煤的干馏和气化

1、煤化工反应单元工艺煤化工反应单元工艺煤的干馏和气化煤的干馏和气化2010 .6. 4 1 煤的干馏煤的干馏一、煤的热分解一、煤的热分解煤在煤在隔绝空气隔绝空气的条件下的条件下加热加热至较高温度而发生的一系至较高温度而发生的一系列列物理变化和化学反应物理变化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解或的复杂过程，称为煤的热解或称热分解和干馏。称热分解和干馏。定义定义研究煤热解的作用研究煤热解的作用对煤热加工技术有直接的指导作用对煤热加工技术有直接的指导作用指导开发新的热加工技术指导开发新的热加工技术煤受热发生的变化煤受热发生的变化 煤在煤在隔绝空气加热隔绝空气加热时，煤中时，煤中有机质有机质发生变化，形

2、发生变化，形 成成气态、液态气态、液态和和固态固态产物。典型烟煤受热发生的产物。典型烟煤受热发生的 变化过程如下图：变化过程如下图：析出焦油1002003004005006007008009001000脱水脱气析出煤气（450最多）开始软化（包括热解水，CO，CO2，主要是气态烃）室温第一阶段第二阶段第三阶段典型的烟煤热分解过程示意图典型的烟煤热分解过程示意图t/煤热解的影响因素煤热解的影响因素 煤化程度煤化程度 加热终温加热终温升温速率升温速率压力的影响等压力的影响等1 1）连续式外热立式炉）连续式外热立式炉 目前国内仍采用目前国内仍采用伍德炉伍德炉制取煤气。制取煤气。缺点：缺点：传热慢；生

3、产能力小传热慢；生产能力小2 2）固体热载体干馏法）固体热载体干馏法优点：优点：加热速率快，单元设备生成能力加热速率快，单元设备生成能力大大l低温干馏的方法低温干馏的方法三、煤的高温干馏三、煤的高温干馏 煤在炼焦炉中煤在炼焦炉中隔绝空气加热隔绝空气加热到到10001000左右左右，经过，经过干馏的一系列阶段，最终得到焦炭，这过程称为干馏的一系列阶段，最终得到焦炭，这过程称为高温干馏或称高温炼焦或简称炼焦。高温干馏或称高温炼焦或简称炼焦。 焦炭焦炭 煤气煤气 化学品化学品 炼焦的主要产品炼焦的主要产品p 煤的成焦过程煤的成焦过程 煤热解产生气、液、固三相共存的煤热解产生气、液、固三相共存的胶质体

4、胶质体， 由于它的透气性差，发生了胶质体的由于它的透气性差，发生了胶质体的膨胀膨胀， 而当温度超过胶质体的而当温度超过胶质体的固化温度固化温度时，则发生时，则发生 粘结现象最终形成粘结现象最终形成焦炭焦炭。煤胶质体焦炭热解热解膨胀膨胀 TT固化固化p 煤焦化学产品的组成和产率煤焦化学产品的组成和产率一般的炼焦工业条件下，各种产物的产率（对于煤的质一般的炼焦工业条件下，各种产物的产率（对于煤的质量分数）为：量分数）为：焦炭焦炭75%78%净焦炉煤气净焦炉煤气15 % 19 %焦油焦油3 % 4.5 %化合水化合水2 % 4 %苯族烃苯族烃0.8 % 1.4 %氨氨0.25 % 0.35 %其他其

5、他0.9 % 1.1 %p 正压操作的焦炉煤气处理系统正压操作的焦炉煤气处理系统正压操作下焦炉煤气处理系统图正压操作下焦炉煤气处理系统图国内国内 正压操作的煤气处理系统，适用于正压操作的煤气处理系统，适用于饱和器法生产硫铵饱和器法生产硫铵（需（需55）和）和弗萨姆法弗萨姆法回收氨系统；回收氨系统；国外国外 负压操作的煤气处理系统，国内也有应用。此流程适合于负压操作的煤气处理系统，国内也有应用。此流程适合于水洗氨工水洗氨工艺艺。在负压下操作的焦炉煤气处理系统图在负压下操作的焦炉煤气处理系统图p 负压操作的焦炉煤气处理系统负压操作的焦炉煤气处理系统以煤或半焦为原料，以氧气、水蒸气或氢气等以煤或半焦

6、为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或作为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。煤焦中的可燃部分转化为气体的过程。2 煤的气化煤的气化l 定义定义l气化产物气化产物 （煤气）（煤气）一氧化碳一氧化碳氢气氢气甲烷等甲烷等l 煤气用途煤气用途城市煤气城市煤气工业燃气工业燃气化工原料气化工原料气工业还原气工业还原气l 煤气化的基本化学反应煤气化的基本化学反应COOC22/122COOC22HCOOHCCOCOC2242CHHC222COHOHCOOHCHHCO242 非均相反应非均相反应 均相反应均相反应l 煤气化的分类方法煤气化的

7、分类方法按制取煤气热值可以分为：制取按制取煤气热值可以分为：制取低热值低热值煤气法煤气法（8374kJ/m3 ）、制取）、制取中热值中热值煤气法煤气法 （16747kJ/m3 33494kJ/m3 ）和制取）和制取高热值高热值煤煤 气法气法 （ 33494kJ/m3 ）。）。 按气化过程供热方法可以分为：按气化过程供热方法可以分为：部分氧化部分氧化法、法、间接间接供热供热法和法和气化反应气化反应放热供热法。放热供热法。 按反应类型分为：按反应类型分为：移动床移动床、流化床流化床、气流气流 床床和和熔融熔融床床等等一、移动床煤气化炉一、移动床煤气化炉l 原料煤原料煤：块煤(高灰熔点； 5mm25

8、mm)l 气化剂气化剂： 空气和水蒸气(常压） 氧气和水蒸气（加压 3MP）l 类型类型常压水煤气炉UGI移动床加压炉LG液态排渣炉BGL二、流化床煤气化炉二、流化床煤气化炉l 原料煤：原料煤： 碎煤（8mm；高灰劣质煤）l类型类型温克勒炉（Winkler）高温温克勒炉（HTW）灰团聚流化床气化炉（KRW;U-gas）三、气流床煤气化炉三、气流床煤气化炉l 原料：原料：粉煤+助熔剂（0.1mm，高灰熔点） 或水煤浆l 按进料类型按进料类型干法进料湿法进料KTShellPrenfloTexacoDow气流床气化炉示意图气流床气化炉示意图炉膛炉膛 ：耐火砖：耐火砖 液态排渣液态排渣气化压力气化压力

9、 ：8.0MPa 气化温度：气化温度：13001500消耗低消耗低气化时间：气化时间： 310s煤种适应范围广煤种适应范围广 炭转化率高：炭转化率高：98%99%处理量处理量 ：2660t/d1.1.湿法进料气化炉湿法进料气化炉AirSeparationUnitCarbon Source(e.g., coal) + WaterGasifier(quenchtype)AirOxygen (95-99%)N2Slag (Inert Minerals/Ash from Coal)Products (syngas):CO H2By-products:H2S CO22.2.干法进料气化炉干法进料气化炉Prenflo气化炉示意图气化炉示意图 水冷壁结构 液态排渣 消耗低煤种适应范围广炭转化率高97%98 %处理量 2000t/d