现代煤化工生产技术幻灯片(一)

鲁奇加压气化炉装置示意图
煤
夹套自产 蒸汽 中压锅炉给水
粗煤气
出 口 温 度
高压蒸汽、 氧气
灰
第一节
固定床气化（三）
一种有发展前途的气化炉——BGL炉 优点：气化温度高，灰渣成熔融状态排出，碳转 化率高，合成气质量较好，煤气化产生废水小 并且处理难度小，单炉生产能力同比提高3-5倍。
第二节
流化床气化（一）
特点四：建设大型企业和产业基地
现代煤化工发展将以建设大型企业为主， 包括采用大型反应器和建设大型现代化单元 工厂如百万吨级以上的煤直接液化、煤间接 液化工厂以及大型联产系统等。
特点五：有效利用煤炭资源 现代煤化工注重煤的洁净、高效利用，如高硫煤或 高活性低变质作化工原料煤。在一个工厂用不同的 技术加工不同的煤种，并使各种技术得到集成和互 补，使各种煤炭达到物尽其用，充分发挥煤种、煤 质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用 。新型煤化工强化对副产品煤气、合成尾气、煤气 化及燃料灰渣等废物和余能的利用。
氮肥 烯烃
煤化工产业链 煤气化 合成气 甲醇
二甲醚 醋酸
烯烃 直接液化 汽柴油
间接液化 BDO-1,4-丁二醇 传统煤化工 现代煤化工
第二节 我国现代化煤化工业的战略价值
资源条件已经决定以煤为基础的能源格局在长期难 以有实质性改变，我国石油较低的储采比已经危及 能源安全，替代能源是必然选择，新兴煤化工是推 动煤炭清洁利用的重要途径，由于技术提升因素可 以充分利用劣质煤资源、增强经济性，促进可持续 发展
06 经济效益最大化
07 环境友好 08 人力资源得到发挥
特点一：以清洁能源为主要产品
现代煤化工以生产洁净能源和可替代石油 化产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液 化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃 料(甲醇、二甲醚)、电力、热力等，以及煤 化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类 产品。
特点二：煤炭--能源--开采 业及其他加工业、运输业、建筑业、装备制 造业、服务业等发展，扩大就业，充分发挥 我国人力资源丰富的优势。
第五节
现代煤化工主要核心技术
一、煤直接液化 煤直接液化是煤化工领域的高新技术，该技术将 煤制成油煤浆，在450℃左右和10-30Mpa压力下催 化加氢获得液化油，并进一步加工成汽油、柴油及 其他化工产品。(国内神华集团已经试车成功，需要 进一步调试得到长周期运行)
第一节 煤气化主要用途
煤气化是重要的洁净煤应用技术之一，也是发展现 代化重要的单元技术。随着石油资源的紧缺，煤气化 在化工行业的地位越来越重要。
广泛地应用于生产工业和民用燃料气。
化工合成原料气、合成燃料油原料气、制造氢燃料 电池、煤气联合循环发电、合成燃料气和火箭燃料等。
第二节 煤气的种类（一）
煤气成分取决于燃料、汽化剂的种类以及气化过程的条件。根 据汽化剂和煤气成分的不同进行分类，有以下几种：
煤气种类 空气煤气 水煤气 混合煤气 汽化剂 空气 水蒸汽、氧气 蒸汽、空气 煤气成分 CO、CO2、N2 H2、CO CO、CO2、N2 、 H2 特点 热值低 热值高 热值稍高于 空气煤气 用途 燃烧发电 合成原料 作燃料气、高热 值煤气稀释剂
第二节
流化床气化（四）
2）灰溶剂流化床粉煤气化技术 原料：碎煤（＜6mm） 气化剂：水蒸汽和空气 床层特点：粉煤沸腾，气固两相充分混合，温度到处均 一，煤在床内一次实现破粘、脱挥发份、气化、灰 团聚及分离、焦油及酚类的裂解等过程 发展状态：可用于生产可燃气、合成气和联合循环发电， 特别适用于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉， 以烟煤替代无烟煤，可使合成氨成本降低 15%~20%，具有广阔的发展前景。
第二节
流化床气化（三）
鲁奇公司循环流化床气化 特点： 气化各种煤，包括碎木、树皮、城市可燃垃圾 水蒸汽和氧气作气化剂 气化强度大，碳转化率高（97%） 气化原料循环过程中返回气化炉内的循环物料是新加入物料的40倍 炉内气流速度在5~7m/s之间，传热传质速度高 气化压力：0.15MPa，循环旋风除尘器温度在800~1050℃ 世界上60多个工厂使用，正在设计和建设的还有30多个，处于世界 领先地位
第一节
固定床气化（二）
鲁奇加压连续气化 以5-50mm的块煤为原料，以氧气和水蒸汽为汽化剂，在 2.85-3.06MPa压力下连续气化，生产合成原料气或燃料 气。 优点：原料适应性好，单炉生产能力大 缺点：1、气化炉结构复杂，制造维修费用大 2、入炉煤必须是块煤，原料来源受一定限制 3、污水处理和煤气净化工艺复杂
低热值煤气 3800~760 空气煤气、 高热值煤气 0 混合煤气 稀释剂 中热值煤气 10000~20 水煤气、焦 民用、工业 000 炉煤气 用、发电 高热值煤气 ＞21000 中热值煤气 合成天然气 甲烷化所得
第三节 煤气化技术分类（一）
按气化压力分为：常压气化和加压气化 按操作方式分为：间歇气化和连续气化 按排渣方式分为：固态排渣和液态排渣 按进煤状态分为：块煤、粉煤、水煤浆
特点六：经济效益最大化
通过建设大型工厂，应用高新技术，发挥 资源与价格优势，资源优化配置，技术优化 集成，资源、能源的高效合理利用等措施， 减少工程建设的资金投入，降低生产成本， 提高综合经济效益。
特点七：环境友好
通过资源的充分利用及污染的集中治理， 达到减少污染物排放，实现环境友好。
特点八：人力资源得到发挥
半水煤气
蒸汽、空气或空 气煤气和水煤气 混合 煤干馏
CO、CO2、N2、 H2 V（CO+H2） 合成氨的原料气 /V(N2)=3.1 ~3.2 CO、CH4、 H2、少 量乙烯、N2、CO2 也可直接作 燃料 合成氨的原料
焦炉煤气
煤气的种类（二） 根据煤气热值的高低可将煤气分为三类 煤气种类 热值kJ/m3 所属种类 用途
第二节
流化床气化（五）
灰溶剂流化床与传统流化床相比： 1、传统流化床：炉内的强烈混合状态导致了炉顶带出飞灰 和炉底排渣中的碳损失较高。传统流化床为降低碳含量，维持 稳定的不结渣操作，不得不采用较低的操作温度（ ＜950 ℃ ），所以传统的流化床气化炉只适用于高活性的褐煤或次 烟煤。 2、灰溶剂流化床根据射流原理，设计了独特的气体分布器 和灰团聚分离装置，中心射流形成床内局部高温区 （1200~1300 ℃ ） 促使灰渣团聚成球，借助密度差异，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含量的灰渣，提高了床内碳 含量和操作温度，从而使其适用煤种拓宽到低活性的烟煤乃至 无烟煤
（1）流化床气化技术现有： 温克勒（Winkler） 灰熔聚（U-Gas和ICC） 循环流化床（CFB） 加压流化床（PFB） 特点：生产强度大；煤种适应性强；生产能力大。
第二节
流化床气化（二）
1）循环流化床气化 组成：上升管（即反应器）、气固分离器、回料立管和返料机构等几 部份组成。 特点：循环流化床气化炉操作气速范围在鼓泡流化床和气流床反应器 之间，具有较大的滑移速度使其气固之间的传热和传质速率提高。 它综合了并流输送反应器和全混釜式鼓泡流化床反应器的优点， 整个反应器系统的温度均匀，可使煤气化操作温度达到最大临界 温度即灰熔点温度，从而有利于煤气化反应的快速进行。 发展状态：循环流化床气化气化炉基本是常压操作，若以煤为原料生 产合成气，每公斤煤消耗水蒸汽1.3kg，氧气0.4kg，可生产煤 气1.9~2.0m3，煤气成份CO+H2含量＞75%，CH4含量 2.5%左右，CO2含量15%，低于德士古炉和鲁奇炉中CO2含 量，有利于合成氨生产。 加压流化床是对常压流化床的改进，压力提高，提高反应速率，缩小 气化炉的体积，大大降低了炉内的表观流速，减轻炉内磨损，同 时可用的床层压降较高，允许深床运行。
流化床气化特点
原料
小颗粒煤
入炉方式 煤由气化炉顶部加入，汽化剂由炉底送入
运动状态 连续、无序的沸腾和悬浮状态运动 床层特点 床层温度和组成均一
气流床气化特点
原料 煤粉
汽化剂（蒸汽、氧气）将煤粉夹带由炉底送 入炉方式 入，属并流式气化 汽化剂、热解挥发物、燃烧产物裹挟着煤焦 运动状态 粒子高速运动 床层特点 床层温度和组成均一
煤气化技术分类（二）
按煤与汽化剂在气化炉内运动状态分类
固定床气化 流化床气化
气流床气化
熔融床气化
固定床气化特点
原料
块煤或煤焦
入炉方式 煤由气化炉顶部加入，汽化剂由炉底送入
运动状态 即固体颗粒处于相对固定状态
流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化
床层特点 炉内各反应层高度基本维持不变
气化过程中，煤粒在炉内缓慢下移，因而也称移动床 气化，
五、煤化工联产系统 煤化工联产系统是现代煤化工发展的重要方向， 联产的基本原则是利用不同技术途径的优势和互补 性，降不同工艺优化集成，达到能与昂、资源的综 合利用，减少工程建设投资，降低生产成本，减少 污染物或废弃物排放。
六、以煤气化为核心的多联产系统 以煤气化为核心的多联产系统是现代煤化工发展 的主要内容，并有多种形式，其要点是:以煤为气 化原料，生产的煤气作为合成液体燃料、化工品及 发电的原料或燃料，通过多种产品生产过程的优化 集成，达到减少建设投资和运行费用，实现环保的 目的。
第三节 发展现代煤化工的重要意义
资源禀赋状况决定我国能源战略以煤为基础 替代石油维护能源安全 清洁利用能源降低环境污染 节约资源充分利用低成本劣质煤
第四节 现代煤化工的主要特点
01 以清洁能源为主要产品 02 煤炭---能源---化工一体化
03 高新技术及优化集成
04 建设大型企业和产业基地 05 有效利用煤炭资源
七、其他先进煤化工技术 现代煤化工发展还涉及其他工艺技术的研 发和应用，如高效气体净化和分离技术，大 型高效合成技术，适用不同热值的燃气汽轮 机发电技术等。
第二章 煤气化技术