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1、毕 业 论 文论 文 题 目： 煤化工气化工艺的发展状况学 生 姓 名： 专 业 班 级： 煤化工103007班学 生 学 号：指 导 老 师： 2012年4月10日目录封 面摘 要Abstract 绪 论 1一、 我国煤气化工艺技术的发展景 21. 煤气化工技术的发展历史 21.1第一代炉型 21.2第二代炉型 22. 我国煤气化工艺技术的发展 23. 我国煤气化工艺技术的现状 2二、我国煤气化工艺技术的流程32.1水煤浆气化的工艺流程 32.2粉煤制气工作原理及工艺流程 4三、我国煤气化发展工艺的前景 5结束语8参考文献9插图索引图1 激冷式Texaco（德士古）气化工艺流程4图2 She
2、ll（壳牌）煤气化工艺流程 5煤化工气化工艺发展状况摘 要在阐述了我国煤气化工艺技术的发展背景和现状后，本文提出了我国煤化工的发展前景，这无异于为我国学缺油少气的国家资源的现状解决了一个瓶颈问题。煤气化工艺是以煤液化，IGCC加氢工艺以及液化工艺等技术为基础的。煤气化工艺技术对于我国如何解决合理利用煤炭资源，优化发展煤化工、煤制油和煤炭综合利用等问题上也做出了贡献关键词：煤气化工艺技术 煤气化现状 发展前景Coal gasification technology developmentAbstractIn this paper the development of the coal gasif
3、ication technology in China and the status of the background, this paper puts forward the development prospect of the coal chemical industry in our country, it is short of oil for our country to learn less of the present situation of gas state resources to solve a bottleneck problems. Coal gasificat
4、ion technology is coal liquefaction, IGCC hydrogenation process and liquefaction process technology as the foundation. Coal gasification technology for our country how to solve the reasonable utilization of coal resources to optimize the coal chemical industry development, coal oil and coal comprehe
5、nsive utilization and so on also made contributions. Key words: Coal gasification technology; Coal gasification status; Development prospects绪论全国有近万台各种类型的气化炉在运行，其中以移动床气化炉为最多，占80%90%，虽然，国外已开发成功多种煤气化技术，但目前在国内较为成熟的仍然只是常压固定床气化技术。它广泛用于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气，以UGI、水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。常压固定床气化技术的优点是操作简单，投
6、资小，但技术落后，能力和效率低，污染重，急需技术改造。固定床气化工艺需要使用块煤，尤其是化肥行业普遍采用的水煤气炉目前只使用无烟块煤和焦炭，而机械化采煤使块煤率下降，导致块煤资源紧张，原料成本上升。另外水煤气工艺气化效率低，吹风气排放污染环境，我国煤气化技术总体水平落后，与世界先进技术相比差距甚远。国家从“六五”至“九五”投入大量人力、物力，引进、研制、开发先进的煤气化技术。我国先后从国外引进的煤气化技术多种多样。如引进的水煤浆气化装置就有，1987年投产的鲁南煤气化装置（二台炉、一开一备，单炉日处理450t煤，2.8MPa），1995年投产的吴泾煤气化装置（四台炉，三开一备，单炉日处理500
7、t煤，4.0MPa），1996年投产的渭河煤气化装置（三台炉，二开一备，单炉日处理820t煤，6.5MPa），2000年7月投产的淮南煤气化装置（三台炉，无备用，单炉日处理500t煤，4.0MPa）等等。通过对煤气化引进技术的消化吸收，尤其是通过国家重点科技攻关，对引进装置进行技术改造并使之国产化，使我国煤气化技术的研究开发取得了重要进展。如关键技术之一的国产喷嘴替代了从美国引进的水煤浆气化喷嘴，技术性能大大优于引进喷嘴，另外，我国已具备设计制造如磨煤机、气化炉、激冷环，锁渣斗、捞渣机、灰水泵等设备的能力。一、 我国煤气化工艺技术的发展背景1. 煤气化工技术的发展历史1.1第一代炉型德国最早研
8、发了煤气化工艺技术，到今天为止已经有百年历史。德国于1882年设计了世界第一台常压固定床空气间歇气化炉。随着工业化的发展，美国气体改进公司在1913年把常压固定床空气间歇气化炉改革成目前的UGI炉。UGI炉是以焦炭为原料，用蓄热和气化交替进行来制取合成气的。UGI炉在1960年以后就被工业国家淘汰了。1.2第二代炉型19301950年代，德国已经完成了第一代煤气化工艺技术的研究与开发。20世纪70年代，德国和美国已经开始研发第二代煤气化工艺技术，如：BGL、HTW、Texaco、Shell、KRW等工艺技术，第二代煤气化工艺技术的特点于加压的操作。随着第二代煤气化工艺技术的出现，KT和Wink
9、ler两种第一代煤气化工艺技术停止了发展。2. 我国煤气化工艺技术的发展中国于20世纪3040年代引进德国的UIG炉，1950年后就改烧无烟煤，它主要用于制氨和甲醇，最多的时候有上千余家会采用约数千台炉子，主要原料是无烟煤和土焦。当时，UGI炉所产生出来的甲醇大约占全国煤基氨厂总产量的9/10以上。20世纪60年代至今，中国研发过很多种气化工艺，实现工业化的煤气化工艺技术的有水煤泵气化（Texaco）、碎煤加压气化（Lurgi）、灰融聚流化床气化和有干粉加压气化（Shell）3. 我国煤气化工艺技术的现状目前，煤气化的方法已经有很多了，美国的Texaco（德士古）水煤浆加压气化、美国DOW水煤
10、浆加压气化；粉煤气化的典型代表工艺有荷兰Shell（壳牌）的SCGP粉煤气化工艺。这些新一代的煤气化工艺是水煤浆的概念，主要采用柱塞隔膜泵输送，从而克服了粉煤输送困难以及不安全等特点，美国通过反复的研究和实验对Texaco（德士古）水煤浆加压气化技术有了进一步的完善。早在20世纪80年代就已经投入了工业化生产，因此也成为第二代煤气化工艺技术的标志。20世纪90年代，中国也引进了这种技术，并投入到工业化生产中。如上海焦化厂、淮化集团有限公司、山东鲁南化肥厂、陕西渭河化肥厂等都采用了Texaco（德士古）水煤浆加压气化这一技术。二、我国煤气化工艺技术的流程2.1水煤浆气化的工艺流程水煤浆气化是现代
11、工业化生产中的主要煤气化工艺技术，它是煤经破碎至不大于6mm后，进入湿式球磨机与水、添加剂磨制成固含量为60%2%的水煤浆，将其用隔膜泵送入气化炉烧嘴与含量大于99.6%的氧气在烧嘴出口处混合雾化后进入气化炉内进行气化反应（炉内压力3.84MPa，温度约1400），生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。在气化炉内进行的反应相当复杂，一般分为三步进行：是煤的裂解和挥发分的燃烧，煤粉变成煤焦，放出大量的反应热；是燃烧及气化反应，生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO、H2；是气化反应，主要进行的煤焦、甲烷等与水蒸气
12、、CO2发生的气化反应生成CO和H2。产生的煤气经下降管进入激冷室，在出去灰、尘、渣后，含有饱和水蒸气的Texaco煤气经气、水分离，换热器的热量回收后，进入林德脱硫脱碳工序，净化后合成气被送入后续工序。Texaco气化工艺有激冷流程和废热锅炉流程，典型的激冷流程工艺流程，如图1所示。该流程设备简单，投资少。工艺流程为原料煤与水、添加剂、石灰石、氨水，经磨煤机研磨成具有适当粒度分布的水煤浆由煤浆泵送入煤浆槽中。水煤浆经加压后与高压氧气经德士古烧嘴混合后呈雾状喷入气化炉燃烧室,在里面进行了复杂的气化反应，生成的煤气又称为合成气和熔渣经激冷环及下降管进入气化炉激冷室底部冷却、固化，定期排出。在碳洗
13、塔中，合成气进一步冷却、除尘并控制水气比,然后进入后工序。落入激冷室底部的固态熔渣，进入锁斗系统，用于定期收集炉渣。而黑水沉降槽主要用于水的回收处理。图1 激冷式Texaco（德士古）气化工艺流程2.2粉煤制气工作原理及工艺流程由载气携带的煤粉与氧气和蒸汽混合后进入气化炉，在高温高压的条件下碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主；在O2消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，气化炉顶部约1 500的高温煤气由除尘冷却后的冷煤气激冷到900左右进入废热锅炉。经废热锅回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气尘含量小于1mg/m3送后续工序。由于煤粉夹带在气流中，固相颗
14、粒的体积浓度较气体低，各个颗粒可以认为是被气体隔开而独立进行的燃烧和气化反应。在气化炉中进行燃烧和氧化时，受空间的限制，反应必须在数秒内完成。入炉煤小于01mm,粒度需达100%，以保证有足够的反应面积。气固相对速度低，反应朝反应物浓度降低的方向进行。因此必须提高反应温度,以增加反应推动力。在SCGP工艺中 黎军.德士古水煤浆气化工艺概况J，安徽化工. 2001 109 (1):46492 李志远,张大晶,宋甜甜.壳牌煤粉加压气化技术J，化工进展.2003. 22 (9):998999.,因炉内气化温度高、反应速度快,尽管煤粉在气化炉中停留时间很短,但碳的转化率大于99%，由于为焰中心温度2
15、000以上属高温气化，故液态排渣是其必然结果。其工艺流程如图2所示。来自备煤工段的煤粉经常压粉煤、粉煤锁斗及粉煤给料仓,由高压气将粉煤送到气化炉喷嘴。来自空分的氧气经预热后导入喷嘴。粉煤、氧气及蒸汽在气化炉内高温加压条件下发生部分氧气反应，出气化炉顶部约1 500的高温煤气由除尘冷却后的冷煤气激冷到900左右,经输气管进入合成气冷却器。回收热量后的合成气进入干法除尘、湿法洗涤系统,洗涤后尘含量小于1mg/m3的合成气送出界区。合成气冷却器产生的高、中压蒸汽配入粗合成气中、气化炉水冷壁副产的中压蒸汽可供压缩机透平使用。图2 Shell（壳牌）煤气化工艺流程三、我国煤气工艺技术的发展前景在今年2月
16、底的石化行业振兴规划中，对煤化工部分的描述为控制总量，淘汰落后产能。停止审批单纯扩大产能的焦炭、电石等煤化工项目，坚决遏制煤化工盲目发展势头。规划出台后，市场一度对煤化工发展表现出忧虑。但我们从中国缺油、富煤、少气的现实情况、以及国际原油价格不可能一直处于低位等因素出发，一直认为，煤化工的发展在中国有特殊重要的意义。我国煤炭资源丰富，以煤炭为基础的煤基新能源发展前景十分广阔。在石油对外依存度达到50%以上的今天，煤化工产业作为石油替代的一个重要途径，有其存在的现实需要。特别是在成品油需求量最大的交通领域，煤代油的发展潜力更大，按照目前的普遍测算，只要油价能维持在每桶40美元之上，煤代油项目都能
17、明显盈利。我国正处于依赖重化工业支撑经济发展的时期，因此对煤炭、石油的依赖度高，而发展煤化工产业以在更多领域依靠煤炭替代石油、天然气等能源是必要的，但发展煤化工产业需要走清洁、高效的发展路线。煤化工发展不仅要考虑煤资源合理利用，还要考虑到环境容量、水资源及市场等制约因素；煤化工发展必须符合国家节能减排工作的要求，要从全生命周期的角度，全面评价煤化工产品能源利用效率和二氧化碳排放对环境的影响。而我国的资源特点恰恰不利于煤化工行业的发展，多煤的地方缺水，多水的地方缺煤，除了云南地区，我国主要煤产地大多缺乏水资源，这对煤化工企业来说是致命的缺陷，因为多数煤化工装置的水需求量巨大。以陕西省为例，由于受
18、到水资源制约，经过考察论证，陕西省决定开发利用无定河地表水资源，建设王圪堵水库工程，以满足榆横煤化工区化工项目建设用水需求。榆横煤化工区是陕西省规划最大的煤化工园区之一，仅其一期项目的用水量就很大。据了解，远期解决水资源的方案包括引黄工程、南水北调、水资源置换等。除对水资源要求高外，多数煤化工企业对于环境影响较大，这与我国大力推行环境保护的现状存在冲突。中国石化经济技术研究院副总工程师舒朝霞曾表示，环境保护问题对煤化工产业的可持续发展存在重大挑战。国家工业和信息化部产业司副司长侯世国认为，我国应抓好现有的煤制油、煤制气等煤化工项目，遏制不顾条件、环境、经济状况的盲目上马，不在安排技术尚不成熟完
19、善的项目试点，积极引导在水资源丰富、生态条件允许的地方发展煤化工项目，发展大型煤制气、淘汰小型化肥企业，也鼓励大型煤炭企业与冶金等下游企业共同发展综合的煤化工项目。但从进度而言，今年能批量生产煤化工产品的公司目前只有威远生化和丹化科技。威远生化大股东的鄂尔多斯煤化工项目去年底已投产，丹化科技的乙二醇项目今年8月将上马，预计年内会有收益。今后煤化工的更多机会在新型煤化工，即煤制甲醇、煤烯烃、二甲醚和煤制油中，新型煤化工将在今后10余年获得大发展。同时，国家的煤化工产业政策是推动行业整合，扶植行业龙头企业，限制小企业，推动规模化发展，这被认定是已经进入的龙头企业的良好发展机遇期。我国煤化工产业应为
20、国民经济发展和社会进步提供优质能源保障，本人提出以下几点建议：1. 解决3个关键问题：（1）解决水供求不足，水资源是建设新型煤化工工程的重要基础条件；（2）拓宽资金筹措渠道，实行投资主体和投资方式的多元化；（3）重视组织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科学、高效的管理和经营模式2. 重视煤化工产品投资方向。现代煤化工产品大体可分为传统产品和能源替代品两大领域，对于前者应选择那些与石油化工路线相比具有比较优势的煤化工产品。能源替代产品是新型煤化工的潜在市场，前景广阔，是今后发展的重点，主要包括以下产品类别：（1）煤制油；（2）醇醚燃料；（3）甲醇制烯烃和甲醇制丙烯。新型煤化工与传统煤化工的
21、区别主要在于：采用洁净煤技术，先进的煤转化技术以及节能、降耗、节水、治污的新技术来发展具有竞争力的产品领域。3. 注意投资区位的选择。在项目选址时应侧重于煤炭资源条件良好，煤种与规划项目匹配程度高的地区。另外，如果当地煤化工发展具备一定基础，也有利于项目投产后产业链的进一步延伸。依据上述条件，山西、河南、云南、贵州、山东、安徽、宁夏、陕西、内蒙、新疆等传统产煤大省、自治区在发展煤化工方面具有较为明显的区位优势，而具体的工程项目必须着眼于坑口和煤、水资源条件具备的地区，直接将煤转化为二次清洁能源及化工产品。4综合发展“多联产”系统是今后的发展方向。多联产系统的工艺方面将煤化工、发电、建材、冶金等
22、相结合，产品方面应形成化学品、液体燃料、电力、热力、煤气、建筑材料和金属材料等关联生产，以达到资源、能源的充分利用和循环生产以及环境和经济效益最大化的目的。具有规模化、大型化、一体化、基地化等特征的多联产装置相对于单产的煤气化装置在综合投资规模、生产成本、能耗等关键指标上展现出巨大优势，是大型企业的发展方向5.自主知识产权的工艺技术开发及其产业化加大投入重视研发，积极支持和促进具有自主知识产权的工艺技术的开发及其产业化。在技术开发、工程化推进以及商业化运作等方面积累丰富的经验，为今后大规模产业化发展奠定扎实的基础几个重要的工程项目如下：（1）大型的高效洁净的加压气流床煤气化工程；（2）新工艺超
23、大型甲醇及二甲醚产业化示范工程；（3）煤炭直接液化和煤炭间接液化示范工程；（4）煤基甲醇制丙烯、煤基甲醇制烯烃示范工程；（5）整体煤气化联合循环发电及多联产示范工程；（6）煤制合成气与甲醇相结合的碳一化工系统工程；（7）煤制合成气直接还原铁矿石生产海绵铁及多联产示范工程。6. 煤化工体系关键设备和材料的国产化保持煤化工行业的竞争力，必须降低煤化工项目的单位投资，其中不断提高设备和材料的国产化率是重要因素之一。几个重要项目如下：加压干法气流床煤气化装置关键设备内件；超大型甲醇合成反应器；大型转动设备；耐腐蚀、耐磨蚀的新材料及重要阀门、管件等；特殊仪表；新型催化剂。结束语在本文的撰写过程中，霍林桃
24、老师作为我的指导老师，她治学严谨，学识渊博，视野广阔，为我营造了一种良好的学术氛围。置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了明确的学术目标，领会了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且还明白了许多待人接物与为人处世的道理。其严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力，与无微不至、感人至深的人文关怀，令人如沐春风，倍感温馨。正是由于她在百忙之中多次审阅全文，对细节进行修改，并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵的意见，本文才得以成型。在此向霍林桃老师表示深深地感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本论文能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使
25、我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向包头轻工职业技术学院，轻化工工程系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想借此机会感谢两年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师霍林桃老师，虽然我们是大二才认识，但她却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动，给我不厌其烦的指导。在此，特向她道声谢谢！这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究
26、的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。参考文献1 黎军.德士古水煤浆气化工艺概况J.安徽化工. 2001. 109 (1):4649.2 唐宏青,相宏伟.煤化工工艺技术评述与展望J.燃料化学学报, 2001, 29 (3): 193200.3 王传贤.水煤浆加压气化与联产甲醇、CO与煤气的三联供技术J.天然气化工.1998.23 (1):4044.4 李志远,张大晶,宋甜甜.壳牌煤粉加压气化技术J.化工进展, 2003, 22 (9): 998999.5 吕运江,王冬,赵绍民.德士古煤气制甲醇工艺浅析J.中氮肥.2004.5: 911.6 刘泽龙,金红光,高林.水煤浆与干粉给料方式两种IGCC系统的分析J.工程热物理学报.2003. 24 (1): 14.7 张声.资源、资金和技术制约煤化工N.证券时报, 2007-01-22(5).8 陈永.煤化工资源环境承载力分析J.现代化工,2007,(4).
