煤气化讲座

精心整理

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，改善大气质量行之有效的方法之一，同时也方便群众生活，节约时间，提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程，（其一期工程）每年还可减少向大气排放烟尘1.86万吨、二氧化硫3.05万吨、一氧化碳0.46万吨，对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。

甲醇是一种重要的基本有机化工原料，除用作溶剂外，还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品，此外，还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料，或进一步合成汽油，在燃料方面的应用，甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，抗爆性能好，被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇5～15%提高汽油的辛烷值，避免了添加四乙基酮对大气的污染。

河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源，对循环经济建设，把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。

2、工艺总流程简介：

原煤经破碎、筛分后，将其中5～50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉，在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气，粗煤气经冷却后，进入低温甲醇洗净化装置，除去煤气中的CO2和H2S。净化后的煤气分为两大部分，一部分去甲醇合成系统，合成气再经压缩机加压至5.3MPa，进入甲醇反应器生成粗甲醇，粗甲醇再送入甲醇精馏系统，制得精甲醇产品存入贮罐；另一部分去净煤气变换装置。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。

煤气化技术

煤气化技术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很多，但总体上可以分为以下三大类：

一、移动床气化技术

以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。鲁奇加压气化技术是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化技术，技术成熟可靠，曾是世界上建厂最多的煤气化技术。鲁奇气化技术是制取城市煤气和合成气装置中的心脏设备。它适应的煤种广﹑气化强度较大﹑气化效率高。鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式供料方式，即连接在炉体上部的煤锁将煤块升压，加入气化炉的预热层，然后，下移至反应层，煤在反应层气化，反应热量取自于气化剂与燃烧形成的燃烧层。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，用作保护炉的过热和产生蒸汽，结构更为合理的炉型。鲁奇公司为河南义马、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）。

第 1 页 共 15 页 总工艺流程配置

本项目产品为乙二醇，主要以神华化工煤和阳泉煤为原料生产粗煤气。经过一氧化碳变换、酸性气体脱除、CO深冷分离、PSA制氢等一系列净化工艺生产CO和H2, 供应给乙二醇装置生产乙二醇。总工艺流程配置（详见工艺装置方块流程图及物料平衡表）说明如下：

空分——煤气化——一氧化碳变换——酸性气体脱除——CO深冷分离——PSA制氢——硫回收——草酸二甲酯合成——乙二醇合成与精馏——成品罐区。

煤气化装置

1.1 国内外煤气化工艺概况

以煤为原料生产合成气的煤气化技术很多，自二十世纪五十年代加压煤气化技术实现工业化以来，随着科技的发展，煤气化技术也日趋先进和成熟。近几十年来，国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境污染，对煤气化联合循环发电技术进行了大量的研究开发工作，因而促进了煤气化技术的快速发展。目前已成功开发了煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的新一代煤气化工艺。

按照气固相间相接触的方式不同，可将煤气化工艺分为四类，分别是固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化。熔融床气化的特点是有一温度较高（一般为1600～1700℃）且高度稳定的熔池，粉煤和气化剂以切线方向高速喷入熔池内，池内熔融物保持高速旋转。此时，气、液、固三相密切接触，在高温条件下完成气化反应，生成H2和CO为主要成分的煤气。在现代煤气化技术开发中，熔融床技术并未完全商业化，故在此不再详述。国内外开发过的流化床技术较多，但是很多停留在中试装置和示范阶段。已经有工业化装置的流化床技术有德国Davy Mokee公司的Winkler工艺，美国IGT的U-gas工艺、中国抚顺恩德机械有限公司的恩德气化炉。上述流化床技术的反应压力一般为0.2～0.3MPag，在生产能力上，难以和加压气化工艺相比较。虽然流化床技术在原料煤的适应性上比固定床气化有优势，但是对于需要大量合成气的现代煤化工产业来说，目前采用流化床技术的很少。

煤气化技术简介

我国是富煤炭、缺油气、可再生能源总量有限的国家，在我国的煤炭储量中劣质煤占总储量的80%以上。近些年，煤化工在全球范围内得到了迅速发展；生产合成气的原料主要有煤、石油焦、石油和天然气，但石油焦、石油和天然气在当地无资源，相比较而言，煤炭资源丰富，对于我国这样一个煤炭资源相对丰富的国家，煤化工在我国化学工业中将占有越来越重要的地位。煤气化生产的合成气，是制备合成氨、甲醇、液体燃料、天然气等多种产品的原料，煤气化工艺技术的进步带动着煤化工技术的整体发展，可以保证以煤为原料生产合成气制作下游产品的可靠性和稳定性。

煤气化是一个热化学过程。以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、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气体燃料的过程。煤气化是煤化工的“龙头”，也是煤化工的基础。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一，通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气，同时副产蒸汽、焦油、灰渣等副产品。

一、 煤气化技术分类及概况

目前以煤为原料生产合成气的煤气化技术按照气化炉内物料流动方式来划分，主要有三大类：固定床（或称为移动床）、流化床和气流床。其中具有代表性的煤气化技术如下：

各种气化技术已经发展多年，但在目前的情况下，并没有一种气化技术可以适用于所有的工程项目。气化技术的选择要综合从原料煤种、装置规模、产品方案、业主的详细要求，从整个工厂的角度具体分析确定气化方法。

固定床气化的煤质适应范围较广，除黏结性较强的烟煤、热稳定性差的煤以及灰熔点很低的煤外，从褐煤到无烟煤均可气化。固定床气化的缺点是单炉产气量略小，反应温度较低，蒸汽的分解率低，气化装置需要大量的蒸汽。气化装置所产生的废水中还含有大量的酚、氨、焦油，污水处理工序流程长，投资高大。由于出气化炉的煤气中的甲烷含量较高，对于煤制城市煤气或天然气项目，有较高的优势。碎煤固定层加压气化采用的原料煤粒度为6～50mm，气化剂采用水蒸汽与纯氧作为气化剂。该技术氧耗量较低，原料适应性广，可以气化变质程度较低的煤种（如褐煤、泥煤等），得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品。该技术的典型代表是鲁奇加压气化技术和BGL碎煤熔渣气化技术。