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七种煤气化工艺介绍煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺，通常通过加热煤，使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应，生成焦炭、煤油和煤气等产物。
以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺：该工艺中，煤通过加热填充在固定的反应器中，在缺氧条件下进行气化。
在高温下，煤发生热解反应，生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。
这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺：流化床煤气化工艺中，煤通过气化剂和促进剂的喷射，在气化炉内形成流体化床。
在床内，煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。
这种工艺适用于不同种类的煤，并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺：乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。
乌煤是一种硬煤的变种，其含煤量高且易于破碎。
这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气，适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺：Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。
这种工艺具有高效和灵活的特点，适用于各种煤种和煤粉尺寸。
其产气效率高，并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺：Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。
该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气等气体。
这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成，并通过循环冷却来提高能源利用率。
6. Shell煤气化工艺：Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺，采用了先进的氧气冷喷射技术。
它将煤分解为焦炭和煤气，并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。
该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺：Entrained Flow煤气化工艺中，煤和氧气以高速混合，并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。
这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。
名词解释煤气化
煤气化是一种将固体煤转化为可燃气体的过程。
在煤气化过程中，煤被加热到高温下（通常在800°C至1,200°C之间），并在缺少氧气的条件下进行化学反应。
这个过程主要由两个关键步骤组成：
1.干馏：煤在高温下分解为固体残留物（焦炭）和气体产品（煤气）。
这个步骤类似于炼焦过程，其中煤中的挥发性物质被释放出来，形成可燃气体。
2.气化：煤气是一种混合气体，其中包含一系列可燃气体组分，如一氧化碳（CO）、氢气（H2）、甲烷（CH4）等。
气化过程通过进一步的化学反应将焦炭和其他产物转化为这些气体。
煤气化产生的煤气可以用于多种用途，包括能源供应和化学品生产。
它可以用作燃料气体，用于发电、加热和工业过程。
此外，煤气也可以用于生产合成气体、氢气、甲醇等化学品。
煤气化技术的应用可以减少对传统煤炭燃烧的依赖，有助于减少环境污染和温室气体排放。
2. 1煤气化技术概述2.1.1煤气化的含义煤的气化过程是热化学过程，煤或煤焦与气化剂(如空气、氧气、水蒸汽、氢气等)在高温下发生化学反应，将煤或煤焦中的有机物转变为煤气地过程(煤气是煤与气化剂在一定条件下反应得倒的混合气体，即气化剂奖每种的碳转化成可燃性气体。
煤气的有效组成成分为一氧化碳、氢气和甲烷。
)。
煤气化过程是进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程，反应产生碳的氧化物、氢气、甲烷。
主要是固体燃料中的碳与气相中的氧气、水蒸汽、二氧化碳、氢气之间相互作用。
通过煤气化方法，几乎可以利用煤中所含的全部有机物质，因此，煤气化生产时或得基本有机化学工业原料的重要途径，也可以说，煤气化是将煤中无用固体脱除，转化为洁净煤气的过程，用于工业燃料、城市煤气和化工原料。
2.1.2煤气化技术的含义煤气化技术即煤气化过程所采用的设备、方法。
煤气化是煤化工最重要的方法之一。
煤气化己经有150多年的历史，气化方法有7080种。
开发、选定新型煤气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是发展煤化工的基础。
中国目前采用的煤气化技术除常压固定床煤气发生炉和水煤气发生炉外，开发和引进了水煤气两段炉、鲁奇加压气化炉和Texaco水煤浆气化技术、Shell气化技术。
目前，新建厂多采用效率较高、制取煤气成分较好的加压Texaco水煤浆气化工艺、加压干粉煤Shell气化工艺和具有自主知识产权的多喷嘴技术。
(2)煤气化过程的主要工艺指标煤气化技术的工艺指标是评价煤气化技术好坏的一个重要方面，只有指标优良的煤气化技术才能给企业带来良好的经济效益，并且节能环保。
通常选择合适的煤气化技术依据的工艺指标有煤气质量、有效气体含量及组成、碳转化率、冷煤气效率等。
1)煤气质量:煤气质量由煤气热值和煤气组成构成。
a.煤气热值:指一标准立方米的煤气在完全燃烧是所放出的热量。
相同所作条件下，煤气热值与气化炉炉型、气化剂类型、操作压力以及煤的挥发分有关。
煤气化的主要反应式煤气化是把煤炭分解成若干化学物质的过程，其反应式实际上是一组复杂的化学反应。
煤气是一种混合气体，其成分比例会随着煤种而变化，其中主要成分为一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、乙烷（C2H4）、乙炔（C2H2）以及苯（C6H6）等烃类物质。
煤气化过程中，煤分解会经历多个步骤，最终产生的主要反应式如下：1.无氧气化：C（s）＋H2O（g）→CO（g）＋H2（g）在无氧气化过程中，含水煤炭发生了潜热水解反应，把煤中的碳释放出来，从而产生一氧化碳和氢气。
2.热气化：C（s）＋3H2（g）→CH4（g）热气化是一种气化工艺，它主要是将一氧化碳和氢气反应，生成甲烷。
3.乙烯合成反应：CH4（g）＋H2（g）→C2H4（g）＋H2O（g）乙烯合成反应是把甲烷和氢气反应，生成乙烯和水分子。
4.乙炔合成反应：C2H4（g）＋3H2（g）→C2H2（g）＋2H2O（g）乙炔合成反应是把乙烯和氢气反应，生成乙炔和水分子。
5.芳烃气化：C2H4（g）＋C2H2（g）→C6H6（g）芳烃气化是把乙烯和乙炔反应，生成芳烃分子。
6.水热分解：C6H12O6（s）→6CO2（g）＋6H2O（g）水热分解是把糖分子在高温下反应，生成二氧化碳和水。
以上是煤气化的主要反应式，它们各自的反应机理可以进一步深入研究，也体现了煤气化是一种复杂的化学过程。
在实际应用中，煤气化工艺可以调控煤气成分，使其可以满足不同用途的需求。
煤气化也是目前最理想的可再生能源，其可以用于发电、采矿运输，以及热动力利用等多种用途，对于解决能源问题具有重要意义。
因此，煤气化技术发展对我国的能源消费有着至关重要的意义。
为了提高煤气化率，我们需要不断研究和改进煤气化工艺，使其可以更有效的利用煤炭。
同时，煤气化还需要大量的金属催化剂，以及必要的技术条件，因此还需要有明确的技术标准和细节规定。
此外，建设煤气化工厂时需要考虑到安全与环保因素，确保工艺稳定性和治污能力，为煤气化的长期发展奠定坚实的基础。
煤气化理论
气化过程是煤的一个热化学加工过程。
它是以煤为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、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中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。
气化所得的可燃气体称为煤气，进行气化的设备称为气化炉。
煤气的成分取决于燃料、气化剂的种类以及进行气化过程的条件。
碳与氧之间的化学反应
• C + O2= CO2
•2C + O2= 2CO
• C + CO2= 2CO
•2CO + O2 = 2CO2
在一定温度下，碳与水蒸气发生的化学反应
• C + H2O = CO + H2
• C + 2H2O = CO2 + 2H2
这是制造水煤气的主要反应，也称为水蒸汽分解反应，两反应均为吸热反应。
反应生成的CO可进一步和水蒸汽发生如下反应CO + H2O = CO2 + H2
煤气中的甲烷，一部分来自煤中挥发物的热分解，另一部分则是气化炉内的碳与煤气中的氢反应以及气体产物之间的反应的结果。
• C + 2H2= CH4
• CO + 3H2= CH4 + H2O
• 2CO + 2H2 = CH4 + CO2
• CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O
上述生成甲烷的反应，均为放热反应。
煤中其他元素与气化剂的反应
煤中还含有少量元素氮（N）和硫（S）。
他们与气化剂O2、H2O、H2以及反应中生成的气态反应物之间可能进行的反应如下
•S + O2 = SO2
•SO2 + H2 = H2S + 2H2O
•2H2S + SO2 = 3S + 2H2O
• C + 2S = CS2
•CO + S = COS
•N2 + 3H2=2NH3
•N2 + H2O + 2CO = 2HCN + 1.5O2
•N2 + XO2 = 2NOx
煤气化分类
煤气化方法的分类多种多样：
按操作压力：常压和加压气化两类；
按操作过程的连续性：间歇操作和连续操作两类；
按排渣方式：熔融排渣和固态排渣两类；
国内一般是按煤在炉内的过程状态来划分，可分为固定床(或称移动床)、流化床(或称沸腾床)、气流床(或称气流夹带床)和溶浴床四类方法。
固定床：适于块状非粘结或弱粘结性煤，而粘结性较强的则应有搅拌装置，煤在炉内的停留时间一般为1-1.5小时，热效率、碳转化率和冷煤气效率较高，但单位容积处理量小，操作复杂。
它的代表是鲁奇炉。
鲁奇炉
流化床：可用各种粘结性的碎煤，因为粒度小，与气化剂接
触面大．在炉内停留时间以分计，单位容积处理量较大，它的代表是温克勒炉。
温克勒炉
气流床：采用粉煤，在灰熔点以上操作，反应速度高，在炉内停留时间以秒计，单位容积处理量大，碳转化率可达90％以上，在工业上的代表是K-T炉和德士古炉。
德士古炉
溶浴床：采用粉煤，操作温度更高，1600～1700℃，反应速度也更高，碳转化率达99％，但此方法并没实现工业化，只处于试验阶段。
其代表是鲁摩尔单筒、奥托鲁摩尔双筒和沙尔奥托等气化炉。
我国的煤气化技术
• 1 常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术：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、吹风放空气对大气污染严重。
从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。
• 2 常压固定层无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术：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。
常压固定层间歇式气化炉 破渣条
风箱
底盘总成灰斗
灰盘
炉弊
水夹套
上行煤气管口绝热筒体
炉顶
加煤口
• 4 灰熔聚流化床粉煤气化技术：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。
操作压力尚偏低，有待进一步做提高气化压力的试验。
现在单炉气化能力较低。
• 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。
要求原料煤属不粘结或弱粘结性、灰分小于
25-30%，灰熔点高（ST大于1250℃）、低温化学活性好。
属硫化床汽化炉。
• 6 GE德士古（Texaco）水煤浆加压气化技术：属气流床加压气化技术，单炉生产能力大。
对原料煤适应性较广，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。
气化系统的热利用有两种形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热副产高压蒸汽，适用于联合循环发电；另一种是水激冷型，制得的合成气的水气比高达 1.4，适用于制氢、制合成氨、制甲醇等化工产品。
专利属美国GE公司。
•7 多元料浆加压气化技术：是西北化工研究院提出的，具有
自主知识产权。
其基本生产装置与水煤浆加压气化技术相仿，属气流床单烧嘴下行制气。
•8 多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化技术：是在“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点科技攻关课题“新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉开发”。
属气流床多烧嘴下行制气。
第一套工业化装置能力750t/d，2005年在山东德州华鲁恒升化工集团投运。
•9 壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术：是干煤粉加压气化技术，属于气流床加压气化技术。
可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。
属多烧嘴上行制气。
•10 GSP干煤粉加压气化技术：属于气流床加压气化技术，入炉
原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部进入，属单烧嘴下行制气。
气化炉内有水冷壁内件。
•11 两段式干煤粉加压气化技术：是西安热工研究院有限公司开发成功的，其特点是采用两段气化，以四个对称的烧嘴向气化炉底部喷入干煤粉，生成的煤气上行至气化炉中部，再喷入占总煤量15-20%的煤粉和过热蒸汽，利用下部上来的煤气显热进行二段气化。
•12HT-L航天炉：是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉。
•13 清华炉：是熔渣-非熔渣气化，分段进氧。
原料（水煤浆、干煤粉或者其它含碳物质）通过给料机构和燃料喷嘴进入气化炉的第一段，采用纯氧作为气化剂，采用其它气体如O2或与O2
以任意比例相混合的CO2、N2、水蒸汽等作为预混气体调节控制第一段氧气的加入比例，使第一段的温度保持在灰熔点以下；
在第二段再补充部分氧气，使第二段的温度达到煤的灰熔点以
上并完成全部的气化过程。
清华炉
•15 WHG煤气化工艺：是中国五环工程有限公司与河南煤业化工集团公司在借鉴和吸收国外先进的粉煤气化技术的基础上进行自主创新的具有自主知识产权的先进粉煤气化工艺。
•16 WISON-SHELL新型混合气化技术：是惠生和壳牌公司联合开发的一种粉煤加压气化、激冷流程的新型煤气化工艺。
原料煤种的选择
•（1）就地取材、就近取材、定点供应是煤化工项目选择煤种首先要考虑的问题。
•（2）综合考虑煤质，煤价，选择合适的原料。
•（3）首先要考虑含灰量低的、灰熔点低的煤。
•（4）综合工厂全流程的技术经济比较，及煤质和供应条件选择好煤气化工艺。
关于煤气化装置的环保问题
•（1）熔渣激冷后排出的粗渣，只要妥善堆放及找到综合利用出路（如作为筑路等建筑材料或用作水泥原料），对环境不会产生污染。
•（2）煤厂扬尘及装置飞灰如何综合利用是值得企业关注的大问题。
如果找不到固定用户而随意堆放，将对周围环境产生污染
•（3）系统排出的黑水，经絮凝沉降回收利用，尚有部分灰水需经除氨、除氰处理后才能外排。
•（4）少部分从黑水闪蒸排出的含H2S废气，可以回收综合利用或送火炬燃烧排放。
