煤气化的原理
煤气化加氢制天然气的原理
煤气化加氢制天然气的原理煤气化加氢制天然气是一种将煤炭等碳质资源转化为天然气的技术方法。
它的原理是通过高温将煤炭等碳质资源在氧气或水蒸气的作用下转化为合成气，然后利用气化产生的合成气通过催化剂的作用进行加氢反应，将合成气中的一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）还原为甲烷（CH4），最终制得高纯度的天然气。
煤气化是将含碳质化合物（如煤炭、石油焦等）通过高温和催化剂的作用转化为气体的过程。
这个过程是在缺少氧气或水蒸气的条件下进行的，以避免燃烧反应。
煤气化过程中，煤炭首先经过整理和粉碎处理，然后在氧气或氯气等气体的存在下，在高温（通常在1000以上）和高压（通常在2-8 MPa之间）的条件下进行气化反应。
在这个过程中，煤炭中的碳质化合物被分解为一系列气体，包括一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。
然后，产生的合成气进一步经过加氢反应，将一氧化碳和二氧化碳还原为甲烷。
在加氢反应中，合成气通过催化剂床，催化剂床上通常使用镍或钼等金属作为活性成分，将CO和CO2与氢气反应生成甲烷（CH4）。
这个过程通常在较高的温度和压力下进行，温度约为250-400，压力约为2-8 MPa。
最后，通过一系列的气体净化和脱硫等工艺，去除合成气中的杂质和硫化物，得到高纯度的天然气。
天然气中甲烷含量通常达到90%以上，其他成分如乙烷、丙烷、丁烷等也会有所存在。
煤气化加氢制天然气的原理可以用以下反应来描述：C + H2O →CO + H2CO + H2O →CO2 + H2CO + 3H2 →CH4 + H2OCO2 + 4H2 →CH4 + 2H2O其中，C表示煤炭或碳源，H2O表示水蒸气，CO表示一氧化碳，H2表示氢气，CO2表示二氧化碳，CH4表示甲烷。
煤气化加氢制天然气技术具有广泛的应用前景。
首先，它可以有效利用煤炭等碳质资源，将其转化为清洁能源，减少对化石燃料的依赖。
其次，通过加氢反应与气化反应相结合，可以提高天然气的产率和纯度。
煤制气反应原理
煤制气反应原理
煤制气是将煤作为原料，在高温下进行分解和转化反应，产生一种可燃气体的过程。
这种可燃气体主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）和少量甲烷（CH4）组成，通常称为合成气。
煤制气反应是一个复杂的多步反应过程，涉及到不同的物理化学过程。
煤制气反应原理主要包括以下几个方面：
1. 煤气化反应：煤在高温下与水蒸气或二氧化碳反应，生成一氧化碳和氢气。
这些气体是合成气的主要成分。
C + H2O →CO + H2
C + CO2 →2CO
2. 气化剂的作用：气化剂（如水蒸气或二氧化碳）可以加速煤的分解和转化反应，提高合成气的产率和质量。
3. 反应温度的影响：煤制气反应需要在高温下进行，一般是在800~1000℃的温度范围内。
温度的升高可以促进反应的进行，但过高的温度会导致产物的热解和失活，从而影响合成气的产率和质量。
4. 催化剂的作用：催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率和选择性。
常用的催化剂有铁、镍等金属催化剂和氧化锆、氧化铝等氧化物催化剂。
总之，煤制气反应原理是一个复杂的过程，涉及到多个因素的综合作用。
了解这些原理可以为煤气化技术的开发和改进提供重要的理论基础。
煤气化的基本原理
煤气化的基本原理
1煤气化技术
煤气化技术是利用煤碳气化反应，将煤碳与氧气通过煤气炉加热分解，生成煤气作为资源的一种技术。
煤气化技术是一种“一步到位”、即高效利用煤碳源，一次性获取煤气（CO+H2）的技术。
此外，煤气化技术所得到的煤气可直接用于高效照明、车用燃料、加热烹饪和工业用途。
2煤气化的基本原理
煤气化的基本原理是将煤碳气化反应物（C）和氧气（O2）加入煤气炉中，将煤碳、氧气分解为较小的分子碳氢化物。
这种反应可以生成氢气和二氧化碳，并释放大量的热量。
C+O2=CO2+H2+Heat
煤气化反应的起始温度为750~850℃，当反应温度达到了
1500~1700℃时，大量的氢气和二氧化碳就会生成，就会产生大量的热量，使煤气化反应更加有效率。
3应用
煤气化的应用范围广泛，开发了许多应用方案，被广泛应用于房屋建筑、化工行业、煤炭电厂等领域。
例如，它被广泛应用于汽车行业，生产汽油类燃料；用于工业烧窑中，分解成气体，生产低温灰光火；用于电厂，生产热水用于温度控制；在医院用于消毒，清洗等等。
4发展
煤气化技术作为一种可再生资源，具有资源可持续利用的特点，可有效降低利用化石能源的负担，以及降低对环境的污染。
煤气化技术的使用也可以减少很多二氧化碳的排放、改善空气环境，促进人类可持续发展。
由于这些特性，煤气化技术的发展受到越来越重视，大量的科研如今正在付诸实施，有朝一日，它将发挥出更大的行业影响力。
第二章煤气化原理
二、地面气化技术的分类 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
3.按气化炉型分它类其定是悬床以浮气粒分化度下散；为移在而0动垂-实1的直0际m，上上m比升，的较的煤小准气料颗确流在粒的中气煤称，化为其煤过气为粒程化移在中原动沸是料床腾以，气状很在化态慢气。进的化行速炉气度内化向使
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
第二章 煤气化原理
1 煤气化方法 2 煤气化原理 3 煤的性质对气化的影响
2
第二章 煤气化原理
煤的气化过程是一热化学过程，是煤或煤焦与气化剂（ 空气、氧气、水蒸气、氢等）在高温下发生化学反应将 煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程。该过程是在高温 、高压下进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程。
气化与干馏的区别
➢干馏是煤在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围
内发生热解，生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气的 过程。 ➢而气化不仅是高温热解过程，同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。 ➢从转化的角度看，干馏是将煤本身不到10%的碳转 化为可燃气体混合物，而气化则可将碳完全转化。
煤化工发展始于18世纪后半叶，用 二 德 化 合 9成 1共 5739煤 干 市 炉 煤国 碳 成 果 建次043南k6年生 馏 街 煤 气得 与 法 创 立世年t二 业 减 煤 到 成 广 重非。德现展合景醇且醇机替8需产 方 道 气 作界到 氢 生 建 了投2次 因 慢 气 泛 新气0国0南在体煤料在，成。制也从化代0求1公 究 以 的 们 料 年 由 生 这 的 ▪民 法 照 来 为大迅 通 产 了9产世 石 了 制 用 引主世～9个鲁非1燃炭的，以甲其汽是近工燃预司 ， 便 采 羰 中 煤 产 突条 是7用 ， 城明 炼战速 过 液 第。1要界 油 步 甲 途 起纪95开料资新合尔随生醇中油多年原料0计2开 重 在 用 基 试 炭 醋 破件 煤年煤 生 市； 铁0时发 费 体 一17作大 、 伐 醇 ， 人7发的源途着产、二、种供料应0达成9化年0下 制始 点 工 醋 合 成 气 酸 。，气 产 煤，1万期展 燃 个-3战 天 ， 技 使 们为年煤严，径气含二甲低化需、用5托8南油5学， 化了 是 业 酸 功 化 、成美吨0； 的 气14，。 料~F后 然 进 术 煤 重城代炭重开，化 氧 甲 醚 碳 工 情 精 ， 0非(80厂公1-／ 0F合开化甲。制醋减学制国在 干年7T煤获1间 性 始 19，气人，炭视市成万生燃醚不烯产况细预当l59，9司4s年合成发生酯到合酐少品取E欧馏由年接，寻3c炭得3产料，仅烃品来化计吨5煤的低由气。煤功局9ha，总2应年成醋适产与成开副的2醋液基找年洲煤焦使技为有是的的看工需／se气成年注气炭迅迷于化开0t到r产用期油a化于煤首酐用时一气始世产一酐术主广从重重，原求年当气炭用意化功采T等气速时甲工发m2量此间历本基先厂r的的阔合要要除料量0。物个的的能氧，大纪，到时用制增a工，用o化发期醇业，由2n达史国合购研德p进煤的成中原作外将0，生非实催达化羰型8依并用于发热业一1(年工展，的又直合s0依悠有成买c一炭市气间料基，达究国赖验化到碳基化成常年于煤城生水ht在氧甲久丰液了斯步气场经体。本作)进室剂需为合生。重代1醇，富体德9发化前甲甲有为·曼口而研，要原成产他要末7早的燃国7液)，，
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。
煤的气化_
-482185 -567326 -42361 -206664
2.2×1017 2.4×1015 1.04 0.577
4.4×1011 4.9×1010
0.333 1.77×10-4
6
5.1.2 煤气化的物理化学基础
典型气化反应的化学平衡 ✓ 水蒸气和碳反应以及二氧化碳的还原反应为吸热反应，与碳的燃烧反应
5.1.2 煤气化的物理化学基础
气化反应化学平衡
反应
反应式
非均相反应 燃烧 部分燃烧 炭与水蒸气反应 Boudouard反应 加氢反应 均相反应 氢燃烧 CO燃烧 水煤气反应 甲烷化反应
C+O2=CO2 2C+O2=CO C+H2O=CO+H2 C+CO2=2CO C+2H2=CH4
2H2+O2=2H2O 2CO+O2=2CO2 CO+H2O=CO2+H2 CO +3H2=CH4+H2O
发生炉与气化过程示意图
1.炉体；2.加料装置；3.炉栅； 4.送风口；5.灰盘
5.1.1 煤气化过程
发生炉中中各层作用 -灰渣层可预热气化剂和保护炉栅不会受到高温的伤害； -氧化层进行碳的燃烧反应，反应速率快，氧化层温度最高，高度较小； -还原层进行二氧化碳和水蒸气的还原反应，为吸热反应，所需热量由氧 化层带人，反应速率较慢，因而还原层高度超过氧化层。制造煤气的反 应主要发生在氧化层和还原层中，所以称氧化层和还原层为气化区； -干燥层和干馏层进行原料的预热、干燥和干馏。 实际操作中，发生炉内进行的气化反应并不会在截然分开的区域中进行 ，各区域无明显的分界线。
14
5.1.3 煤性质对气化的影响
（c）灰熔点与结渣性 煤中矿物质，在气化和燃烧过程中，由于灰分 软化熔融而变成炉渣的性能称为结渣性。对移动床气化炉，大块的炉渣将会 破坏床内均匀的透气性，严重时炉篦不能顺利排渣，需用人工破渣，甚至被 迫停炉。另外炉渣包裹了未气化的原料，使排出炉渣的含碳量增高。对流化 床来说，即使少量的结渣，也会破坏正常的流化状况，另外在炉膛上部的二 次风区的高温，会使熔渣堵塞气体出口处等。
煤炭气化—流化床气化法
§ 3．4 流化床气化法 1.常压流化床气化原理
直接使用小颗粒碎煤（0~10mm）为原料，并可利用褐煤等高灰劣质 煤。它又称为沸腾床气化，把气化剂（蒸气和富氧空气或氧气）送入气化 炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
2.常压流化床（温克勒）气化工艺 ⑴温克勒(Winkler)气化炉
①组成：
流化床（下部的圆锥部分） 悬浮床（上部的圆筒部分，为下部的6~10倍）
※二次气化剂的作用： 其在接近灰熔点的温度下操作，使气流中夹带碳粒得到充分
的气化。
⑵温克勒气化工艺流程
①原料的预处理 破碎粒度（0~10mm，0.5mm以下筛去） 干燥（水分：8~12%） 破黏 ②气化 ③粗煤气的显热回收（废锅回收） ④煤气的除尘和冷却
⑶工艺条件和气化指标
①工艺条件 a:操作温度：一般为900℃左右。 b:操作压力：约为0.098MP（常压） c:原料：粒度；0~10mm，褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但 活性要高。 d:二次气化剂用量及组成 与带出未反应的碳成比例。（过少：未反应碳得不到充分气化而被 带出，气化效率下降；过多：产品被烧）
刮灰板
除灰螺旋
灰斗
4） 为提高气化效率和适应气化活性较低的煤，在 气化炉中部适当的高度引入二次气化剂，使气 流中所带的碳粒得到充分气化。※二次气化剂 的作用： 使其在接近灰熔点的温度下操作，使气流中夹 带炭粒得到充分的气化。
煤气出口 散热锅炉 （废热锅炉） 气化层
二次气化剂入口
5） 废热锅炉安装在气化炉顶部附近 ，由沿内壁配置的水冷管组成。 废热锅炉的冷却作用，使熔融灰
§ 3．4 流化床气化法 1.常压流化床气化原理
直接使用小颗粒碎煤（0~10mm）为原料，并可利用褐煤等高灰劣质 煤。它又称为沸腾床气化，把气化剂（蒸气和富氧空气或氧气）送入气化 炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
煤气化加氢制天然气的原理
煤气化加氢制天然气的原理煤气化加氢制天然气是利用煤炭资源进行气化，然后通过一系列的反应步骤，生成并提纯天然气的一种工艺方法。
煤气化是将固态煤炭在高温和缺氧或氧不足的情况下转化为气体燃料的过程。
在煤气化过程中，首先需要将煤炭粉末与一定量的氧气或气化剂混合，然后通过加热使混合物发生化学反应，产生煤气。
在这一步骤中，煤炭中的有机物质被分解成一系列气体组分，如一氧化碳、氢气、二氧化碳、甲烷等。
这些气体组分共同组成了煤气。
接下来，煤气需要进一步处理，除去其中的灰尘、硫化物、氮化物等不纯物质，以保证后续反应的进行。
处理方法主要包括煤气净化和煤气脱硫等工艺。
净化过程中，常用的方法是通过引导煤气通过过滤器，将其中的固体颗粒和灰尘去除。
而脱硫则是使用吸收剂将煤气中的硫化物吸收，并与之发生化学反应，从而去除硫化物。
处理过后的煤气进入加氢反应器，进行加氢反应。
在加氢反应中，煤气与一定量的氢气反应，生成更多的甲烷和水蒸气。
加氢反应是通过将煤气中的一氧化碳和二氧化碳转化为甲烷和水蒸气，来增加甲烷含量和提高天然气质量。
加氢反应需要催化剂的存在，常用的催化剂有镍基和铁基催化剂。
经过加氢反应后，生成的气体混合物被送入分离装置进行分离。
分离装置通常采用冷却和压力变化的方法，将煤气中的水蒸气和杂质分离出来。
通过这种方式，可以得到高纯度的天然气。
分离后的天然气可以通过压缩和液化等方式进行储存和运输。
煤气化加氢制天然气的原理基本上是将煤炭粉末在高温和缺氧的条件下进行气化，生成煤气，然后对煤气进行净化、脱硫、加氢等处理，提高甲烷含量和天然气质量，最后通过分离装置分离和提纯天然气。
这种工艺能够有效利用煤炭资源，将其转化为天然气，是一种具有潜力的替代化石燃料的方法。
煤气化工艺流程
煤气化工艺流程
《煤气化工艺流程》
煤气化是一种将固态煤转化为可燃性气体的化学过程，其基本原理是在高温、高压和缺氧的环境中，将煤转化为一种称为合成气的混合气体。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，可以用于发电、制氢、合成化学品等各种工业过程。
煤气化工艺流程主要包括煤的预处理、煤气化反应、气体净化和气体利用四个基本环节。
首先，煤需要经过粉碎、干燥和脱硫等预处理过程，以提高气化效率和减少煤中的杂质。
接下来，煤会被送入气化炉中，在高温（1000-1300摄氏度）和高压
（20-30大气压）的环境下，与少量氧气或蒸汽进行化学反应，生成合成气。
然后，合成气会通过一系列气体净化设备，包括除灰、除硫、除氨、除苯等工艺，以降低对下游设备和环境的影响。
最后，净化后的合成气可以被用于发电、制氢、合成甲烷等不同的应用领域。
煤气化工艺不仅可以提高能源利用率，还可以降低对环境的影响。
与传统的直接燃烧煤炭相比，煤气化可以减少大气污染物的排放，同时产生的固体废弃物也较少。
因此，煤气化技术在能源和环保领域具有广阔的应用前景。
总的来说，煤气化工艺流程包括煤的预处理、煤气化反应、气体净化和气体利用等环节，其成功实施可以有效提高能源利用率，降低环境污染，对未来的能源发展具有重要意义。
煤气化制氢
煤气化制氢摘要：煤气化制氢是一种利用化学反应将煤转化为氢气的过程。
这种技术可以通过将煤与水蒸气和氧气在高温下接触，产生一系列化学反应来实现。
煤气化制氢是一种可持续的替代能源技术，可以减少对传统石油和天然气资源的依赖，并对减少温室气体排放和改善空气质量具有重要意义。
本文将介绍煤气化制氢的工艺原理、应用领域和发展前景。
一、引言煤是世界上最丰富的化石能源之一，其加工利用一直是能源研究的热点。
传统上，煤被广泛用作发电燃料和工业燃料，但煤燃烧会产生大量的 greenhouse gas（温室气体）和空气污染物，对环境产生不可忽视的影响。
因此，煤气化制氢成为了替代能源的重要研究方向。
二、煤气化原理煤气化是将煤在高温下与氧气和水蒸气反应，产生一系列化学反应，从而生成合成气（syngas）。
合成气主要由氢气（H2）和一氧化碳（CO）组成。
这个化学反应可以通过以下步骤来描述：1. 煤与水蒸气发生干馏反应，产生一氧化碳和氢气。
2. 煤和氧气发生氧化还原反应，产生二氧化碳和热能。
3. 一氧化碳与水蒸气发生反应，生成二氧化碳和氢气。
4. 氢气与二氧化碳发生反应，产生甲烷和水蒸气。
三、煤气化制氢工艺煤气化制氢的工艺可以分为以下几个步骤：1. 煤的粉碎和洗选：首先，煤需要经过粉碎和洗选的处理，以获得理想的煤粉。
2. 煤气化反应器：煤粉与氧气和水蒸气一起进入高温煤气化反应器，进行化学反应。
3. 合成气分离：在化学反应中产生的合成气需要经过分离和净化处理，以获得纯净的氢气。
4. 储存和使用：纯净的氢气可以被储存在气体罐中，并用于供氢系统或其他应用领域。
四、煤气化制氢应用领域煤气化制氢技术可以应用于以下领域：1. 氢能源：煤气化制氢可以提供高纯度的氢气，用作燃料电池系统的供氢源。
氢能源是一种清洁、高效的能源来源，具有潜力成为未来能源的替代品。
2. 化学工业：合成气中的一氧化碳可以被用于制造合成石油、合成天然气和合成液体燃料等化工产品。
- 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)。
煤气化的原理
煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术。
在煤气化过程中，煤经过加热和干燥后与氧气发生反应，生成气体、水和一些固体残留物。
本文将详细介绍煤气化的原理，包括煤的加热和干燥、煤的气化反应、气体的净化和输送以及余热回收和利用等方面。
1.煤的加热和干燥
在煤气化过程中，首先需要对煤进行加热和干燥。
加热的目的是提高煤的化学反应性，而干燥则是为了去除煤中的水分，以便在气化反应中更好地控制反应过程。
煤的加热和干燥通常在加热炉中进行，影响因素包括加热温度、加热时间以及煤的种类。
2.煤的气化反应
煤的气化反应是在一定温度和压力下，煤与氧气发生化学反应的过程。
这个过程主要分为两个阶段：氧化和还原。
在氧化阶段，煤与氧气反应生成二氧化碳和水；在还原阶段，二氧化碳与水反应生成一氧化碳和水蒸气。
煤气化反应的产物除了气体、水和一些固体残留物外，还包括少量的硫化氢、氮气和其他杂质。
煤气化反应的优点在于能够将固态的煤转化为气态的燃料，提高了燃料的利用率和清洁性。
然而，这个过程中也存在一些缺点，如反应器的腐蚀、飞灰沉积等问题需要解决。
3.气体的净化和输送
从煤气化装置中出来的气体通常含有大量的杂质和水蒸气，需要进行净化和输送处理。
净化的目的是去除气体中的杂质，提高气体质
量；而输送则是将净化的气体输送到下游用户端。
气体的净化通常采用物理或化学方法。
常用的物理方法包括压缩、冷却和吸附等，而化学方法则主要是通过化学反应来去除杂质。
在净化过程中，还需要考虑到气体的输送效率，尽量减少输送过程中的能量损失。
4.余热回收和利用
在煤气化过程中，有大量的热量产生。
将这些余热进行回收和利用可以提高整个煤气化过程的效率。
余热回收通常采用热交换器来进行，将余热转化为其他形式的能源，如电能或热能，然后进行利用。
通过余热回收和利用，不仅能够减少能源的浪费，还能降低整个煤气化过程的能耗，进一步提高煤的能源转化效率。
5.总结
煤气化是一种将煤转化为清洁能源的技术，其在能源利用和环境保护方面具有重要意义。
本文介绍了煤气化的基本原理，包括煤的加热和干燥、煤的气化反应、气体的净化和输送以及余热回收和利用等方面的内容。
通过煤气化技术，可以提高煤的利用率和清洁性，降低污染物的排放，同时还能将废弃的煤资源重新利用起来，为社会带来巨大的经济效益和环境效益。
因此，煤气化技术被广泛应用于各种工业生产中，成为了一种备受推崇的能源转化技术。