煤化化工艺流程及节能研究ppt课件

1、煤气化工艺流程及节能研讨煤气化工艺流程及节能研讨报告人：胡显三报告人：胡显三日日 期：期：20190410一、煤的化工概略以及开展趋势一、煤的化工概略以及开展趋势1.1、煤化工简介、煤化工简介煤化工是指以煤为原料，煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及体、液体和固体燃料以及化学品的过程。主要包括化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔以及焦油加工和电石乙炔化工等。化工等。煤化工产业链的延伸主要煤化工产业链的延伸主要有三条：传统的焦化和电有三条：传统的焦化和电石乙炔化工、煤气化和煤石乙炔化工、煤气化

2、和煤液化。经过这几条产业链，液化。经过这几条产业链，煤炭可以再石化产品、燃煤炭可以再石化产品、燃料油等多个领域替代石油料油等多个领域替代石油和天然气。三条产业链中和天然气。三条产业链中煤化油技术壁垒最高，而煤化油技术壁垒最高，而煤气化运用最广泛，几乎煤气化运用最广泛，几乎是一切煤化工产业的根底。是一切煤化工产业的根底。1.2、煤化工的意义、煤化工的意义1提高了煤炭的综合利用提高了煤炭的综合利用率率煤炭深加工将地下开采出来的煤炭深加工将地下开采出来的原煤经过工艺加工，添加其运原煤经过工艺加工，添加其运用价值、提高附加价值。煤炭用价值、提高附加价值。煤炭深加工主要有煤炭洗选、煤炭深加工主要有煤炭洗

3、选、煤炭煤气化、煤变电等。煤炭经过煤气化、煤变电等。煤炭经过深加工，大大提高了煤炭及附深加工，大大提高了煤炭及附属产品的价值，提高了煤炭的属产品的价值，提高了煤炭的综合利用率。综合利用率。2煤炭的相对本钱优势煤炭的相对本钱优势从等热值的能源价钱对比来看，从等热值的能源价钱对比来看，目前国内煤炭的单位价钱远低目前国内煤炭的单位价钱远低于原油、液化石油气、甲醇、于原油、液化石油气、甲醇、二甲醇、乙醇、汽油、柴油、二甲醇、乙醇、汽油、柴油、电等主要能源价钱。电等主要能源价钱。1.3、未来煤化工产业的开展趋势、未来煤化工产业的开展趋势1以干净能源为主要产品以干净能源为主要产品 新型煤化工以消费干净能源

4、和可替代石油化工产品新型煤化工以消费干净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料甲醇、二甲醚烯原料、聚丙烯原料、替代燃料甲醇、二甲醚、电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工、电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品。产品，如芳香烃类产品。 2煤炭煤炭-能源化工一体化能源化工一体化 严密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工严密依托于煤炭资源的开发，并与其它能源、化工技术结合，构成煤炭技术结合，构成煤炭能源化工一体化的新兴产业能源化工一体化的新兴产业。3高新技术及优化集

5、成高新技术及优化集成 根据煤种、煤质特点及目的产品不同，采用不同煤根据煤种、煤质特点及目的产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品构造方面转化高新技术，并在能源梯级利用、产品构造方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益对不同工艺优化集成，提高整体经济效益 。同时，。同时，新型煤化工可以经过信息技术的广泛利用，推进现新型煤化工可以经过信息技术的广泛利用，推进现代煤化工技术在高起点上迅速开展和产业化建立。代煤化工技术在高起点上迅速开展和产业化建立。4建立大型企业和产业基地建立大型企业和产业基地 以建立大型企业为主，在建立大型企业的根底上，构成新型煤以建立大型企业为主，在建立大型企业

6、的根底上，构成新型煤化工产业基地及基地群。每个产业基地包括假设干不同的大型化工产业基地及基地群。每个产业基地包括假设干不同的大型工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产工厂，相近的几个基地组成基地群，成为国内新的重要能源产业。业。5有效利用煤炭资源有效利用煤炭资源新型煤化工注重煤的干净、高效利用，如高硫煤或高活性低蜕新型煤化工注重煤的干净、高效利用，如高硫煤或高活性低蜕变煤作化工原料，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使变煤作化工原料，在一个工厂用不同的技术加工不同煤种并使各种技术得到集成和互补，使各种煤炭到达物尽其用，充分发各种技术得到集成和互补，使各种煤炭到达物尽其用，充分

7、发扬煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用扬煤种、煤质特点，实现不同质量煤炭资源的合理、有效利用。新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及熄灭灰渣。新型煤化工强化对副产煤气、合成尾气、煤气化及熄灭灰渣等废物和余能的利用。等废物和余能的利用。 6经济效益最大化经济效益最大化经过建立大型工厂，运用高新技术，发扬资源与价钱优势，资经过建立大型工厂，运用高新技术，发扬资源与价钱优势，资源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措源优化配置，技术优化集成，资源、能源的高效合理利用等措施，减少工程建立的资金投入，降低消费本钱，提高综合经济施，减少工程建立的资金投入，降低消费本钱

8、，提高综合经济效益。效益。7环境优化环境优化经过资源的充分利用及污染的集中治理，到达减少污染物排放经过资源的充分利用及污染的集中治理，到达减少污染物排放，实现环境友好。，实现环境友好。8人力资源充分发扬人力资源充分发扬 经过新型煤化工产业建立，带动煤炭开采业及其加工业、运输经过新型煤化工产业建立，带动煤炭开采业及其加工业、运输业、建筑业、配备制造业、效力业等开展，扩展就业，充业、建筑业、配备制造业、效力业等开展，扩展就业，充.分发分发扬我国人力资源丰富的优势。扬我国人力资源丰富的优势。二、煤化工行业工艺流程概要图二、煤化工行业工艺流程概要图2.1、煤炭气化、煤炭气化是指煤在特定的设备内，在一是

9、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定温度及压力下使煤中有机质与气化剂如蒸汽气化剂如蒸汽/空气或氧气等空气或氧气等发生一系列化学反响，将固体煤发生一系列化学反响，将固体煤转化为含有转化为含有CO、H2、CH4等可等可燃气体和燃气体和CO2、N2等非可燃气等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必需具体的过程。煤炭气化时，必需具备三个条件，即气化炉、气化剂、备三个条件，即气化炉、气化剂、供应热量，三者缺一不可。供应热量，三者缺一不可。气化过程发生的反响包括煤的热解、气化和熄灭反响。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。煤的气化和熄灭反响那么包括两种反响类型，即非均相气固反响和

10、均相的气相反响。 不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，思索气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反响性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。 2.2、煤炭的液化、煤炭的液化 煤液化是把固体煤炭经过化学加工过程，使其转化煤液化是把固体煤炭经过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和化学产品的先进干净煤成为液体燃料、化工原料和化学产品的先进干净煤技术。技术。 根据不同的加工道路，煤炭液化可分为直接液化和根据不同的加工道路，煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。直接液化分成碳化和氢化。间接液化两大类。直接液化分成

11、碳化和氢化。 间接液化就是先把煤进展气化，生成水煤气，再合间接液化就是先把煤进展气化，生成水煤气，再合成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。成乙烷、乙醇等燃料，也可以进一步合成燃油。2.3、煤焦化、煤焦化 又称煤炭高温干馏。以煤为原料，在隔绝空气条件下又称煤炭高温干馏。以煤为原料，在隔绝空气条件下，加热到，加热到950左右，经高温干馏消费焦炭，同时获左右，经高温干馏消费焦炭，同时获得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工得煤气、煤焦油并回收其它化工产品的一种煤转化工艺。艺。主要消费炼钢用焦炭，同时消费焦炉煤气、苯、萘、主要消费炼钢用焦炭，同时消费焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以及碳素资料

12、等产品。蒽、沥青以及碳素资料等产品。 三、煤炭的气化三、煤炭的气化 3.1、煤气化的分类、煤气化的分类 1气化方法按煤炭能否需求开采分为气化方法按煤炭能否需求开采分为 地面气化地面气化 煤的地面气化是指原料煤炭预先开采出来在地面气化煤的地面气化是指原料煤炭预先开采出来在地面气化炉内进展气化反响生成煤气的过程，目前开发运用的炉内进展气化反响生成煤气的过程，目前开发运用的绝大多数属于地面气化。绝大多数属于地面气化。 地下气化地下气化 地下气化是指在地下煤层内直接进展的气化过程，煤地下气化是指在地下煤层内直接进展的气化过程，煤炭不需求预先开采出来，而是经过地面向煤层打钻孔炭不需求预先开采出来，而是经

13、过地面向煤层打钻孔建立一定的通道后，直接将气化剂通入地下煤层并发建立一定的通道后，直接将气化剂通入地下煤层并发生气化反响，产生的煤气经通道导出保送至地面上。生气化反响，产生的煤气经通道导出保送至地面上。 地下气化的主要技术瓶颈地下气化的主要技术瓶颈 不可视不可视 不可控。不可控。 2气化方法按气化炉内煤料与气化剂的接触方式气化方法按气化炉内煤料与气化剂的接触方式分为分为 挪动床挪动床(固定床固定床)气化法气化法 在气化过程中，煤由气化炉顶部参与，气化剂由气化在气化过程中，煤由气化炉顶部参与，气化剂由气化炉底部参与，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的炉底部参与，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的

14、上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定上升速度而言，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；而实践上，煤料在气不动，因此称之为固定床气化；而实践上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下挪动的，比较准确的称化过程中是以很慢的速度向下挪动的，比较准确的称其为挪动床气化。其为挪动床气化。 流化床气化法 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，煤粒在沸腾形状进展气化反响，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。 气流床气化法 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

15、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熄灭反响和气化反响，灰渣以液态方式排出气化炉。 熔融床气化 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开展。3气化方法按气化剂的种类分为气化方法按气化剂的种类分为空气水蒸气气化法空气水蒸气气化法是以空气和蒸汽作为气化剂，消费的煤气中氮气含量高，热值是以空气和蒸汽作为气化剂，消费的煤气中氮气含量高，热值低，如常压挪动床气化法。低，如常压挪动床气化法。富氧空气水蒸气气化法富氧空气水蒸气气化法是以富氧空气和蒸汽作为气化剂，随着氧浓度提高，煤

16、气中有是以富氧空气和蒸汽作为气化剂，随着氧浓度提高，煤气中有效成分添加，热值提高。富氧气化也适用于合成氨消费。效成分添加，热值提高。富氧气化也适用于合成氨消费。纯氧水蒸气气化法纯氧水蒸气气化法是以纯氧是以纯氧(99.6%)和蒸汽作为气化剂，煤气中氮气含量很低，和蒸汽作为气化剂，煤气中氮气含量很低，有效成分有效成分(CO+H2)含量高，煤气主要用于化工合成、含量高，煤气主要用于化工合成、IGCC多联多联产。产。加氢气化加氢气化气化剂中含有高浓度的氢，如气化剂中含有高浓度的氢，如Hygas法，以制取高热值煤气为法，以制取高热值煤气为目的。目的。CO2(部分部分)替代水蒸气气化法替代水蒸气气化法如为

17、了获得高浓度如为了获得高浓度CO，以，以CO2为气化剂与焦炭反响为气化剂与焦炭反响;有时以有时以CO2替代部分蒸汽做气化剂，即调理煤气组成，也节约水蒸气替代部分蒸汽做气化剂，即调理煤气组成，也节约水蒸气。 与甲烷共气化法即将甲烷与气化剂同时通入气化炉反响，以制得更多的合成气CO+H2，如焦化厂煤气富含甲烷，或化工厂合成尾气中往往也含较高甲烷，那么可采用甲烷入炉反响的方法。煤炭气化工艺还可按压力、气化过程供热方式等分类 国外技术主要有：德士古水煤浆气化技国外技术主要有：德士古水煤浆气化技术、壳牌粉煤气化技术、鲁奇碎煤加压术、壳牌粉煤气化技术、鲁奇碎煤加压气化技术、循环流化粉煤气化技术、气化技术、

18、循环流化粉煤气化技术、GSPGSP煤气化。煤气化。 国内技术主要有：固定层间歇气化技术国内技术主要有：固定层间歇气化技术、固定层富氧延续气化技术、灰融聚粉、固定层富氧延续气化技术、灰融聚粉煤气化技术、间歇流化床粉煤气化技术煤气化技术、间歇流化床粉煤气化技术、恩德粉煤流化床气化、新型水煤浆气、恩德粉煤流化床气化、新型水煤浆气化等。化等。3.2、煤气化的工艺流程图、煤气化的工艺流程图一次反响二次反响总反响molKJCHHCmolKJHCOOHCmolKJCOHOHcmolKJCOOcmolKJCOOC/4.842/6.9622/0.135/4.110221/1.394422222222molKJC

19、OCHOHCmolKJCOCHOHCmolKJOHCHHCOmolKJCOHOHCOmolKJCOOCOmolKJCOCOC/2.1222/6.185223/3.2193/4.38/6.56622/3.173224242242222222OHHCOCOCHC2224高温、高压、气化剂煤3.3、气化过程主要化学反响、气化过程主要化学反响S+02 S02S02+3H2 H2S+2H20S02+2CO S+2CO22H2S十S02 3S+2H20C+2S CS2C0+S COSN2十3H2 2NH3N2+H20+2C0 2HCN+02N2+X02 2NOx副反响副反响3.4、 SHELL粉煤加压气化

20、技术工艺流程引见粉煤加压气化技术工艺流程引见 合 成 气 到后 续 工 序干 法除 尘湿 法洗 涤除 渣系 统初 步 水处 理尾 气、 废 水到 后 续 工 序飞 灰渣渣 泥 水酸泥水渣 池急冷气氧 气+蒸 汽滤饼煤输气管急冷管气化炉膛合成气冷却器强 制 水MP饱 和 汽MP饱 和 汽MP饱 和 汽MP过 热 汽图1 壳 牌 煤 气 化 工 艺 流 程 示 意 图磨 煤干 燥粉 煤加 压加 压载 气Shell粉煤加压气化技术包含主安装7个单元和公用工程7个单元。下面简单引见壳牌煤气化主安装7个单元流程：11001100单元单元磨煤及干燥系统磨煤及干燥系统12001200单元单元煤粉加压及输送系

21、统煤粉加压及输送系统13001300单元单元气化、急冷及合成气冷却系统气化、急冷及合成气冷却系统14001400单元单元渣脱除系统渣脱除系统( (除渣除渣) )15001500单元单元干灰脱除系统干灰脱除系统( (干洗干洗) )16001600单元单元湿灰脱除系统湿灰脱除系统( (湿洗湿洗) )17001700单元单元初步水处理系统初步水处理系统1壳牌煤气化工艺主安装工艺流程方框图壳牌煤气化工艺主安装工艺流程方框图U1100U1300U1400U1500U1600U1700U1200合成气原煤氧气蒸汽N2/CO2石灰石滤饼燃料渣激冷气灰碱酸N2CO2水滤饼水21100单元单元 磨煤及枯燥系统流程简图磨煤及枯燥系统流程简图煤粉袋式过滤器S1103A/B磨煤机A1101A/B热风炉F1101A/B循环风机K1102A/B石灰石仓V1103碎煤仓V1101A/B称重给煤机X1101A/B粉煤到V1201A/B