煤化工气化工艺系统知识

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。

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。