煤气化工艺论文篇1

如今不论是技术方面还是经济方面，都为煤转化技术生产取代石油燃料和化工品提供了有利条件。随着天然气和石油能源供应的日趋紧张，煤化工能源将会发展成为化工原料的主流。褐煤发展煤化工的优势：第一，我国褐煤资源丰富，而且褐煤成本低下。在我国的很多褐煤地煤田，煤层都较浅，开采起来比较简单，甚至有些地方还可以进行露天开采。因此褐煤的产出效率高，安全性高，成本较低。第二，有成熟的煤化工技术做后盾。相对来讲，褐煤还属于一种比较年轻的资源，不存在明显的粘结性，而且化学性质活波，非常有利于实现综合加工和能源转换。当前应用较广泛的煤化工技术有以下几种：1.热解提质技术；2.煤的气化技术；3.煤的液化技术。第三，产区环境容量和水资源的有利条件。水是实现煤化工技术必不可少的条件，而出产褐煤的地方往往都是水资源丰富的边远地区，环境地广人稀，是进行大规模煤化工基地建设的最佳位置。因此，开发以褐煤为原料的煤化工工艺技术成为现代煤化工的一种新的趋势。

2褐煤在煤化工技术中的应用

煤化工就是利用多种化学加工技术把各种原料煤转化为液态燃料、气态燃料、固态燃料或者是化学品的工艺技术。我国褐煤资源丰富，再加上褐煤自身的多种资源优势，将会在煤化工应用中得到广泛应用。常用的褐煤煤化工技术包括褐煤的热解提质技术、气化技术以及褐煤液化技术。

2.1褐煤的热解提质工艺技术

褐煤的热解提质又称干馏提质，是指对褐煤在非氧化环境下或者隔绝空间的情况下进行加热，最后得到煤气、焦油和半焦（又称蓝炭）。褐煤经过热解后得到的煤气可以作为燃料用气，半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特点，在各种化工产业中的应用广泛，如可作为进行活性炭生产的原料、化肥、铁合金以及电石等行业的燃料等等。经热解后的褐煤失去了大部分水分，但仍百分之十的挥发分，其热值得到很大提高，不再容易发生挥发和自燃，有利于进行长途运输，此时可作为电煤使用。因为褐煤不存在粘结性，没有胶质层，经热解后得到的低温煤焦油和重油的性质及组成十分相近，具有很大的利用价值，如果经过深加工可以获取具有更高经济价值的酚类化学品。煤的热解提质工艺有很多种，在加热方法、加热速度、热载体类型等方面的技术要求都不相同，当前的热解提质工艺技术主要有褐煤固体热载体法快速热解技术和褐煤低温干馏改质技术。其中延长石油集团正在开发的CCSI技术就是低温干馏改质技术的典型代表。

2.2褐煤的液化工艺技术

褐煤的液化技术主要可以分为两种，直接液化工艺技术以及间接液化工艺技术。直接液化：在催化剂以及氢气的作用下，把煤经过加氢裂变反应后转换成为液态燃料称为直接液化。煤的直接液化工艺技术涉及到很多环节和流程，包括原料煤干燥过程、原料煤破碎过程、煤浆制备过程，到最后的态产物分馏以及精制加工过程。利用煤的直接液化技术可以生产出优质的液态石油气、汽油、柴油以及氨和硫磺，而且还可以进一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性较高，因为其相对来讲碳含量较低，氢和碳的比例较高，结构中的羧基、氧桥、羰基以及亚甲基比较多，所以褐煤非常适合进行直接液化的。直接液化技术的典型代表有悬浮床加氢裂化技术（VCC），该技术最早起源于1913年德国Bergius-Pier煤液化技术，是通过煤化工与炼化的有效结合实现的。经过长期以来的不断改进和完善，全球首套VCC装置已于2015年初开车成功。VCC技术可以适用于塑料、低阶褐煤、劣质重油以及减压渣油等多种原料或者混合物。间接液化：先把煤气化成氢气和一氧化碳等气体，然后在一定压力和温度环境下利用煤基合成气原料将其催化转化为烃类燃料油的技术过程叫做间接液化。该技术方案主要基于煤气化工艺的产物，在催化剂作用下将合成气中的一氧化碳和氢气转化为石脑油，柴油等油品。目前F-T合成技术是间接液化的主流工艺技术。

2.3褐煤的气化工艺技术

煤炭液化以及其他煤化工应用的基础技术就是煤的气化技术，煤气化技术是进行煤化工生产和能源转换的主要途径之一。煤气化工艺技术是指在一定的压力和温度环境下，通过对水蒸气、氧气、空气等气化剂的作用下加热煤炭，煤炭经过受热发生分解，煤中含有的炽热的碳转化为游离碳，此时这些分解出来的游离碳和气化剂中的游离的氧、氢和碳进行有机结合，最终成为氢气、一氧化碳以及甲烷等可燃性气体。采用的气化剂不同的情况下就会形成不同热值的煤气。另外，煤的挥发分的差异也会给反应速度和产量造成直接影响。相比之下，褐煤的挥发分要低于具有较深变质程度的烟煤以及无烟煤，所以褐煤在进行气化的过程中反应活性特别强，反应速度快、无粘结性、气体产量高，是具有较大使用价值的的气化用煤。当前，褐煤气化在我国的化工产业中得到了广泛应用。煤的气化不同于热解，煤的热解过程只是把煤自身不到百分之十转化为可燃气体混合物，而气化过程则是把煤所包含的所有碳气化成为气态。相比直接燃烧褐煤进行气化表现出极大的优越性，因为气态燃料的燃烧相对比较稳定，没有环境污染，而且燃料的净化和运输都非常的方便，原料的配料控制简单，很大程度上简化了生产设备和生产工艺。另外，气态燃料能够适用于非均相催化的化工合成过程，而且气化过程中得到的灰渣也有多种用途，如可以用来制造肥料、水泥、砖瓦、土壤改良剂以及绝热材料等等。西门子的GSP气化技术：西门子的GSP气化技术是目前一种比较成熟的气化技术，至上世纪八十年代之间已有三十多年的研发经验，应用于煤化工也有二十多年的实际生产经验。西门子的GSP气化技术属于一项气流床气化技术，该技术过程包括的主要工艺流程有干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程等。西门子的GSP气化技术的适应范围特别广，如褐煤、无烟煤、石油焦等等。该技术的气化温度通常在1350-1750摄氏度，而且碳转化率高达百分之九十以上。利用西门子的GSP气化技术可以把一些直接燃烧会造成较大污染以及一些比较廉价的煤、垃圾或者是石油焦转化为具有高附加值的清洁的氢气和一氧化碳。氢气和一氧化碳是化工产品生产过程中的基本原料，可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工产品的生产，另外也可以直接应用于城市煤气或者用于发电。

3结语

煤气化工艺论文篇2

关键词：煤焦油燃料油生产应用加氢工艺

2010年，我国的煤焦油生产总量达到1100万吨[1]，是世界煤焦油生产的第一大国。目前，我国利用煤焦油进行加工生产其他产品的方式主要有2种，一种是通过对煤焦油进行深加工，对煤焦油进行加氢处理，生产高质量的燃料油；另外一种是利用煤焦油中成分性质的不同，通过蒸馏法，分离提取酚、萘、葸等物质[2]。其中采用加氢技术生产清洁燃料油，更大程度的提升了煤焦油的经济利用价值[3]。

一、煤焦油加氢生产燃料油的主要工艺路线

目前我国煤焦油加氢生产燃料油的工艺主要以产业化生产为研究目标。一个生产项目的完成需要经历实验室研究工艺小试、煤焦油工艺中试以及工业放大三个主要阶段[4]。其加工工艺包括煤焦油预处理系统、反应系统以及分流系统三部分，其中的操作要点与难点就是反应系统的加氢处理，其将直接影响到整个系统的安全运行[5]。因此，充分考虑反应系统加氢处理，才能确保整个生产过程的安全性。

2.煤焦油加氢的生产燃料油的反应原理

煤焦油加氢生产燃料油为多相催化反应，在氢气参与的条件下，馏分中所含的氮、硫、氧等非烃组分可以与有机金属化合物发生脱除氮、硫、氧以及金属的氢解反应，芳烃与烯烃分子可发生加氢的反应并饱和。其中的一部分烃类物质可以发生裂化或环化反应，而非烃类化合物在经过加氢处理后可进行转化，最终生成为单环化物。在煤焦油生产燃料油的过程中，通过加氢处理，可使生产出的燃料油的颜色、气味与稳定性等获得改善，大大提高了生产出的燃料油的质量。

3.煤焦油生产燃料油工艺优化

原先的生产工艺为：循环空气+加氢原料油——加氢反应分离获得精制油分离系统，其他转换油+循环氢混合——存储于转换油罐——加氢裂化反应——分离——获得精制油，精制油+裂化油——分馏系统——切割——分离氢气，将分离出的氢气进行加压，然后进行循环利用。以上生产工艺在实际的生产过程中主要存在三个方面的问题，第一，由于尾油需要进入未转化的油罐，这样容易造成已经裂化原料油的污染，影响裂化过程中所使用催化剂的使用效果；第二，氢气受甲醇与焦炉煤气的影响较大，导致加氢处理稳定性差；第三，由于分馏出的尾油量的多少很不固定，不仅影响裂化过程的生产力，同时还加大了生产的操作难度与不稳定性。

针对以上问题进行整改，整改后的工艺主要有：首先，增加加氢处理循环过程中部分未转化油的量，在反应热量不变的条件下，有利于控制温度，减少了冷氢的加入量，确保了加氢处理时反应器温度的稳定性，进而确保了加氢裂化的稳定性；其次，通过增加加氢处理循环过程中部分未转化油的量，稀释原料，增加加氢处理运行的稳定性，即便在裂化过程中出现异常现象，其影响系数也会很小，整套装置的安全运行基本不受影响；第三，将部分未转化油进行加氢处理，既可以满足裂化的生产要求，又增加了对裂化过程催化剂的保护力度，延长催化剂的使用寿命，同时也减少了许多不安全控制点的存在。

四、煤焦油生产燃料油的工艺优化结果

在12.0Mpa下，将经过预处理分离获得的煤焦油进行加氢处理，即可获得燃料油的调和组份。主要组分性质见表1-5。从表1-5的分析结果可以看出，工艺优化后的生产出的燃料油，生产工艺稳定，所生产的燃料油的调和组份的各项指标，除密度偏高外，其他都符合燃料油的使用要求，并可以适用于高寒地区，具有非常高的使用价值。

五、结论

1.通过增加未转化油的量，使装置的调节余量得到加大，系统的调节能力得到增加，极大的提高了生产装置的平衡性，同时也为其他状态下的生产平衡创造了条件。

2.通过在加氢处理阶段增加部分未转化油的量，有效的解决了加氢处理与加氢裂化的互相影响与制约，使生产中的不稳定因素得到降低，从而提高了生产的安全系数。

3.通过优化生产燃料油的工艺，不仅使所加入氢气量的稳定性要求得到降低，同时也在一定程度上提高了整个生产装置的稳定性。

参考文献

[1]我国掌握煤焦油生产燃料油新技术.精细与专用化学品，2010，19（06）：42.

[2]肖瑞华.煤焦油化工学[M].冶金工业出版社，2002.

[3]方新军，王升龙.煤焦油生产燃料油的工艺应用[J].视点，2010，239（09）：71.

[4]常景泉.浅谈煤焦油加氢生产燃料油加工工艺[J].中国高新技术企业，2011，（09）：72-73.

煤气化工艺论文篇3

关键词：褐煤热解概念；工业化现状

中图分类号：TU741文献标识码：A

1褐煤热解基本原理

1.1褐煤热解概念

褐煤热解是指在隔绝空气(或在惰性气体中)条件下将褐煤加热，最终可得到热解煤气、焦油和半焦产品的加工方法。一般的热解温度范围为500～650℃，褐煤在此过程中进行一系列的物理变化和化学变化，最基本的表现形式为化学键的断裂。

1.2褐煤热解过程

褐煤热解过程和烟煤热解过程相似，都是发生分解、裂解和缩聚等反应，只是不产生胶质体。其热解过程具体如下:

(1)褐煤干燥脱气阶段(室温～300℃)，温度低于120℃时，脱除褐煤中的水分和吸附的气体;120～200℃煤种吸附的CH4、CO2、N2等气体脱除;200～300℃褐煤发生脱羧反应，析出大量的CO2。(2)一次热解阶段(300～600℃)，该阶段以褐煤分子的分解和解聚为主，生成大量挥发性气体组分和相对分子较大的粘稠液相组分，煤热解产生的焦油主要是在此阶段生成，并且得到发热量显著提高的固体半焦;(3)二次热解阶段(600～900℃)，该阶段以缩聚反应和芳香烃边缘联结的小分子侧链(－CH3)或氢的脱落为主，氢气主要在这阶段析出，同时半焦转化为焦炭。

2热解提质技术的工业化

2.1工业化现状

截至目前，国内的高等院校、科研院所、大型企业集团和工程公司一直致力于推进低阶煤热解提质技术的工业化进程，并取得了一定程度的突破。热解技术分类见表1，工业化现状见表2。

表1热解提质技术分类

序号分类具体划分

1反应温度低温

450～650℃中温

700～900℃高温

900～1200℃超高温

＞1200℃

2反应速率慢速

3～5℃/min中速

5～100℃/s快速

500～106℃/s闪热解

＞106℃/s

3加热方式内热式外热式内外并热

4热载体固体热载体气体热载体固-气热载体

5反应气氛隔绝空气氮气氢气水蒸汽

6反应压力常压加压

在热解过程中，煤受热到100～120℃时，水分基本脱除，一般加热到300℃左右煤发生热解，高于300℃时，开始大量析出挥发分，其中包括焦油成分；温度继续升高，煤转化率提高，焦油二次反应发生，二次反应使部分一次焦油转化为轻烃和二次焦油，改变产物分布。煤的快速热解理论认为，快速加热供给煤大分子热解过程高强度能量，热解形成较多的小分子碎片，所以低分子产物多。在快速热解时，初次热分解产物与热的煤粒接触时间短，降低了活性挥发物进行二次反应的几率。

煤的低温快速热解有利于获得液体产物，煤的中高温热解产物中气态产物收率高。

表2国内热解提质技术工业化现状

序号技术技术来源代表厂址煤种粒度(mm)传热形式热载体规模状况产品

1SJ低温干馏方炉工艺神木三江公司辰龙集团内蒙兴安盟褐煤20～100内热式热烟气200万t/a正在建设焦油、半焦、煤气

2DG工艺大连理工大学陕煤化神木富油陕西

神木神木

长焰煤0～6内热式热半焦2×60万t/a试运行焦油、半焦、煤气

3MRF

工艺北京煤化院不详内蒙

海拉尔内蒙

褐煤6～30外热式热烟气2万t/a工业

示范半焦、焦油、煤气

4循环流化床煤分级转化多联产技术浙江大学淮南新庄孜电厂安徽

淮南淮南

烟煤0～8内热式高温灰75t/h完成

试生产电力、焦油、煤气

5带式炉

改性提质技术柯林斯达公司蒙元煤炭公司内蒙

锡林浩特内蒙

褐煤3～25内热式热烟气30万t/a工业

示范改性褐煤

6GF-I型

褐煤提质工艺北京国电富通公司锡林浩特国能公司内蒙

锡林浩特内蒙

褐煤6～120内热式热烟气50万t/a工业

示范半焦、焦油

7固体载热褐煤热解技术清华-天素研发中心曲靖众一化工公司云南

曲靖云南

褐煤0～10内热式含灰半焦120万t/a正在

建设半焦、煤气、焦油

8LCP

技术国邦清能公司国邦清能公司内蒙霍林郭勒内蒙褐煤不详外热式热烟气100万t/a已经

建成LCP煤、煤气、焦油

9蓄热式无热载体旋转床干馏新技术北京神雾集团北京神雾集团北京褐煤

长焰煤10～100外热式热烟气3万t/a试验

装置半焦、焦油、干馏气、水

10褐煤固体热载体法快速热解新技术南澳公司兴富公司内蒙霍林郭勒内蒙褐煤不详内热式不详160万t/a正在建设提质褐煤、煤焦油

11鼎华低温干馏工艺鼎华公司鼎华开发公司内蒙锡林浩特内蒙褐煤5～50内热式热烟气18万t/a已经

建成半焦、煤气、焦油

12CCTI

工艺美国洁净煤公司中蒙投资公司内蒙

乌兰浩特内蒙

褐煤

建设提质煤、焦油

13闭环闪蒸炭化技术比克比公司博源公司内蒙

锡林浩特内蒙

褐煤

14LCC

工艺大唐华银-中国五环大唐华银公司内蒙

锡林浩特内蒙

褐煤6～50内热式热烟气30万t/a正在

运行PMC、PCT

表2中涉及的14种热解提质技术均处于规划、建设或运行阶段，LCC工艺是在LFC工艺的基础上进行自主开发，进而实施国产化的技术；CCTI工艺和闭环闪蒸炭化技术的专利商来自美国；其余技术属于国内自主开发或在已有工艺的基础上进行改进。目前使用的煤种既有褐煤也有低煤化程度的烟煤，其中褐煤涵盖了我国的两大赋存区域内蒙和云南。上述热解提质技术的传热形式分为内热式和外热式两大类，采用的热载体有热烟气、热半焦和高温灰等，产品种类因工艺技术的差别而不同。

3工业化现状浅析

从我国“缺油、少气、煤炭资源相对丰富”的资源条件和现有的技术发展分析，能源自给率的保障只能来自于煤炭资源的大规模使用，以煤为主的能源战略是不可避免的选择。2010年全球十大产煤国中我国以煤炭总产量32.36亿吨位居第一，其中褐煤产量3.36亿吨，约占总产量的10.4%。目前的能源结构和煤炭资源开采现状促成了低阶煤在我国能源供给中的重要地位，且其重要性日趋上升，再加上环保方面日趋完善的法律法规，低阶煤（褐煤）的高效清洁利用得到政府、研究单位和企业的广泛重视。我国中长期科学和技术发展规划、煤炭工业发展“十二五”规划以及能源科技“十二五”规划出台一系列方针政策，为低阶煤的利用指明发展方向；高等院校和科研院所在低阶煤的基础理论研究和工程技术开发方面做了大量工作；厂矿企业在技术成果转化方面不断投入资金引进多项国外技术，同时与高等院校和科研院所开展合作，创新技术开发模式。经过多年研究、试验和开发，表2中所列14种技术已处于规划、建设或运行阶段，但是从目前情况来看存在如下问题。

(1)工艺技术繁多。多项技术经过长期的研发，已经具备或接近工业化推广的水平，工艺技术先进，具有自主知识产权；某些技术是在已有相关技术的基础上进行简单开发，核心技术及相关设备类似，没有突破原有技术存在的重大缺陷。

(2)单纯发展热解技术。这种发展模式仅注重热解工艺的开发，忽视了热解产品（半焦、煤气和焦油）综合利用的规划与研究，限制了产业链的延伸和生产的规模化运行。

(3)技术的成熟度尚待完善。荒煤气的净化、半焦的冷却等技术尚需进一步的改造和优化，用以改善焦油、半焦等产品的品质。

(4)建设完成和正在运行的工艺装置单套生产能力偏低。已经建成的单套生产能力最大的为神木富油2000t/d示范装置，正在运行的单套生产能力最大的为大唐华银1000t/d示范装置。但是，单套生产能力均没有突破100万t/a。值得一提的是，中国五环与大唐华银已经完成放大规模LCC工艺设备的技术开发工作，单套生产能力达到3000t/d，并应用于数个项目的工程设计。

结语

目前，世界各国的煤炭热解进展速度缓慢，而我国由于能源需求及资源特征等因素，煤炭热解技术研究正在日新月异的发展，许多技术达到甚至超过了国际先进水平，工业化程度也在不断扩大。尽管国内先进的褐煤热解技术种类较多，但主要采用的还是固体热载体工艺，而且大多数处于试验阶段，最多是产业化示范装置在运营，可以说到目前为止也没有特别成功的大规模运行。示范工艺的技术可靠性和经济行还需要各个项目长期稳定运行来验证。热解提质工程项目的建设应借鉴煤炭液化商业化运行高门槛、先示范、稳步推进的经验，做到基地化、规模化和典型化。

（1）基地化。鉴于低阶煤，特别是褐煤不适于远距离运输，示范项目应就近煤炭基地以降低运输成本同时确保示范项目和规模化生产原料供应。

（2）规模化。规模化生产有利于煤炭高效转化，提高经济效益和环保效益。若按我国资源结构开发煤炭，低阶煤采出量为10亿多吨。以低温煤焦油产率60kg/t计，每年可增加近1亿吨油品。

（3）典型化。以先进、适用为原则，选择具有代表性且较成熟的工艺技术进行示范或商业化建设。这样有利于集中优势资源，避免盲目无序发展。

参考文献

［1］尹立群．我国褐煤资源及其利用前景［J］．煤炭科学技术，2004，32(8):12－14．

［2］李旭晖．浅析褐煤的煤化工技术与应用［J］．煤炭加工与综合利用，2009(5):38－42．

［3］张双全．煤化学［M］．徐州:中国矿业大学出版社，2009:157－159．

［4］高晋生．煤的热解、炼焦和煤焦油加工［M］．北京:化学工业出版社，2010:1－2．

［5］初茉，李华民．褐煤的加工与利用技术［J］．煤炭工程，2005(2):47－49．

［6］邵俊杰．褐煤提质技术现状及我国褐煤提质技术发展趋势初探［J］．神华科技，2009，7(2):17－22．

煤气化工艺论文篇4

关键词：煤直接液化工艺条件液化反应原理影响

中图分类号：TQ529.1文献标识码：A文章编号：1003-9082（2016）01-0273-01

引言

早在1913年德国人就发明了煤直接液化的技术，在二战期间该技术就得到的实际的应用和推广。在二次世界大战结束之后，由于中东地区大量廉价的石油涌入市场，煤直接液化企业在其面前没有丝毫的抵御能力纷纷倒闭了。大约在20世纪70年代的时候，在世界范围内出现了经济的危机，煤炭的直接液化技术又开始被重新重视起来。尤其是美国、日本以及德国等国家在煤直接液化的技术的基础上对其进行了工艺方面的极大的改良，这些工作的目的只有一个那就是尽可能的降低煤直接液化的反应的苛刻的条件，进而在最大程度上降低煤直接液化所耗费电的成本。目前世界上比较有代表性的煤直接液化的技术流派主要分为三种分别为美国、德国以及日本的技术。这些煤液化的新技术中所具有的共性就是，反应的条件和原来相比已经不是那么苛刻。神华集团的液化工艺是具有完全自主知识产权的煤直接液化的技术，该技术不论是从反应条件或者是反应的出油上和其他技术相比都具有相当的优势。

一、煤直接液化反应的原理以及相应的工艺流程

1.煤直接液化的反应机理

将煤炭处于高温、高压以及氢气的环境下，通过催化剂的反应的催化作用，会发生煤炭和氢气之间的反应，然后对反应后的产品进行液化蒸馏将其分成轻重两个部分。通过大量的理论研究与实践证明，煤炭在高温、高压以及氢气的环境下和氢气发生反应液化的过程大致可以分为三个步骤。首先煤炭所处的温度在300摄氏度以上的时候，煤炭就是开始受热分解，在煤炭中大分子结构的较弱的连接键开始断裂，这使得煤炭的分子结构产生了相应的变化，通过煤炭的这种分解产生了较大数量的单元分子结构的自由基，自由基的分子的数量在数百左右（虽然其不带电但是有自身所带电子的碎片）。接着在供氢溶剂比较充足并且氢气的压力较大的环境下，自由基通过和氢气进行结合形成较为稳定的结构，最终成为沥青烯及液化油的分子。氢气分子本身并不能与相应的自由基结合，能够和自由基相结合的是氢气的自由基，也就是氢气的原子，或者是经过活化的氢气分子，氢原子或者是活化的氢气分子的来源是煤炭中的氢、以及供氢溶剂碳氢键断裂产生的氢自由基、氢气中的氢气分子被催化激活、或者是化学反应放出的氢等。

如果在反应系统中加入水和一氧化碳，那么就会产生放出氢气的反应。如果具有活性的氢气不足的情况下，自由基就会发生相应的反应而产生脱氢的状况，最后就会生产半焦炭或者是焦炭。然后对于沥青烯及液化油分子继续加氢裂化使其进行分解成为更小的组成部分。

2.煤直接液化的工艺流程

在煤直接液化的工艺中较为关键的步骤有煤的烘干、破碎、制备煤浆、以及加入氢气进行液化的过程（在反应的过程中采用串联的反应器）、然后对于固体和液体进行分离、对于气体进行净化、对液体产品进行蒸馏和精制，最后在液化气中提取氢气。液化过程就是将上述步骤过程中制成的煤浆，然后与氢气进行结合送入反应器。在反应器当中，煤炭首先会受热发生分解，逐渐变成自由基碎片，这些自由基碎片会和反应器中的氢气进行结合发生反应，形成一种具有较小分子量的氢化物。反应器中所产生的反应物非常的复杂，既包括气体又包括液体和固体。气相的主要组成部分是氢气，在进行膜分离之后可以作为循环氢再进入反应器进行重复的使用;固体物质主要是没有反应的煤和无机矿物质、或者是催化剂等。液体的油经过提质加工就会变成日常生活中所使用的汽油、以及柴油或者是航空煤油等。重质的液体会进一步进行分解得到重油或者是其他物质，而重油又可以作为循环溶剂进行使用。

二、煤直接液化工艺条件对液化反应的影响

煤的转化率、油灰渣转化率、气体收率和液体收率是煤直接液化工艺性能的重要衡量指标。在这些重要的指标当中，最重要的是使煤转化率、油灰渣转化率和液体收率达到最高，同时使气体收率降到最低。

在煤直接液化的工艺当中最为可控以及可调节的因素就是反应器的温度、以及反应器的压力、空速和气体同液体的比例。操作的参数会对工艺的性能产生影响，通过对这些参数进行研究和调整能够在很大程度上改善系统的性能。通过对过程参数的调整能够达到对产品的质量以及成本进行控制的目的，接下来本文对于工艺生产过程中的这些参数对于反应的影响进行了分析。

1.反应的温度

在煤直接液化反应的过程中最为主要的就是通过控制煤液化的温度来保证煤具有较高的转化率。所以温度是工艺控制过程中最为主要的变量之一。由于反应器的类型为返混式反应器，所以其内循环或者是煤浆的循环速度较高，这就导致温度的梯度非常的低。反应器的实际加权平均床层温度应该和反应器出口的温度相差大致在2-4摄氏度之间。从整个的反应过程来看，如果温度较高的话有利于分裂反应，但是不利于加氢反应，较低的温度才较为适合加氢反应。

2.反应的压力

操作的压力并没有真正实际的物理意义，所以自工艺设计阶段就应该将该量进行设定。与该压力有关的就是氢气的分压，如果氢分压较高的话就会有利于加氢反应，就会降低聚合反应以及沉积反应，所以可以改善其可操作性。足够的氢气分压能够使得反应环境维持在较好的状态。大量试验研究证明煤液化反应速度与氢分压的一次方成正比，所以氢分压越高越有利于煤的液化反应。

3.干煤空速

反应器中需要大量的循环供氢溶剂以及足够的氢气，干煤的停留是和空速之比成正比的，在流量发生相应改变的情况下，空速的变化就会和相应的流量成一定的比例。每台反应器都具有一定的干煤响应的速度。但是较低的空速对于油渣的转化、以及液体收率和气体收率是非常有帮助的。在这种情况下空速对于煤的转化率的影响比较小并且可以忽略不计，所以煤的转化率和空速之间的关系并不是很大。

4.气液比的调节

一般用气体标准化的体积流量和煤浆的体积流量的比值来表示，该比值是一个没有量纲的参数。煤浆的密度一般来讲大于1000kg每立方米，所以一般用标准气体状态下的气体流量与煤浆流量之比来进行表示。如果提高气体和煤浆液体的比值，那么液体状态的分子就会进入到气体分子中，气体在反应器内的停留的时间就会比液体停留的时间短，这样就会使得小分子液化油发生分裂的可能性继续减小，但是这会在很大程度上增加大分子的沥青烯以及前沥青烯在反应器中停留的时间，进而使得转化率进一步得到提高。气液比值的提高也会使得气液混合体流动的速度增加，这也非常有利于反应器的内部反应。但是气液比值的提高并不只是带来好的效果，气液比值的提高会提高反应器内部气体的含量，可以使得液体分子在反应器内部的停留时间减少，这样对于液体的反应是极为不利的。另外气液比值的提高也会在很大程度上增加循环压缩机的负荷，提高能量的消耗。所以应该设定气液之比到一个较为合适的数值。

三、结语

煤直接液化技术在我国应用已经有多年的历史了，煤直接液化的工艺步骤中的各种参数如温度、压力、空速比和气液比等都会对煤直接液化的过程产生重要的影响如能量的消耗以及转化率等，本文通过实验确定了煤直接液化工艺过程中所需要的合适的参数。这对于推动我国煤直接液化技术的发展具有一定的作用，为该技术的进步奠定了实践基础。

参考文献

[1]董子平，闫大海，何洁，罗琳，黄泽春.煤直接液化残渣掺烧的燃烧特性及其苯系物的排放特征[J].环境科学研究.2015（08）

煤气化工艺论文篇5

关键词煤制替代性；天然气；高温甲烷化；工艺

中图分类号TE6文献标识码A文章编号1674-6708（2014）112-0097-02

对于天然气生产成本进行测算，通过对比分析可知煤制替代性天然气项目全部具有竞争力，特别是一些西北部地区的天然气项目，其价格竞争优势明显高于从中亚进口的天然气。与进口的液化天然气价格相比，新疆、内蒙古以及山东等地区建设的煤制替代性天然气项目完全可以与新增进口LNG相竞争。

根据测算可知，煤质天然气的出厂价格如果高于每立方1.6元的话，就会收到较高的经济效益，如果市场条件影响到天然气涨价预期变得强烈，由此煤制替代性天然气项目具有较为美好的前景。当前国内天然气价格偏低，还具有较大的上升空间，对于许多能源企业对于天然气项目较为热衷的最大原因，由于容易受到油价波动的影响，国际天然气的进口价格明显要高于国内价格，根据相关测算，中亚天然气出口到国内首站霍尔果斯的价格为每立方米2元以上，再加上运输费等到达个城市门站要达到每立方米3元以上，这一价格明显的高出西气东输一线到达各城市门站的价格。综上所述，发展煤制替代性天然气与其他煤化工产品相比更有优势，其能量转化率最高，目前国内将煤炭转化为能源产品的方式有发电、煤制油、煤制甲醇和二甲醚、煤制替代性天然气等，能量效率由低到高为：煤制油(34.8%)、煤制二甲醚(37.9%)、煤制甲醇(41.8%)、发电(45%)、煤制替代性天然气(50%～52%)。煤制替代性天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式，也是煤制能源产品的最优方式。从单位热产值来看更加节水，是一种对于西部地区发展新型煤化工最有意义的工艺。更加环保，煤制替代性天然气可以大大的降低锅炉与发电产生的二氧化碳排放量。其运费更低，可以大规模的进行管道输送，特别是正在建设的西气东输三线可以有效的解决许多西部地区煤气项目的产品运输问题。从方方面面来看，煤制替代性天然气都具有较高的优势。

1煤制替代性天然气高温甲烷化工艺

利用褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、高温甲烷化工艺等流程来实现，生产出替代性的天然气，而根据不同的煤种确定不同的气化技术，包括空分装置与硫回收装置的选用。以BGL为例子，其气化流程主要包括以下一些步骤：经过备煤单元对原煤进行处理之后，再通过煤锁输送进气化炉中，从气化炉的下部喷入蒸汽与来自空气中的氧气作为气化剂，煤与气化剂在气化炉中逆流接触后，经过干燥、干馏与气化三个步骤后，煤会生成粗合成气，其主要成分为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等，经过急冷、洗涤之后，粗合成气被送入变换单元中，经过部分变换与工艺废热回收之后，粗合成气进入了酸性气体脱除单元，粗合成气经过酸性气体脱除单元后，将硫化氢、二氧化碳以及其他杂质脱除后再进入甲烷化单元中，在该单元内原料气经过预热之后送入了硫保护反应器中，在完成脱硫程序之后再进行甲烷化反应，该程序在甲烷化反应器中进行，天然气产品经过检验后达到相关标准，经过压缩干燥之后输送进天然气管网中。可以说煤制替代性天然气的制作过程中高温甲烷化是其中最为关键的技术之一。

2托普索甲烷化技术

作为上世纪七十年代后期的关键技术，丹麦托普索公司所研发的甲烷化技术发展至今，可以说是形成了系统化的甲烷化循环工艺，其操作经验丰富，并且工艺验证的实质性较好，为了使得这一技术能够有效的应用于商业化，该工艺已经在半商业规模的基础上不断发展，已在新疆庆华能源集团有限公司成功试车并生产出合格天然气，其天然气产品的质量较高。在该工艺中，通过绝热条件下的反应，其所产生的热量可以使得温度有很大的提高，通过循环来有效的控制两个第一甲烷化反应器的温度，一般来说该工艺包括如下几个反应器，两个第一甲烷化反应器，第二绝热反应器、第三绝热反应器、第四绝热反应器，为了更好回收余热设两台高压废锅副产5.0MPa蒸汽，在循环回路上设低压废锅副产低压蒸汽，设计合理的中压过热蒸汽变饱和蒸汽、中压蒸汽变低压蒸汽系统，通过生产实践验证托普索技术成熟可靠，操作弹性大、触媒温度较宽、稳定性较强、余热回收率高、循环气利用率高、温度较平稳，另外在其他一些情况下可以通过四个绝热反应器来进行优化选择，在一些特定的条件下，通过一个喷射器可以有效的替代循环压缩机，除了一些核心技术之外，由于甲烷的生产过程中会释放大量的热量，因此如何利用与回收甲烷热量逐渐成为一个非常关键的技术，托普索技术可以循环利用这些热量，在生产天然气的同时可以产出高压过热蒸汽。

3Davy甲烷化技术

自上世纪九十年代开始，该工艺技术不断的将CRG技术转化为对外转让许可的专有权，并且不断的开发应用，包括最新版的催化剂，该工艺技术不仅具有托普索工艺所产生的高热量等优点，还包括如下几个优势：其催化剂是经过工业化验证的，拥有许多美国大平原的优点，其催化剂的功能优越，合成气不需要经过调节H/C比，具有较高的转化率。由于催化剂的使用范围较宽，可以在温度较高的情况下保持较高和稳定的活性。

4鲁奇甲烷化技术

作为鲁奇公司、南非沙索公司于上世纪共同开发出来的甲烷化技术，在刚开始时是在两个半工业化试验场上进行试验的，对于煤气可进行甲烷化并且只去合格的天然气，鲁奇甲烷化技术可以百分之百的转化一氧化碳，而二氧化碳的转化率高达98%，低热值也是其优势之一，可以有效的满足天然气的需求。

5结论

我国的能源结构是缺油、少气、富煤，天然气长期供不应求，而煤制替代性天然气可以有效的缓解这种供需矛盾。文章对于煤制替代性天然气高温甲烷化工艺进行分析，对于三种主要甲烷化技术进行探讨，当前国内天然气价格偏低，还具有较大的上升空间，对于许多能源企业对于天然气项目较为热衷的最大原因，我国发展煤制替代型天然气的前景非常开阔，希望文章的介绍对其发展有所增益。

参考文献

[1]王传标.合成甲基叔丁基醚膨胀床工艺技术通过部级鉴定[J].石油炼制与化工，2013(5).

煤气化工艺论文篇6

关键词:煤中硫；迁移规律；工艺流程

中图分类号：X752文献标识码：A

1迁移规律

1.1煤中硫的存在形态

煤中的硫主要以无机硫和有机硫两种形态存在,无机硫的主要形态是硫化物(大部分以黄铁矿FeS2硫形态存在)、硫酸盐(主要为硫酸钙和硫酸铁等)和元素硫(微量);无机硫中以硫铁矿形式存在的硫占绝大部分,并以大块团聚或是非常精细的小颗粒(直径0.1～0.6μm)镶嵌在煤的大分子结构里;以硫酸盐形态存在的硫数量很少超过煤总量的0.1%,在一些风化煤里还可能发现少量的元素硫,它是黄铁矿氧化后的产物,一般在新开采的原煤里很少发现。

煤中的有机硫绝大多数属于煤质大分子结构的一部分,以桥键形式连接煤质大分子的各个环,与煤的大分子网络结构交联在一起。煤中的有机硫约占总硫的1/3～1/2左右,按其结构可以分为脂肪族硫、芳香族和杂环族硫三类,包括硫醚(脂肪族或芳基)、硫醇(脂肪族或芳基)、噻吩、环硫醚等。最主要的几种有机硫为二苯并噻吩、噻吩、脂肪族硫醚等。含硫官能团的反应性与和硫原子相连的取代基结构有关。硫醇、硫醚比较活泼,在成煤过程中,硫醇依次向硫醚、噻吩结构转化。

1.2煤热解过程中硫的迁移

煤在焦炉中的热解温度约为1000～1100℃,煤中的无机硫中的硫酸盐的分解温度约为1350℃,所以硫酸盐硫基本上不分解而进入了焦碳中,而硫化铁硫、元素硫和各类有机硫在800℃时可完全分解,所以硫化铁硫及各类有机含硫化合物逐渐分解,一部分以气体形式释放,少量冷凝在焦油中,热解过程中释放的H2S气体大部分来源于硫铁矿和脂肪族硫的分解,程序升温热解试验表明,400℃以下H2S的释放来源于脂肪族硫化物的热分解,400～700℃范围内H2S的释放则对应于芳香族硫的分解,部分H2S由于传质限制在高温下进一步与煤中有机质发生反映生成更稳定的有机硫,从而进入焦碳的碳硫复合体,如噻吩存在于煤焦中,发性硫成分复杂,达数十种之多,其中H2S和焦油硫在所有产物中所占比例最大,是重要的挥发性硫。

炼焦用煤就全国平均来说有机硫与硫铁矿硫的比例约为4∶6,硫酸盐硫所占比例甚微(不同地区所产精煤比例会有不同,本文仅就平均而言),根据以上硫元素迁移转化规律,我们总结为:

煤中的硫份在热解过程中约60%～70%最终固定于焦碳中,由焦碳带出,约小于1%固定于焦油中,由焦油带出,其余部分转入煤气中,其形式复杂,但绝大多数是以H2S的形式存在,H2S硫约占煤气含硫的90%以上。焦炉荒煤气经脱硫后绝大多数硫元素以单体硫的形式脱出,煤气再经硫胺及脱苯等工序,剩余的少数硫由粗苯等产品部分带出;净化后的净煤气部分回炉燃烧,其内的H2S最终被氧化以SO2形式排放,剩余净煤气可用于锅炉、粗苯管式炉、发电或作为化工原料使用,如果用于发电或锅炉等燃烧工艺,则最终硫元素以SO2形式排放。

荒煤气在冷鼓及蒸氨工序极少数硫元素被氨水吸收以硫化物形式进入蒸氨废水,从而进入水体;由于焦炉为正压,由炉顶、炉门等处泄漏的炉气中的H2S在高温的作用下,遇氧气大部分被氧化为SO2并无组织排放;热装热出焦炉在装煤和出焦过程中,在高温的作用下,炉气中的H2S也大部分被氧化为SO2,并无组织排放。

2硫的去向

物料平衡是工程分析常用的计算方法之一,其特点是污染物分析全面,计算结果准确性高,但所需的资料多,过程复杂,难度较大,且需要对生产工艺有较深刻的了解。硫平衡就是根据该计算方法分析得出的,它是在对工艺全过程生产及管理全过程有深入的了解并进行充分分析的前提下,根据物质守恒定律,对生产过程的物料(原料和燃料)、投入和产品产出(包括主要产品、副产品和其他伴生物质等)的平衡关系来确定各个工艺过程硫的去向。

焦化生产工艺流程简述。焦化工程生产工艺为外购原煤经过洗选,洗出精煤、中煤、矸石和煤泥,中煤和煤泥外售,洗精煤配合、粉碎后,送入焦炉炭化室内高温干馏炼焦制气,焦炭筛分后外售。炼焦过程中产生的荒煤气经冷凝、鼓风、电捕焦油、脱硫及硫回收、硫铵、洗脱苯后,作为焦炉、发电、锅炉等使用,或外供其他工业用户使用,在煤气净化过程中回收的焦油、粗苯、硫磺、硫铵外售。

3焦化生产工艺中硫污染减排分析

焦化企业硫污染减排途径主要有以下几种:

(1)原料煤的选择。焦化项目排入大气中的二氧化硫全部来源于原煤中的含硫,无论是降低煤中的有机硫或无机硫,首先要降低煤中的全硫含量。要实现这一目标,首要的是要选用低硫煤,其次通过原煤洗选可将煤中灰份降低,从而降低煤中无机硫的含量,通过以上措施可将洗精煤含硫量控制在0.5%左右,从而有效实现二氧化硫大幅度减排。

(2)高烟囱排放。目前企业中采用较多的方法是高烟囱排放,增加出口处烟气排放速率,利用大气稀释扩散能力,降低SO2落地浓度,减少其对地面上人和动植物等的危害。该法存在扩大污染面、形成酸雨区、对控制排放总量没有贡献等弊病。同时烟道的造价与高度平方成正比,所以此法只能作为一种辅助和过度的方式,或在局部区域内使用有效。

(3)采用清洁生产工艺及先进生产设备。焦炉生产过程中炉体的无组织排放如炉门、炉顶、装煤、出焦会产生大量的无组织污染物排放,要彻底解决这一问题首先要采用大型全自动化、全程控机械化焦炉,大型焦炉都有专项设计以解决这些问题,同时应配套干熄焦系统以减少污染物的排放。其次,针对装煤、出焦要同步配套高捕集率除尘脱硫地面站,变无组织排放为有组织排放,从而有效实现二氧化硫的减排。

(4)荒煤气脱硫技术。煤中约三分之一的硫以气态形式进入荒煤气中,因此荒煤气脱硫就成为二氧化硫减排的关键措施。焦炉煤气脱硫工艺有干法、湿法脱硫两大类。干法脱硫多用于精脱硫,对无机硫和有机硫都有较高的净化度。不同的干法脱硫剂,在不同的温区工作,由此可划分低温(常温和低于100℃);中温(100～400℃);高温(>400℃)脱硫剂。

干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小,设备庞大,一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫,对低浓度H2S具有较好脱硫效果,脱硫效率可达到99%。

当煤气量大于3000Nm3/h时主要采用湿法脱硫。焦炉煤气湿法脱硫方法的选择首先是碱源的选择,碱源有氨、纯碱、有机溶剂醇类如二乙醇胺等。

目前我国已经建成(包括引进)的焦化工程采用的具有代表性的湿法脱硫工艺有以下几种:

湿式氧化工艺:

TH法以氨为碱源

FRC法以氨为碱源

ADA法以钠为碱源

HPF法以氨为碱源

湿式吸收工艺:

索尔菲班法;单乙醇胺法AS法;氨硫联合洗涤法。

总之,荒煤气脱硫无论干法或湿法工艺,都已广泛应用于我国焦化领域中,技术成熟可靠。对于焦化企业来说,关键是要根据企业的实际情况,针对性地同步配套煤气脱硫设施,杜绝荒煤气直排。

参考文献