煤气化、合成及设备
1、煤制大型甲醇的典型流程
由煤经煤气化制取合成气, 再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇。
煤与空分的氧气在煤气化炉内制得高CO含量的粗煤气，经高温变换将CO 变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比, 再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气。
由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2) ＝2.00~2.05。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。
上述八个工序中的气化和合成是两个决定性的工序工艺。而空分、压缩和氢回收属于成熟的成套工艺包。其余的如变换、净化及精馏均为常规设计。
2 煤气化技术路线的选择
2.1 煤气化的分类
煤气化通常是按气化炉的形式来划分，主要有三大类。
2.2 大型装置推荐选用气流床煤气化
2.2.1 固定床气化（UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉）
对于大型煤制甲醇装置, 虽然常压固定床投资低, 但其必须使用块煤, 碳转化率低、能耗高、气化强度低、污水含焦油和酚, 处理复杂; 而加压鲁奇炉甲烷含量太高, 一般不宜选用。
2.2.2 流化床气化（温克勒煤气化炉、恩德炉）
较好的流化床气化炉, 都使炉膛内的物料和飞灰返回炉膛再燃烧。具有对煤种适应性较强, 燃烧效率较高, 对环保压力较小的优点。来有较大的发展, 我国也引进了美国能源部开发的U-Gas 炉。在此基础上还开发了常压的灰熔聚炉和FM1.6 型( 1mm~13mm) 的流化床气化炉。国内灰熔聚流化床, 有较好的发展前景, 也有试验和一定生产经验。但仍没有大型使用经验, 且在常压或接近于常压下生产, 生产强度低、能耗高、碳转化率只有88%~90%、气化温度略低, 即使投资较省, 但要在大型甲醇装置中推荐采用, 仍受一定限制。
2.2.3 气流床气化（K-T煤气化炉、德士古煤气化炉、航天炉、壳牌Shell炉）
流化床比固定床有较多的优点, 但气化温度不能更高, 要求煤具有高的反应性。气流床就是针对流化床的不足开发的先进气化技术。气流床气化具有以下的特点: (1)采用粒度＜0.2mm 的粉煤;
(2)气化温度达1 400℃~1 600℃, 对环保很有利, 没有酚、焦油, 有机硫很
少, 且硫形态单一;
(3)气化压力可达3.5 MPa~6.5MPa, 大大节省合成气的压缩功;
(4)碳转化率高, 均大于95%, 能耗低;
(5)气化强度大。但气流床投资均较前两者高得多, 尤其是Shell粉煤气化。
可见, 大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。
2.3 气流床煤气化选择
目前常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种; 从高温煤气的冷却( 热回收) 流程分，可分为废热锅炉和冷激式流程。
2.3.1 干粉气流床
代表性的干粉气流床技术有: Shell、德国未来能源公司的GSP（西门子）和Prenflo（普伦弗洛）技术。
Shell 工艺是将原煤粉碎到0.09mm粒度, 水分干燥2%以下送入常压煤仓和加压煤仓。然后以氮气为载体用喷嘴输入气化炉, 喷嘴为4个或6个对称布置。氧气、蒸汽和粉煤在炉内反应温度超过1400℃~1600℃。熔渣沿水冷壁内衬里注入水溶而固化, 通过锁斗打出, 煤气和炭灰用循环冷煤气激冷到约900℃以免黏性灰渣带入废热锅炉。煤气冷到约300℃, 在一个特殊的除尘器, 分离炭灰再送入气化炉, 冷煤气(约40℃)送出气化装置。Shell气化工艺属废热锅炉流程。
GSP 气化流程中, 原煤磨到0.2mm 粒度, 水分干燥到2%以下送入气化炉, 并同烧嘴喷入的氧气在气化室进行燃烧和部分氧化反应。GSP 是单个烧嘴。粉煤载气是氮气还是CO2 可根据煤气用途而定。煤气和熔渣同向由下部出口导出并进入激冷室用水淬冷, 液渣固化为颗粒状排出。出气化炉的煤气温度为210℃~220℃的饱和煤气。GSP是冷激式热回收流程。
Prenflo气化流程是K-T 炉的改进技术。进炉粉煤的粒度0.075mm( 200 目) , 输送载气为氮气, 烧嘴通常为2 个, 对喷嘴和飞灰向上进入废热锅炉, 经冷却后在旋风除尘器和洗涤塔除尘。该气化冷却流程兼有废热锅炉和水洗流程, 可保证煤气低的含尘量。
干粉气流床气化的共同点: ( 1) 入炉煤是粒度为0.075mm~0.250mm, 水分小于2%的干粉煤; ( 2) 气化压力在3.5MPa~4.0MPa; ( 3) 干粉气流床气化反应式: 2C + CO2 = 2CO + 246.4MJ (1)
C + O2 = CO2 + 408.8MJ (2)
C + H2O = CO + H2 -118.8MJ (3)
气化温度约1500℃。因此碳的转化率高, 气化反应中( 2) 式和( 3) 式的反应少, 煤气中CO 高, H2 较低。相比这种煤气的热值较高。另外气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖, 炉衬的使用寿命长。
2.3.2 水煤浆气流床
适合于大型化的水煤浆气化有Texaco（德士古）气化和DOW公司的LGTI 气化。
Texaco激冷气化流程。原煤先经磨煤制成水煤浆,其质量分数为55%~60%。煤浆与氧经烧嘴内。炉内温度高于煤的流动温度( FT) 。Texaco 煤气热回收流程有两种, 即激冷流程与废锅流程。炉渣经锁斗系统排出并进入熔渣槽。国内绝大多数为激冷流程。
DOW 公司的LGTI 水煤浆气化在美国路易安娜州煤气化公司使用。DOW 气化炉是两段炉, 下段是气化段, 上段是利用下段高温煤气来气化从上段喷入的煤浆( 约为总量15%) , 使出气化炉的煤气温度降到约1 000℃, 然后进入热回收和冷却系统。DOW 气化的热回收是采用废热锅炉流程。炉渣用水冷激经破碎机破碎, 降压送入常压脱水装置。
水煤浆气化的特点: (1) 煤浆带35%~40%水入炉,因此氧耗比干粉煤气化约高20%; ( 2) 炉衬是耐火砖,磨蚀冲刷严重, 每年要更换1 次; (3) 方程( 2) 式和(3) 式反应量较大, 生成CO2量大, 有效气体成分( CO+H2) 低。( 4) 对煤有一定要求, 如灰体积分数应＜13%, 灰熔融性温度＜1 300℃, 水质量分数＜8%等。
2.3.3 气流床煤气化技术的选择意见
目前国内对气流床气化感兴趣的有Texcao、Shell和GSP气化。德士古水煤
浆气化自陕西渭河厂引进以来, 已有9 个厂使用, 气化压力从2.7MPa~ 6.5MPa, 有丰富的生产经验, 国产设备也占有很高比例。Shell干粉煤气化从湖南洞氮引进后, 国内蜂拥而上, 也签约数套, 不过仅有一套投产。最近未来能源公司也积极将其GSP气化在国内推广, 感兴趣的公司也不少。
显然, 德士古是先进的气化技术又有丰富的生产经验, 并不意味已十全十美, 仅是其不足已经被人们接受而矣, 如耐火衬里寿命太短, 气化室的测温, 氧碳化的自调节。而干粉煤气化又以其本身的先进性如对煤种要求宽, 氧耗低, 水冷壁气化炉寿命长等对用户产生了很大的吸引力。对气流床煤气化技术的选用, 应视煤气的用途不同而有所选择, 这样可以扬长避短, 更不宜一哄而上。
对于大型甲醇的煤气化, 应从以下几方面来考虑:
(1) 从技术的成熟度和稳妥性看, 激冷流程远优于废锅流程。废锅流程的优势是热利用, 高温段带灰的煤气可以产生4MPa~10MPa 的蒸汽, 但有废锅容易结疤, 气灰分离器价格昂贵的问题。对于甲醇用气, 必需将体积分数为45%~60%的CO变换为H2, 而调节所需的氢碳比, 产生蒸汽量与补入中压蒸汽量相差不大, 但投资和风险却较大。对于发电应首选废锅流程,甲醇却不必要。实际上DOW、Shell、Prenflo 和Texaco的废锅流程都是用于发电的。
(2) 从技术的先进性看, 干粉煤优于水煤浆。因水煤浆氧耗高, 对甲醇有用气体( CO+H2) 少, 耐火材料寿命短, 原料煤要求较高。对于甲醇来说, 在气化中的顺序是GSP、Shell、Texaco。
(3) 从投资和国产化程序看, GSP 与Texaco 相近。GSP 的投资略低于Texaco, 而Shell 投资最高。
(4) 对煤种的适应。干粉煤气化优于水煤浆气化。综上所述, 大型甲醇的煤气化的顺序应是: GSP→Texaco( 激冷流程) →Shell。
3、大型甲醇合成流程和合成塔
3.1 大型甲醇合成流程
以固定床的甲醇合成流程为例(浆态床等甲醇合成新工艺还缺乏大型化的实践) , 合成压力一般为7 MPa~10MPa, 反应温度为210℃~280℃。由于固定床合成甲醇的转化率低, 必需考虑未反应气体的再循环利用。对于大型的合成流程可在串塔合成流程和双级合成流程选用。
两个合成塔串联的合成流程可提高单程碳的转化率, 减少循环量, 使合成塔和下游设备都缩小。两个合成回路串成两级的合成流程, 称双级合成流程, 即第一级合成将甲醇分离后的循环气再进入第二级再合成一次。在特大型甲醇装置使用较好。
大型甲醇流程的选择是:
(1)规模＜1 000t/d 选用单塔流程(或并联合成塔);
(2)规模1 000t/d~2 000t/d 选用串塔流程;
(3)规模＞3 000t/d 选用串塔流程或双级流程。
3.2 大型甲醇的合成塔选用
最近国内外在30 万t 以上装置使用的甲醇合成塔,虽然塔型较多, 归纳起来主要有以下五类。
3.2.1 冷激式合成塔
这是最早的低压甲醇合成塔, 是用进塔冷气冷激来带走反应热。我国在上世纪70 年代引进的ICI 的10 万t/a甲醇的ARC 型和哈煤气引进乌克兰4万t/a 甲醇均是冷激式合成塔。后ICI 在150万t/a的甲醇装置也采用过。该塔结构简
单, 也适于大型化。但碳的转化率低, 出塔的甲醇浓度低, 循环量大, 能耗高, 又不能副产蒸汽。现基本已淘汰。
3.2.2 冷管式合成塔
这种合成塔源于氨合成塔,在催化剂内设置足够换热面积的冷气管, 用进塔冷管来移走反应热。冷管的结构有逆流式、并流式和“U”型管式。由于逆流式,与合成反应的放热不相适应, 即床层出口处温差最大, 但这时反应放热最小, 而在床层上部反应最快、放热最多, 但温差却又最小, 为克服这种不足, 冷管改为并流或U 形冷管。如1984 年ICI 公司提出的逆流式冷管型及1993 年提出的并流冷管TCC 型合成塔和国内林达公司的“U”形冷管型。这种塔型碳转化率较高，但仅能在出塔气中副产0.4MPa 的低压蒸汽。目前大型装置中很少采用。
3.2.3 水管式合成塔
将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水。这样可较大地提高传热系数, 更好地移走反应热, 缩小传热面积, 多装催化剂, 同时可副产 2.5MPa~4.0MPa 的中压蒸汽, 是大型化较理想的塔型, 最近在国外60万t 以上大型装置大为推广。如日本TEL的MRF ( 水管径向合成塔) , Linde 公司的螺旋水管合成塔, Davy( I.C.I) 的水管径向合成塔( SRC)。
3.2.4 固定管板列管合成塔
这种合成塔就是一台列管换热器, 催化剂在管内, 管间(壳程) 是沸腾水, 将反应热用于副产3.0MPa~4.0MPa 的中压蒸汽。代表塔型有Lurgi 公司的合成塔和三菱公司套管超级合成塔, 该塔是在列管内再增加一小管, 小管内走进塔的冷气。进一步强化传热, 即反应热通过列管传给壳程沸腾水, 而同时又通过列管中心的冷气管传给进塔的冷气。这样就大大提高转化率, 降低循环量和能耗, 然而使合成塔的结构更复杂。固定管板列管合成塔虽然可用于大型化, 但受管长、设备直径、管板制造所限。在日产超过2 000t时, 往往需要并联两个。这种塔型是造价最高的一种,也是装卸催化剂较难的一种。随着合成压力增高, 塔径加大, 管板的厚度也增加。管板处的催化剂属于绝热段; 管板下方还有一段逆传热段, 也就是进塔气225℃, 管外的沸腾水却是248℃, 不是将反应热移走而是水给反应气加热。这种合成塔由于列管需用特种不锈钢, 因而是造价最高的一种。
3.2.5 多床内换热式合成塔
这种合成塔由大型氨合成塔发展而来。目前各工程公司的氨合成塔均采用三床( 四床) 内换热式合成塔。针对甲醇合成的特点采用四床( 或五床) 内换热式合成塔。各床层是绝热反应, 在各床出口将热量移走。这种塔型结构简单, 造价低, 不需特种合金钢, 转化率高, 适合于大型或超大型装置, 但反应热不能全部直接副产中压蒸汽。典型塔型有Casale 的四床卧式内;换热合成塔和中国成达公司的四床内换热式合成塔。
综上所述, 大型合成塔的选用原则是: 大型装置不宜选用激冷式和冷管式塔; 列管式合成塔虽目前国内用得最多, 但价格昂贵; 大型厂宜用水管式合成塔、多床内换热式合成塔和固定管板的列管式合成塔; 在串塔流程或双级流程中也可采用两种塔型组合。
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家，如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来，我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目，这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述，供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100℃左右，中心局部高温区达到1200-1300℃，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常
咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文（设计） 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言 煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预测资料，埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t，占全国总资源量的94%；其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北三省占 1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%。 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或煤焦原料，以氧气（空气或富氧）、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可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气，所用的设备称为煤气发生炉。 煤气化技术开发较早，在20世纪20年代，世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代，由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快，大大降低了制造合成
气的投资和生产成本，导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主，使煤气化新技术开发的进程受阻，20世纪70年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到20世纪80年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的完成了示范厂的试验，具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉（ETIW）及干粉煤加压气化炉等。 近年来国外煤气化技术的开发和发展，有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义 煤与氧气或（富氧空气）发生不完全燃烧反应，生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气（富氧空气）气化、空气—水蒸气气化和氢气气化；按操作压力分为：常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高，对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前，将气化压力在P＞2MPa 情况下的气化，统称为加压气化技术；按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣；按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应 煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应，是一个十分复杂的体系，这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应，也包括碳与反应产物之间进行的反应。 习惯上将气化反应分为三种类型：碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应 碳与氧之间的反应有： C+O2=CO2（1）
壳牌煤气化装置的生产运行与技改措施 摘要：近年来，壳牌煤气化装置的生产运行与技改问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了其工艺流程，并结合相关实践经验，分别从烧结金属设备损坏以及煤烧嘴频繁跳车等多个 角度与方面，就运行中出现的问题及应对措施展开了研究，阐述了个人对此的几 点看法与认识，望有助于相关工作的实践。 关键词：壳牌煤气化装置；生产运行；技改；措施 1 前言 随着壳牌煤气化装置应用条件的不断变换，对其生产运行与技改提出了新的 要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的 开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。 2 工艺流程 壳牌干粉煤气化工艺由磨煤及干燥、煤加压及输送、气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理、公用工程等8个工段组成。原料煤经过皮带输送，进入磨煤机 制粉后，合格煤粉颗粒进入煤粉仓；经过N2/CO2气体加压输送到气化炉煤烧嘴，在富氧环境下发生化学反应，有效成分转变为CO、H2等粗合成气，固体残渣顺 气化炉膜式壁流入渣池，被水激冷后进入除渣工段排出界区。夹带一定飞灰的粗 合成气经过气化炉激冷段被冷却到约900℃后经气体返回室进入合成气冷却器， 在此气体中所带潜热被利用，副产 5.0MPa、400℃中压蒸汽，同时被冷却至340℃后进入高温高压飞灰过滤器，经过除灰工段，气体中飞灰含量达到20μg/m3以下，进入湿洗工段进一步洗去粗合成气中的飞灰及其他酸性气体后送出界区。生产过 程中产生的工艺废水进入初步水处理工段进行预处理后送出界区。公用工程工段 主要为煤气化装置提供N2/CO2、点火用LPG、柴油等物料。 3 运行中出现的问题及应对措施 3.1烧结金属设备损坏 3.1.1原因分析 整个壳牌煤气化装置有多套烧结金属设备，这里主要指粉煤加压与输送单元 的充气锥、充气器等，特别是粉煤锁斗内的充气笛管和充气锥经常损坏。其损坏 的主要原因有3个:①煤锁斗是疲劳容器，担负充压和通气功能的充气锥、充气 器两侧压力经常改变，也存在瞬间超压的情况，造成充气锥、充气器疲劳变形； ②进充气锥的气体不洁净，污堵烧结金属孔，通气不畅，导致烧结金属两侧压差超标，损坏设备；③通气设备的强度不够。 3.1.2应对措施 （1）烧结金属设备的主要作用是对煤锁斗加压和给锁斗内部的粉煤流化、疏松。为了防止充气锥、充气器两侧超压，可采取以下措施:①设定粉煤锁斗压力 与充压阀的开度曲线，粉煤锁斗充压时，让充气阀随着粉煤锁斗压力的升高而逐 渐开大，防止充气阀突然开大对充气器造成过大冲击；②限制充气阀的最大开度； ③在去充气锥管线的开关阀后增加1台调节阀，并在充压和通气时逐渐开阀，以防止开关阀突然打开对烧结金属造成过大冲击。 （2）严格保证进充气设备的气体的洁净度。 煤化工50万t/a甲醇项目的1个缺陷是选用了3台往复式二氧化碳压缩机给 气化装置煤粉加压与输送系统供气。由于往复机的结构原因，其送出的气体含油，含油的二氧化碳气通过烧结金属设备时，油污逐渐堵塞了烧结金属通道，降低了
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适用场合，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、移动床气化技术，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和气流床技术，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发及应用的进展情况，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发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，煤一直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进展。特别是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。
一、气化炉 1、气化炉描述 本装置使用3台多元料浆加压气化炉（两开一备）。 气化炉是以氧气为气化剂对多元料浆进行加压气化，制取合成甲醇原料气的关键设备。该设备的主要功能是制取粗合成气：一氧化碳（CO）和氢气（H2）。由煤浆制备工序来的水煤浆与空分工序来的氧气在气化炉顶部的特殊喷嘴混合、并在气化炉燃烧室内燃烧（反应温度达~1400℃），产生高温煤气和熔渣。这些反应物在反应压力的作用下，顺着燃烧室下部的中心管（浸液管）向下到下半部急冷室中的急冷水液面以下一定位置，将气体冷却并顺着急冷室中设置在中心管外的套管（通风管）与中心管的环形流道向上流出，进入急冷室上部的气相空间并由急冷室上部的急冷气出口输送到后续工序。燃烧室内产生的高温煤气在急冷室中与急冷水直接接触、冷却后，形成了～253℃的饱和水煤气，为变换提供符合要求的反应气；而与此同时，燃烧室产生的高温熔渣在急冷室下部的水中冷却、向下部沉淀，并及时经直联在急冷室下部的破渣机进行破碎、定时由破渣机下部的锁斗排放到渣水处理工序。 气化炉分为上下两个部分，上部为燃烧室，下部为激冷室。燃烧室由钢壳和耐火衬里两部分组成，钢壳内径φ2800，厚88mm，采用单层卷板结构，球形封头，开孔接管一律采用厚壁管加强。气化炉燃烧室高温段壳体内衬为总厚约559mm的耐火材料，顶部喷头入口处（封头）的衬层随温度的减弱适当减薄。耐火衬里由高铬刚玉砖、低铬刚玉砖、低硅刚玉砖、刚玉浇注料、高铝型硅酸铝纤维针刺毯等组成。配比好的多元料浆和氧气通过顶部烧嘴喷入燃烧室内，在高温高压下发生气化反应，生成合成甲醇所需的高温原料气，在反应压力的作用下，高温原料气和熔渣通过燃烧室的下锥口进入激冷室内，与激冷水充分接触冷却后产生的激冷气通过激冷室上部设置的激冷气出口排出，产生的黑水和炉渣通过激冷室下部设置的排渣口进入锁斗，定期排放。由于反应后的高温原
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
气化工艺各有千秋 1.常压固定床间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一，其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气，要求原料为准25～75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风放空气对大气污染严重，属于将逐步淘汰的工艺。 2.常压固定床无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准8～10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合用于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。 3.鲁奇固定床煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右，甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂，不推荐用以生产合成气。 4.灰熔聚煤气化技术 中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽，属流化床气化炉，煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状灰渣排出。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤
和无烟煤、石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是操作压力偏低，对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5.恩德粉煤气化技术 属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料煤不粘结或弱粘结性，灰分<25%～30%，灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉，已投产的有16台。属流化床气化炉，床层中部温度1000～1050℃。目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力低，产品气中CH4含量高达1.5%～2.0%，飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术，原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全可靠、投资省。单炉生产能力大，目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d，国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。但要求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃，灰渣粘温特性好。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%～96%，高于Shell干粉煤气化热效率（91%～93%）和GSP干粉煤气化热效率（88%～92%）。气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。煤气除尘简单，无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器，投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉；国内已建成投
精心整理 煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之 化碳 15%提 作用。 2 。净化 装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽
，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统： （1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 缓 可 能周期性地加至气化炉中。 当煤锁法兰温度超过350℃时，气化炉将联锁停车，这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时，气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。 气化炉：鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉，并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器，内表层为水夹套，外表面为承压壁，在正常情况下，外表面设计压力为3600KPa（g），内夹套与气化炉之间压差只有50KPa（g）。 在正常操作下，中压锅炉给水冷却气化炉壁，并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1
煤气化技术简介及装置分类 煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类： 一、固定床气化技术 以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。 图1 鲁奇加压块煤气化装置
二、流化床气化技术 以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。 图2 灰熔聚气化反应装置 三、气流床气化技术 1、以壳牌、GSP、科林、航天炉、伍德、熔渣-非熔渣为代表的气流床技术 壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t／d的中试装置在德国汉堡建成并投人运行。1987年投煤量250～400 t／d的工业示范装置在美国休斯敦投产。在取得大量实验数据的基础上，日处理煤量为2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年在荷兰Demkolec电厂建成，煤气化装置所产煤气用于联合循环发电，经过3年多示范运于1998年正式交付用户使用。目前，我国已经引进23套
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+H2 2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2 3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO 4、完全氧化（燃烧）反应C+O2=CO2 5、甲烷化反应CO+2H2=CH4 6、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。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。 4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。 以上均为地面气化，还有地下气化工艺。 根据采用的气化剂和煤气成分的不同，可以把煤气分为四类：1.以空气作为气化剂的空气煤气；2.以空气及蒸汽作为气化剂的混合煤气，也被称为发生炉煤气；3.以水蒸气和氧气作为气化剂的水煤气；4.以蒸汽及空气作为气化剂的半水煤气，也可是空气煤气和水煤气的混合气。 几种重要的煤气化技术及其技术性能比较 1.Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高，只能用弱粘结块煤，冷煤气效率最高，气化强度高，粗煤气中甲烷含量较高，但净化系统复杂，焦油、污水等处理困难。 鲁奇煤气化工艺流程图
煤气化技术及其工业应用 摘要：我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。 关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用 我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来，煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位，以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低，能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题，煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。 以煤气化为基础的能源及化工系统，不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放，而且能生产液体燃料和氢气等能源产品，有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。 煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分，其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式，气化方法可划分为三类，即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法，必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述 煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一，它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率，降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料，氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(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为煤气的热化学加工过程。 目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉也是多种多样，最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征，即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的，因此必须给气化炉供给足够的热量，才能保持煤气化过程的连续进行。 煤气化根据供热原理大致可分为3种： （1）热分解(约500-1000℃)：加热使煤放出挥发分，再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4)，必须由外部供热，残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用； （2）部分燃烧气化(约900-1600℃)：煤在氧气中部分燃烧产生高温，并加入气化剂(H2O、CO2等)，产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分；
SCGP（壳牌）煤气化工艺 1、SCGP（壳牌）煤气化技术简介。 1.1工艺原理。 SCGP壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。典型的SCGP煤气成分见表1。 1.2工艺流程。 目前，壳牌煤气化装置采用废锅流程，废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。 原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉（90％＜100μm）并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸
汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气中含尘量小于1mg／m3送后续工序。 湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。 在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作为建筑材料或用于路基。 1.3技术特点。 1.3.1煤种适应性广。 SCGP工艺对煤种适应性强，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用，也可将2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。 1.3.2单系列生产能力大。 煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上，生产能力更高的的煤气化装置也正在建设中。 1.3.3碳转化率高。 由于气化温度高，一般在1400～1600℃，碳转化率可高达99％以上。 1.3.4产品气体质量好。 产品气体洁净，煤气中甲烷含量极少，不含重烃，CO＋H2体积分数达到90％以上。 1.3.5气化氧耗低。 与水煤浆气化工艺相比，氧耗低15％～25％，可降低配套空分装置投资和运行费用。 1.3.6热效率高。
煤化工主要设备一览 煤化工主要设备一览 1、煤粉、煤浆加工设备: 球磨机、棒磨机、干燥机、混合机、磨矿机、粉磨机、压滤机、浮选机、离心机、除尘器、 煅烧设备、造粒设备、搅拌设备、滤浆设备等; 2、煤气化设备: 气化炉、喷嘴、高温热电偶、表面热电偶; 3、传质设备: 填料、板式塔、填料塔、精馏塔、回收塔、吸收器; 4、反应设备: 反应罐、反应釜、反应锅、管式反应器、槽式反应器、塔式反应器、浆态床反应器、密闭式 电石炉; 5、浓缩设备: 浓缩机、浓缩罐、浓缩器、浓缩锅; 6、传热设备: 散热器、换热器、加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器; 7、储运设备: 储罐、槽车、罐体、储运容器; 8、输送设备: 输送机、提升机、加料机、鼓风机、通风机、送风机、压缩机; 9、锅炉: 高压锅炉、常压锅炉; 10、空分设备: 空气分离设备、空压机、增压机、氧压机、一氧化碳压缩机、循环压缩机; 11、仪器仪表: 质量流量计、测量仪表、检验测试仪器、压力仪表、物位仪表、色谱仪、光谱仪、热分析仪 器、通用仪器; 12、关键泵阀: 进料泵、离心泵、液氧泵、液氨泵、甲铵泵、液氮泵、输送泵、防腐泵、锁斗阀、煤浆阀、 渣水阀、耐磨球阀、高温高压截止阀、渣阀、黑水减压阀、高压调节阀等 13通用机械设备: 环保设备、空气净化设备、水处理设备、电气、化工辅机、零配、管道/ 管件、防爆、防腐、 防静电设备、发电设备:燃气轮机。 按泵作用于液体原理分类 1、叶片式泵(动力式泵)由泵内叶片在旋转时产生的离心力作用将液体连续的吸入并压出。叶片式泵包括离心泵、混流泵、轴流泵、部分流泵及旋涡泵。 2、容积式泵(正排量泵)包括往复式泵与容积式泵。它们分别由泵内活塞作往复运动或转子作旋转运动而产生挤压作用将液体吸入并压出。前者排液过程就是间歇的。常见的往复式泵有各种型式活塞泵、柱塞泵及隔膜泵等。常见回转式泵有外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、螺杆泵、回转径向柱塞泵、回转轴向柱塞泵、滑片泵罗茨泵及液环泵等。 3、其它类型泵包括利用流体静压或流体流体动能来输送液体的流体动力泵。如喷射泵、空气升液器、水锤泵等。另外还有利用电磁力输送液体的电磁泵。
合成氨原料气的生产 一．煤气化 （1）气化原理 煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。 ①反应速率 以空气为气化剂 C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/mol C+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/mol C+CO2→2CO △H=172.284kJ/mol CO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol 在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。 以水蒸气为气化剂 C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/mol CO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/mol C+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol ②反应速率 气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳的化学反应及产物的吸附，外扩散等组成。反应步骤分为： A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为： R=ky o2 式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率 k-反应速率常数 y o2- 氧气的速率 B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多， 的一级反应。 在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO 2
C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C 的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。 二．制取半水煤气的工业方法 由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。为解决气体成分与热量化产物中(H 2 平衡这一矛循，可采用下列方法： (1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。这种方法目前尚处于研究阶段。 50%左右)和水蒸气作为气化剂同 (2)富氧空气气化法用富氧空气(含O 2 时进行气化反应。由于富氧空气中含氮量较少，故在保证系统自热运行的同时，半水煤气的组成也可满足合成氨原料气的要求。此法的关键是要有较廉价的富氧空气来源。 (3)蓄热法空气和水蒸气分别送入燃料层，也称间歇气化法。其过程大致为：先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体(吹风气)大部分放空；再送入水蒸气进行气化反应，此时燃料层温度逐渐下降。所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。如此间歇地送空气和送蒸汽重复进行，是目前用得比较普遍的补充热量的方法，也是我国多数中、小型合成氨厂的重要气化方法。 三.间歇式生产半水煤气 工业上间歇式气化过程，是在固定层煤气发生炉中进行的，如图3-3。块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外。
煤气化、合成及设备 1、煤制大型甲醇的典型流程 由煤经煤气化制取合成气, 再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇。 煤与空分的氧气在煤气化炉内制得高CO含量的粗煤气，经高温变换将CO 变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比, 再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2) ＝2.00~2.05。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。 上述八个工序中的气化和合成是两个决定性的工序工艺。而空分、压缩和氢回收属于成熟的成套工艺包。其余的如变换、净化及精馏均为常规设计。 2 煤气化技术路线的选择 2.1 煤气化的分类 煤气化通常是按气化炉的形式来划分，主要有三大类。 2.2 大型装置推荐选用气流床煤气化 2.2.1 固定床气化（UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉） 对于大型煤制甲醇装置, 虽然常压固定床投资低, 但其必须使用块煤, 碳转化率低、能耗高、气化强度低、污水含焦油和酚, 处理复杂; 而加压鲁奇炉甲烷含量太高, 一般不宜选用。 2.2.2 流化床气化（温克勒煤气化炉、恩德炉） 较好的流化床气化炉, 都使炉膛内的物料和飞灰返回炉膛再燃烧。具有对煤种适应性较强, 燃烧效率较高, 对环保压力较小的优点。来有较大的发展, 我国也引进了美国能源部开发的U-Gas 炉。在此基础上还开发了常压的灰熔聚炉和FM1.6 型( 1mm~13mm) 的流化床气化炉。国内灰熔聚流化床, 有较好的发展前景, 也有试验和一定生产经验。但仍没有大型使用经验, 且在常压或接近于常压下生产, 生产强度低、能耗高、碳转化率只有88%~90%、气化温度略低, 即使投资较省, 但要在大型甲醇装置中推荐采用, 仍受一定限制。 2.2.3 气流床气化（K-T煤气化炉、德士古煤气化炉、航天炉、壳牌Shell炉） 流化床比固定床有较多的优点, 但气化温度不能更高, 要求煤具有高的反应性。气流床就是针对流化床的不足开发的先进气化技术。气流床气化具有以下的特点: (1)采用粒度＜0.2mm 的粉煤; (2)气化温度达1 400℃~1 600℃, 对环保很有利, 没有酚、焦油, 有机硫很 少, 且硫形态单一; (3)气化压力可达3.5 MPa~6.5MPa, 大大节省合成气的压缩功; (4)碳转化率高, 均大于95%, 能耗低; (5)气化强度大。但气流床投资均较前两者高得多, 尤其是Shell粉煤气化。 可见, 大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。 2.3 气流床煤气化选择 目前常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种; 从高温煤气的冷却( 热回收) 流程分，可分为废热锅炉和冷激式流程。
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FPD Model 799 FID FPD Gain Setting: -- Valves * Note: Order replacement parts from the recommended spare parts list.1 ----------Valve Type Part number Seal/Slider Part Number Vapor Sample Valve No 1Valve No --Valve No --Liquid Sample Valve No --Valve No --**Ensure carrier gas flow through columns before heating** @ 100 PSIG Electronics Purge Air Pressure 40PSIG Carrier Pressure #41.2PSIG Minimum Air Supply Pressure 60PSIG Carrier Pressure #--PSIG Oven Purge/Heater Air Pressure 40PSIG Carrier Pressure #--PSIG Oven Temperature 90TCD Measure Vent Flow --Oven Warm-up Time 120MIN TCD Reference Vent Flow 30FID/FPD Cell Vent Flow --Vaporizer Temperature V#1--°C Backflush Vent Flow #45CC/MIN Backflush Vent Flow #--CC/MIN Backflush Vent Flow #--CC/MIN Selector Vent Flow --CC/MIN Splitter Vent Flow #1--CC/MIN Splitter Vent Flow #2 --CC/MIN -- H2 Addition Flow -- CC/MIN@ PSIG Air Clean-up Temperature --°C Methanizer Temperature --°C Column Flow Measured at Reference Vent Vaporizer Temperature V#2--°C --Burner Air Flow --CC/MIN@PSIG --Burner Fuel Flow --CC/MIN@PSIG --N2 Dilution Flow --CC/MIN@PSIG Make-up Flow #1--Make-up Flow #2-- CC/MIN CC/MIN Additional Comments:8 Port Sample-Backflush to Vent ----------3527368 -110 -------------------- 754A001D -----------112010 ---------- ---- ---- Carrier Gas Nitrogen Dual Column Flow --CC/MIN 1---- 1 (V#1)----CC/MIN CC/MIN CC/MIN °C Loop Dimensions / Sample Volume Material 8 Port Slider (internal sample groove) / 10 uL ---- Ryton ---- Material Stem Diameter / Sample Volume Number