煤化工技术及现状.ppt

煤化工技术及现状 定义：煤化工是指以煤为原料，经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。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。 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4条主要生产链。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、煤气化制烯烃等则属于现代新型煤化工领域。 煤化工的范畴 煤化工技术 1. 煤焦化：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，也称做煤的干馏。 煤焦化产品主要有焦炭、煤焦油（苯、甲苯等）、焦炉气（氢气，甲烷、乙烯、一氧化碳等）精氨水等。这些产品已广泛应用于化工、医药、染料、农药和炭素等行业。 2. 煤气化：煤在高温条件下借助气化剂的化学作用将固体碳转化为可燃气体（气体混合物）的热化过程。它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率,降低气化过程的氧耗及煤耗。 用空气、水蒸气、二氧化碳作为气化剂。它们与煤中的碳发生非均相反应。 煤经过气化后得到的是粗煤气，再经过净化和加工后，可以得到各种化学品。 煤气化根据供热原理大致可分为3种 热分解(约500-1000℃):加热使煤放出挥发分,再由挥发分得到焦油和燃气(一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷),必须由外部供热,残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用； 部分燃烧气化(约900-1600℃):煤在氧气中部分燃烧产生高温,并加入气化剂(水、二氧化碳等),产生可燃气(一氧化碳、二氧化碳、氢气)和灰分； 化学循环气化(约600-800℃):该技术是近年才开发的,在煤气化炉中投入水和二氧化碳吸收剂,产生吸收二氧化碳的放热反应,为煤气化反应提供热量,得到产品氢、灰分和吸收剂二氧化碳。 按照生产装置化学工程特性,煤气化工艺可分为固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化4种类型。 固定床气化 其煤气化炉的主要结构特点是:原料煤块由气化炉顶部加入,用炉箅来支撑。由下部吹入气化剂(O2或空气与水蒸气)进行气化,气化剂与煤及其残渣彼此逆向流动,因而将要离开气化炉的热灰渣可在运动过程中加热刚进入气化炉的气化剂,而即将离开气化炉的热煤气则可对原料煤干馏、气化及预热。煤燃烧状态的温度为1200-1400℃。煤中的灰分通过炉箅落炉底移出炉外,煤在进入气化炉前,需经破碎和筛分,除去直径小于3.175mm的细煤块,通常要求煤粒尺寸控制在6.35mm-38mm之间。 流化床气化技术 流化床气化的气化剂由炉下部吹入,使细粒煤(小于6mm)在炉内呈并逆流反应,通常称为流态化气化。气化剂(富氧或纯氧加水蒸气)与煤粉(或水煤浆)经特殊喷嘴进入反应室,瞬间着火,在1300℃-1600℃高温下将煤转化成一氧化碳、氢气、二氧化碳等气体,残渣以熔渣形式排出气化炉。 在流化床气化炉内,主要进行的反应有:碳的燃烧反应、二氧化碳还原反应、水蒸汽分解反应及水煤气变换反应等。 气流床气化技术 一般是将气化剂(氧气和水蒸汽)夹带着煤粉或煤浆,通过特殊喷嘴送入炉膛内。在高温辐射下,氧煤混合物瞬间着火、迅速燃烧,产生大量热量。火焰中心温度可高达2000℃左右,所有干馏产物均迅速分解,煤焦同时进行气化,生成含一氧化碳和氢气的煤气及熔渣。 熔融床气化技术 它的特点是有一个温度较高(一般为1600℃-1700℃)且高度稳定的熔池,煤粉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 氢气 和 一氧化碳 为主要成分的煤气。 煤炭气化技术的应用领域 作为工业燃气 作为民用煤气 作为化工合成和燃料油合成原料气 作为冶金还原气 作为联合循环发电燃气 作煤炭气化燃料电池 煤炭气化制氢 煤炭液化的气源 3. 煤液化：所谓煤液化，是将煤中有机质转化为流质产物，其目的就是获得和利用液态的碳氢化合物来替代石油及其制品，包括直接液化技术和间接液化技术两部分，产品市场潜力巨大，工艺、工程技术集中度高，是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。 煤液化分为直接液化和间接液化。 煤的直接液化：其原理是煤炭在溶剂作用和高温高压条件下，直接与气态氢发生反应，使煤的氢含量增加，最后转变为液体的过程。 煤的间接液化：其原理是以煤为原料先经气化制合成气（CO＋H2），再以合成气为原料，在催化剂的作用下合成（F-T合成）液态烃类产品。 煤的间接液化通常分为三步：一是制取合成气。将经过适当处理的煤送入反应器，在一定温度下通过气化剂（空气或氧气＋蒸气），使煤不完全燃烧，这样就能以一定的流动方式将煤转化为由一氧化碳和氢气混合的合成气，将形成残渣排出；二是进行催化反应，将合成气经过净化处理，在特定的催化剂作用下，让合成气发生化合反应，合成烃类或液态的烃类的类似石油和其他化工产品，三是对产物进行进一步的提质加工。 国内煤