％以上，一般用作化工原料 半水煤气是以水蒸气加适量的空气或富氧空气为气化剂生成的煤气 主要成分： H2，CO，N2，CO2。 特点：（H2+CO）=3N2（质量），一般用来合成氨
煤气的发热值是指标准状态下lm3煤气在完全燃烧时所放 出的热量，如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称高 发热值，如果水以气态形式存在称低发热值。
反应性
煤的反应性又称煤的化学活性，是指在一定的条件下，
煤与不同气化介质(如CO2，O2，H2O和H2)发生化学反应 的能力。反应性强的煤在气化和燃烧过程中反应速率快、