煤气化技术及其发展现状
2煤气化技术及其发展现状
作为一个煤炭生产和消费大国，煤化工产业是国民经济发展的重要支柱，因此发
展煤的高效洁净转化技术至关重要。在众多的煤炭利用技术中，煤气化是煤炭能源转
化的基础技术，也是煤化工发展中最重要、最关键的工艺过程之一[f}l。煤气化技术是发展煤基化学品(氨、甲醇、乙酸、烯烃等)、煤基液体燃料(甲醚、汽油、柴油等)、IGCC
发电、多联产系统、制氢、燃料电池及直接还原铁等工艺过程的共性、关键和龙头技
术，国内大量在建、拟建的甲醇项目，合成氨、尿素项目，煤制油项目，煤制天然气
项目等都展现了对煤气化技术的强劲需求[fgl
煤气化工艺可按压力、气化剂、气化过程和供热方式等分类，通常按固体燃料的
运动状态及与气化剂的接触方式可分为固定床、流化床和气流床气化三种。固定床气
化，煤料由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部进入，煤料与气化剂逆流接触，与
气化剂的上升速度相比煤料的下降速度很慢，因此称之为固定床气化;流化床气化煤
料粒度为。}-10 mm，在气化炉内悬浮分散于垂直上升的气流中以沸腾状态进行气化反应;气流床气化是一种并流气化，煤料粒度小于100 }m随气流或制成水煤浆喷入气化
炉，煤料在较高温度下与气化剂进行快速气化反应。目前国内外以煤为原料生产化工
产品的工厂中，采用的煤气化工艺包括常压固定床间歇气化、鲁奇碎煤加压气化、粉
煤流化床气化、粉煤气流床气化和水煤浆气化等，各种气化方法均有其各自的优缺点，
对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度互有差异，所以煤
气化技术的选择至关重要[[9]。加压气流床工艺代表着煤气化技术的发展趋势，国外以Texaco水煤浆气化技术，Shell气化技术及GSP技术为代表，国内有多喷嘴对置式水煤
浆气化技术和两段式气化炉和航天炉。
大型煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术【ion，经济、稳定的煤气化技术对
煤化工项目的成败至关重要。目前，我国每年的煤炭消费量超过20亿吨，但只有很少
的一部分(少于5%)用于气化，大部分煤炭用于燃烧和炼焦，带来了严重的环境问题，
增加气化用煤的比例不仅是化学及其相关工业的要求，也是解决环境问题的重要途径，
从气化技术的发展趋势看，大规模的煤气化技术是主要发展趋势【川。
煤的气流床气化技术因其技术先进、气化指标优良、节能高效、环境友好，被作
为“三高”煤气化的首选技术。气流床气化炉主要特点是高温气化、液态排渣、碳转化率较高。气流床气化技术有很多优势，最突出的特点是利用煤种比较广泛、单位反
应器体积处理煤量高、炉体构造设计简单以及接近100%的碳转化率[[ 12]。先进的气流床气化工艺主要有料浆进料的湿法气化工艺和干煤粉进料的干法气化工艺，其中，气流
床气化炉是煤化工生产装置的关键设备之一。现在国外新开发的气化炉都采用加压气
化的工艺，其优点是:提高气化强度、增加单炉产量、节约压缩能耗、减少带出物损
失。气流床加压气化由于采用了高温、高压、纯氧、减小煤粒度等措施，因而达到加
快气一固两相表观动力学反应速度进而强化气化生产、显著改善气化技术经济指标的
目的。
气流床气化工艺通常采用很细的煤粉($s%以上<0.1 mm)或水煤浆(其中大部分
煤的粒度也要<0.1 mm)与气化剂(一般采用纯氧)在很高的温度下，进行瞬间的火炬
式燃烧、还原反应，生成以CO+H:为主体的合成气，合成气中甲烷含量很少，无烃类
物质，合成气净化较简单[[13]
水煤浆气化对煤质的要求较高，灰分含量要低、灰熔点不能太高、成浆性要好，Texaco水煤浆气化不宜选用灰熔点高于1300 0C、灰分大于20%的煤种[[ 14]。水煤浆气
化技术比干粉煤气化技术在氧气消耗和原料煤的消耗方面能耗要高【‘5]，源于煤浆中含
有约35%的水，这部分水在气化过程中也要被汽化，温度升到1350w 14000C经过煤
气激冷，部分有效能损失，与水煤浆气化相比干粉煤气化对煤种的要求相对较宽，在
应用前景方面干粉煤煤气化技术具有很大发展空间。
1.3国内外煤气化技术发展概况
早在二十世纪二十年代，世界上就出现了常压固定床煤气发生炉，二十世纪三十
年代到五十年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉((Lugri)、常压流化床温克勒炉(Wiknler)和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤
气化技术。
第二代煤气化技术开发于二十世纪六十年代，由于当时国际上石油和夭然气资源
的开采及利用，制取合成气技术进步很快，大大降低煤气制造成本，使煤炭气化技术
开发进程受阻。二十世纪七十年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到二十世纪八十年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的
完成了示范试验，具有代表性的炉型有德士古(Texaco)水煤浆加压气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉((HTW)及谢尔((Shell)干粉煤加压气化炉等。第二代煤气化技术的主
要特点是:提高气化炉的操作压力和温度，提高单炉生产能力，扩大原料煤的品种和粒
度使用范围，改善生产的技术经济指标，减少污染以满足环保要求[[9]0
煤气炉有很多种类型。按气、固在气化炉中的运动状态，可将气化方法分为:移
动床(Moving-bed)气化;流化床(Fluidized-bed)气化;气流床(Enrtained-bed)气化;熔融
床(Molten-bath)气化。
移动床气化炉内气、固逆流接触，其冷煤气效率高于流化床和气流床。但气化能力低，要求用块煤为原料，由于炉出口温度低，煤中挥发物质不易分解，甲烷含量高，
要求设置焦油、酚水处理系统，环保费用高。
气流床气化炉内的气、固停留时间在1秒左右，但由于其气化温度高(14001600
℃)，煤粉颗粒直径小(小于100}m)，所以反应速度快，气化能力大。由于操作温度较
高，因而氧耗较高;大量煤转化为热能，而不是化学能，其冷煤气效率低。除尘系统
庞大，废热回收系统昂贵，备煤系统复杂，耗电量大，对炉衬的耐火材料要求高。
熔融床气化炉对设备材质要求较高，设备投资大，目前没有形成工业规模。
流化床具有气化炉结构简单，操作温度适中，操作方便，处理能力高，产品气不含焦油、酚类，适用煤种广，可使用碎煤为原料等优点。随着采煤机械化程度的提高，
粉煤日渐增多。流化床这种方法由于可直接利用煤矿生产的10~以下碎煤，因而受
到世界各国的重视，并得到迅速发展。在近期开发的煤气化方法中，流化床炉型占据
一定比例，流化床气化的优越性被越来越多的人们所认识。但由于存在稀相段，所以
该工艺过程按单位容积计的气化强度不高;由于气泡的存在，导致气固接触不良;煤气
中粉尘含量高;碳转化率比固定床和气流床气化炉低yob0
从以上分析可以看出，各种气化工艺都存在着固有的优缺点，因此都有其存在和
发展的空间，即各种气化方法在特定的条件下都有适宜的应用领域。所以在第二代煤
气技术中既有移动床(如Ruhr100, Brtiish Gas/Lurgi)和流化床(如HTW, U-Gas, KRW), 也有气流床(如Texaco, Shell)。从当前煤气化技术发展趋势看，大型化、加压、适应多
煤种、低污染、易净化是煤气化发展的方向tlll。具体表现为倾向以煤粉或水煤浆为原
料、以高温、高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。煤气化技术在中国己有近百年的历史，但仍然比较落后和发展缓慢。全国有近万
台各种类型的气化炉在运行，其中以固定床气化炉为最多。如氨肥工业中应用的UGI
水煤气炉就达4000多台;生产工业燃气的气化炉近5000台，其中还包括近年来引进
的两段气化炉和生产城市煤气和化肥的Lugri炉。Wirikler, U-Gas流化床气化和
Texaco。气流床气化等先进技术则多用于化肥工业，但数量有限。就总体而言，中国
煤气化以传统技术为主，工艺落后，环保设施不健全，煤炭利用效率低，污染严重。
如不改变现状，将影响经济、能源和环境的协调发展[fill0
近40年来，在国家的支持下，中国在研究与开发、消化引进技术方面进行了大量工作【13]。二十世纪五十年代末到八十年代初进行了仿K-T气化技术研究与开发，曾于
六十年代中期和七十年代末期在新疆芦草沟和山东黄县建设中试装置，因气化炉耐火
衬里未过关，不能长期正常运转，没有取得有成效的结果，但为以后国内引进Texacoo
水煤浆气化技术提供了丰富的经验。中国科学院山西煤炭化学研究所于1980开始研
究流化床灰熔聚气化技术，1985年11月完成小型试验装置(1 t/d)的试验项目，1990年
10月进行了1000小时的中试试验(24t/d)，经继续攻关已进入工业应用阶段，目前1 OOt/d 工业示范项目还在进行{’“】。煤炭科学研究院煤炭化学研究所在二十世纪六十年代开始进行流化床气化技术的研究工作，从“六五”起连续承担了国家科技攻关项目，进行
加压固定床和加压流化床气化技术的研究工作，“八五”期间与上海发电设备成套研
究所联合攻关，进行了流化床气化技术的工艺试验，同时开展了低热值煤气补燃试验
和燃气轮机叶片磨蚀试验y s}0“九五”期间，华东理工大学洁净煤技术研究所、充矿
鲁南化肥(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心)和中国天辰化学工程公司共同承担
了国家“九五”科技攻关项目一新型(多喷嘴对置)气流床气化炉，利用喷嘴对置形成
的撞击流加强和优化气化过程，由此取得了在相同工艺条件下各项技术指标均普遍优
于Texaco炉的成果，并取得专利，目前已经过国家鉴定的多喷嘴对置式气流床气化
炉，由水煤浆进料形态拓展到干煤粉，建设日处理1 OOt煤中试装置(相当于3万t/a规模)，为商业规模(2000-3000t/d)奠定技术基础。“九五”期间国家还就“整体煤气化联
合循环((IGCC)关键技术(含高温净化)”立项，有10个单位参加攻关。
目前我国先进的煤气化装置基本为引进技术，国内开发的技术基本还处于试验研究阶段。因此从中国的现实情况(经济、资源)出发，开发有自我知识产权的新技术具
有重大意义。
2.2粉煤气化过程及关键影响因素简介
2.2.4氧煤比、温度与蒸汽煤比的影响
氧煤比是气流床气化的核心操作手段，它直接影响着气化炉内的温度、合成
气组分和碳转化率等。在实际操作中，所使用的煤种是确定的，因此最重要的调
节手段就是氧煤比与反应温度[[40]。通常氧煤比是指单位质量煤气化反应所需要的
氧气的体积，单位为Nm}/Kg;有时质量比也指氧气与煤的质量比，单位Kg/Kg ;
当用于表示氧气与煤中C的摩尔比时，氧煤比用O/C表示。
为保证气流床气化液态排渣的顺利进行，气化炉的反应温度一般高于灰熔点
100200 0C，实际的气化炉内的热量是由煤粉发生气化反应所产生的，因此温度
不是独立于氧煤比的变量。一般认为其他条件不变的情况下，增加氧煤比使得反
应加强，将会提高气化炉的反应温度，碳转换率也将提高。但是氧煤比当过大时，燃烧反应的比例增加，将会增加C02的量，增加合成气的非有效气的成分，
并且降低冷煤气效率。因此对应产气率和冷煤气效率，有一个最佳的氧煤比范
围。实际工业气化炉，也都是在这个氧煤比的范围内运行的。蒸汽在气化炉中能
够发生水煤气变换反应，吸收气化反应所产生的热量，在实际气化炉中起到影响
合成气成分和起到调节炉温的作用。
1工艺特点
德士古气化炉是一个立式钢圆筒的压力容器。上部是带有耐火材料
衬里的气化室，水煤浆和氧气混合进入气化室，煤、蒸汽与氧在高温熔渣
条件卜进行反应产生的煤气和熔渣，共同向卜流动，通过水喷琳和辐射式
冷却器冷却，煤气与熔渣分离并降低温度引出气化炉。煤气进入净化系
统，如图1(a)}fT示，或通泌舀射式冷却器后再经对流式冷却器，然后进入净
化系统，如图1(b}}T示。熔渣经过急冷从底部引出气化器，经灰渣处理设备
集中处理。气化器的卜部较上部温度低，所以卜部壳体无耐火衬里。在气
化器的卜部由于没有辐射式冷却器可以产生高压蒸汽。通常工业化的德
士古气化炉沙卜径约3二高约4. 5m)，煤处理量约80t/h，气化炉的操作压
力为4 SMPa，生产中热值煤气1. 2x lOsm'/h际准状态4
粗煤气在净化系统中经过水洗等净化后，清洁煤气为中热值的合成
气。如果作为燃料气使用，只需脱除H}S}不需要脱除CO}。在燃烧之前脱
除H}S比燃烧后在烟气中脱除有许多优点，如压力高体积小、脱硫工艺较
为成熟以及副产品更容易销售等。实际上，多数煤气净化工艺都是在脱除
HZS的同时脱除全部或部分〔'.O=。如用于联合循环发电时，不脱除〔'.O=，因
为CO}的存在可以通过燃气轮机膨胀做功，同时也简化了煤气净化系统
和负荷。
由于是用水煤浆供料，所以该工艺还配备自‘一套水煤浆制备系统。与
干粉进料相比，该系统减少了高压进料的煤锁系统，因此更安全可靠(见
表D厂
1水煤浆气化过程分析
1.1 Texaco气化炉
Texaco气化炉是典型的气流床煤气化炉，水煤浆和纯氧(气化
剂)经炉膛顶部外混式二通道喷嘴高速喷入气化炉内，充分反应后
生成的渣和合成气从炉底排出。图1是Texaco气化炉结构T意图。
1.2气化机理
气流床气化过程实际上是水煤浆在高温下的相热化学反应过
程，整个反应过程非常复杂，有可能进行的化学反应很多，大致
地可概括如下:
1.2.1水煤浆的干燥、裂解及挥发物的燃烧气化
由于炉内温度很高，水煤浆被速度加热，其中的水分瞬间快
速蒸发，同时煤颗粒中的挥发份迅速脱除，生成半焦和气体产物
(CO. HZ. C02. H20. CH4. HZS及其他碳氢化合物C-,H,小该过
程吸收热量。在氧气充足的条件下，气体产物中的可燃成分迅速
与氧气发生燃烧反应，同时释放出大量的热，用以维持气化反应
的持续进行。其中可能发生的反应有:
1.2.2固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应
在高温条件下，半焦中的固定炭或脱除挥发分的煤粉颗粒与
氧气、水蒸气进行气化反应:
1.2.3生成的气体与固体颗粒间的反应
高温条件下，半焦颗粒与反应生成气的反应
1.4.
2.煤气化炉简介
煤气化炉又称煤气发生炉，煤气化的主要设备。根据煤的性质和对煤气产品的要求有多种气化炉型式。目前就煤的气化床的床型而论共有四种基本形式的气化炉装置它们是:
a.喷流床气化炉，属于这类炉型的气化炉有:Texaco炉、K-T炉、PRENFLO 炉、Shell炉、CE炉等。
b.固定床气化炉，属于这类炉型的气化炉有:鲁奇Lurgi炉以及液态排渣鲁
奇BGL炉等。
c.硫化床气化炉，属于这类炉型的气化炉有:KRW炉、U-Gas炉和温克勒炉等。
d.熔融床气化炉。
气化炉型式不同，其气化工艺工作特性截然不同，对IGCC电站的供电效率的影响程度就不一样。研究分析各种气化炉的工作特性，对气化炉的工艺及其参数进行优化分析，以实现用最简单的工艺来是最佳供电效率目的，能为IGCC电站的设计运行、工艺和参数优化提供理论依据。
目前在国际上己经建成的IGCC电站中，运用最广泛的当属Texaco炉和Shell 炉。这两种炉型在商业化上己经趋于成熟，所以在对这两种炉型的建模与仿真是很有实际意义的。本文将分别对这两种气化炉的建模与仿真的研究情况以及科技人员的研究成果进行综述。
1.1煤气化技术研究进展
1.1.1煤气化的应用及重要性
煤相对于石油和天然气是一种难于清洁利用的化石能源和重要原料，传统的
煤炭开采和利用方法对世界经济发展和生态环境产生严重影响，关系到经济和社
会可持续发展的重大问题，引起世界各国的高度重视。发展洁净煤技术是实现可
持续发展的重要技术措施，是改善生态环境，提高煤炭利用效率的现实选择。为
了保证中国经济的可持续发展，减少煤对大气的污染，必须大力发展洁净煤技术。
煤炭气化是煤炭高效清洁利用的重要途径[[3]，是我国洁净煤技术的优先发展技术之
一[6J，是发展现代煤化工最重要的单元，其实质是将难以加工处理、难以脱除无用
组分的固体，转化为易于净化、易于应用的气体的过程。
煤气化技术广泛应用于化工、机械、建材等工业部门和城市煤气的生产，目
前中国拥有众多气化炉中化工行业煤气化炉占一半左右。多数中小化肥厂和少数
大型化肥厂以煤为原料，通过煤气化生产合成氨和甲醇，其中合成氨产量占全国
总产量的60%以上，为中国农业生产提供充足的化肥。因此，煤气化过去和今后
在中国工农业生产和居民生活中，特别是对现代煤化工和洁净煤技术的发展，占
有十分重要的地位，是实现中国经济可持续发展的主要技术手段之一Iv]0
2煤气化技术现状及发展趋势
煤气化技术是一种最洁净的煤综合利用技术，从发展进程来看，早期的煤气
化均采用块煤和小粒煤作为气化原料制取合成气，称第一代煤气化技术。20世纪
80年代后，随洁净煤气化工艺的开发和研究，采用先进的气流床反应器，以水煤
浆或干粉煤为原料，大规模、单系列、加压气化实现了工业化应用，称为第二代
煤气化技术[8]。目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多，气化炉型
也是多种多样，有发展前途的也有十余种，其共同的特征是，气化炉内煤在高温
条件下与气化剂反应，使固体煤炭转化为气体燃料，剩下的灰残渣排出炉外。
现代煤气化技术的特点及发展趋势有:1)气体压力向高压发展。气体压力由
常压、低压(< 1.OMPa )向高压(2.0}8.SMPa)气化发展，从而提高气化效率、
碳转化率和气化炉能力，实现气化装置大型化和能量高效回收利用，降低生产成
本。2)气化炉能力向大型化发展。Texaco和Shell单台气化炉气化煤量己达2000t/d以上，Prenflo气化炉单炉气化煤量已达2600t/d。大型化便于实现自动控制和优化
操作，降低能耗等费用。3)气化温度向高温发展。Texaco气化温度14001500 0C ,
S11e11气化温度高达14001700 0C，流化床气化温度为10001200 0C。气化温度高，
煤中有机物质分解气化，减少环境污染，对煤种适应性广。4)与其他先进技术联
合应用，使生产过程简化，总能耗降低。5)煤气化技术与先进脱硫、除尘技术相
结合、实现环境友好，减少污染。
目前已工业化的煤气化技术主要有固定床、流化床和气流床，相比之下，气
流床气化具有较大的煤种适应性和更优良的气化指标，代表着煤气化技术的发展
方向[9,10]0
1.1煤气化技术发展概况
煤炭气化技术是洁净、高效利用煤炭的重要技术之一【‘]。它是煤炭化工合成、
煤炭直接、间接液化、工Gcc技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术
和核心技术[[2]。以煤气化为基础的能源及化工系统己成为世界范围内高效、清洁、
经济地利用煤炭资源的热点技术[3]。煤气化是用气化剂将煤中的可燃物最大限度
地转变为气体产物，同传统的直接燃烧相比，煤气化提高了煤的利用率，降低了
污染物的排放。煤气化工艺的发展迄今己有一百多年的历史，它的发展经历了曲
折的过程，并和世界上能源构成有着密切关系。在十九世纪三十年代以前，世界
上使用的能源以煤为主，煤气化的发展速度较快。到十九世纪四十年代以后，随
着石油和天然气的大量开发，石油在市场上占垄断地位。天然气、液化石油气和
油制气成为工业用燃料气及民用煤气的主要来源。因此，在这段时间内煤气化技
术的发展也就变得缓慢了。
由于1973年一1974年的石油禁运和一些产油国家的新立场，发生了石油危机，
原油及天然气的价格迅速上涨，这些事件广泛地激起了人们对煤的利用(主要是
气化和液化领域)的兴趣。能源紧缺迫使世界各国寻找新的能源，除煤、石油和
天然气外，兴起了太阳能、核能和生物能等新的能源利用研究。因此，八十年代
以后，世界能源开始向“多级”化方向发展。但是，由于这些新能源的利用尚处
于研究开发阶段，短期内其使用量还不可能与矿物质能源相比。能源专家估计，
二十世纪末至二十一世纪，煤在所有能源中的比例将占第一位。
七十年代末以来，各国对煤的气化工艺又进行了大量的研究工作，产生了第
一代至第三代的煤气化工艺，从而使煤气化技术升到了相当重要的地位。时至今
口，国际原油价格的大幅度提升，使人们对煤气化技术的推广达到了新的发展阶
断。
从当前国外煤气化技术发展趋势看[[4]，大型化、加压、适应多种粉煤、低污
染、易净化是煤气化的发展方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化工艺，这
可提高气化强度，增加单炉的产量，节约压缩能耗，减少带出物损失。
1.2煤气化过程原理
煤的气化是用气化剂与煤中的可燃物(其中主要是炭)在高温下起反应，生成可燃气体的过程。气化剂通常是空气、氧气、水蒸汽、二氧化碳。在传统的煤
燃烧技术中，通常加入过量的空气以便能够将煤比较完全地燃烧。而在煤气化技
术中，通入的空气量通常只是理论完成燃烧空气量的1/5到1/3。在产品气中以一
氧化碳和氢气为主要目的产物，只有一小部分煤炭参与了完全氧化燃烧反应。
煤气化是一个热化学过程。在气化反应过程中，煤经历一系列复杂的物理和
化学变化，包括:干燥、热裂解、剩余的焦在氧、水蒸汽、氢、甲烷、一氧化碳
等气氛下气化和燃烧。其变化程度和速率取决于煤种、温度、压力，也受到由气
化炉型决定的停留时间、传质传热条件和温度历程的影响。
气化过程发生的主要反应如下:
1.3煤气化技术的分类
煤炭气化技术分地面和地下气化技术两种。地面煤气化技术有固定床、流化
床与气流床三种主要形式。气化工艺开发集中于提高气化压力、提高气化炉容量、
扩大煤种适应性、环境友好、提高碳转化率和提高气化效率和液态排渣等。其主
要应用于化工合成、城市煤气生产及联合循环发电。
煤炭地下气化是将地下煤炭有控制燃烧、产生可燃气体的一种开发清洁能源
与化工原料的新技术。只提取煤中含能组分，而将灰渣等污染物滞留在井下。这
种新技术集建井、采煤、转化工艺为一体，大大减少了煤炭生产和使用过程中所
造成的环境破坏，并可大大提高煤炭资源的利用率，因此深受世界各国重视。
对于煤炭地下气化技术，在国外主要是俄罗斯在应用，欧美等国在开发。美
国的经验指出，地下气化与地面气化生产相同下游产品相比，合成气的成本可下
降43%，天然气代用品的成本可下降10-18%，发电成本可下降27%;前苏联列宁
格勒火力发电设计院公布的资料表明，地下气化热力电厂与燃煤电厂相比，厂房
空间可减少50%，锅炉金属耗量可降低30%，运行人数可减少37%}5}。地下气化技
术是十分具有诱惑力的。但由于其工业化还不是很成熟，而且需要有适宜地下煤
气化技术的煤矿，所以在应用上受到一定的限制。通常我们所说的煤气化技术一般都是指地上煤气化技术。地面煤气化技术有
多种分类法，按煤的进料状态可分为干块进料、干粉进料和煤浆进料。按煤层中
燃料运动状态，可分为固定床(亦称移动床)、流化床、气流床。按床层压力等级，
可分为低压(<0.3MPa)、中压(0.3MPaw}4.5MPa)和高压(> 4.5 MPa)。按排渣状
态，可分为干法(固态)、熔聚和熔渣(液态)。
现己工业应用的气化炉按床层特点主要分为三类[[6]，即固定床气化炉、流化
床气化炉和气流床气化炉。其分类及应用详见图1-1 0
四种煤气化技术及其应用
四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
壳牌煤气化技术简介
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之五） 壳牌煤气化技术 技术拥有单位：壳牌全球解决方案国际私有有限公司 壳牌是世界知名的国际能源公司之一。壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。气化炉的操作压力一般在，气化温度一般在1400～1700摄氏度。在此温度压力下，碳转化率一般会超过99%，冷煤气效率一般在80～83%。对于废热回收流程，合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽；如配合采用低水气比催化剂的变化工艺，在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求，剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网，获得可观的经济效益。 目前，壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可，工艺设计以及技术支持。2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心，2012年初，壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国，这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视，同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力，贴近市场，为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。目前，在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。 一、整体配套工艺 根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划，壳牌开发了下面3种不同炉型： 壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可，而且在线率也在不断创造新的世界纪录，大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话，采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。 壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种；适合大型项目，此外投资低，可靠性高。对于比较关注在线率和低投资的业主，采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。
国内外煤炭资源现状及煤化工技术进展和前景解析
国内外煤炭资源现状及煤化工技术进展和前景 摘要：本文就中国能源建设面临着结构的优化与调整，结合中国能源结构以煤为主、石油及相关产品供需矛盾日益突出的现实，对国内外煤炭储量、产量及市场现状进行了较详尽的调研，对煤化工技术进展及前景进行了客观的分析，为我公司未来发展提前寻找了石油和天然气的最佳替代产品，指出了煤化工产业将是今后20年的重要发展方向，这对于我国减轻燃煤造成的环境污染、降低我国对进口石油的依赖，保障能源安全，促进经济的可持续发展，均有着重大意义。可以预见，煤炭的清洁转化和高效利用，将是未来能源结构调整和保证经济高速发展对能源需求的必由之路，现代煤化工在中国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。 1 世界煤炭资源概况 据《BP世界能源统计2007》数据统计，2006年年底探明的煤炭可采储量全球总计9090.64亿吨，可采年限为147年。总体上看，世界煤炭资源的分布，北半球多于南半球，煤炭主要集中在北半球。北半球北纬30°- 70°之间是世界上最主要的聚煤带，占世界煤炭储量的70％以上。其中，以亚洲和北美洲最为丰富，分别占全球地质储量的58%和30%，欧洲仅占8%；南极洲数量很少。拥有煤炭资源的国家大约70个，其中储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、波兰和南非地区，它们的储量总和占世界的88％。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联(23%)和中国(12%)，此外，澳大利亚、印度、德国和南非4个国家共占29%。根据2006年全球煤炭探明储量，美国以2446亿吨储量稳坐头把席位，俄罗斯以1570亿吨储量排第二位，中国和印度分别为1145和924亿吨排第三、四位。澳大利亚、南非、乌克兰、哈萨克斯坦、波兰和巴西占据第五到第十位。
煤气化技术的现状及发展趋势分析
煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。
煤化工产业概况及其发展趋势
煤化工产业概况及其发 展趋势 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
我国煤化工产业概况及其发展趋势 煤化学加工包括煤的焦化、气化和液化。主要用于冶金行业的煤炭焦化和用于制取合成氨的煤炭气化是传统的煤化工产业，随着社会经济的不断发展，它们将进一步得到发展，同时以获得洁净能源为主要目的的煤炭液化、煤基代用液体燃料、煤气化—发电等煤化工或煤化工能源技术也越来越引起关注，并将成为新型煤化工产业化发展的主要方向。发展新型煤化工产业对煤炭行业产业结构的调整及其综合发展具有重要意义。 1 煤化工产业发展概况 1． 1 煤炭焦化 焦化工业是发展最成熟，最具代表性的煤化工产业，也是冶金工业高炉炼铁、机械工业铸造最主要的辅助产业。目前，全世界的焦炭产量大约为～亿t/a，直接消耗原料精煤约亿t/a 。受世界钢铁产量调整、高炉喷吹技术发展、环境保护以及生产成本增高等原因影响，工业发达国家的机械化炼焦能力处于收缩状态，焦炭国际贸易目前为2500万t/ a。 目前，我国焦炭产量约亿t/a，居世界第一，直接消耗原料煤占全国煤炭消费总量的14%。 全国有各类机械化焦炉约750座以上，年设计炼焦能力约9000万 t/a，其中炭化室高度为4m～5.5m以上的大、中型焦炉产量约占80%。中国大容积焦炉（炭化室高≧6m）已实现国产化，煤气净化技术已达世界先进水平，干熄焦、地面烟尘处理站、污水处理等已进入实用化阶段，焦炭质量显着提高，其主要化工产品的精制技术已达到或接近世界先进水平。 焦炭成为我国的主要出口产品之一，出口量逐年上升，2000年达到1500t/a，已成为全球最大的焦炭出口国。 从20世纪80年代起，煤炭行业的炼焦生产得到逐步发展，其中有的建成向城市或矿区输送人工煤气为主要目的的工厂，有的以焦炭为主要产品。煤炭行业焦化生产普遍存在的问题是：焦炉炉型小、以中小型焦炉为主，受矿区产煤品种限制、焦炭质量调整提高难度较大，采用干法熄焦、烟尘集中处理等新技术少，大多数企业技术进步及现代化管理与其他行业同类工厂相比有较大差距。 1．2 煤气化及其合成技术 1.2.1 煤气化 煤气化技术是煤化工产业化发展最重要的单元技术。全世界现有商业化运行的大规模气化炉414台，额定产气量446×106Nm3/d，前10名的气化厂使用鲁奇、德士古、壳牌3种炉型，原料是煤、渣油、天然气，产品是F-T合成油、电或甲醇等。 煤气化技术在我国被广泛应用于化工、冶金、机械、建材等工业行业和生产城市煤气的企业，各种气化炉大约有9000多台，其中以固定床气化炉为主。近20年来，我国引进的加压鲁奇炉、德士古水煤浆气化炉，主要用于生产合成氨、甲醇或城市煤气。
煤气化及多元料浆气化技术简介
煤气化及多元料浆气化技术简介 (西北化工研究院) 2007-03-07 多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。 1 开发背景 本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因： (1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。 (2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。 (3)获得自主知识产权、节省技术引进费。 (4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。 在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。 2 技术特点、创新点和关键技术 多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。 工艺技术包括： 料浆制备 料浆气化 粗煤气洗涤净化 灰水处理 主要技术特点： (1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。 (2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。 (3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。 (4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。 (5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。 (6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。 (7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。 (8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。 (9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。 (10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。
现代煤化工产业发展现状分析
现状分析、政策走向及前景预测 一、现代煤化工产业概述 煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料及化学品，生产出各种化工产品地工业，是相对于石油化工、天然气化工而言地.从理论上来说，以原油和天然气为原料通过石油化工工艺生产出来地产品也都可以以煤为原料通过煤化工工艺生产出来.煤化工主要分为传统煤化工和现代煤化工两类，其中煤焦化、煤合成氨、电石属于传统煤化工，而目前所热议地煤化工实际上是现代煤化工，主要是指煤制甲醇、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制二甲醚及煤制烯烃等项目.目前煤化工热地背景源于石油、天然气价格地不断上涨，使得以煤为原料地煤化工产品在生产上具备了巨大地成本优势，从而成为相对石化产品地最具竞争力地替代产品.从煤化工基地建设而言，煤化工产业涉及煤炭、电力、石化等领域，是技术、资金、资源密集型产业，对能源、水资源地消耗大，对资源、生态、安全、环境和社会配套条件要求较高.煤化工地工艺路线主要有三条，即焦化、气化和液化，在煤地各种化学加工过程中，焦化是应用最早且至今仍然是最重要地方法，其主要目地是制取冶金用焦炭，同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃；煤气化在煤化工中也占有很重要地地位，用于生产城市煤气及各种燃料气，也用于生产合成气（作为氢气、合成氨、合成甲醇等地原料）；煤低温干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料（石脑油、汽油、柴油）；煤地其他直接化学加工，则生产褐煤蜡、磺化煤、腐植酸及活性炭等，仍有小规模地应用.个人收集整理勿做商业用途 国内外现代煤化工产业发展现状 从全球煤化工发展状况来看，主要集中在南非（公司是世界唯一拥有煤制液化工厂地公司，该公司地个煤基液化厂保证了南非地汽油、柴油供给量）、美国（太平原合成燃料厂是世界上目前唯一运行地大规模煤制天然气商业化工厂地公司，年产亿方天然气和万吨合成氨）和中国，除中国外其他国家并无大规模地发展，国内以煤炭为原料地化工产品在国际上大多是以石油和天然气为原料地，高高在上地国际原油价格是促使煤化工再次得到重视地直接动因.以原油和煤炭地单位热值来衡量，目前煤炭地价格只有原油价格地左右，以煤炭来代替石油作为化工产品地原料具有很好地经济意义.个人收集整理勿做商业用途 “富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临地现状，我国能源资源中，煤资源相对丰富，石油资源相对少，而且石油往往受制于国际市场.因此，通过把煤液化替代石油成为我国能源发展地一个明智选择.而且煤液化之后，相对于石油更加环保，符合国家节能环保地要求.未来随着我国经济发展，能源需求将日益扩大，对于煤液化地需求也就越大.这也就是意味着，对于煤化工需求也就越来越大.个人收集整理勿做商业用途 我国是世界上最大地煤化工生产国，煤化工产品多、生产规模较大，当前我国正处于传统煤化工向现代煤化工转型时期，以石油替代为目标地现代煤化工产业刚刚起步.由于国际市场油价高起，我国现代煤化工项目已呈现遍地开花之势，激发了富煤地区发展煤化工产业地积极性.据了解，在煤炭资源丰富地鄂尔多斯、通辽、赤峰、阿拉善盟等地，煤化工产业开始“井喷”.神华集团煤直接液化项目、伊泰集团间接法煤制油项目、神华包头煤制烯烃项目、大唐多伦煤制烯烃项目、通辽乙二醇项目等煤化工重点项目相继建成并投产.目前，全国煤制烯烃地在建及拟建产能达万吨，煤制油在建及拟建产能达万吨，煤制天然气在建及拟建产能接近亿立方米，煤制乙二醇在建及拟建产能超过万吨.这些项目全部建成之后，我国将是世界上产能最大地现代煤化工国家.近五年我国焦炭、电石、煤制化肥和煤制甲醇产量均位居世界首位，成为煤化工产品生产大国.年是现代煤化工爆发地启动之年，预计投资额应该在亿元左右，之后四年投资额将逐增加，年将达到奇峰，预计在亿，五年累计超过万亿，是十一五期间地倍.个人收集整理勿做商业用途 三、国家现代煤化工产业政策
煤气化技术的现状和发展趋势
煤气化技术的现状和发展趋势 1、水煤浆加压气化 1.1 德士古水煤浆加压气化工艺（TGP） 美国Texaco 公司在渣油部分氧化技术基础上开发了水煤浆气化技术，TGP 工艺采用水煤浆进料，制成质量分数为60%~65％的水煤浆，在气流床中加压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，液态排渣。气化压力在2.7~6.5MPa，提高气化压力，可降低装置投入，有利于降低能耗；气化温度在1 300~1 400℃，煤气中有效气体（CO+H2）的体积分数达到80％，冷煤气效率为70％~76％，设备成熟，大部分已能国产化。世界上德士古气化炉单炉最大投煤量为2 000t/d。德士古煤气化过程对环境污染影响较小。 根据气化后工序加工不同产品的要求，加压水煤浆气化有三种工艺流程：激冷流程、废锅流程和废锅激冷联合流程。对于合成氨生产多采用激冷流程，这样气化炉出来的粗煤气，直接用水激冷，被激冷后的粗煤气含有较多水蒸汽，可直接送入变换系统而不需再补加蒸汽，因无废锅投资较少。如产品气用作燃气透平循环联合发电工程时，则多采用废锅流程，副产高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组。如产品气用作羟基合成气并生产甲醇时，仅需要对粗煤气进行部分变换，通常采用废锅和激冷联合流程，亦称半废锅流程，即从气化炉出来粗煤气经辐射废锅冷却到700℃左右，然后用水激冷到所需要的温度，使粗煤气显热产生的蒸汽能满足后工序部分变换的要求。 1.2 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化 新型（多喷嘴对置式）水煤浆加压气化技术是最先进煤气化技术之一，是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来的。2000 年，华东理工大学、鲁南化肥厂（水煤浆工程国家中心的依托单位）、中国天辰化学工程公司共同承担的新型（多喷嘴对置）水煤浆气化炉中试工程，经过三方共同努力，于7 月在鲁化建成投料开车成功，通过国家主管部门的鉴定及验收。2001 年2 月10 日获得专利授权。新型气化炉以操作灵活稳定，各项工艺指标优于德士古气化工艺指标引起国家科技部的高度重视和积极支持，主要指标体现为：有效气成分（CO+H2）的体积分数为~83％，比相同条件下的ChevronTexaco 生产装置高1.5~2.0 个百分点；碳转化率＞98％，比ChevronTexaco 高2~3 个百分点；比煤耗、比氧耗均比ChevronTexaco 降低7％。 新型水煤浆气化炉装置具有开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如的特点，同时综合能耗比德士古水煤浆气化低约7％。其中第一套装置日投料750t 能力新型多喷嘴对置水煤浆加压气化炉于2004 年12 月在山东华鲁恒升化学有限公司建成投料成功，运行良好。另一套装置两台日投煤1 150t 的气化炉也在兖矿国泰化工有限公司于2005 年7 月建成投料成功，并于2005 年10 月正式投产，2006 年已达到并超过设计能力，目前运行状况良好。该技术在国内已获得有效推广，并已出口至美国。 2、干粉煤加压气化工艺 2.1 壳牌干粉煤加压气化工艺（SCGP） Shell 公司于1972 年开始在壳牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）进行煤气化研究，1978 年第一套中试装置在德国汉堡郊区哈尔堡炼油厂建成并投入运行，1987 年在美国休斯顿迪尔·帕克炼油厂建成日投煤量250~400t 的示范装置，1993年在荷兰的德姆克勒（Demkolec）电厂建成投煤量2 000t/d 的大型煤气化装置，用于联合循环发电（IGCC），称作SCGP 工业生产装置。装置开工率最高达73％。该套装置的成功投运表明SCGP 气化技术是先进可行的。 Shell 气化炉为立式圆筒形气化炉，炉膛周围安装有由沸水冷却管组成的膜式水冷壁，其内壁衬有耐热涂层，气化时熔融灰渣在水冷壁内壁涂层上形成液膜，沿壁顺流而下进行分
国内外煤化工产业技术进展情况
国内外煤化工产业发展情况 刘纳新
目录 1 国际煤气化技术 (2) 1.1 煤炭气化技术 (2) 1.2 煤炭液化技术 (6) 1.3 整体煤气化联合循环(IGCC) (7) 2 国际煤化工产品开发进展情况 (8) 2.1 大型煤气化成为煤炭利用的技术热点 (8) 2.2 车用替代燃料成为煤基替代能源产品开发的重点 (9) 2.3 碳一化学品及其衍生物行业发展势头强劲 (10) 2.4 煤基多联产成为煤炭综合利用的重要方式 (11) 2.5 南非煤化工发展情况 (13) 2.6 美国煤化工发展情况 (14) 2.7 日本煤化工发展情况 (15) 2.8 欧盟煤化工发展情况 (16) 3 国内煤气化技术应用情况 (17) 3.1 多种煤气化技术并存 (17) 3.2 煤炭气化多联产技术 (18) 3.3 山西天脊煤化工集团有限公司煤气化技术的应用与发展 (18) 4 国内煤化工产品开发及项目建设情况 (19) 4.1 国内煤化工产品开发和建设 (19) 4.2 煤制甲醇项目 (20) 4.3 煤制二甲醚项目 (20) 4.4 煤制合成氨项目 (21) 4.5 煤制天然气和煤制烯烃 (21) 5 国内煤化工产业发展趋势 (23)
1 国际煤气化技术 国际煤气化技术主要包括：煤气化、煤液化和整体煤气化联合循环(IGCC)技术。目前新一代煤气化技术的开发和工业化进程中，总的方向是气化压力由常压向中高压(8.5 MPa)提高，温度向高温(1500-1600℃)发展，气化原料多样化，固态排渣向液态排渣发展。 1.1 煤炭气化技术 煤炭气化是在适宜的条件下将煤炭转化为气体燃(原)料的技术，旨在生产民用、工业用燃料气和合成气，并使煤中的硫、灰分等在气化过程中或之后得到脱除，使污染物排放得到控制。煤炭气化近年来在国外得到较大发展，目的是为煤的液化、煤气化联合循环及多联产提供理想的气源，扩大气化煤种，提高处理能力和转换效率，减少污染物排放。在100多年的研究开发于商业化应用中，相继开发出多种气化技术和工艺，按技术特点可粗略地划分为固定床、流化床和气流床气化技术。 1.1.1固定床 1.1.1.1固定床间歇式气化炉(UGI)。以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术目前已属落后的技术，气化率低，原料单一、能耗高，环境污染严重。随着能源政策和对环境要求的提高，该技术正在逐步被新的煤气化技术所取代。 1.1.1.2鲁奇气化炉。20世纪30年代德国鲁奇公司开发成功了固
我国水煤浆气化技术现状及发展趋势 胡永刚
我国水煤浆气化技术现状及发展趋势胡永刚 摘要：我国水煤浆气化技术从研究、开发、工程示范到工业化装置的长周期稳 定运行，对我国现代煤化工产业的发展起到了举足轻重的作用。尤其是多种具有 自主知识产权的水煤浆气化技术的开发及大规模工业化应用，不仅实现了煤基化 工多联产和产业链的延伸，而且强化了我国在世界煤化工、煤基多联产等领域的 地位，对世界煤炭清洁、安全、高效利用提供了多元化的技术支撑。 关键词：水煤浆气化技术；现状分析；发展趋势 引言：煤炭资源是我国的主要能源，在一次能源结构中处于主导地位。近年 来在经济转型、环保加强等因素的制约下，煤炭消费增速明显放缓，2018年煤炭 占我国一次能源消费比例首次低于60%。在煤炭多种利用方式中，煤气化技术虽 然过程复杂、仅占我国煤炭消费总量的6%左右，但却是煤炭高效加工、转化的 龙头，也是煤炭清洁利用的关键，更是保障国家经济、能源安全和社会可持续发 展的基础。 1.我国水煤浆气化技术现状 我国水煤浆气化技术在消化吸收国外先进水煤浆气化工艺的基础上，经过十 几年的不断实践积累了丰富的经验，探索开发出多种具有我国自主知识产权的水 煤浆气化技术，在我国乃至世界煤炭气化史上写下了浓墨重彩的一笔。 2.水煤浆气化技术 2.1多喷嘴对置式水煤浆气化技术 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由国家水煤浆研究中心和华东理工大学在先 进德士古气化基础上，进行优化、改进且具有自主知识产权的气流床气化技术。 该技术主要包含磨煤制浆单元、气化单元、净化单元和渣水处理单元。浓度60% 的水煤浆是由原料煤和工艺废水经湿法研磨而成，水煤浆经高压煤浆泵与来自空 分的纯度≥97%的纯氧经过预膜式工艺喷嘴充分混合，再经高效雾化进入燃烧室， 在燃烧室内发生复杂的化学反应，生成粗煤气。粗煤气携带高温熔渣一起经下降 管进入激冷室，熔渣在激冷室内固化，在冲力作用下进入锁斗，定期外排。而粗 煤气经激冷水降温、增湿后间歇外排出激冷室，通过混合器的增湿、旋分器的除 尘和水洗塔的洗涤得到的净化煤气送往下一工序。生产过程产生的高含渣黑水经 蒸发热水塔、酸气分离器和真空闪蒸罐组成的闪蒸系统后，达到了黑水浓缩、能 量回收、灰水循环利用的节能降耗效果。 该技术相对其他气化技术具有如下优势：采用预膜式工艺喷嘴，具有雾化效 果好、不产生回火以及磨损显著减弱等优点；采用多喷嘴对置式进料，在炉内形 成射流与撞击结合流场结构，强化物料混合，处理负荷高，而且装置易于大型化，有效气成分和碳转化率均可提升2～3个百分点，比煤耗可以降低约2个百分点；采用合成气分级洗涤净化系统，合成气含尘量低，激冷环不易结垢，变换阻力小；采用高效的能量回收系统，传质、传热效率高；装置操作较为简便、系统稳定、 在线率高[20]；拱顶砖寿命最长已经超过15000h，筒体砖和锥底砖最长已超过44000h，工艺喷嘴最长使用周期达到152d。 2.2非熔渣-熔渣分级气化技术 非熔渣-熔渣分级气化技术(也称一代清华炉气化技术)是吸收消化了国外先进 煤气化技术，针对气化炉炉顶易结渣、烧嘴寿命短及有效气化空间小等缺点自行 开发创新的分级气化技术。该技术工艺流程为：水煤浆通过给料机构与气化剂纯氧、预混气体(CO2、N2或蒸汽)同时送入喷嘴，保持气化炉上段(非熔渣段)温度低
国内煤气化技术评述与展望
2012年 第15期 广 东 化 工 第39卷 总第239期 https://www.wendangku.net/doc/8315144101.html, · 59 · 国内煤气化技术评述与展望 付长亮 (河南化工职业学院，河南 郑州 450042) [摘 要]依据煤气化技术的常用分类标准和评价指标，分析研究了国内所用的煤气化技术的优势与不足。综合考虑原料广泛性、技术先进性、投资成本等因素，认为航天炉干粉煤气化技术具有适应的煤种多、气化效率高、生产能力大、碳转化率高、投资省、操作费用低等优势，在未来的煤化工产品生产中将会得到普遍的应用。 [关键词]煤气化技术；评述；展望 [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)15-0059-02 Review and Prospects of Domestic Coal Gasification Technology Fu Changliang (Henan V ocational College of Chemical Technology, Zhenzhou 450042, China) Abstract: According to common classification standard and evaluation index, advantages and disadvantages of domestic coal gasification technology were analyzed and studied. Considering comprehensively the raw material extensive, technology advanced and investment cost, it was thought that HT-L dry powder coal gasification had the vast potential for future development, because of the more quantity of coal type used, higher gasification efficiency, larger production capacity, higher carbon conversion, lower investment cost. Keywords: coal gasification technology ；review ；prospects 1 煤气化及其评价指标 煤气化指在高温下煤和气化剂作用生成煤气的过程。可简单表示如下： +???→高温 煤气化剂煤气 其中的气化剂主要指空气、纯氧和水蒸汽。煤气化所制得的煤气是一种可燃性气体，主要成分为CO 、H 2、CO 2和CH 4，可作为清洁能源和多种化工产品的原料。因此，煤气化技术在煤化工中处于非常重要的地位。 煤气化反应主要在气化炉(或称煤气发生炉、煤气炉)内进行。不同的煤气化技术主要区别在于所用的气化炉的形式不同。 通常，对煤气化技术的评价主要从气化效率、冷煤气效率、碳转化率和有效气体产率四个方面进行。气化效率衡量原料(煤和气化剂)的热值转化为可利用热量(煤气的热值和产生蒸汽的热值)的情况，是最常用的评价指标，标志着煤气化技术的能耗高低。冷煤气效率衡量原料的热值转化为煤气热值的情况，是制得煤气量多少及质量高低的标志。碳转化率衡量煤中有多少碳转化进入到煤气中，是煤利用率高低的标志。有效气体产率衡指单位煤耗能产出多少有效气体(CO+H 2)，是对煤气化技术生产有价值成分效果好坏的评价。这四个指标不完全独立，从不同的方面反映了煤气化技术中人们最关注的问题。 2 煤气化技术的分类 煤气化的分类方法较多，但最常用的分类方法是按煤与气化剂在气化炉内运动状态来分。此法，将煤气化技术分为如下几种。 2.1 固定床气化 固定床气化也称移动床气化，一般以块煤或煤焦为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态。气化炉内各反应层高度亦基本上维持不变。因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的灰渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。目前，国内采用此方法的煤气化技术主要有固定床间歇气化法和加压鲁奇气化法。 2.2 流化床气化 流化床煤气化法以小颗粒煤为气化原料，这些细粒煤在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混和和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。目前，国内属于此方法的煤气化技术主要有恩德粉煤气化技术和ICC 灰融聚气化法。 2.3 气流床气化 气流床气化是一种并流式气化。气化剂(氧与蒸汽)与煤粉一同进入气化炉，在1500~1900 ℃高温下，将煤部分氧化成CO 、H 2、CO 2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。也可将煤粉制成 煤浆，用泵送入气化炉。在气化炉内，煤炭细粉粒与气化剂经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下。因此，其热解、燃烧以及吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹挟着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动形态，相当于流态化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。属于此类方法的煤气化技术较多，国内主要有壳牌干粉煤气化法、德士古水煤浆气化法、GSP 干粉煤气化法、航天炉干粉煤气化等[1-3]。 3 国内主要煤气化技术评述 3.1 固定床间歇式气化 块状无烟煤或焦炭在气化炉内形成固定床。在常压下，空气和水蒸汽交替通过气化炉。通空气时，产生吹风气，主要为了积累能量，提高炉温。通水蒸汽时，利用吹风阶段积累的能量，生产水煤气。空气煤气和水煤气以适当比例混合，制得合格原料气。 该技术是20世纪30年代开发成功的。优点为投资少、操作简单。缺点为气化效率低、对原料要求高、能耗高、单炉生产能力小。间歇制气过程中，大量吹风气排空。每吨合成氨吹风气放空多达5000 m 3。放空气体中含CO 、CO 2、H 2、H 2S 、SO 2、NO x 及粉灰。煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物，对环境污染严重。我国中小化肥厂有900余家，多数采用该技术生产合成原料气。随着能源和环境的政策要求越来越高，不久的将来，会逐步被新的煤气化技术所取代。 3.2 鲁奇加压连续气化 20世纪30年代，由德国鲁奇公司开发。在高温、高压下，用纯氧和水蒸汽，连续通过由煤形成的固定床。氧和煤反应放出的热量，正好能供应水蒸汽和煤反应所需要的热量，从而维持了热量平衡，炉温恒定，制气过程连续。 鲁奇加压气化法生产的煤气中除含CO 和H 2外， 含CH 4高达10 %~12 %，可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。相比较于固定床间歇气化，其优点是炉子生产能大幅提高，煤种要求适当放宽。其缺点是气化炉结构复杂，炉内设有破粘机、煤分布器和炉篦等转动设备，制造和维修费用大，入炉仍需要是块煤，出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂。 3.3 恩德粉煤气化技术 恩德粉煤气化技术利用粉煤(<10 mm)和气化剂在气化炉内形成沸腾流化床，在高温下完成煤气化反应，生产需要的煤气。 由于所用的原料为粉煤，煤种的适应性比块煤有所放宽，原料成本也得到大幅度降低。得益于流化床的传质、传热效果大大优于固定床，恩德粉煤气化炉的生产能力比固定床间歇制气有较大幅度的提高。由于操作温度不高，导致气化效率和碳转化率都不高，且存在废水、废渣处理困难等问题。此技术多用于替代固定床间歇制气工艺[4-6]。 [收稿日期] 2012-07-21 [作者简介] 付长亮(1968-)，男，河南荥阳人，硕士，高级讲师，主要从事化工工艺的教学与研究。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
各种煤气化工艺的优缺点
各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉， 床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求
煤化工技术现状和发展趋势
煤气化技术的现状及发展趋势 煤气化技术是现代煤化工的基础，是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气，再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置，煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多，各种技术都有其特点和特定的适用场合，它们的工业化应用程度及可靠性不同，选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析，煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术，多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气，装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大；第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术，其特征是连续进料及高温液态排渣；第三代气化技术尚处于小试或中试阶段，如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况，论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1．国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中，煤炭约占79%，石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初，煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展，直到20世纪中叶，煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展，煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代，世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末，由于石油价格大幅攀升，影响了世界石油化学工业的发展，同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后，世界石油价格长期在高位运行，且呈现不断上升趋势，这就更加促进了煤化工技术的发展，煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡，同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计，采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套，50%以上的煤气化装置已投产运行，其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套（已投产16套），四喷嘴33套（已投产13套），分级气化、多元料浆气化等多套；采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套（已投产11套）、GSP2套，还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化（HT-L）技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化（TPRI）技术等。 1.1 固定床气化技术 固定床气化技术也称移动床气化技术，是世界上最早开发和应用的气化技术。固定床一般以块煤或焦煤为原料，煤（焦）由气化炉顶部加入，自上而下经过干燥层、干馏层、还原层和氧化层，最后形成灰渣排出炉外，气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求较高，入炉煤要有一定的粒（块）度（6～50mm）和均匀性。煤的机械强度、热稳定性、黏结性和结渣性等指标都与透气性有关，因此，固定床气化炉