化學(xué)工程與裝備011年第4期l10Chemical Engineering Equipment2011年4月煤炭氣化技術(shù)陳菊枝',洪獻(xiàn)春(1.東華工程科技股份有限公司,安徵合肥230024;合肥三洋電器股份有限公司,安微合肥230008)摘要:分析了煤炭氣化的原理和煤氣化的分類,重點(diǎn)分析各類煤氣化的工藝及其特點(diǎn)和業(yè)績(jī)闡述了我國煤氣化技術(shù)進(jìn)展關(guān)健字:煤氣化;煤氣化原理;煤氣化分類;煤氣化工藝;煤氣化發(fā)展趨勢(shì):我國煤氣化技術(shù)進(jìn)展煤炭氣化是煤炭轉(zhuǎn)化的主導(dǎo)途徑之一,是煤化工應(yīng)器形式分類氣化工藝在很大程度上影響煤化工產(chǎn)品的成IGC、加氫工藝、煤液化等的龍頭和基礎(chǔ),我公司正在建設(shè)本和效率,采用高效、低耗、無污染的煤氣化工藝(技術(shù))的煤直接液化項(xiàng)目,以及即將建設(shè)的煤間接液化項(xiàng)目,煤制是發(fā)展煤化工的重要前提,其中反應(yīng)器便是工藝的核心,可烯烴項(xiàng)目等都要用到煤炭氣化以說氣化工藝的發(fā)展是隨著反應(yīng)器的發(fā)展而發(fā)展的為了提1煤氣化原理高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強(qiáng)度,改善環(huán)境新一代煤氣化過程是煤炭的一個(gè)熱化學(xué)加工過程它是以煤或煤氣化技術(shù)的開發(fā)總的方向,氣化壓力由常壓向中高壓(8.5焦為原料,以氧氣(空氣、畜氧或工業(yè)純氧)、水蒸氣作為Pa)發(fā)展;氣化溫度向高溫(1500~1600℃)發(fā)展;氣化氣化劑在髙溫高壓下通過化學(xué)反應(yīng)將煤或煤焦中的可燃部原料向多樣化發(fā)展;固態(tài)排渣向液態(tài)排渣發(fā)展分轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的工藝過程氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w成2.1固定床氣化為煤氣,對(duì)于做化工原料用的煤氣一般稱為合成氣(合成氣固定床氣化也稱移動(dòng)床氣化固定床一般以塊煤或焦煤除了以煤炭為原料外,還可以采用天然氣、重質(zhì)石油組分等為原料。煤由氣化爐頂加入,氣化劑由爐底加入。流動(dòng)氣體原料),進(jìn)行氣化的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐或氣化爐的上升力不致使固體顆粒的相對(duì)位置發(fā)生變化即固體顆粒煤炭氣化包含一系列物理、化學(xué)變化。一般包括干燥、處于相對(duì)固定狀態(tài),床層高度亦基本保持不變,因而稱為固熱解、氣化和燃燒四個(gè)階段。干燥屬于物理變化,隨著溫度定床氣化。另外,從宏觀角度看,由于煤從爐頂加入,含有的升高,煤中的水分受熱蒸發(fā)。其他屬于化學(xué)變化,燃燒也殘?zhí)康臓t渣自爐底排出,氣化過程中,煤粒在氣化爐內(nèi)逐漸可以認(rèn)為是氣化的一部分。煤在氣化爐中干燥以后,隨著溫并緩慢往下移動(dòng),因而又稱為移動(dòng)床氣化,度的進(jìn)一步升高煤分子發(fā)生熱分解反應(yīng),生成大量揮發(fā)性固定床氣化的特性是簡(jiǎn)單、可靠。同時(shí)由于氣化劑于煤物質(zhì)(包括干餾煤氣、焦油和熱解水等),同時(shí)煤粘結(jié)成半逆流接觸氣化過程進(jìn)行得比較完全氣化劑是蒸汽和氧氣焦煤熱解后形成的半焦在更高的溫度下與通入氣化爐的氣且使熱量得到合理利用,因而具有較高的熱效率化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成以一氧化碳、氫氣、甲烷及二氧化2.2流化床氣化碳、氮?dú)饬蚧瘹渌葹橹饕煞值臍鈶B(tài)產(chǎn)物即粗煤氣流化床氣化又稱為沸騰床氣化。其以小顆粒煤為氣化原氣化反應(yīng)包括很多的化學(xué)反應(yīng),主要足碳、水、氧、氫、料,這些細(xì)顆粒在自下而上的氣化劑的作用下,保持著連續(xù)氧化碳、二氧化碳相互間的反應(yīng),其中碳與氧的反應(yīng)又稱燃不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)迅速地進(jìn)行著混合和燒反應(yīng),提供氣化過程的熱量熱交山中國煤化工成的均流化床氣2煤氣化工藝化能CNMHG)生產(chǎn)強(qiáng)度較固定床煤炭氣化技術(shù)雖有很多種不問的分類方法但一般常用大.(2)直接使用小顆粒碎煤為原料,適應(yīng)采煤技術(shù)發(fā)展技生產(chǎn)裝置化學(xué)工程特征分類方法進(jìn)行分類或稱為按照反避開了塊煤供求矛盾,(3)對(duì)煤種煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng),可利用陳菊枝:煤炭氣化技術(shù)如褐煤等高灰劣質(zhì)煤作原料近40年來,在國家的支持下,中國在研究與開發(fā)、消流化床氣化爐常見有溫克勒( Winkler)、灰熔聚化引進(jìn)技術(shù)方面進(jìn)行了大量工作我國先后從國外引進(jìn)的煤(U-Gas)、循環(huán)流化床(CFB)、加壓流化床(PFB是PBC氣化技術(shù)多種多樣,通過對(duì)煤氣化引進(jìn)技術(shù)的消化吸收,尤的氣化部分)等其是通過國家重點(diǎn)科技攻關(guān)對(duì)引進(jìn)裝置進(jìn)行技術(shù)改造并使2.3氣流床氣化之國產(chǎn)化使我國煤氣化技術(shù)的研究開發(fā)取得了重要進(jìn)展。氣流床氣化是一種并流式氣化,從原料形態(tài)分有水煤它標(biāo)志著我國擁有了具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的與國家能源結(jié)構(gòu)漿、干煤粉2類從專利上分, Texaco、 Shell最具代表性,相適應(yīng)的煤氣化技術(shù)具有重大的突破其水平填補(bǔ)了國內(nèi)空前者是先將煤粉制成煤漿用泵送入氣化爐氣化溫度1350白,并達(dá)到國際先進(jìn)水平1500℃:后者是氣化劑將煤粉夾帶入氣化爐,在1500~多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)是氣流床氣化技術(shù)以煤1900℃高溫下氣化,殘?jiān)匀墼问脚懦?在氣化爐內(nèi),煤炭大規(guī)模高效氣化技術(shù)為基礎(chǔ)將城市煤氣、潔凈發(fā)電和供炭細(xì)粉粒經(jīng)特殊噴嘴進(jìn)入反應(yīng)室,會(huì)在瞬間著火,直接發(fā)生熱液體燃料等清潔能源產(chǎn)品的生產(chǎn)與碳化學(xué)深加工相結(jié)合火焰反應(yīng),同時(shí)處于不充分的氧化條件下,因此,其熱解、的一種加壓大型化裝置,對(duì)氣化用煤沒有特殊要求,煤種適燃燒以吸熱的氣化反應(yīng),幾乎是同時(shí)發(fā)生的。隨氣流的應(yīng)性強(qiáng),可采用資源豐富、分布廣泛的煙煤或褐煤,并對(duì)粒動(dòng),未反應(yīng)的氣化劑熱解揮發(fā)物及燃燒產(chǎn)物豪夾著煤焦粒度、灰分和含硫量有較大的兼容性,只要煤的灰含量灰熔子高速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行著煤焦顆粒的氣化反應(yīng)。這種點(diǎn)、可磨性和成漿性等方面滿足要求即可,如煤的含灰量最運(yùn)動(dòng)狀態(tài),相當(dāng)于流化技術(shù)領(lǐng)域里對(duì)固體顆粒的“氣流輸好小于19%,灰熔點(diǎn)低于1350℃,哈氏可磨指數(shù)大于50送”,習(xí)慣上稱為氣流床氣化煤漿濃度最好在6%以上,對(duì)粉煤和塊煤沒有特別限制,粉氣流床對(duì)煤種(煙煤、褐煤)、粒度、含硫、含灰都具煤更好,可減少磨煤功耗有較大的蓑容性,國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠這項(xiàng)技術(shù)能滿足未來大型煤化工裝置和其他裝置制備在運(yùn)作,其清潔、高效代表著當(dāng)今技術(shù)發(fā)展潮流合成氣和燃料氣的需要。例如由水煤漿氣化可開發(fā)甲醇、甲總之,從加壓、大容量、煤種兼容性大等方面看,氣流醛、甲胺醋酸等一系列C化工產(chǎn)品同時(shí)可開發(fā)二甲醛床煤氣化技術(shù)代表著氣化技術(shù)的發(fā)展方向水煤漿和干煤粉DAF等一系列產(chǎn)品,以及加氫產(chǎn)品,從而形成以水煤漿氣化進(jìn)料狀態(tài)各有利弊,界限井不十分明確國內(nèi)技術(shù)界也眾說為樹干的產(chǎn)品樹。3我國煤氣化技術(shù)進(jìn)展參考文獻(xiàn)煤氣化技術(shù)在中國已有近百年的歷史但仍然較落后和發(fā)展緩慢,就總體而言,中國煤氣化以傳統(tǒng)技術(shù)為主,工藝[1]謝書勝.德士古水煤漿氣化、She氣化和GSP氣化工落后,環(huán)保設(shè)施不健全,煤炭利用效率低,污染嚴(yán)重。目前藝對(duì)比[].當(dāng)代化工,2008,37(6):668在國內(nèi)較為成熟的仍然只是常壓固定床氣化技術(shù)它廣泛用[2]崔意華.GSP加壓氣流床氣化技術(shù)工藝分析[J].煤炭于冶金、化工、建材、機(jī)械等工業(yè)行業(yè)和民用燃?xì)?以UGI轉(zhuǎn)化,2008,31(1):93水煤氣兩段爐、發(fā)生爐兩段爐等固定床氣化技術(shù)為主。常壓[3]王延坤.多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)[J固定床氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,投資小:但技術(shù)落后中氮肥,2008,23(4:21-23能力和效率低,污染重,急需技術(shù)改造。如不改變現(xiàn)狀,將[4]劉鏡遠(yuǎn).合成氣工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)第一版.北京:影響經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展化學(xué)工業(yè)出版社,2002.中國煤化工CNMHG