煤化工气化工艺系统知识
化工工艺学第五章煤的气化资料
六阶段循环时间分配表
阶段名称
吹风阶段 蒸气吹净阶段 上吹制气阶段 下吹制气阶段 二次上吹阶段 空气吹净阶段
3 min循环/s
40～50 2
45～60 50～55 18～20
2
4 min循环/s
60～80 260ຫໍສະໝຸດ 70 70～90 18～202
在上吹制气阶段，让空气与水蒸气一起进入气化炉，这样不仅能制 得含氮的水煤气(半水煤气)，而且可适当提高炉温，提高生产能力。
发生炉结构组成： 炉体、加煤装置、 排灰装置
发 生 炉 中 各 层 特 点
煤气化的物理化学基础
气化反应化学平衡 煤气化就过程而言包括煤的干馏和干馏半焦与气化剂的气化反应。
煤的干馏反应相对较快，而干馏半焦的气化反应较慢。参与反应的 气体可能是最初的气化剂，也可能是气化过程的产物。煤中少量元 素 氮 和 硫 在 气 化 过 程 中 产 生 了 含 氮 和 含 硫 的 产 物 ， 主 要 是 NH3 、 HCN、NO、 H2S、COS、CS2等。煤干馏半焦中主要成分是碳，故 讨论平衡反应时通常只考虑元素碳的气化反应。
4） 压力对气化炉生产能力的影响 提高生产能力（气化强度提高，反应速率加快，碳的转化率较高）
5） 压力对煤气产率的影响 降低（气体体积减小，煤气中二氧化碳含量高）
6） 压力对煤气输送动力消耗的影响 节省煤气输送的动力消耗，减少煤的运输费用
固态排渣移动床加压气化炉
鲁奇炉(Lurgi) 采用氧气-水蒸气或空气-水蒸
水煤气
水煤气是由炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气，主要由 CO和H2组成。燃烧时呈蓝色，所以又称为蓝水煤气。
碳与水蒸气反应作为强吸热反应，需提供水蒸气分解所需的 热量，一般采用两种方法：
煤气化工艺资料
煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学品的过程，生产出各种化工产品的工业。
煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。
煤的气化、液化、焦化，煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等，都属于煤化工的范围。
而煤的气化、液化、焦化（干馏）又是煤化工中非常重要的三种加工方式。
煤的气化、液化和焦化概要流程图一.煤炭气化煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
煤的气化的一般流程图煤炭气化包含一系列物理、化学变化。
而化学变化是煤炭气化的主要方式，主要的化学反应有：1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H22、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H23、部分氧化反应C+0.5 O2=CO4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO25、甲烷化反应CO+2H2=CH46、Boudouard反应C+CO2=2CO其中1、6为放热反应，2、3、4、5为吸热反应。
煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。
煤炭气化按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。
2) 流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。
3) 气流床气化。
它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。
煤气化工艺[1]
![煤气化工艺[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/4994fcdca417866fb94a8e66.png)
煤气化工艺一、煤气化工艺概述进行煤炭气化的设备叫气化炉。
按照燃料在气化炉内的运动状态来分类是比较通行的方法，一般分为移动床（又叫固定床）、沸腾床（又叫流化床）、气流床和熔融床等。
使用的气化剂不同，生产的煤气的性质和用途不同。
如果以空气作为气化剂，生产的煤气称空气煤气；以空气在（富氧空气或纯氧）和水蒸气的混合物作为气化剂，生产的煤气称混合煤气；如果将空气（富氧空气或纯氧）和水蒸气分别交替送入气化炉内，间歇进行，生产的煤气叫水煤气；气体成分经过适当调整（主要是调整含氮气的量）后，生产的煤气符合合成氨原料气的要求，这种煤气叫做半水煤气。
此外，气化炉在生产操作过程中，根据使用的压力不同，又分为常压气化炉和加压气化炉，根据不同的排渣方式，可以分为固态排渣气化炉和液态排渣气化炉。
总的来说，各种不同结构的气化炉基本上由三大部分组成，即加煤系统、气化反应部分和排渣系统。
炉型不同，这三部分的具体结构有很大差异。
但一般地讲，加煤系统要考虑煤入炉后的分布和加煤时的密封问题。
气化部分是煤炭气化的主要场所，如何在低消耗的情况下，使煤最大限度地转化为符合用户要求的优质煤气，是这一部分首要考虑的问题。
当然，由于煤炭气化过程是在非常高的温度下进行的，为了保护炉体（也包括炉内布煤器或搅拌装置）的作用，同时可以吸收气化区的热量而生产蒸汽，该部分蒸汽又可以作为气化时需用的蒸汽而进入气化炉内。
煤炭气化后的残渣即煤灰，由排渣系统定期地排出气化炉外，这样就保证了炉内料层高度的稳定，同时保证了气化过程连续稳定地进行，对移动床而言，由于炉箅（气化剂的分布装置）和排渣系统结合在一起，气化剂均匀分布和排渣操作是生产上较为重要的两个问题。
不论采用何种类型的气化炉，生产哪种煤气，燃料以一定的粒度和气化剂直接接触进行物理和化学变化过程，将燃料中的可燃成分转变为煤气，同时产生的灰渣从炉内排除出去，这一点是不变的。
然而采用不同的炉型，不同种类和组成的气化剂，在不同的气化压力下，生产的煤气的组成、热值以及各项经济指标是有很大差异的。
分析煤化工气化工艺与设备的关键技术
分析煤化工气化工艺与设备的关键技术摘要：我国煤炭探明可采储量1145亿吨，排名世界第三，煤炭资源储量占据中国化石能源总储量的94%，石油占5%，天然气仅占1%。
发展煤化工既是发挥我国煤炭资源优势、化解煤炭过剩产能、对煤炭资源的高效利用，也是确保国家能源战略安全的需要。
本文首先分析了煤化工行业的技术和工艺，然后阐述了煤化工气化技术设备及其关键技术，涵盖四种水煤浆技术，最后简要分析了设备质量控制的要点。
关键词：煤化工；气化；工艺；技术1 煤化工工艺技术分析1.1 煤化工工艺流程概述煤化工以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的过程。
根据生产工艺与产品的不同主要分为煤焦化、煤电石、煤气化和煤液化四条生产链。
其中，煤焦化、煤电石、煤气化中的合成氨等属于传统煤化工，而煤气化制醇、醚燃料，煤液化、煤气化制烯烃等属于现代新型煤化工领域。
在煤化工可利用的生产技术中，煤焦化是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。
煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，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、化工原料等多种产品的原料。
煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。
在石油短缺时，煤的液化产品将替代天然石油。
目前，煤化学工业技术和设备技术越来越成熟，煤炭化学工业的发展也在不断的扩大，各种类型的工艺流程操作过程也就越来越复杂，然而污染大、能耗高、投资大、运行成本高、装备技术瓶颈制约等问题也突出。
综上所述，煤化学工业的技术发展需要继续进行创新和改革。
以煤为原料生产可替代石油的化工产品，发展新型煤炭—能源—化工一体化产业将在我国能源的可持续利用中发挥重要作用，是今后二十年的重要发展方向。
煤炭化工企业在实施生产和加工的这个过程中，煤气化工艺技术路线十分重要，通常分为三个步骤，分为煤制合成气、煤制合成气的预加工及深加工等步骤。
煤化工气化工艺系统知识_气化工艺的介绍131页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
煤的气化知识总结
7.3.2 气化过程热的产生和传递
¾ 冷煤气效率意味着单位质量气化原料的化学热转化为所产
生的煤气化学热的比例；
η = QHG = Vg × Hh
QHC
QHC
自热式高？ 外热式高？
¾ 热效率是指可以利用的全部热量（即出热，包括气化所产
生的焦油、煤气的热）与气化原料、气化剂所具有的全部
和悬浮状态运动
7.3.1 煤气化方法分类-按反应器类型
③气流床气化炉
煤气
煤化工工艺学-第三篇-煤的气化-气化方法
煤
熔
水蒸气和氧
渣
204 593 982 1371 1760 温度 ,℃
原料：粉煤（70%以上通过200目）
加料方式：下部与气化剂并流加料
排灰方式：液态排渣
灰渣和煤气出口温度：接近炉温
炉内情况：煤与气化剂在高温火焰
混合煤气
定义:以空气和适量的水蒸气的混合物为气化剂所生成的煤气 成分:含有N2，CO，CO2，H2。 特点:这种煤气在工业上一般用作燃料。
煤 气
水煤气
定义:是以水蒸气作为气化剂生成的煤气； 成分:其中H2和CO的含量共达85%(体积分数)以上；
特点：用作化工原料；
半水煤气
定义：是以水蒸气为主，加适量的空气或富氧空气同时作为 气化剂制得的煤气； 特点：合成氨时较多使用半水煤气，此时H2与CO的总质量 是N2质量的3倍；
煤化工工艺学-第三篇-煤的气化-气化原理
N： N2+3H2＝2NH3 N2+H2O+2CO＝2HCN+1.5O2 N2+xO2＝2NOx
7.2 煤气化原理-气化基本化学反应
煤炭气化过程可用下式表示：
煤 ⎯高⎯，加⎯，⎯气化⎯→C + CH4 + CO + CO2 + H2 + H2O
煤化工工艺学知识点
1．煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。
2．煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
从煤加工过程区分，煤化工包括煤的干馏（含炼焦和低温干馏）、气化、液化和合成化学品等。
3．煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏（又称炼焦、焦化）。
煤低温干馏产品为：半焦、煤气、焦油。
按加热终温不同分为：低.中.高温干馏煤低温干馏产物的产率和组成取决于原料煤性质、干馏炉结构和加热条件。
4．煤低温干馏产品的产率和性质与原料煤的性质、加热条件、加热速度、加热终温以及压力有关。
干馏炉的形式、加热方法和挥发物在高温区的停留时间对产品的产率和性质也有重要影响。
煤加热温度场的均匀性以及气态产物二次热解深度对其也有影响。
5．一般压力增大，焦油产率减少，气态产物产率增加，半焦产率和强度增加。
6．干馏供热方式：内热式和外热式。
7.内热式与外热式相比的优点（1）热载体向煤料直接传热，热效率高，干馏耗热量低。
（2）煤料在干馏不同阶段加热均匀，消除了部分料块过热现象。
（3）内热式炉简化了干馏炉结构。
8.沸腾床干馏炉：将粒度小于6mm的预先干燥过的粉煤连续加入沸腾炉，炉子用燃料气和空气燃烧加热，炉内形成沸腾的焦粉床层，煤料在炉内干馏。
不粘结性煤用螺旋给料器加入，粘结性煤用气流吹入法。
干馏的热量由焦炭、焦油蒸气以及煤气在沸腾层中部分燃烧和燃料气燃烧提供的。
或者不送入燃料气和空气，则送入热烟气。
干馏产物焦粉经过一满流管由炉子排出。
在气体冷却系统中分出焦油、中油以及被燃烧烟气稀释了的干馏煤气。
9.鲁奇三段炉流程：（1）煤在竖式炉中料层下行，热气流逆向通入进行加热。
（2）粉状褐煤和烟煤要预先压块。
（3）煤在移动过程中可分成三段：干燥段，干馏段，焦炭冷却段。
在最上段循环热气流把煤干燥预热到150℃，在中段即干馏段，热气流把煤加热到500-850℃，在下段，焦炭被冷循环气流冷却到100-150℃，最后排出。
煤化工气化工艺系统知识_气化工艺的介绍131页PPT
煤化工气化工艺系统知识_气化工艺的 介绍
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 第二阶段（1954 ～1965 年）。为了能够气化 弱黏结性的烟煤，提高气化强度， 联邦德国鲁
尔煤气公司与鲁奇公司合作建立了一套试验装 置，对泥煤、褐煤、次烟煤、长焰煤、贫煤和 无烟煤进行了气化试验，根据试验结果设计了 第二代鲁奇炉。该炉型在炉内设置了搅拌装置， 起到了破黏作用，从而可以气化弱黏结性煤， 同时取消了炉内的耐火衬里，设置了水夹套， 排灰改为炉底中心排灰，气化剂由炉底侧向进 入炉箅下部。
鲁奇加压气化技术的发展
• 鲁奇碎煤加压气化技术的发展根据炉型的变化大 致可划分为三个发展阶段。
• 第一阶段（1930 ～1954 年）。1930 年在德国希 尔士斐尔德建立了第一套加压气化试验装置， 1936 年设计了第一代工业化的鲁奇炉，以褐煤为 原料生产城市煤气，气化剂为氧气和水蒸气，气 化剂通过炉箅的中空转轴由炉底中心送入炉内， 出灰口设在炉底侧面，炉内壁有耐火衬里，只能 气化非黏结性煤，气化强度较低。
鲁奇炉对气化的煤质要求
• 水分 • 鲁奇炉入炉煤的水分可以较高，但有些褐煤水分
过高时，会促使褐煤块受热碎裂，造成氧耗增加， 增加后系统的负荷及污水处理的投资，给原料预 处理带来困难。 • 根据使用经验，当煤中水分高于20%时，水分含 量每增加1%，氧耗增加1.5%，煤气出炉温度降 低5℃，水汽含量增加3%。当水分含量上升到 30%时，气化炉的生产能力下降10%。
煤气化的应用
• 大型加压煤气化技术、煤基合成液体燃料 技术、大型流化床电站锅炉、煤气化联合 循环发电技术（IGCC），煤、电、热与化 工产品多联产技术，煤中硫、氮等污染物 的脱除和控制技术、大型燃气轮机技术、 燃料电池技术等。
加压煤气化工艺的简要介绍
• 煤气化工艺分为固定床加压气化技பைடு நூலகம்、湿法气 流床加压气化技术、干法气流床加压气化技术。
• 第一代鲁奇气化炉， 内径2600mm
• 1 烘箱 • 2 上部刮刀传动机
构
• 3 煤气出口管刮刀 • 4 喷冷器 • 5 炉体 • 6 炉箅 • 7 炉箅传动机构 • 8 刮灰刀 • 9 下灰颈管 • 10 灰箱 • 11 裙板 • A 带有内部液压传
动装置的煤箱上阀
• B 外部液压传动装 置
• 第二代直径2600 mm 中间除灰炉型
• 1 煤箱 • 2 上部传动装置 • 3 布煤器 • 4 搅拌装置 • 5 炉体 • 6 炉算 • 7 炉箅传动轴 • 8 气化剂进口管 • 9 灰箱
• 第三阶段（1969 ～1980）。为了进一步提 高鲁奇炉的生产能力， 扩大煤种的应用范
围，满足现代化大型工厂的生产需要， 经
气化工艺的介绍
煤气化工艺的发展
• 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。煤的焦化是应用最早的煤 化工，至今仍然是重要的方法。
• 煤气化在煤化工中占有特别重要的地位，煤气化主要用于 生产城市煤气、各种工业用燃料气和合成气，在中国合成 气主要用于制取合成氨、甲醇、二甲醚等重要化工产品。 通过煤炭加氢液化和气化生产各种液体燃料和气体燃料， 利用碳一化学技术合成各种化工产品。随着世界石油和天 然气资源的不断减少、煤化工技术的改进、新技术和新型 催化剂的开发成功、新一代煤化工技术的涌现，21 世纪 现代煤化工将会有广阔的发展前景。
• 1煤箱 • 2上部传动装置 • 3喷冷器 • 4裙板 • 5布煤器 • 6搅拌器 • 7炉体 • 8炉箅 • 9炉箅传动装置 • 10灰箱 • 11刮刀 • 12保护板
• 1974 年，鲁奇公司与南非萨索尔合作开发出直径 为5 m 的第四代加压气化炉， 该气化炉几乎能适 应各种煤种，其单炉产气量可75000m3/h 比第三 代炉能力提高50 ％。
对第二代炉改进， 开发了第三代鲁奇炉，
其内径增大到3.8 m ，采用双层夹套外壳， 炉内装有搅拌器和煤分布器， 转动炉算采
用宝塔型结构，多层布气，单炉产气量提 高到35000～55000 m 3/h（干气）， 同时 第三代炉的结构材料、制造方法、操作控 制等均采用了现代技术， 自动化程度较高。
• 第三代加压气化炉， 内径3800mm
碎煤加压气化工艺
• 早在1927 ～1928 年间，德国鲁奇公司在德国东 易河矿区利用褐煤在常压下用氧气作气化剂来制 取煤气。煤气经加压净化后分离出二氧化碳可以 使煤气热值提高。但在常压下气化炉产气量有限， 而且煤气输送的压缩费用较高，从而促使人们进 行加压气化工艺的研究。通过理论计算，在压力 为2.0MPa 和温度为1000 K 的平衡气中，甲烷含 量可达20 ％以上，这将大大提高煤气的热值。随 后的小型试验结果也证实了加压气化理论的正确 性。由于这一切都是在鲁奇公司进行的，故将这 种方法称为鲁奇式加压气化法。
• 灰分
• 原则上对煤的灰分无严格要求。但煤中灰 分含量增加，将导致消耗定额增加；气化 强度低，煤气产率降低，灰渣含碳量增加， 煤气的热值降低。
• 从经济上考虑，控制煤灰分含量＜20%。
• 煤的粒度
• 褐煤6~40mm，烟煤5~25mm，焦炭和无烟 煤5~20mm；要求最大粒径与最小粒径比为 5~8；最小粒径要在6mm以上，小于2mm 的粉煤量控制在1.5%以内，小于6mm的细 粒煤控制在5%以内。
• 固定床加压气化技术的主要代表有：德国鲁奇 碎煤加压气化技术、BGL加压气化技术
• 湿法气流床加压气化技术的典型代表有：GE 的TEXACO、华东理工大学的四喷嘴、多元料 浆。
• 干法气流床加压气化技术的主要代表有：shell、 西门子GSP、科林、北京航天、五环、华东理 工也在水煤浆四喷嘴的基础上研究粉煤气化工 艺。
• 黏结性
• 能气化坩埚膨胀序数7以下的强黏结性煤。但与褐 煤相比，消耗指标增加10~15%，气化炉的处理 能力降低15~20%，气化效率下降5%。
• 反应活性
• 反应活性越高越好。
• 灰熔融温度与结渣性
• 这是影响汽氧比和气化强度的关键，通常要求ST ＞1200℃，最好高于1400℃。
• 结渣性也影响操作温度，结渣性强的煤操作温度 不宜过高。