煤气化综述(95页)
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。
我国煤气化技术综述
我国煤气化技术综述作者：卢长洁来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第01期摘要：我国煤炭资源储量大，如何处理煤炭资源是我国经济进入新常态的重要问题。
煤气化技术是煤炭洁净利用的重要方面，煤气化技术是现代煤化工装置的关键，涉及整个煤化工装置的正常运行。
本文从煤气化技术的起源、原理、分类及应用四个方面来介绍煤气化技术。
关键词：煤气化技术；原理；应用；分类我国煤炭资源总量5.9万亿吨，占一次能源资源总量的94%，而石油、天然气资源仅占6%。
我国煤炭消费量居于能源消费总量首位。
能否解决煤炭的处理问题是中国经济进入新常态的重要问题。
随着国家有关能源政策的出台，如何实现煤炭的高效清洁转化越来越受到关注。
煤气化技术是现代煤化工装置的关键，涉及整个煤化工装置的正常运行。
通常煤气化工艺能否稳定长周期运行在某种程度上决定了煤化工装置生产好坏，煤气化技术的可靠、成熟、稳定和长周期运行状态均对煤化工生产有一定的影响[1]。
笔者从煤气化技术的起源、原理、分类和其应用这几个方面综合论述煤气化技术。
1 煤气化技术的起源煤气化技术是指把经过适当处理的煤送入反应器如气化炉内，在一定的温度和压力下，通过氧化剂（空气或氧气和蒸气）以一定的流动方式（移动床、流化床或携带床）转化成气体，得到粗制水煤汽，通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气[4]。
早期的煤气化技术主要是以生产原料气为主。
间歇式常压、块煤移动床气化炉出现在早期。
1857年，德国的Siemens兄弟最早开发出用块煤生产煤气的炉子称为德士古气化炉。
这项工艺以投资少、建设周期短为优势，以燃烧放热与气化吸热分步进行为特点，缺点是气化强度低、环境污染大。
在此基础上形成的鲁奇炉改进了德士古气化炉的缺点，但同时出现了水蒸气消耗量大、副产酚水等问题。
为了克服水蒸气消耗量大的缺点，英国人提出了BGL炉[2]。
二十世纪九十年代我国的煤气化技术通过引进国外的煤气化技术并进行研究改进，发明了自主知识产权的对置式四喷嘴气化炉，目前已经在国内得到广泛推广应用并获得了显著的经济效益。
煤气化技术简介
.煤气化技术简介我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家，在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80%以上。
近些年，煤化工在全球围得到了迅速发展；生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但石油焦、石油和天然气在当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富，对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家，煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。
煤气化生产的合成气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。
煤气化是一个热化学过程。
以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
煤气化是煤化工的“龙头”，也是煤化工的基础。
煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。
一、煤气化技术分类及概况目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉物料流动方式来划分，主要有三大类：固定床（或称为移动床）、流化床和气流床。
其中具有代表性的煤气化技术如下：各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。
气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。
固定床气化的煤质适应围较广，除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。
固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低，气化装置需要大量的蒸汽。
气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长，..投资高大。
由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目，有较高的优势。
碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6～50mm，气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。
煤气化综述
目录1．煤气化的意义【1】 (2)2．煤气化的基本原理和过程【1】【2】 (3)2.1 热解过程 (3)2.2气化反应 (3)2.2.1碳氧间的反应 (4)2.2.2碳与水蒸气的反应 (4)2.2.3甲烷生成反应 (4)3．煤炭气化工艺及其设备【1】【3】 (5)3.1煤炭气化工艺的分类 (5)3.1.1按制取煤气的在标准状态下的热值分类： (5)3.1.2按供热方式分类： (5)3.1.3按固体燃料的运动状态分类： (6)3.2煤炭气化工艺的原则流程 (8)4．煤炭的气化工艺设备【3】【4】 (9)4.1固定床气化炉 (10)4.2流化床气化炉 (11)4.3喷流床气化炉 (12)1．煤气化的意义【1】煤气化是指以煤炭为原料生产燃料气，民用煤气和化工原料气。
以煤气化为基础的能源及化工系统已成为世界范围内高效、清洁、经济地利用煤炭资源的热点技术之一。
煤气化应用领域非常广泛，是许多能源高新技术的关键技术和重要环节。
如下图1-1：图1-1煤产业链2．煤气化的基本原理和过程【1】【2】煤气化过程中煤的热解和气化反应。
煤炭的气化过程是一个热化学过程，分为煤的热解和气化反应两部分。
煤在加热是会发生一系列的物理变化和化学变化，这些变化主要取决于煤种，同时也受温度，压力，加热速率和气化炉形式的影响。
而气化反应是指气化剂（空气，水蒸气，富氧空气，工业氧气以及其相应混合物等）与碳质原料之间的反应，以及反应产物和原料，反应产物之间的化学反应。
2.1 热解过程热解过程的化学反应异常复杂，其间反应途径甚多。
媒热解反应主要包括裂解和缩聚两大类反应。
在热解前期以裂解反应为主，热解后期以缩聚反应为主。
一般来说，热解反应可宏观概括为：煤——煤气（CO2,CO,CH4,H2O,H2,NH3,H2S）+焦油（液态）+焦炭注：热解过程详细过程参考《现代煤化工技术手册》2.2气化反应气化反应是指气化剂（空气，水蒸气，富氧空气，工业氧气以及其相应混合物等）与碳质原料之间的反应，以及反应产物和原料，反应产物之间的化学反应。
煤气化的基本原理-经典通用PPT课件
H2, CO, CO2,
等
灰
图5--5 煤的水蒸气气化和加氢气化相 结合制造代用天然气原理
Ⅰ:气化剂： 02；H2O(气) Ⅱ：主要反应：
加氢阶段： C+H2→CH4 +Q 水蒸气气化阶段：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO+Q C+H2O→CO+H2 -Q Ⅲ：煤气主要可燃成分： CH4 Ⅳ：特点：
Ⅳ：特点： 气化炉外部供热（煤仅与水蒸 气反应）；
气化炉传热差，不经济。
H2O(气)
图5--3
煤
煤气(H2,CO,CO2,CH4等)
热
外热式煤的水蒸气气化原理
③煤的加氢气化原理
Ⅰ:气化剂：H2
Ⅱ：主要反应：
C+H2→CH4 +Q Ⅲ：煤气主要可燃成分：CH4
Ⅳ：特点：
煤气主要由CH4组成（代用天 然气）；
H2
产生残焦（含碳残渣）,煤与H2 加压生成CH4的反应性比煤与
水蒸汽的反应性小.
煤
800~1000℃ 1~10MP
煤气(CH4 H2,等)
残焦
图5--4 煤的加氢气化原理
④煤的水蒸气气化和加氢气化相结合制造代用天然 气原理
煤
代
用
煤气(CH4
天
H2,等)
然
800~1000℃ 1~10MP
（加氢气化）
①基本化学反应：
氧化反应：
C+O2→CO2 +Q 2C+O2→2CO +Q H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q
水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
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。
煤气化技术简介
量较高 (>30%) 时，气化炉的经济性会急剧下降。因而要求煤炭灰熔点
FT<1500℃，灰含量在8%~20%之间； (4) Shell气化炉要把煤炭的含水量降低到很小的值 (烟煤的含水量降至2%， 褐煤降至 6%)，因此在煤炭处理的时候需要有烘干设备，不宜利用含水量
较高的煤炭；
(5) 干法进料系统的粉尘排放远大于水煤浆进料系统； (6) 气化炉结构过于复杂，加工难度大。
按进料方式分类 按气化介质分类
水煤浆气化
粉煤气化
纯氧或富氧气化
空气气化
Texaco
Shell、GSP、 三菱
Shell、Texaco GSP、BGL
三菱
2. 典型的煤气化技术
2.1 煤气化技术
研发机构 GE 西门子 Shell 英国煤气公司 日本三菱公司 华东理工与兖矿集团 华东理工 西安热工研究院 西北化工研究院 北京航天万源煤化工 气化技术 Texaco水煤浆加压气化技术 GSP干煤粉加压气化技术 Shell干煤粉加压气化技术 BGL气化技术 吹空气煤气化技术 多喷嘴水煤浆气化技术 四喷嘴对置式干煤粉加压气化技术 两段式干煤粉加压气化技术 多元料浆单喷嘴顶置气化技术 航天炉
循环发电。
2. 典型的煤气化技术
2.2 Texaco气化炉
结构组成： 由喷嘴、气化室、激冷室（或 废热锅炉）组成。 水煤浆（58~62wt%）供料 液态排渣炉 内壁衬里有多层耐火砖 水煤浆和氧气从炉顶的燃烧 器高速连续喷入气化室，高 温状态下工作的喷嘴设有冷 却水装置，水煤浆喷入气化 炉内迅速发生反应，数秒钟 内完成气化过程。 气化炉的下部因冷却方式不 同有2种形式，一种激冷型 冷却方式，一种废热锅炉型。
空分装置投资。
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。
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煤的性质对气化反应的影响
• 机械强度 煤的机械强度是指块煤的抗碎强度、耐
磨强度和抗压强度等综合性物理和机械性能。 机械强度高的煤在移动床气化炉的输送
过程中容易保持其粒度，从而有利于气化过 程均匀进行，减少带出物，机械强度低的煤 宜采用流化床、气流床气化。
煤气化技术简介
主要内容
1、有关煤气化的概念 2、壳牌（shell）气化 3、德士古（texaco）气化 4、多喷嘴气化技术 5、GSP气化技术
煤炭的生成
• 煤炭是地球上迄今为止能得到的最丰富 的化石燃料，煤的使用年限估计在几百 年，它将是替代不断下降的石油资源的 可靠能源。因此，煤化学工业的发展将 替代石油化学工业。
对于移动床气化，大块的炉渣会破坏床 内的透气性，从而影响生成气体的质量；严 重时炉箅不能排渣。
煤的性质对气化反应的影响
• 热稳定性 热稳定性是指煤在高温燃下燃烧或气化
过程中，对温度剧烈变化的稳定程度，也就 是块煤在温度急剧变化时，保持原来力度的 性能。
对于移动床气化来说，热稳定性差的煤， 将会增加炉内阻力，降低煤的气化效率，并 使带出物增多。
移动床气化工艺
常压ＵＧＩ炉 以块煤和焦炭为原料，以空气和水蒸汽为气
化剂制取合成原料气和燃料气。国内现有３０ ００多台在运行。 优点：设备制造容易，操作简单，投资少。 缺点：原料单一，单炉能力小，气量＜ 12000m3/h；
操作和设备管理难度大； 现场环境差； 污水含有焦油酚及氢化物，污染环境。
移动床气化——固定层造气
• 我国的能源结构特点：少油 富煤 贫气
煤炭的生成
• 煤炭是由古植物经过复杂的生物化学、 物理化学和地球化学作用转变而成的固 体有机可燃矿物。
• 煤炭生成过程：植物→泥炭（腐泥）→ 褐煤→烟煤→无烟煤，这一过程也称为 煤化序列 。
• 由泥炭到无烟煤的演变过程统称为煤化 作用，作用的程度称为煤化程度。
煤气化在煤化工领域的应用
煤气化在煤化工领域的应用
煤气化技术分类
煤气化的分类方法有多种 ● 按制取得煤气热值分类，分为：
制取低热值煤气、中热值煤气、高热值煤 气 ● 按供热方式分为： 自热式气化法 间接供热气化法 热载体 供热 煤的水蒸汽气化和加氢气化相结合法 ● 按气化剂分类 空气-蒸汽气化法 氧气-蒸汽气化法 氢气 气化法 ● 按固体燃料的运动状态分为：
煤的性质对气化反应的影响
• 黏结性 黏结性是指煤被加热到一定温度后，受
热分解并产生胶质体，最后黏结成块状焦炭 的能力。
煤的黏结性不利于气化过程的进行，特 别是移动床气化，对气流床气化影响不大。
煤的性质对气化反应的影响
• 结渣性 结渣性是指煤中的矿物质在高温和活性
气体的作用下，转变为牢固的黏结物或熔融 物的能力。
气化煤气，其主要成分包括CO、H2、CO2、 CH4等，其中CO、H2 在化工原料气中也被 称为有效气。气化煤气可用作城市煤气、工 业燃气和化工原料气； 3、产品气用途：用作化工原料气时是碳一化 学的重要原料来源。下游可以生产的产品有
煤气化反应原理
• 煤气化反应主要指煤与气化剂反应生成气体 产物、气体产物与原料及与气化剂、反应产 物与反应产物之间的化学反应，反应机理非 常复杂。 一般来讲，煤气化主要反应有： C+O2→CO+Q C+O2→CO2+Q CO+O2→CO2+Q C+H2O→CO+H2－Q
3 煤间接液化（液体燃料）
煤气化
4 发电、热、化学品多联产（多联供） 5 联合循环发电（IGCC） （电能 ）
6 燃料电池（电能 ） 7 氢（氢能源）、石油化工氢气源、海绵铁（炼 钢 ） 8 城市燃气（气体燃料 ）
煤气化在煤化工领域的应用
• 煤气化在煤化工领域的应用重点体现在碳一 化学及其下游产业中。
煤气化概念
• 煤的气化是指煤与气化剂作用，进行各 种化学反应，把煤炭转化为燃料煤气或 合成气的过程。
• 煤气化过程是一个热化学过程。它是以 煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧 或纯氧）、水蒸汽或氢气等作气化剂 （或称气化介质），在高温条件下通过 化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化
煤气化基本概念
由气化定义可以得出： 1、气化剂：氧气、空气、富氧、蒸汽。 2、产品气的组成：气化时所得的可然气称为
煤的性质对气化反应的影响
• 反应活性 反应活性是指在一定条件下，煤炭与不
同的气体介质（CO2、O2、水蒸汽、H2） 相互作用的反应能力。
反应活性强的煤，在气化和燃烧过程中 反应速度快、效率高。反应活性的强弱直接 影响到产气率、耗氧量、灰渣含碳量和热效 率。反应活性高的煤有利于各种气化工艺。
年轻煤（褐煤）和焦炭反应活性高。
几种煤气化炉
1
Shell加压粉煤气化
2
Texaco水煤浆气化
3
多喷嘴对置式水煤浆气化
4
GSP加压粉煤气化
5
BGL块煤熔渣气化
6
灰熔聚流化床粉煤气化
7
E-Gas煤气化
8
恩德型煤气化
移动床气化工艺介绍
• 移动床气化法 也称为块煤气化，包括常压固定床和 加压固定床气化；主要的炉型有UGI炉、 鲁奇（lurgi）炉和液态排渣鲁奇 （lurgi）炉。
无烟煤的机械强度较大。
煤的性质对气化反应的影响
• 粒度分布 移动床气化要求10~100mm的且较均匀的 块煤 流化床气化要求0~8mm的细粒煤 气流床气化则要求＜0.1mm的粉煤
煤气化的应用领域
1 化学品（化肥、甲醇、二甲醚、烯烃等），是碳一化学的重要途径之一。
2 为直接液化提供氢源（液体燃料）
移动床气化工艺介绍
煤气化过程
• 干燥：湿煤加入气化炉后，煤与热气流 之间进行热交换，煤中的水分蒸发。
• 热解：受热后自身发生的一系列物理和 化学变化的复杂过程。
• 气化：气化炉中的气化反应是一个非常 复杂体系，主要有碳与氧的反应、碳与 水蒸气的反应。
• 燃烧：反反应必须经过7步 1、反应气体从气相扩散到固体碳表面； 2、反应气体再通过颗粒的孔道进入小孔的内 表面； 3、反应气体分子吸附在固体表面上，形成络 合物； 4、络合物之间、络合物与气体分子之间进行 反应； 5、吸附态的产物从固体表面脱附；