煤化工工艺 教学课件 ppt 作者 陈启文 主编 李聪敏 主审第7章.ppt

第三篇 煤炭气化与煤炭液化 第七章 煤炭气化 第一节 概述 煤炭气化过程是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气或氢气及其混合气体为气化剂，在高温条件下经过一系列化学反应生成可燃性气体的工艺过程。气化过程中所生成的混合气体称为煤气，用于实现气化过程的设备称为煤气发生炉。 第一节 概述 气化过程中产生的煤气的成分，随气化时所用的煤或煤焦的性质、气化剂的类别、气化过程的条件和煤气发生炉的结构而有所不同。对同一品种的煤或煤焦，采用不同的气化剂，可制出不同组成的煤气；采用相同的气化剂，在不同气化条件下，所得到的煤气的组成亦不同。因此在生产工业用煤气时，必须根据煤气所需的组成来选择气化剂的类别和气化条件，才能满足生产的需要。 第一节 概述 煤气可用作城市煤气、工业燃料气和化工原料气。当煤气作燃料使用时，它的质量以气体的热值[MJ／m3(标)]来衡量，其有效成分为一氧化碳、氢气和甲烷；当煤气用作合成氨工业的原料气时，不仅要求煤气中氢气与一氧化碳的含量要高，而且其中(C0+H2)／N2应为3.1~3.2，此煤气又称为半水煤气。 一、煤炭气化的方法 煤炭气化是煤炭化学工业的一种重要方法，通过煤炭气化方法可以利用煤中所含的几乎全部有机物质，是获得基本有机化学工业原料的重要途径。煤炭气化技术已有150多年的历史，开发及研究发展中的气化方法有上百种。开发、选定新型煤炭气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是发展煤化工的基础。 一、煤炭气化的方法 目前常采用的煤炭气化方法较多，气化方法有多种分类方式。按气化技术可分为地面气化、地下气化；以气化介质可分为富氧气化、纯氧气化、加氢气化、水蒸气气化；以传热方式可分为外热式、内热式、热载体式；也可按气化炉的类型来分类等。 一、煤炭气化的方法 1. 按煤气用途分类 煤炭气化制得的煤气主要用于如下几方面。 (1) 生产燃料煤气 燃料煤气又可分为工业燃气和城市煤气。工业燃气用于不同的窑炉及装置，城市煤气主要作为服务业和民用燃料。 (2) 生产合成气 用作合成氨、合成甲醇等化工产品以及合成液体燃料的原料气。 (3) 生产还原气和氢 将煤气化，供给铁矿石直接还原生产海绵铁所需之还原气。 一、煤炭气化的方法 (4) 联合循环发电 当今世界开采煤炭的大约50％用于发电，而联合循环发电是正在开发中的新技术，它的成功开发将大幅度提高发电效率。 2. 按气化剂分类 气化方法按使用气化剂的不同可分为如下几种。 (1) 空气-蒸汽气化 以空气(或富氧空气)-蒸汽作为气化剂， 一般以空气为气化剂制得的煤气称空气煤气，主要成分为大量氮气、二氧化碳和一定量的一氧化碳和氧气；以水蒸气为气化剂制得的煤气称水煤气，主要成分为氢气、一氧化碳、二氧化碳及甲烷；以空气和水蒸气的混合物为气化剂制得的煤气称发生炉煤气。 一、煤炭气化的方法 (2) 氧气-蒸汽气化 近代气化技术，几乎都是以工业氧和高压蒸汽作为气化剂的。 (3) 氢气气化 煤气化过程中用H2或富含H2的气体作为气化剂可生成富含CH4的煤气，该法亦称加氢气化法。 3. 按供热方式分类 煤的水蒸气气化过程，其总反应是吸热的，因此必须供给热量。气化方法按供热方式的不同可分为如下几种。 一、煤炭气化的方法 (1) 自热式气化法 这是一种直接的供热方式，即气化过程中没有外界供热，亦称部分气化方法。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。 一、煤炭气化的方法 (2) 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。 (3) 煤的水蒸气气化和加氢气化相结合法 煤首先进行加氢气化，残余的焦炭再与水蒸气进行反应，产生加氢阶段需要的氢，再将氢送入加氢气化装置。 一、煤炭气化的方法 (4) 热载体供热 在一个单独的反应器内，用煤或焦炭和空气燃烧加热热载体供热，热载体可以是固体(如石灰石)、液体熔盐或熔渣。 4. 按反应器的形式进行分类 煤炭气化技术虽有多种的分类方法，但