煤制气方法的技术现状及工艺研究

第7讲 煤气化工艺的现状及发展趋势

一、煤气化工艺分类

煤炭气化技术已有悠久的历史，尤其是自20世纪70年代石油危机的出现，世界各国广泛开展了煤炭气化技术的研究。目前，正在应用和开发的煤气化炉有很多类型。所有这些气化炉都有一个共同的特征：煤在气化炉中，高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。通常气化剂用水蒸气、氧（空气）和CO2。粗煤气中的产物是CO、H2和CH4，伴生气体是CO2、H2O等。此外，还有硫化物、烃类产物和其他微量成分。各种煤气组成取决于煤的种类、气化工艺、气化剂的组成，影响气化反应的热力学和动力学条件。气化方法的分类有多种方法，分述如下。

1、按制取煤气的热值分类

以下按制取煤气的标准状态下的热值把煤气化工艺分成3类：

? 制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347 KJ/m3（2000 kcal/m3）；

? 制取中热值煤气方法，煤气热值16747～33494 KJ/m3（4000～8000 kcal/m3）； ?

制取高热值煤气方法，煤气热值高于33494 KJ/m3（8000 kcal/m3） 2、按供热方式分类

煤气化过程的整个热平衡表明，总的反应是吸热的，因此必须供给热量。各种过程需要的热量各不相同，这主要是由过程的设计和煤的性质决定的，一般需要消耗气化用煤发热量的15%～35%，顺流式气化取下限，逆流式气化取下限，其供热方式有几种途径。

? 自热式气化法

这是一种直接的供热方式，亦称部分气化方法，即气化过程中没有外界供热，煤与水蒸气气化反应所需要的热量，通过另一部分煤与气化剂中的氧气进行燃烧放热所提供。这是目前各种工业气化炉中最常用的供热方式。含氧气体可以是工业氧气或富氧空气，也可以是空气。气化过程可以是间歇蓄热或连续自热气化。

? 间接供热气化法

该法使煤仅与水蒸气进行气化反应，从气化炉外部通过管壁供给热量。因而这类过程亦称为外热式（或配热式）煤的水蒸气气化。此类技术，多是采用流化床和气流床气化手段。外热可采用电加热或核反应热，丰电地区的电力利用或充分利用核反应堆的余热时，才有经济性。

煤制气方法的技术现状及工艺研究

摘 要：从目前煤化工的快速发展来看，利用高温高压将煤气化变成煤气资源，不但增加了煤炭的利用方式，也提高了煤炭的整体利用效果。目前国内煤制气相关的技术已经日趋成熟，在煤制气的过程中发挥了重要作用。基于这一认识，在煤制气过程中，应对国内煤制气方法的技术现状有全面了解，并认真分析现有煤制气的工艺特点，提高煤制气的技术应用，满足煤制气的实际需要，促进煤制气的快速发展，有效提升煤制气的技术发展水平，实现煤炭资源的有效利用。由此可见，我们应结合煤制气的实际生产过程中，认真研究其技术现状及工艺。

关键词：煤制气 方法 技术现状 工艺研究

一、前言

从目前我国煤制气技术的发展及应用来看，煤制气技术可以分成五大类，在具体生产中得到了有效实施。为了保证煤制气技术取得积极的应用效果，我们应对煤制气技术进行深入了解，应认真分析煤制气方法的具体分类以及该技术的发展现状，并对煤制气技术的工艺过程进行深入研究，加深对煤制气技术的理解。基于这一认识，我们应对德士古煤气化技术、壳牌煤气化技术、喷嘴对置式气化技术、

鲁奇气化技术和灰熔聚煤气化技术这五类煤制气技术进行重点分析。

二、煤制气方法的具体分类和技术发展现状 从目前煤制气技术的具体应用来看，煤制气方法主要可以分为五类，其技术发展现状主要为以下特点：

1.德士古煤气化技术

特点是单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣，碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物。三废处理简单，易于达到环境保护的要求。

对于煤种要求苛刻：

①煤的内在水分含量要低，否则成浆性差。

②煤中氧含量要低，一般不得高于15%，氧含量越高成浆性越差。

③煤的灰熔点不能高于1350℃，

灰分含量要低，一般不能大于20%，否则经济性差。

④灰渣的粘度要低，流动性要好。

⑤煤粉粒度要小，一般在40～90微米之间。

浆液中煤质含量保持在60%以上，否则气化强度低，经济性差。

全国中氮情报协作组第２５次技术交流会论文集２９

我国合成氨煤制气技术的现状及发展前景

汪家铭

（川化集团有限责任公司，四川成都６１０３０１）

［摘要］阐述了目前国内合成氨煤制气原料的结构情况和生产现状以及当前煤制气技术的进展及前景展望，指出了采用先进的煤制气技术对现有合成氨装置进行改造是氮肥企业实现科学发展、建设资源节约型和环境友好型现代化企业的有效途径。［关键词］合成氨；煤制气；技术现状；发展前景

１概述

我国合成氨工业历经５０余年的发展，目前

已拥有６００多家生产企业，生产工艺技术已达世

界先进水平，成为具有一定生产能力和技术装备

综合实力的行业。根据我国现有富煤、缺油、少

气的资源状况，煤炭仍是合成氨工业的主要制气

原料。我国大多数合成氨企业的煤制气技术仍沿用固定床水煤气炉，面临炉型老化、技术落后、

能源利用率低、原料价格高等问题，急需进行技

术改造。目前合成氨工业的发展方向是优化原料

路线，实现制氨原料的多元化，通过引进先进的

煤气化工艺，降低生产成本，改善生产环境；同

时，研究、开发简单可行又可就地取得原料的洁

净煤气化技术也是目前我国中、小型氮肥企业

（占氮肥生产总量６０％左右）亟待解决的问题。

本文简要介绍国内合成氨煤制气技术的现状和近

年的进展情况及前景展望。

２制气原料

在当前全球能源日趋紧缺的情况下，国外在

寻找替代能源方面做了许多卓有成效的工作。出

于对世界范围内能源状况的担忧，发达国家在以

煤、石油和天然气为原料制取合成气方面进行了

很多研究和探讨，开发了多种先进并已实现工业

化的合成氨制气新技术，既促进了现代合成氨能

源技术的多元化发展，又大幅度地降低了合成氨生产的能源消耗。

目前国内合成氨企业生产合成气所用的原料结构不尽合理，天然气占２１％，煤焦占６４％，

其余１５％为渣油和石脑油。大氮肥以天然气为原料的有１５套，占大氮肥生产总能力的５２％，以渣油为原料的有７套，占２４％，以石脑油为原料的有５套，占１７％，以煤为原料的有２套，

煤气化技术的研究和应用现状分析

一、引言

煤气化技术是指将煤作为原料，在高温、高压和缺氧的条件下进行化学反应，生成合成气的一种技术。自20世纪初期开始，煤气化技术就一直受到了人们的关注，成为了产生合成气和一系列化工产品的重要途径之一。煤气化技术的研究和应用现状分析，对于推动我国能源结构优化升级和经济发展具有重要意义。

二、煤气化技术的研究现状

煤气化技术的研究涉及到多个领域，主要包括煤气化反应机理的研究、反应器工程技术的研究、煤气化过程中产生的煤气中的污染物的处理技术等方面。

（一）煤气化反应机理的研究

煤气化反应机理是指在化学反应中煤本身所发生的变化，这是研究煤气化技术的重要基础。目前，关于煤气化反应机理的研究主要包括以下几个方面：煤的结构特征、煤的裂解反应、煤的气化反应以及煤的灰熔化行为等。

（二）反应器工程技术的研究

反应器是煤气化技术的核心设备，也是保证煤气化反应能够高效进行的关键。目前，煤气化反应器主要分为实验室规模反应器和工业规模反应器，其中以工业规模反应器为主。近年来，随着科技的不断发展，工业规模反应器的使用范围不断扩大，尺寸和反应处理量均有较大增长。

（三）煤气化过程中产生污染物的处理技术

煤气化反应中产生大量的废水、废气和固体废弃物，其中含有大量的污染物，严重影响了环境和人类健康。因此，煤气化后的污染物的处理技术也成为了煤气化技术必须重视的一个方面。

三、煤气化技术的应用现状分析

煤气化技术的应用现状主要涉及到煤气化技术在能源、化工、燃料等领域的应用情况。

（一）煤气化技术在能源领域的应用

随着能源需求不断增加，煤气化技术在能源领域的应用也日益广泛。目前，煤气化技术在燃气发电、城市煤气和煤化工领域中得到了广泛应用。

（二）煤气化技术在化工领域的应用

煤气化技术是生产合成氨、合成甲醇、合成油、二甲醚、苯乙烯等重要化工产品的重要途径之一。目前，煤气化技术在化工领域的应用已经取得了很大的成功，且应用领域也在不断扩大。