煤化工工艺技术评述与展望

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1、煤化工工艺技术评述与展望煤化工的三个工业化层次：煤化工工艺，按工艺步骤分为三个工业化层次：醇醚类（甲醇、DME）煤合成气——碳氧化合物（醋酸）——下游产品烃类（烯烃、汽、柴、煤油）其它（H2、H2/N2）其中合成气后的二个层次可与天然气化工和煤层气化工并轨，它们所需研究的问题是一致的。煤气化技术有两次重大突破，第一次是工业制氧装置的开发，用O2代替空气进行工业煤气化；第二次是加压气化的开发。煤气化方法随着煤气化技术的发展，形成了不同的气化方法，按煤在气化炉中的流体力学行为，可分为移动床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化四种方法，前三种已工业化或

2、已建示范装置，熔融床气化则处于中试阶段。2．1．1　移动床气化移动床气化又称固定床气化，属于逆流操作。可分为常压与加压两种。2．1．2　流化床气化流化床气化采用8mm以下颗粒煤为原料，气化剂同时作为流化介质，经过流化床的气体分布板自下而上通过床层。由于流化床内气、固之间良好的返混和接触，其传热和传质速率均很高，故流化床的温度和组成比较均匀。温克勒煤气化方法是最早用于工业生产的，适用于褐煤、不粘煤、弱粘煤、中等粘结性的烟煤，煤粒的允许粒度范围较宽，气化炉的结构简单，造价低，气化剂消耗也较低，但温克勒炉的体积庞大，显热损失大，碳利用率低，煤耗高。高温温克

3、勒气化法（HTW）可以提高气化压力和气化温度，来改进操作和改善煤气质量，是很有前途的气化工艺。随着灰熔聚技术的研究成功，美国煤气技术研究所（IGT）和美国凯洛格公司分别开发出了U-GAS和KRW两种流化床气化工艺，这两种工艺弥补了传统工艺排灰含碳过高的不足。2．1．3　气流床气化气流床是在固体燃料气化过程中，气化剂将煤粉夹带进入气化炉，进行并流气化。粉煤气化具有较大的反应表面积。气流床气化的特点在于煤粒各自被气流隔开，燃料的粘结性对气化过程没有影响。燃料在气流床气化炉的反应区停留时间极短，即燃料与气化剂的反应很快。为了维持较高的反应温度，采用O2和少

4、量的水作为气化剂。K-T炉法是最早工业化的气流床气化方法。它采用干法进料技术，在常温下操作，属粉煤高温常压液态排渣气化法。由于在常压下操作存在问题较多，故又开发出加压气化工艺-Shell法和Prenflo法。2．3．1　Texaco水煤浆气化技术水煤浆气化是以水煤浆（含煤60W/%～65W/%、水35W/%～40W/%）为原料，与工艺O2在气化炉内进行部分氧化反应，气化压力为2.6MPa～8.53MPa、温度1400℃，最终获得合成气CO+H2。该工艺碳转化率达95%～96%，有效气成份（CO+H2）高达80%左右，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污

5、染物，单耗指标因煤种和后序工艺技术而异，吨氨煤耗约为1.24t。该技术1978年开发成功后，曾用于Eastman、CoolWater、UBE等装置，展示了良好的经济效益与社会效益。其优点是：安全可靠、适用煤种相对较广和对粒度无要求、操作弹性大、碳转化率高、三废处理简单、对环境友好。Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室（或废热锅炉）组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道、介于两股氧射流之间，较之渣油气化不同的是：水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损，主要是由于水煤浆在较高线速下（约30m/s）对金属材质的冲刷磨蚀。喷嘴、气化炉、激冷环

6、为Texaco水煤浆气化的技术关键。该工艺技术没在中国申请专利，靠Knowhow支撑其商业活动。在引进Texaco专利技术进行工程设计时，该公司提供PDP软件包，用以完成指定规模工程设计，但不提供气化炉结构参数和计算依据。一旦气化炉容量以及工艺条件（如煤种、煤浆浓度、气化压力等）改变时，仍需向该公司申请专利许可证，并支付专利费。Texaco水煤浆气化技术应用典型装置：（1）Coo1Water电站。1984年5月起动投运，1989年率先完成了商业验证运行。煤浆浓度60%～68%，日处理能力为900t～1000t煤。（2）Tampa电站。1996年投运，

7、日处理煤2400t，218MPa气化。（3）UBE氨厂。1983年筹建，日处理煤1500t。（4）Eastman甲醛厂。日处理煤820t。（5）Ruhrchem/Ruhrkohle。日处理煤720t。目前水煤浆气化技术还有一些关键技术需改进，如：（1）喷嘴寿命短，进口可使用约60d（25万＄/台），国产可使用约52d；（2）激冷环使用寿命仅一年；（3）耗氧量大，有效气产率不够高。2．3．2　Dow气化技术Dow水煤浆气化工艺是美国Dow公司开发出的两段气化工艺，主要用于循环联合发电（IGCC），但Dow公司有将该工艺用于化工生产的意图，如在引进渭河化

8、肥装置时，Dow公司曾参与与投标。迄今，还未见Dow气化的化工生产的报道。但该工艺因优点明显，有用于化工生产