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煤气化方法概观

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煤气化方法概观

煤气化方法种类繁多,人们曾将它们分别归类,但由于出发点不同,因而存在一些不同的分类方法。例如从原料形态分类则可分成固体燃料气化、液体燃料气化、气态燃料气化和固液混合燃料气化。以入炉煤粒度大小分类则可分成块煤气化(6~100mm)、小粒煤气化(0.5~6mm)、粉煤气化(﹤0.1mm)、油煤浆气化和水煤浆气化。以气化压力分类则可分为常压或低压(﹤0.35MPa)、中压(0.7~3.5 MPa)及高压气化(﹥7.0 MPa)。按气化介质分则有空气气化、空气蒸汽气化、氧蒸汽气化及加氢气化。以排渣方式分则有:干式/湿式、固态/液态、连续/间歇排渣等气化法。按供热方式则分成外热式、内热式和热载体三类。按入炉煤在炉中过程动态分则有固定床(或称移动床)、沸腾床(或称流化床)、气流床及熔渣池气化四种,这也是目前广为使用的煤气化分类法。现将各种气化方法作一简介。

一.固定床气化法(Fixed-bed Coal Gasificatian Process)

1.GI(Gas Integrale)法常压下以空气及蒸汽气化块状高挥发份烟煤以间歇制取中热值煤气,意大利曾使用过。

2.IFE(国家炉具公司)法常压下以空气及蒸汽气化烟煤制取低热值燃料气,系两段炉,英国开发。

3.IGI两段法常压下以空气及蒸汽气化烟煤制取中热值煤气,意大利于上世纪40年代开发。

4.Leuna(路易那)溶渣法常压下以蒸汽与氧气化焦炭制取中热值煤气,德国Leuna厂开发。

5.Lurgi(鲁奇)干灰法

2.5~

3.2MPa下用蒸汽与氧使3~50mm次烟煤或褐煤气化。1936年由德国Lurgi公司工业化。我国云南解放军化肥厂有11台捷克制的Lurgi Ⅰ型气化炉,炉径2.7m,在2.0MPa 下将褐煤用纯氧加压气化。山西天脊煤化工集团则有Lurgi Ⅳ型炉在3.0MPa下气化块煤,炉径3.8m,共4台,用于生产合成氨后加工成硝酸磷肥。太原化工公司亦有一台用于制氨,气化压力2.5MPa,炉径2.8m。南非Sasol厂共有89台,年处理煤3300万吨用于生产合成油。

6.Marischka法常压下用空气与蒸汽气化焦炭或无烟煤制低热值煤气,欧洲曾使用过。

7.Pintsch

Hillebrand(平奇-希勒布兰德)法加压下用蒸汽及煤气气化褐煤制中热值合成气,炉上部为干馏区,下部为水煤气制造区。炉径达4.5m,曾在德国使用多年。

8.Power Gas(英国动力煤气公司)法常压下用空气和蒸汽气化烟煤制取低热值煤气,曾在英国某地使用多年。

9.Riler-Morgan(美国赖利加煤气公司)法常压下用蒸汽与空气(或氧)气化20~32mm 块状无烟煤或烟煤制取燃料气,二次大战前国外曾有9000台在运转,现早已淘汰。

10.Simplex法加压下用氧及蒸汽使≦10mm块煤或将粉煤、二炭加入石灰及纸浆废液压型后气化制取中热值煤气,此法为美国舒尔茨动力经济公司在哥伦比亚大学协助下开发的。

11.Thyssen-Galoczy(赛森-加洛齐)法在常压下用氧和蒸汽气化焦炭或煤制取中热值煤气。工业炉炉径3m,产气量8500m3/h,熔融排渣,分三级加入气化剂,炉体中间、上部均设有补充氧的喷嘴。该法由Thyssen-Galoczy公司开发。

12.UGI法常压下用空气和蒸汽气化焦炭制取中热值合成气,由美国UGI公司开发。国内于1954年起用于制氨工业,1956年扩大到无烟煤,我国中小型氮肥厂有大小UGI炉数千台。后来又进一步扩大到无烟粉煤气化,将粉煤添加不同粘结剂压制成煤球或煤棒,也有

将烟煤或褐煤先经干馏再气化来制取合成气。

13.Wellman Galusna(韦尔曼)法是美国麦克道尔?韦尔曼公司开发,于1896年实现工业化,在低压下用空气(或氧)与蒸汽使无烟煤、焦、褐煤等气化制取低热值燃料气,属一段干灰炉。上世纪20年全世界共有291台,70年代末仅剩下56台,其中35台在美国,50年代中期台湾曾建有4台。

14.Wellman(韦尔曼)炽热炉亦为美国韦尔曼公司在19世纪末开发的常压单段及两段干灰炉,单段炉曾用于欧洲及南非,两段炉用于欧美,南非自1963年以后建有30余台,美国于1978年建有2台Φ3m炉用于空气及蒸汽气化煤制取燃料气。

15.Wilputta(威尔普特)法美国Wilputta公司开发的一段干灰炉,在常压下用空气(或氧)与蒸汽气化烟煤制取低热值或中热值燃料气,用旋转臂防止炉渣粘结。仅用于美国霍尔斯顿兵工厂,二次大战时曾建有12台,后只使用2台。

16.WD/GI法由美国伍德尔?达克哈姆公司与意大利米兰煤气公司共同开发,于1946年工业化,实际上是IGI两段法的改进,有空气蒸汽循环操作和氧蒸汽循环操作两种方式,在常压下用次烟煤、烟煤及褐煤制取煤气,为两段干灰炉。选用空气蒸汽循环的有欧洲、澳大利亚及南非百余台,而选用氧蒸汽循环的在欧洲有15台。

上述16种方法均已工业化。

17.BG/Lurgi熔渣法由英国煤气公司开发,1955年中试,1960年经2.0MPa加压气化中试。1974年英美合作在苏格兰Westfield建成Φ2.8m,煤处理量550~730t/d的示范装置。3~50mm块状烟煤在2.5MPa及≦1700℃下用氧和蒸汽气化,碳转化率﹥99%,冷煤气效率88.3%,吨煤氧耗0.579t,汽耗0.407t,累计操作5000h。

18.窑气(Kiln Gas)法美国阿丽斯?卡玛公司开发,在0.5~0.9MPa压力,1090℃温度下用空气与蒸汽气化制取低热值煤气,示范装置建在伊利诺伊州电力公司伍德河发电厂,日处理煤600t,产气量73200m3/h,CO+H2 38.9%,冷煤气效率68%。

19.Ruhr(鲁尔)100法由德国鲁尔煤气、鲁尔煤及斯梯各三家公司联合开发,在≦10MPa下用氧及蒸汽气化2~40mm块状无烟煤,示范装置建在道尔斯顿(Dorston)。1979年9月起已处理16450t煤,26次运行共操作4500h。炉径Φ1.5m,投煤量108~240t/d,可用于城市煤气或代用天然气生产。

20.Stole法美国福斯特?惠勒能源公司开发,在常压下用空气及蒸汽气化次烟煤制取低热值煤气。示范装置建在明尼苏达州立大学德卢斯分校,炉径Φ3m,为二段气化炉,投煤量108t/d ,产品气CO+H2 45%。

上述4种方法已建立示范装置。

21.BASF -Flesch-Demag法德国BASF公司开发,在常压下用氧与蒸汽气化无烟煤制取中热值煤气的两段炉,仅进行过中试。

22.GEGAS法美国通用电器公司开发,1976年在纽约州Schenectady建成Φ1.5m中试炉,于0.6~2.2MPa压力下用空气和蒸汽气化伊里诺伊6号煤,投煤量21t/d ,制得煤气CO+H2有效组分40%~42%,可作燃料气或用于燃气透平发电。

23.GFERC熔渣法由美国大福克斯能源研究中心开发,将鲁奇干灰炉改为熔融排渣,在1958至1965年间建立了中试装置,1965~1974年间封存,1976年4月又重新启用。

操作压力可达2.8MPa,蒸汽用量仅为鲁奇炉的1/4,气化能力大2~3倍。该炉设有燃烧器以降低炉渣粘度,并有破渣机。

24.Kerpely法美国矿物局开发,常压下用空气(或氧)及蒸汽气化煤以制取低热值或中热值煤气。中试炉内径 2.1m,建在路易斯安那实验站,用氧及蒸汽气化时日产合成气56600m3。

25.KGN法德国北莱茵煤气公司开发,中试装置于1979年建于亚琛附近胡凯霍文煤

矿。炉径2.1m,可用空气连续气化制发生炉煤气或水蒸汽间歇气化制水煤气。压力0.6MPa,温度920~1120℃,曾运转16次共8700h,最长一次为1320h。其特点是用低温干馏煤气循环分解焦油及高级烃,碳转化率95%,冷煤气效率78%~80%,CO+H2 45%。

26.MERC法美国摩根城能源研究中心开发,为干灰搅拌床气化炉。中试炉内径1.067m,投煤量48t/d,用空气及蒸汽气化强粘结煤或弱粘结煤制取低热值煤气。

27.Chevron法美国雪佛龙研究公司开发,在2.1~5.6MPa压力及650~700℃温度下,以K2CO3为催化剂用蒸汽气化褐煤以制取高热值煤气,但仍处于小试阶段。

上述21~26为中试开发阶段,27为小试。

二.流化床煤气化法(Fluidized-bed Coal Gasification Process)

1.Winkler(温克勒)法 1922年由德国Winkler博士研究成功,1925年在BASF公司实验。在低压、815~980℃下用氧和蒸汽气化﹤9.5mm烟煤、次烟煤或褐煤。典型工业炉Φ5.5×23m,投煤量1000t/d。日、德、前南、西、印、土曾用它生产合成氨,是唯一工业化的流化床气化炉,曾建有63台。后经英国戴维动力煤气公司(Davy Powergas)改进,将压力提高到1.1 MPa。

2.HTW(高温Winkler)法德国莱茵褐煤公司(Rheinische Braunkohlenwerke AG)开发,经中试后在德国Ville/Berreinrath 炼油厂建立720t/d煤处理量的示范装置,所得35000~37000m3/h合成气用于制甲醇。它在1.1MPa压力和1100℃下气化褐煤,氧耗0.53t/t,汽耗0.24t/t,碳转化率45%,CO+H287.2%。

3.ГИАП法亦为Winkler炉的改进。是常压900~920℃用蒸汽富氧空气气化﹤10mm 褐煤,工业炉能力25000~30000m3/h合成气量。国内上世纪50年代吉化及兰化自前苏联引进,均为ГИАП-4型炉,气体带出燃料量大,炉渣含15%~25%,带出物中含28%~30%,每米3CO+H2耗燃料0.87kg,汽0.45kg,氧0.294kg,电90kWh。

4.恩德粉煤气化法它也是Winkler炉的变种,是朝鲜咸镜北道恩德郡七七化工厂改进后的炉子取消炉蓖改为喷嘴切线方向往炉内送风,采取热回流方式降低带出物,并将废热锅炉设在旋风分离器之后。一般在近常压(1.4kPa)、950℃下用富氧空气(或氧)与蒸汽气化褐煤、弱粘结性煤及长焰煤。国内景德镇焦化煤气总厂用此法生产燃料气,兰化集团、长山化肥厂、淮南化肥厂用于制氨。

5.Battelle-Carbide (联合碳化物公司巴特尔研究所)法上世纪60年代开发,1976~1978年在美国西杰弗逊市建25t/d中试炉,由上部燃烧炉和下部气化炉组成。在0.8 MPa压力、930~980℃温度下将干灰与空气和补充的﹤100目煤形成聚灰后循环入气化炉,用预热蒸汽气化制中热值煤气。

6.CO2受体法美国固本煤炭公司开发,将褐煤或次烟煤在1.0 MPa压力及815℃下用蒸汽脱挥发份后气化成代用天然气。气化炉由CaO吸收CO2或CaCO3放出热量供气化,CaCO3与半焦入再生塔鼓入空气使半焦燃烧,温度升到1050℃后分解成CaO后循环使用。曾建有Φ1.0m投煤量27t/d中试炉,1977年后停止研究。

7.COGAS法美国FMC公司的子公司COGAS开发公司研究开发,为一多段干馏、单段气化并加一燃烧炉,在常压下用蒸汽气化,三段干馏温度分别为315℃、425℃和540℃,气化炉870℃,燃烧炉1930℃,用空气与蒸汽气化。曾在英国建有中试装置,炉径Φ2.1m,投煤量45t/d,用于制代用天然气。

8.Esso CAFB法埃索公司开发的化学活化流化床法,1966年在英国进行小试,1975年由美国Foster Wheeler(福斯特?惠勒)公司在圣比尼托市建示范装置,投煤量288t/d。在常压下用空气蒸汽气化,气化炉870℃,再生炉1040℃,进料煤中添加CaCO3,生产低热值煤气供发电用。

9.Exxon(埃克松)催化法由Exxon公司开发的在3.5MPa及630~700℃下以KOH

为催化剂,蒸汽气化褐煤、次烟煤或烟煤,煤粒度﹤8目,低温高压利于甲烷生成,脱酸性气后分离出纯甲烷,而CO2、H2及残CH4混合气循环返回。在荷兰鹿特丹港建有示范装置,生产管道天然气,投煤量100t/d。

10.Hoffman(霍夫曼)法由霍夫曼?金威尔逊公司开发的常压至7MPa压力700℃下用预热蒸汽气化粉煤,以K2CO3(或Na2CO3)+镍催化剂制甲烷,进行过中试,成本低于鲁奇法,煤耗低,无轻油或焦油生成。

11.Hygas法美国芝加哥煤气工艺研究所开发,1976年建成中试装置,投煤量75t/d,炉径1.7m,用油煤浆在7~10MPa下加氢裂解煤制合成管道气。40~100目煤粉干燥后配成30%~45%油煤浆。第一段300~550℃低温干馏,第二段750~800℃加氢裂解,第三段950~1000℃加氢成半焦,第四段半焦在1010℃进行变换反应,蒸汽与氧逆向入炉,氧耗0.253t/t,蒸汽耗1.05t/t,冷煤气效率88.3%,CO+H2含量57%。

1 2.Synthane(合成烷烃)法由匹兹堡能源技术中心(PETC)开发,中试炉在布鲁斯顿,炉径Φ1.5m,投煤量70t/d,在7.0MPa及980℃下气化﹤0.84mm美国西部煤用于制合成管道气。氧耗0.351t/t,汽耗0.75t/t,碳转化率65%~80%,冷煤气效率79.5%。1976年7月开始实验。

13.U-GAS(公用煤气)法美国芝加哥煤气工艺研究所开发,1974年建中试装置,炉径Φ1.2m,投煤量15t/d,在常压到0.6MPa,980~1040℃下用氧及蒸汽气化﹤6.4mm西肯塔基9号煤,停留时间45~60min,流化速度0.6~0.9m/s时氧耗3.4t/t,汽耗1t/t,有效组分CO+H275.7%,制得中热值煤气。若用空气蒸汽气化伊利诺伊6号煤,空气量2.8~3.3t/t,汽耗0.4~0.6t/t,有效组分CO+H237.1%,制得低热值煤气。此法为Hygas改进,将一级反应器聚结灰渣改为三级二段加氢气化反应器,干灰排渣。我国上海焦化公司曾引进该技术,但始终未正常运转。

14.Westinghouse(西屋)法西屋电气公司开发的中压单段流化床气化法,中试装置建在宾州Waltz Hill,投煤量15t/d,在1.0~1.5MPa及965~1150℃下用氧及蒸汽气化﹤5mm 匹兹堡9号煤,碳转化率90%~99%,氧耗1.04t/t,汽耗1.04t/t,有效组分CO+H2 78.8%,曾打算在宾州Bearerdale建厂生产甲醇及西弗吉尼亚Marion生产燃料供发电用,仅进行了可行性研究。

15.Hydrane (加氢烷烃化)法摩根城能源技术中心(METC)开发,仅进行过小试,1978年即停止。在7.0MPa及990℃下二段加氢,上段20%煤中碳转化为甲烷,下段呈流化态半焦加氢分解,用于制合成管道气。

16.Trigas (三床循环)法由美国烟煤研究公司(BCR)开发,进行过投煤量1.2t/d 小试。在1.6MPa压力下用空气气化次烟煤或烟煤,三段床层温度分别为315~650℃、925~1090℃和1150℃,有效组分CO+H2 50%,冷煤气效率88%。后又在宾州Homer建成投煤量120t/d 中试装置,系熔渣式流化床气化炉。

17.CFB(循环流化床)法由德国Lurgi(鲁奇)公司开发,小试规模Φ200mm炉,中试先后建投煤量50kg/h和500kg/h(炉径700mm)两套装置。可用高硫煤、高灰煤、褐煤、烟煤、洗煤滤渣、石油焦、树皮、泥炭、牛粪等为原料在常压以空气、蒸汽+氧、CO2+O2为氧化剂处理﹤4~5mm原料,在1050℃下气体停留时间4~6s,线速1~4m/s制取燃料气。在奥地利、德国、美国及法国建有工业装置,所产燃料气用于发电,迄今尚未用于制合成气。

新型煤化工掌握煤气化技术是关键

中国石油和化学工业联合会副会长周竹叶近日指出:“加快培育具有自主知识产权的煤化工核心技术,做好商业化示范装置建设和运行,是发展煤化工的根本途径。”其中,煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统等过程工业的基础,是这些行业的关键技术和龙头技术,对我国经济发展和保障能源安全具有重要意义。但由于我国在煤气化技术方面的研发起步较晚,被迫自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术。由于引进的煤气化技术并不都是完善技术,使得我国成为国外气化技术的“试验场”。

外资围堵国产技术需突围

“壳牌干煤粉气化技术是第一种进入我国的干粉气化技术,国内已先后引进19套共23台气化炉用于生产合成氨、甲醇等。迄今为止,具有运行生产经验的为12套共13台气化炉,其他处于准备或在建状态。但是,由于煤种更换、上下游装置不配套、工艺掌握不充分等原因,使得目前关于壳牌煤气化未达到‘安、稳、长、满’的报道较多。”近日,中国五环工程有限公司相关人士介绍。

长期以来,我国大型煤气化技术受制于国外,我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术。目前,我国正准备中试和已经工业化应用的煤气化技术共13种,包括4种国外技术和9种国内技术。引进技术除壳牌外,德国鲁奇和西门子、美国GE也都已进入中国市场,同时,还有一些国外技术正在为进入中国市场热身。不可否认,煤气化技术早期引进确实对我国的经济发展起到了推动作用。但同时,由于引进的煤气化技术并不都是完善技术,使得我国成为国外气化技术的“试验场”。

目前,世界上只有我国使用如此众多的煤气化技术,许多盲目和不成熟的引进令国内企业付出了惨重代价。例如,尽管壳牌煤气化技术先进,但并非十全十美,有些企业引进后要经历漫长的调试才能投产,部分企业为此还追加了高达上亿元的投资;投资数亿元建于上海的世界上惟一工业化的U—gas引进气化装置,早已于2003年退出历史舞台……

水土不服引进技术需消化

煤气化指煤在特定设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂蒸汽或氧气发生一系列的化学反应,将固体煤转化为含有CO、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤气化时,必须具备气化炉、气化剂、供给热力三个条件。其中,煤气化炉是煤气化技术的核心。煤气化技术在很大程度上决定了全系统装置能否长周期、安全、稳定地运行,也决定了成本效益。

据了解,国外的煤气化技术之所以“水土不服”,其主要原因是由于国外的煤气化技术主要应用在IGCC整体煤气化联合循环发电系统上,并没有在煤化工上大规模发展,如壳牌在国外并没有煤气化项目,也没有将其技术投入工业化生产。国外煤气化技术的工艺流程、数据指标、优点等是在发电流程上得到的,并不完全适合用于制氨、醇。而且,不同气化技术

的数据也不是在同等条件下得到的。因此,引进的煤气化技术并不像某些外商及其代理人所称的那样“适合任何煤种、各种煤气用途”。国内对引进的煤气化技术需要一个消化吸收的过程。

8月24日—27日,壳牌煤气化技术第五届用户大会在内蒙古自治区鄂尔多斯举行。壳牌和其认证的制造商就不同用户所关心的技术应用问题进行了一对一的咨询与探讨。与会代表认为,近年来,在壳牌、国内用户及获得认证的设备制造商的共同努力下,壳牌煤气化设备国产化取得很大进展,包括气化炉炉体、煤烧嘴、控制阀门在内的98%的关键设备或部件已实现国产化。这在一定程度上反映出我国正加强对引进技术的消化、吸收。

面临机遇技术应用需提速

华陆工程科技有限责任公司相关人士介绍:“煤气化炉技术发展,就是由开始只能利用较单一的优质煤、所产的煤气只能用于某一方面,所产气体有效成分不高、对环境有一定污染的第一代煤气化炉技术向煤种适用范围宽、能利用劣质煤、气化效率高、所产气体有效成分高、能量利用合理、一气多用、环境友好、消耗低的第二、三代煤气化技术发展的历史。”

据了解,我国从上世纪90年代开始发展清洁煤技术,缩小了与国际差距,从实验室走向工业化示范,使得我国煤气化技术水平得到整体提高。但由于一些国内煤气化技术缺少大型商业化示范装置,不具备大规模推广条件,因而还难以支撑新型煤化工的发展。中国石油和化学工业规划院院长顾宗勤表示:“一些煤化工项目所在地的煤种,与项目所选用的煤气化技术不相适应,反映出当前国内煤气化技术适合煤种范围窄的问题。新型煤化工技术的煤种适应性还存在提升进步的空间。”

目前,包括煤制气、煤制油、煤制烯烃等在内的新型煤化工正处于发展的前夜。同时,煤发电也是煤气化技术的潜在市场。因此,煤气化技术在我国正面临着前所未有的发展机遇。据中国工程院院士、清华大学教授倪维斗介绍,到2020年,我国对煤气化炉的需求量将达到2250套。届时,我国将成为世界上最大的煤气化炉市场。

面对这一机遇,在国家相关部门的支持下,国内煤气化技术研究稳步推进,目前正在研究的技术有四喷嘴水煤浆气化技术、两段式干煤粉加压气化技术、灰融聚流化床气化技术等,这些技术正在从工业化试验装置阶段稳步进入示范厂建设阶段,有的已经投产。同时,国产煤气化炉等装备也取得突破,已成功应用于工业化生产。

不同煤种适合于不同的煤气化技术,各种技术都有适用性。同时,煤气化技术不是任何一种都可以随便拿来使用,应结合具体情况进行比较选择。业界专家还表示,我国煤气化技术改进的方向主要有:简化流程,显著降低煤气化装置投资的技术;提高煤炭综合利用效率,提高气化装置稳定性;扩大气化煤种和粒度的适应范围,突破现有成熟煤气化技术的限制;扩大单炉生产能力,达到环保要求等。

50万吨年煤气化生产工艺

咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文(设计) 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言 煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富,分布面广,品种齐全。据中国第二次煤田预测资料,埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t,占全国总资源量的94%;其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%,东北三省占 1.6%,华东七省占2.8%,江南九省占1.6%。 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程,它是以煤或煤焦原料,以氧气(空气或富氧)、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可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气,所用的设备称为煤气发生炉。 煤气化技术开发较早,在20世纪20年代,世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代,用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化,这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代,由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快,大大降低了制造合成

气的投资和生产成本,导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主,使煤气化新技术开发的进程受阻,20世纪70年代全球出现石油危机后,又促进了煤气化新技术开发工作的进程,到20世纪80年代,开发的煤气化新技术,有的实现了工业化,有的完成了示范厂的试验,具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉(ETIW)及干粉煤加压气化炉等。 近年来国外煤气化技术的开发和发展,有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义 煤与氧气或(富氧空气)发生不完全燃烧反应,生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气(富氧空气)气化、空气—水蒸气气化和氢气气化;按操作压力分为:常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高,对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前,将气化压力在P>2MPa 情况下的气化,统称为加压气化技术;按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣;按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分,主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应 煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应,是一个十分复杂的体系,这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应,也包括碳与反应产物之间进行的反应。 习惯上将气化反应分为三种类型:碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应 碳与氧之间的反应有: C+O2=CO2(1)

煤气化工艺的优缺点及比较

13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家,如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来,我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目,这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述,供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,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、吹风气放空对大气污染严重。从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,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,不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉,床层温度达1100℃左右,中心局部高温区达到1200-1300℃,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃,所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。缺点是气化压力为常

天然气制甲醇工艺总结word精品

天然气制甲醇工艺技术总结 中化二建集团有限公司王瑞军 工程名 称:内蒙古天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目 工程地点:内蒙古呼和浩特巾 开工日期:2004年5月 竣工日期:2005年11月 投资金 额: 约6亿元人民币 1甲醇装置简介 1.1内蒙古天野化工集团为调整产品结构,开拓碳一化工领域产品,增强企业参与市场的竞争能力,解决企业生存发展问题,以天然气取代重油为原料,采用非催化部分氧化技术对现有的30万吨/年合成氨生产装置进行技术改造,同时增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置。 1.2 本项目由中国五环科技有限公司设计,中化二建集团有限公司承建。所采用的技术均为国产。所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外,其余均为国产。设计日产甲醇667吨,日耗天然气608500立方米。装置采用:变频电机驱动离心式天然气压缩、 2.5MPa 补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、8.0MPa林达均温合成塔、三塔 精馏、普里森膜分离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺。另外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机。 2甲醇装置工艺特点 2.1 天然气压缩工序 天然气压缩工序是将1.25MPa( A)天然气压缩至蒸汽转化要求的压力2.85MPa(A)。天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产的电机驱动的离心式压缩机组?离心压缩机的显著 特点是单机打气量大。运转平稳无脉冲、维修少、无需备用,与蒸汽透平驱动相比投资少,占地面积较小。 2.2 天然气转化工序 2.2.1天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反应生产甲醇合成需要的合成气。天然气转化工序只设一段转化炉,转化炉采用顶烧方箱炉,对流段为水平布置,水碳比为 3.2, 转化炉出口转化气温度855E,压力2.19MPa,甲烷含量约2.5% (干基)。 2.2.2 原料天然气脱硫采用钻钼加氢串氧化锌脱硫工艺,氧化锌脱硫槽采用双塔,可并联可串联保证天然气中总硫小于O.IPPn,同时脱硫剂更换不影响生产。

煤气化废水处理方法综述

煤气化废水处理方法综述

中国矿业大学(北京) 题目:煤气化废水处理方法综述 学生姓名:赵柯学号:TSP0702005136Q 专业:环境工程 指导教师:王春荣 2007年12月

煤气化废水处理方法综述 摘要:煤气化是减少燃煤污染的有效途径,但气化 过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废 水中主要污染物的不同,对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述,并提出了建议。分别介绍了 煤气化废水中有用物质的回收,生化处理方法以及 深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收, 采用活性污泥法、生物铁法,炭—生物铁法、缺氧 —好氧(A—O)法对废水进行处理,采用活性炭吸 附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。 关键词:煤气化;废水处理; 活性污泥法 THE SUMMARY OF WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY OF COAL GASIFICATION Abstract gasification is an effective way to reduce the coal pollution, but the wastewater caused by the coal gasification process will pollution environmental. According to different main pollutants of wastewater, the disposal methods, treatment technology and techniques are separately discussed, and suggestion is put forward. Useful materials recovered from the wastewater, biological and chemistry treatment, deeply treatment are introduced in this article. Phenol and the ammonia recycled from wastewater and wastewater treated by activated sludge, biological iron, charcoal- biological iron and wastewater deeply treated by acticarbon absorption and Coagulation precipitation are introduced in this paper. Key word: coal gasification, wastewater treatment, activated sludge 1 引言 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水,属于焦化废水的一种。水质成分复杂,

天然气造气工艺流程说明

天然气造气工艺流程说明 一、合成氨工序造气流程: 经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气 预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转 化反应,反应后的气体和甲醇工段送来的驰放气进入二段炉。压缩送来的空气,经过空气预热器预热达到一定温度后进入二段炉,空气中的氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化(当有甲醇弛放气时,配适量的纯氧)。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间,作为热源供换热式转化炉转化管内天然气的转化,然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器,预热进换转炉的混合气,换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽,气体降至一定温度后进入中温变换炉进行一氧化碳的变换,中温变换炉出来的气体进入甲烷化第二换热器,预热甲烷化入口气,换热后的中温变换气进入中变废锅,气体降至一定温度后进入低温变换炉,进一步将一氧化碳变换为二氧化碳,出低温变换炉一氧化碳达到≤. 0.3%,经低变废锅回收部份热量产蒸汽,回收热量后的低变气进入脱碳系统低变气再沸器预热再生塔底部溶液,最后进入低变冷却系统降温至35℃以下进入压缩工段或碳化工段。脱碳来的净化气或压缩来的碳化气进入甲烷化第一换热器

预热后进入甲烷化第二换热器进一步预热,气体达到一定温度后进入甲烷化炉,残余的一氧化碳和二氧化碳在镍触媒作用下生成甲烷,使CO+CO的含量<10PPm,甲烷化出来的气2体进入甲一换回收部份热量后进入甲烷化第一、第二冷却器,气体温度降至35℃以下送压缩加压,最后送往合成氨工序。 二、甲醇造气流程 经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气 预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转 化反应,反应后的气体进入二段炉。空分来的氧气经预热后达到一定温度进入二段炉,氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间,作为热源供换热式转化炉转化管内天然.气的转化,然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器,预热进换转炉的混合气,换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽,气体降至一定温度后根据甲醇合成气体成分情况通过中变近路阀调 整入中温变换炉的气量进行一氧化碳的变换,以便调整气体成分。中温变换炉出来的气体和中变近路转化气进入甲化第二换热器,预热甲醇合成来的弛放气,换热后的中温变换气或转化气进入中变废锅,气体降至一定温度后根据中变气体的成分通过低变近路阀调整入低温变换炉的气量,进一步调整气体成分,低变炉或低变近路来的气体经低变废锅回收部

煤气化工艺流程

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 化碳 15%提 作用。 2 。净化 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。 小于5mm粉煤,作为锅炉燃料,送至锅炉装置生产蒸汽,产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽

,一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统: (1)原煤破碎筛分贮存系统,汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后,6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓,小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 缓 可 能周期性地加至气化炉中。 当煤锁法兰温度超过350℃时,气化炉将联锁停车,这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时,气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。 气化炉:鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉,并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器,内表层为水夹套,外表面为承压壁,在正常情况下,外表面设计压力为3600KPa(g),内夹套与气化炉之间压差只有50KPa(g)。 在正常操作下,中压锅炉给水冷却气化炉壁,并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1

各种煤气化工艺的优缺点

各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,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、吹风气放空对大气污染严重。从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,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,不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉, 床层温度达1100C左右,中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C,所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。缺点是气化压力为常压,单炉气化能力较低,产品中CH4含量较高(1%-2%,环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 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,适用于气化褐煤和长焰煤,要求

合成气制备甲醇原理与工艺

合成气制备甲醇原理与工艺 简要概述 班级:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专业:化学工程与工艺 姓名:xxxxx 学号:201473020108 指导教师:xxxxx

一、甲醇的认识 1.物理性质 无色透明液体,易挥发,略带醇香气味;易吸收水分、CO2和H2S,与水无限互溶;溶解性能优于乙醇;不能与脂肪烃互溶,能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。 2.化学性质 3.甲醇的用途 (1)有机化工原料 甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料 (2)有机燃料 (1)、甲醇汽油混合燃料;(2)、合成醇燃料;(3)、与异丁烯合成甲基叔丁基醚(MTBE)、高辛烷值无铅汽油添加剂;(4)、与甲基叔戊基醚(TAME)合成汽油含氧添加剂

4.甲醇的生产原料 甲醇合成的原料气成分主要是CO 、 CO2、 H2 及少量的N2 和CH4。主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料,具有投资少、能耗低、污染小等优势,世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料,煤仅占 2%。 二、合成气制甲醇的原理 1.合成气的制备 a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气; b.经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比; c.经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 说明: 由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成池的放气中回收氢来降低煤耗和能耗,回收的氢气与净化后的合成气配得生产甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)=2.00~2.05。 2.反应机理 主反应 OH CH H CO 322→+ △H 298=-90.8kJ/mol CO 2 存在时 O H OH CH H CO 23222+→+ △H 298=-49.5kJ/mol 副反应 O H OCH CH H CO 233242+→+ O H CH H CO 2423+→+ O H OH H C H CO 2942384+→+ O H CO H CO 222+→+ 增大压力、低温有利于反应进行,但同时也有利于副反应进行,故通过加入催化剂,提高反应的选择性,抑制副反应的发生。 3. 影响合成气制甲醇的主要因素 (1)合成甲醇的工业催化剂

煤气化工艺流程

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。 小于5mm粉煤,作为锅炉燃料,送至锅炉装置生产蒸汽,产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽,一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统: (1)原煤破碎筛分贮存系统,汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后,6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓,小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 (2)最终筛分系统:块煤仓内块煤经8#、9#皮带运至最终筛分楼驰张筛进行检查性筛分。大于6mm块煤经10#皮带送至200#煤斗,筛下小于6mm末煤经14#皮带送至缓冲仓。 (3)电厂上煤系统:末煤仓内末煤经12#、13#皮带转至5#点后经16#皮

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石<助熔剂)、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300~1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。 其优点如下: <1)适用于加压下<中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。 <2)气化炉进料稳定,因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。 <3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。同等生产规模,装置投资少。 该技术的缺点是: <1)因为气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。 <2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁<一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3)一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队,经过20多年的研究,和兖矿集团有限公司合作,成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术,并成功地实现了产业化,拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。

煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择 1 几种煤气化工艺及特点介绍 煤气化是煤化工的龙头技术,是煤洁净利用技术的重要环节,C1化学的基础。煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础,是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术,对我国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。 煤气化过程采用的气化炉炉型,目前主要有以下3种: 固定床﹙UGI、鲁奇﹚; 流化床﹙灰熔聚、UGAS、鲁奇CFB、温克勒、KBR、恩德等﹚; 气流床﹙Texaco、Shell、GSP、PRENFLOW、国产新型水煤浆、二段干煤粉、航天炉等﹚。 1.1固定床制气工艺 1.1.1常压固定床间歇制气工艺 工艺特点是:常压气化,固体加料10-50mm,固体排渣,间歇气化,空气和蒸汽作气化剂,吹风和制气阶段交替进行,适用原料白煤和焦碳,气化温度800~1000℃。代表炉型有美国的U.G.I型和前苏联的U.G.Ⅱ型。工艺过程都比较熟悉,这里从略。 技术优点:历史悠久,技术成熟,设备简单,投资省,生产经验丰富。

技术缺点:技术落后,原料动力消耗高,炭转化率低70~75%,产品成本高,生产强度低,程控阀门多,维修工作量大,废气、废水排放多,污染严重,面临淘汰。 1.1.2常压固定床连续制气 常压固定床连续制气工艺的技术特点:常压气化,固体加料,床体排渣,连续制气,富氧空气﹙氧占50%﹚或氧气加蒸汽做气化剂,无废气排放,适用煤种白煤和焦碳。 技术优点是:连续制气,炉床温度稳定,约为900~1150℃,操作简单,程控阀门少,维修费用低,生产强度大,碳转化率高,约80~84% 。 技术缺点:需要空分装置,投资比较大。 固定床连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂,由于气化剂中氧含量的增加,气化反应过程中,燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡,可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层,可以实现连续制气,不用专门吹风,无废气排放,生产强度和能源利用率都有了很大的提高。 1.1.3 固定床加压气化工艺:前西德鲁奇公司(Lurgi)开发。 工艺特点:加压气化,固体加料,固体排渣,连续气化,氧气和蒸汽作气化剂,设有加压的煤锁斗和灰储斗,适用煤种:褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。 技术优点:加压气化3.1 MPa,生产强度大,碳转化率高约90%。 技术缺点:反应温度略低700~1100 ℃,甲烷含量较高,煤气当中含有焦油和酚类物质,气体净化和废水处理复杂,流程较长,投资比较大。 1.2 流化床工化工艺 流化床气化工艺的总体特点是:以粉煤或小颗粒的碎煤为原料气化,气化剂以一定的速度通过物料层,物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来,形成流化床,由于物料层处于流化状态,煤粉和气化剂之间混合更允分,接触面积更大,煤粉和气化剂迅速地进行气化反应,反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统,反应产生的灰渣由炉底排出。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快,过程更容易控制,生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。

煤气化制甲醇工艺流程

煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a)煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂,为了调整煤浆的PH值,加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%,排入磨煤机出口槽,经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细,再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种,棒磨机与球磨机;棒磨机与球磨机相比,棒磨机磨出的煤浆粒度均匀,筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配,本项目拟选用三台棒磨机,单台磨机处理干煤量43~ 53t/h,可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度,使煤浆具有良好的流动性,需加入添加剂,初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6~8,可用稀氨水或碱液,稀氨水易挥发出氨,氨气对人体有害,污染空气,故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值,碱液初步采用42%的浓度。 为了节约水源,净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b)气化 在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应: CmHnSr+m/2O2—→mCO+(n/2-r)H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa(G)、1350~1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来,排入锁斗,定时排入渣池,由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。 c)灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后,通过气液分离器分离掉冷凝液,然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽,澄清槽上部清水溢流至灰水槽,由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽,少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环

煤气化技术的现状及发展趋势分析

煤气化技术是现代煤化工的基础,是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气,再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置,煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多,各种技术都有其特点和特定的适用场合,它们的工业化应用程度及可靠性不同,选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析,煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术,多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气,装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大;第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术,其特征是连续进料及高温液态排渣;第三代气化技术尚处于小试或中试阶段,如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况,论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1.国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中,煤炭约占79%,石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初,煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展,直到20世纪中叶,煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展,煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代,世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末,由于石油价格大幅攀升,影响了世界石油化学工业的发展,同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后,世界石油价格长期在高位运行,且呈现不断上升趋势,这就更加促进了煤化工技术的发展,煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡,同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计,采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套,50%以上的煤气化装置已投产运行,其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套(已投产16套),四喷嘴33套(已投产13套),分级气化、多元料浆气化等多套;采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套(已投产11套)、GSP2套,还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化(HT-L)技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化(TPRI)技术等。

煤气化工艺资料

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+H2 2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2 3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO 4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2 5、甲烷化反应CO+2H2=CH4 6、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。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应,灰渣以液态形式排出气化炉。 4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内,把一部分动能传给熔渣,使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。 以上均为地面气化,还有地下气化工艺。 根据采用的气化剂和煤气成分的不同,可以把煤气分为四类:1.以空气作为气化剂的空气煤气;2.以空气及蒸汽作为气化剂的混合煤气,也被称为发生炉煤气;3.以水蒸气和氧气作为气化剂的水煤气;4.以蒸汽及空气作为气化剂的半水煤气,也可是空气煤气和水煤气的混合气。 几种重要的煤气化技术及其技术性能比较 1.Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高,只能用弱粘结块煤,冷煤气效率最高,气化强度高,粗煤气中甲烷含量较高,但净化系统复杂,焦油、污水等处理困难。 鲁奇煤气化工艺流程图

煤气化方法总结

煤气化方法总结 煤气化方法种类繁多,人们曾将它们分别归类,但由于出发点不同,因而存在一些不同的分类方法。例如从原料形态分类则可分成固体燃料气化、液体燃料气化、气态燃料气化和固液混合燃料气化。以入炉煤粒度大小分类则可分成块煤气化(~)、小粒煤气化(~)、粉煤气化(﹤)、油煤浆气化和水煤浆气化。以气化压力分类则可分为常压或低压(﹤)、中压(~)及高压气化(﹥)。按气化介质分则有空气气化、空气蒸汽气化、氧蒸汽气化及加氢气化。以排渣方式分则有:干式湿式、固态液态、连续间歇排渣等气化法。按供热方式则分成外热式、内热式和热载体三类。按入炉煤在炉中过程动态分则有固定床(或称移动床)、沸腾床(或称流化床)、气流床及熔渣池气化四种,这也是目前广为使用的煤气化分类法。现将各种气化方法作一简介。 一、固定床气化法 一.固定床气化法() ( )法 常压下以空气及蒸汽气化块状高挥发份烟煤以间歇制取中热值煤气,意大利曾使用过。(国家炉具公司)法 常压下以空气及蒸汽气化烟煤制取低热值燃料气,系两段炉,英国开发。 两段法 常压下以空气及蒸汽气化烟煤制取中热值煤气,意大利于上世纪年代开发。 (路易那)溶渣法 常压下以蒸汽与氧气化焦炭制取中热值煤气,德国厂开发。 (鲁奇)干灰法 ~下用蒸汽与氧使~次烟煤或褐煤气化。年由德国公司工业化。我国云南解放军化肥厂有台捷克制的Ⅰ型气化炉,炉径,在下将褐煤用纯氧加压气化。山西天脊煤化工集团则有Ⅳ型炉在下气化块煤,炉径,共台,用于生产合成氨后加工成硝酸磷肥。太原化工公司亦有一台用于制氨,气化压力,炉径。南非厂共有台,年处理煤万吨用于生产合成油。 法 常压下用空气与蒸汽气化焦炭或无烟煤制低热值煤气,欧洲曾使用过。 (平奇希勒布兰德)法 加压下用蒸汽及煤气气化褐煤制中热值合成气,炉上部为干馏区,下部为水煤气制造区。炉径达,曾在德国使用多年。 (英国动力煤气公司)法 常压下用空气和蒸汽气化烟煤制取低热值煤气,曾在英国某地使用多年。 (美国赖利加煤气公司)法 常压下用蒸汽与空气(或氧)气化~块状无烟煤或烟煤制取燃料气,二次大战前国外曾有台在运转,现早已淘汰。 法 加压下用氧及蒸汽使≦块煤或将粉煤、二炭加入石灰及纸浆废液压型后气化制取中热值煤气,此法为美国舒尔茨动力经济公司在哥伦比亚大学协助下开发的。 (赛森加洛齐)法 在常压下用氧和蒸汽气化焦炭或煤制取中热值煤气。工业炉炉径,产气量,熔融排渣,分三级加入气化剂,炉体中间、上部均设有补充氧的喷嘴。该法由公司开发。 法 常压下用空气和蒸汽气化焦炭制取中热值合成气,由美国公司开发。国内于年起用于制氨工业,年扩大到无烟煤,我国中小型氮肥厂有大小炉数千台。后来又进一步扩大到无烟粉煤气

煤气化制甲醇工艺流程

煤气化制甲醇工艺流程 煤气化制甲醇工艺流程简述 1)气化 a)煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤**t/h(干基)(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂,为了调整煤浆的PH值,加入碱液。 出棒磨机的煤浆浓度约65%,排入磨煤机出口槽,经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。 煤浆制备首先要将煤焦磨细,再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好。 用于煤浆气化的磨机现在有两种,棒磨机与球磨机;棒磨机与球磨机相比,棒磨机磨出的煤浆粒度均匀,筛下物少。 煤浆制备能力需和气化炉相匹配,本项目拟选用三台棒磨机,单台磨机处理干煤量43~53t/h,可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度,使煤浆具有良好的流动性,需加入添加剂,初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6~8,可用稀氨水或碱液,稀氨水易挥发出氨,氨气对人体有害,污染空气,故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值,碱液初步采用42%的浓度。 为了节约水源,净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b)气化 在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应: CmHnSr+m/2O2—→mCO+(n/2-r)H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa(G)、1350~1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来,排入锁斗,定时排入渣池,由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。 c)灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后,通过气液分离器分离掉冷凝液,然后进入变换工段汽提塔。

几种煤气化炉炉型的比较

气化工艺各有千秋 1.常压固定床间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术 目前我国氮肥产业主要采用的煤气化技术之一,其特点是采用常压固定床空气、蒸汽间歇制气,要求原料为准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,属于将逐步淘汰的工艺。 2.常压固定床无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术 其特点是采用富氧为气化剂、连续气化、原料可采用?准8~10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合用于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术进行改进。 3.鲁奇固定床煤加压气化技术 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。其产生的煤气中焦油、碳氢化合物含量约1%左右,甲烷含量约10%左右。焦油分离、含酚污水处理复杂,不推荐用以生产合成气。 4.灰熔聚煤气化技术 中国科学院山西煤炭化学研究所技术。其特点是煤种适应性宽,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。可以气化褐煤、低化学活性的烟煤

和无烟煤、石油焦,投资比较少,生产成本低。缺点是操作压力偏低,对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待进一步解决。此技术适合于中小型氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5.恩德粉煤气化技术 属于改进后的温克勒沸腾床煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求原料煤不粘结或弱粘结性,灰分<25%~30%,灰熔点高、低温化学活性好。在国内已建和在建的装置共有13套22台气化炉,已投产的有16台。属流化床气化炉,床层中部温度1000~1050℃。目前最大的气化炉产气量为4万m3/h半水煤气。缺点是气化压力为常压,单炉气化能力低,产品气中CH4含量高达1.5%~2.0%,飞灰量大、对环境污染及飞灰堆存和综合利用问题有待解决。此技术适合于就近有褐煤的中小型氮肥厂改变原料路线。 6.GE水煤浆加压气化技术 属气流床加压气化技术,原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单,安全可靠、投资省。单炉生产能力大,目前国际上最大的气化炉投煤量为2000t/d,国内已投产的气化炉能力最大为1000t/d。设计中的气化炉能力最大为1600t/d。对原料煤适应性较广,气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料。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。气化系统不需要外供过热蒸汽及输送气化用原料煤的N2或CO2。气化系统总热效率高达94%~96%,高于Shell干粉煤气化热效率(91%~93%)和GSP干粉煤气化热效率(88%~92%)。气化炉结构简单,为耐火砖衬里,制造方便、造价低。煤气除尘简单,无需价格昂贵的高温高压飞灰过滤器,投资省。国外已建成投产6套装置15台气化炉;国内已建成投

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