煤化工基礎知識

一、煤化工

以煤炭為原料經(jīng)化學方法將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后再進一

步加工成一系列化工產(chǎn)品或石油燃料的工業(yè)，稱之為煤化工。

二、元素分析

全面測定煤中所含化學成分的分析叫元素分析嘆燃燒有影響的成分包括碳、氫、氧、

氮、硫、灰分和水分，各化學元素成分用質(zhì)量白分數(shù)表示。

三、煤的工業(yè)分析

是利用煤在加熱燃燒過程中的失重進行定量分析，測定煤的水分、揮發(fā)分、固定碳和

灰分的成分。

四、煤里面都含有水分，水分的含量和存在狀態(tài)與外界條件和煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關。

根據(jù)水在煤里面的存在狀態(tài)，將煤中水分分別稱為外在水分、內(nèi)在水分以及同煤中礦

物質(zhì)結(jié)合的結(jié)晶水、化合水。

五、在煤的工業(yè)分析中測定的水分可分為收到基水分和分析基水分兩種。

六、煤的灰分

是指煤完全燃燒后剩下來的殘渣。這些殘渣兒乎全部來自于煤中的礦物質(zhì)。煤的組

成以有機質(zhì)為主體，有機質(zhì)主要曲碳、氫、氧、氮、硫5種元素組成。

七、煤的熱解一干憎

所謂煤的熱解，是指在隔絕空氣的條件下，煤在不同溫度下發(fā)生的一系列物理、化

學變化的復雜過程。其結(jié)果是生成氣體（煤氣）、液體（焦油）、固體（半焦或焦炭）

等產(chǎn)品。煤的熱解也稱為煤的干憎或熱分解。按熱解最終溫度不同可分為:高溫干鐳

900-1050?,中溫干?700—800?,低溫干500-600?o

八、煤的鋁甑（zeng）低溫干憎試驗

為了評定煤的煉油適合性以及干憎產(chǎn)物，常用鋁甑低溫干謂試驗方法。要點是：將

煤樣裝在鋁甑中，以一定程序加熱到510?,保持一定時間，測定所得的焦油、然解水和

半焦和煤氣的產(chǎn)率。評價煤的低溫干燥焦油產(chǎn)率時用空氣干燥基指標TaradoTarad,12%

稱為高油煤，Tarad=7—12%稱為富油煤，Tarad?7%稱為含油煤。

九、煤氣化爐的分類

1、我們按氣化爐中的流體力學條件分，只有三種：固定床、流化床、氣流床。

2、固定床的特點是簡單可黑。氣化劑與煤逆流接觸，氣化過程比較完全，然量利

用比較合理，熱效率較高。

3、氣流床技術是一種并流式氣化。其熱解、燃燒以及吸熱的氣化反應，兒乎是同

時發(fā)生的。

氣流床技術特點:粉煤進料、高溫氣化、液態(tài)排渣；

總之，氣化爐按壓力分可分為常壓氣化與加壓氣化。大于2MP&的氣化統(tǒng)稱為加壓

氣化。還可按排渣方式分為固態(tài)排渣或液態(tài)排渣。氣比殘渣以固態(tài)方式排出氣化爐的稱

固態(tài)排渣。氣化殘渣以液態(tài)方式排出乂經(jīng)急冷變成熔渣排出氣化爐外的稱為液態(tài)排渣。

十、煤氣化爐的發(fā)展一爐型介紹及特點

1、魯奇爐的特點是帶有夾套鍋爐固態(tài)排渣的加壓煤氣化爐，也稱為碎煤加壓氣

化。煤種要求：

使用塊煤(6-50mm),熱稔定性好，不能有黏結(jié)性，灰熔點不能太低，煤種適應性差

1.1優(yōu)點:業(yè)績多、運行穩(wěn)定;副產(chǎn)品附加值高(副產(chǎn)品：焦油、中油、石腦油、粗

酚、氨)；粗煤氣中含10%-12%甲烷，甲烷合成負荷低，投資省;氧耗低，空分投資

省，備煤系統(tǒng)相對簡單;設備國產(chǎn)化率高；

1.2缺點:煤鎖閥和灰鎖閥檢修頻繁;酚、氨回收系統(tǒng)開車困難;氣化流程長，操作性

對復雜;污水量大、成分復雜，處理難度大，達標排放不易，投資高；

煤種適應性差；

2、濕法加壓氣流床氣化技術一一GE的TEXACO水煤漿氣化技術

TEXACO氣化技術簡稱TCGP,是美國德士古公司發(fā)展起來的，后這項技術被GE收

購。GE公司的水煤漿爐是粉煤利用技術最早的成熟的技術，在國內(nèi)外有著廣泛的應

用。

煤種要求:使用面煤，可磨性好，成漿性好(60%以上較優(yōu))，灰熔點<1350?從分

<20%,煤種適應性差

3、干法加壓氣流床技術

3.1hell(ShellCoalGasficationProcess)氣化技術

Shell氣化工藝是由荷蘭國際石油公司開發(fā)的一種加壓氣流床粉煤氣化技術，簡稱

SCGPo

3.2西門子的GSP(GaskombiantSchwarzePumpe)氣化技術

國內(nèi)外使用GSP爐的有：德國黑水泵廠200MW帶水冷壁氣流氣化廠、捷克

SokolovskaUhelna

r140MW帶耐火傳氣流床氣化爐(720噸/天)；神化宇煤167萬噸甲醇制烯燒項

U,正在試車；山西蘭花45萬噸尿素項言丁，兗礦貴州開陽50萬噸合成氨項口在建.

3.3航天氣化爐HT-L

HT-L是曲北京航天萬源煤化工有限公司開發(fā)的、具有自有知識產(chǎn)權(quán)的干煤粉氣化

工藝。國內(nèi)使用HT?L的企業(yè)有：已運行的有安徽臨泉和河南濮陽年15萬噸/中醇項LI,

正在設訃、施工的有河南煤業(yè)中新化工股份有限公司30萬噸/年中醇裝置、山東魯西化

工30萬噸/年合成氨等13家。十一、干法與濕法的比較：

1、優(yōu)點：

備煤一一氣化一一變換

1、在變換過程中，粗煤氣變換裝置的任務是將粗煤氣中的co變換為H,以滿足合

成氣對中烷2

合成要求H/CO3.2,同時回收變換反應熱，最后將煤氣冷卻至40?送入低溫中醇洗裝

置。2

2、在變換過程中的煤氣水分離

工藝原理及流程簡述:利用無壓重力沉降原理、焦炭過濾吸附特性和煤氣水中不同

組分的密度差，把煤氣水中的含塵焦油、純焦油、油分離出來。利用氣體在液體中因壓

力降低溶解度減小的原理，經(jīng)閃蒸膨脹，分離出煤氣水中溶解的CO、CO、NH等氣

體。23

3、在變換過程中的酚、氨回收裝置

工藝原理及流程簡述:本裝置主要采用了萃取、精鐳、蒸鐳的工藝原理。十四（低

溫中醇洗

碎煤加壓氣化山于是逆流氣化，煤氣,出爐溫度低'粗煤氣成分復雜，其氣體組分包

括CO、H、2C0、CH、HS、有機硫、CH、CH、CH、CH、HCX.\、Ar以及焦油、脂

肪酸、酚、氨、石腦油、2422426384102

油、灰塵等。在這些組分中除CO、H、CH有效組分和'、Ar屬惰性氣體外，其余

所有組分包括C02422和硫化物都是需要脫除的有害雜質(zhì)，可見其凈化任務的艱巨?？v

觀當今各種氣體凈化，藝，能擔當此重任者非低溫中醇洗莫屬。這是因為只有低溫中醇

洗凈化才可以在同一裝置內(nèi)全部干凈地脫除各種有害成分，諸如CO、HS、COS、

CHS、HCN>NH、HO、C以上炷類（包括輕油、芳香繪、22410322

石腦油、烯桂及膠質(zhì)物等）以及其他化合物等。另外碎煤加壓氣化壓力較高，氣體

中CO、HS分壓22相對較高，所以本身就有利于發(fā)揮低溫中醇洗物理吸收的特性。

1、混合制冷

制冷方法的原理為相變制冷，所謂相變是指物質(zhì)積聚狀態(tài)的變化，在相變過程中，

山于物質(zhì)分子重新排列和分子運動速度改變就需要吸收或放出熱量，這種熱量稱為相

變熱。汽化、熔化、升華均屬相變過程，都有熱效應立生。

相變制冷就是利用某些物質(zhì)相變化時的吸熱效應使環(huán)境達到冷凍U的。任何液體

汽化時都產(chǎn)生吸熱效應，因此液體汽化被廣泛應用于制冷工業(yè)中。為低溫中醇洗生產(chǎn)

裝置提供冷量，并完成氨的制冷循環(huán)。

2、甲烷化技術

是20世紀70年代開始工業(yè)化實驗，試驗證明了煤氣中烷化可制取合格的合成天然

氣。CO轉(zhuǎn)化

率可達100%,C0轉(zhuǎn)化率可達98%,甲烷可達9概，低熱值達8300Kcal/Nm3o2甲烷

化合成工藝技術，建議選用國外工程公司技術（Topsoe、Davy.Lurgi通過技術經(jīng)濟交

流后確定）。

工藝描述:從低溫中醇洗來的合成氣主要成分有CH:15.2、CO:19.18、

CO:1.32、H:63.7o422合成氣首先進入硫吸收器用ZnO脫硫后，合成氣去甲烷化第一、

二、三、四反應器發(fā)生甲烷化化學反應：

C0+3H二CH+HO、C0+4H二CH+2H02422242

因中烷化反應是一個強放熱反應，因此采用逐級反應逐級回收反應熱，并在笫二中

烷化爐出口返回一部分循環(huán)氣以降低第一、第二主反應器入口CO、co的方法，來保

證中烷化反應熱的均衡，2

最終將CO完全反應掉，CO有較少的殘余。2

十五(天然氣干燥:常用干燥方法有冷分離法、固體吸收法、溶劑吸收法。十六(煤

制油工藝

360萬噸/年煤制油項tl為大型煤間接液化制油產(chǎn)業(yè)化項U，公稱規(guī)模為360萬噸/

年煤制油。項LI是以煤為原料和燃料，采用干粉煤氣化，藝制取合成氣，合成氣經(jīng)過

凈化后采用高溫漿太床F-T合成工藝制取中間油品，再經(jīng)過油品加工裝置制取成品

油。

工藝生產(chǎn)裝置包括六大裝置，即空分裝置、氣化裝置、凈化裝置、尾氣轉(zhuǎn)化裝置、

油品合成裝置和油品加工裝置。

1.精脫硫技術方案選擇

本單元的原料為低溫中醇洗后的變換氣和非變換氣，總硫含量為0.Ippm,為滿足F-

T合成反應要求，需要將硫含量進一步脫至小于0.05ppm，屬于氣體精細脫硫，應采

用干法脫硫技術。原料氣的主要硫成分為HS和COS,溫度為常溫，常用的常溫干法脫

流劑主要是氧化鋅或特種氧化鐵，本項口原2

料氣的特點是來自低溫中醇洗的脫硫氣,含硫量非常低，采用的是干法精細脫硫技

術。其中：費托(F-T)合成已成為煤炭間接液化制取各種燒類及含氧化合物的重要方法

之一°

費托(F-T)合成的反應式是指費托(F-T)合成是CO和H2在催化劑作用下，反應生成

以液態(tài)桂類為主要產(chǎn)品的復雜反應系統(tǒng)。

總的來講，是CO加氫和碳鏈增長的放熱反應，生成以液態(tài)為主的烷桂和烯炫，同

時還有一些副反應(如生成中烷、醇類、醛類和碳)的反應。

2.油品合成裝置：

是將凈化后的合成氣.經(jīng)過F-T合成工藝制取羥質(zhì)石腦油、穩(wěn)定重油和精濾蠟等中間

產(chǎn)品，為維持系統(tǒng)惰性氣體的平衡，需要排出一定量的合成氣。油品合成裝置包括F-T

合成單元、還原單元、蠟過濾單元、脫碳單元、膜分離單元。

3.油品加工裝置

3.1加氫反應部分

加氫反應部分的換熱流程通常有兩種:一種為單相換熱，爐后混油；另一種為混相

換熱，部分爐前混氫。

3.1.1加氫反應產(chǎn)物分離部分

加氫反應產(chǎn)物分離流程通常有兩種:一種為冷高分流程；另一種是熱高分流程。

冷高分流程:通常全部的反應產(chǎn)物經(jīng)過空冷器后進行氣液分離叫做冷高分流程。

熱高分流程:全部反應產(chǎn)物在空冷器前在某溫度下先進行一次氣液分離，閃蒸出的

油氣再經(jīng)換熱空冷后進行二次分離，稱之為熱高分方案或溫高方案。

3.2加氫精制的主要反應有：

加氫脫硫(HDS)、加氫脫氮(HDN)、加氫脫氧(HDO)和加氫脫金屬(HDM)反應以及

烯桂和芳桂(主要是稠環(huán)芳桂)的加氫飽和反應;此外，還有少量的開環(huán)、斷鏈和縮合反

應。

加氫精制的LI的是將非桂類物質(zhì)含有的雜原子硫、氮、氧分別轉(zhuǎn)化為硫化氫

(HS)、氨(NH)、23水(H0),有機金屬化合物轉(zhuǎn)化為金屬硫化物而加以脫除，其主體部分

生產(chǎn)相應的坯類。2

3.3加氫裂化單元

加氫裂化(記為HC-Hydrocracking)炷類在氫壓合催化劑存在下,?5()%的原料油轉(zhuǎn)化

為產(chǎn)品分子小于原料分子的加氫過程。

4.尾氣轉(zhuǎn)化裝置

是將尾氣中的桂類組分先轉(zhuǎn)化為合成氣，合成氣經(jīng)變換和MDEA(N,甲基二乙醇胺)

脫碳后生成富氫氣體，再經(jīng)PSA制氫裝置脫除其中的惰性氣組分，為全廠提供純氫。

十七、新疆廣匯哈密新能源項H工藝技術介紹

項kJ生產(chǎn)裝置顯著特點:技術先進、工藝成熟、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。主裝置采用

了兩項國產(chǎn)化技術(碎煤加玉氣化和9塔流程低溫中醇洗技術)、引進了五項先進成熟

的國際專