1、煤氣化技術(shù)應(yīng)用分析Coal gasification technology application is analyzed 摘要煤氣化技術(shù)作為煤炭深度加工、轉(zhuǎn)化的先導(dǎo)技術(shù)，是潔凈煤技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展技術(shù)之一本文主要對(duì)代表性的煤氣化技術(shù)(固定床(移動(dòng)床)氣化；流化床氣化；氣流床氣化)進(jìn)行了分析，并得出煤氣化技術(shù)更適應(yīng)現(xiàn)代煤化工的發(fā)展關(guān)鍵詞煤氣化；潔凈煤技術(shù)；固定床(移動(dòng)床)氣化；流化床氣化；氣流床氣化abstract coal gasification technology as the premise of coal deep processing and conversion technolog

2、y, is one of the priority to the development of technology of clean coal technology. This article mainly to the representative of the coal gasification technology (fixed bed, moving bed gasification, fluidized bed gasification; air flow bed gasification) are analyzed, and concluded that coal gasific

3、ation technology is more adapt to the development of modern coal chemical industry. key words coal gasification; Clean coal technology; Fixed bed, moving bed gasification; Fluidized bed gasification; Air flow bed gasification 【中圖分類號(hào)TQ53 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 【文章編號(hào)1004-7077【2012)050105一O5我國以煤炭為主要能源，以前從煤炭中獲取能量的方式主要

4、是燃燒，造成了資源大量浪費(fèi)、環(huán)境污染嚴(yán)重因此大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，高效清潔地利用我國煤炭資源，對(duì)于促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足國民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展的需要，具有極其重要的戰(zhàn)略意義煤氣化是潔凈煤技術(shù)的龍頭它是發(fā)展煤基化學(xué)品、煤基液體燃料、煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)等過程工業(yè)的基礎(chǔ) ，是潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵性技術(shù)，也被認(rèn)為是最清 吉的煤轉(zhuǎn)化利用方式1 煤氣化的發(fā)展從煤氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程來看，早期的煤氣化大都使用塊煤和小粒煤為原料制合成氣如各種常壓移動(dòng)床氣化爐、魯奇加壓氣化爐及流化床中的恩德爐氣化、U gas氣化和灰熔聚煤氣化等氣化方法，通稱為第一代煤氣化工藝進(jìn)入20世紀(jì)80 年代后，煤氣化技術(shù)取得了重

5、大成果并進(jìn)行了商業(yè)化運(yùn)行，其采用先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器，以干粉煤或水煤漿為原料，加壓氣化，如Texaco法、Shell法、GSP 粉煤氣化技術(shù)和四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化等，通稱為第二代煤氣化工藝 2 煤氣化技術(shù)分析煤氣化技術(shù)按氣化爐內(nèi)固體和氣化劑的接觸方式不同分為固定(移動(dòng))床氣化、流化床氣化、氣流床氣化、熔融床氣化，目前已經(jīng)工業(yè)化運(yùn)行的只有前三種21 固定(移動(dòng))床氣化工藝在氣化過程中，塊煤或碎煤由氣化爐頂部加人，氣化劑由底部入，煤料與氣化劑逆流接觸，逐漸完成煤炭由固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化，煤料的下降速度相對(duì)于氣體的上升速度而言很慢，未達(dá)到流化速度，故稱為固定床(移動(dòng)床)氣化 J固定床氣化的代表工藝有常壓

6、固定層間歇式無煙煤(或焦炭)氣化技術(shù)、常壓固定層無煙煤(或焦炭)富氧連續(xù)氣化技術(shù)、魯奇加壓氣化技術(shù)等211 常壓固定層間歇式無煙煤(或焦炭)氣化技術(shù)以無煙煤或焦炭為原料，水蒸氣為氣化劑進(jìn)行常壓移動(dòng)床氣化該技術(shù)氣化效率低，操作繁雜，單爐生產(chǎn)能力較差，環(huán)境污染嚴(yán)重，屬于將逐步淘汰的工藝收稿日期20120619作者簡介】李風(fēng)剛(1973一)，男，山東成武人，棗莊學(xué)院化工與材料科學(xué)學(xué)院碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事煤炭深加工及其設(shè)備開發(fā)方面的研究_212 魯奇加壓氣化技術(shù)魯奇加壓氣化技術(shù)與常壓氣化技術(shù)類似，只是在高于常壓條件下氣4t=，采用固態(tài)排渣，煤種適用性較廣，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：加壓氣化可以使用劣質(zhì)煤氣化；

7、生產(chǎn)能力高；低氧耗，低溫操作、碳效率高、氣化效率高 但其只能以塊煤為原料，不僅原料昂貴，氣化強(qiáng)度低，而且氣一固逆流換熱，合成氣復(fù)雜，并且甲烷體積含量大魯奇加壓氣化技術(shù)在合成氨、甲醇、城市煤氣和合成油中都有應(yīng)用，山西天脊集團(tuán)采用該氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氨，運(yùn)行狀況較好通過表21對(duì)以上氣化爐進(jìn)行比較表2一l 幾種固定床(移動(dòng)床)工藝比較22 流化床氣化212藝流化床技術(shù)是以粒度為010mm 的小顆粒煤為氣化原料，以空氣、氧氣或富氧和蒸汽為氣化劑，氣體從爐內(nèi)氣化板自上而下經(jīng)過床層，通過控制氣化劑的流速，使碎煤處于流化狀態(tài)，在充分?jǐn)嚢韬头祷斓臈l件下，煤粉與氣化劑充分接觸，發(fā)生氧化和熱傳遞過程，故被稱為流化床

8、造氣(又稱沸騰床)流化床氣化爐的代表有德國的恩德爐，美國的U Gas氣化爐，國內(nèi)主要有中科院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā)的灰熔聚流化床粉煤氣化爐221 恩德爐氣化恩德爐屬于改進(jìn)后的溫克勒氣化爐，氣化技術(shù)的核心由三部分組成：一是沸騰床粉煤氣化發(fā)生爐(以下稱恩德爐)；二是沸騰床粉煤氣化裝置及使用該裝置生產(chǎn)煤氣的方法；三是廢熱鍋爐系統(tǒng)該氣化爐適用褐煤及長焰煤等，主要用于生產(chǎn)燃料氣和合成氨原料氣等操作可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá)92 主要缺點(diǎn)是氣化壓力為常壓，單爐氣化能力相對(duì)比較低，有效氣體含量較低且含氮高，產(chǎn)品氣中CH 體積分?jǐn)?shù)高達(dá)15 2O ，環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問題有待解決222 U gas氣1七U ga

9、s氣化工藝由美國煤氣工藝研究所(GTI)于20 世紀(jì)70年代開發(fā)，屬于單段流化床粉煤氣化工藝，采用灰團(tuán)聚方式操作其特點(diǎn)是灰渣的形成和排渣方式是團(tuán)聚排渣，與固態(tài)排渣相比，降低了灰渣中的碳損失；與液態(tài)排渣相比，減少了灰渣帶走的熱損失，從而提高r氣化過程的碳利用率煤種適用性極廣，主要定位于氣化劣質(zhì)煤，對(duì)高灰、高硫和高水分煤的氣化有較大優(yōu)勢(shì)但依然存有不足排出的灰渣經(jīng)灰冷器，然后經(jīng)輸灰系統(tǒng)送至灰倉，灰冷器的密封較難解決，運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生灰冷器堵塞等情況，影響氣化爐的正常生產(chǎn)223 灰熔聚煤氣化灰熔聚煤氣化技術(shù)由中科院山西煤化所開發(fā)成功，屬于流化床氣化爐氣化爐是一個(gè)單段流化床，可在流化床內(nèi)一次實(shí)現(xiàn)煤的破碎、

10、脫揮發(fā)分、氣化、灰團(tuán)聚及分離、焦油及酚類的裂解該技術(shù)具有投資少，生產(chǎn)成本低，碳的利用率高等優(yōu)點(diǎn)其缺點(diǎn)是有效氣體成分較低、產(chǎn)品氣中CH 體積分?jǐn)?shù)較高；其次是氣化壓力低、單爐產(chǎn)氣量小通過表22對(duì)以上流化床氣化爐進(jìn)行了相應(yīng)比較_23 氣流床氣化技術(shù)氣流床氣化是將氣化劑(氧氣和水蒸氣)夾帶著煤粉或煤漿，通過特殊噴嘴送人氣化爐內(nèi)在高溫輻射下，煤氧混合物瞬間著火、迅速燃燒，產(chǎn)生大量熱量在爐內(nèi)高溫條件下，所有干餾產(chǎn)物均迅速分解，煤焦同時(shí)進(jìn)行氣化，生產(chǎn)以CO 和H：為主要成分的煤氣和液態(tài)熔渣典型的氣流床煤氣化技術(shù)，國外有美國德士古(Texaco)公司(現(xiàn)屬于GE 公司)水煤漿氣化技術(shù)、荷蘭殼牌(Shel1)粉

11、煤氣化技術(shù)和德國未來能源公司的GSP粉煤氣化技術(shù)，國內(nèi)有四噴嘴對(duì)置-t：zk煤漿氣化爐、四噴嘴干煤粉加壓氣化爐、二段干煤粉加壓氣化爐和HT L航天爐等231 德士古水煤漿氣化技術(shù)德士古水煤漿氣化技術(shù)由美國德土古公司在重油氣化的基礎(chǔ)上開發(fā)成功的煤氣化技術(shù)，屬于氣流床濕法加料、液態(tài)排渣的加壓氣化技術(shù)德士古水煤漿氣化技術(shù)是目前商業(yè)運(yùn)行較好的煤氣化技術(shù)該氣化技術(shù)對(duì)煤種適應(yīng)性廣、合成氣質(zhì)量較好，產(chǎn)品氣中(CO+H：)可達(dá)80 左右，甲烷含量低但其也包含一些不足之處，僅適宜于氣化低灰分、低灰熔融性溫度的煤；比氧耗和比煤耗較高；氣化爐耐火磚使用壽命較短；氣化爐燒嘴使用壽命較短，需停車進(jìn)行檢查、維修或更換噴嘴

12、頭部 J對(duì)管道及設(shè)備的材料選擇要求嚴(yán)格，一次性投資比較高232 殼牌(Shel1)粉煤氣化技術(shù)Shell煤氣化技術(shù)簡稱SCGP，是由荷蘭Shell國際石油公司開發(fā)的一種加壓氣流床粉煤氣化技術(shù) Shell煤氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)較為突出：可氣化煙煤、褐煤、石油焦等IN料，使煤炭得以充分利用其中的硫化物被還原成硫磺，可作為化工行業(yè)的rN料；灰分則被回收用來制造建筑材料；氣化過程無廢氣排放，對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響但其依然存在不足，如Shell煤氣化的指標(biāo)數(shù)據(jù)是在發(fā)電上得到的，并不完全適合于氫、氨、醇的生產(chǎn)；水冷壁管對(duì)水質(zhì)及相關(guān)設(shè)備有較高要求；高壓氮?dú)饨Y(jié)合超高壓氮?dú)獾挠昧窟^大，部分抵消了其節(jié)能的優(yōu)勢(shì)在國內(nèi)市場(chǎng)上，

13、殼牌煤氣化技術(shù)主要用于生產(chǎn)合成氨、尿素、甲醇以及合成氫燃料等的IN料氣在未來的發(fā)展道路上，隨著化工企業(yè)多聯(lián)產(chǎn)道路的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤一化一電一熱的聯(lián)合，就要將殼牌等煤氣化技術(shù)與分布式能源系統(tǒng)相結(jié)合233 GSP粉煤氣化技術(shù)為了進(jìn)一步開發(fā)褐煤及其它煤種的氣化，原民主德國的黑水泵公司于1976年開發(fā)了GSP粉煤氣化技術(shù) JGSP氣化技術(shù)氣化原料來源廣泛，氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)物完全無焦油，燒嘴使用壽命長，投資及運(yùn)行成本較低，兼?zhèn)銽exaco和Shell氣化爐的優(yōu)點(diǎn)，自上而下的噴射和內(nèi)水冷壁結(jié)構(gòu)，六通道的燒嘴也比較合理，是一種有廣闊發(fā)展前景的氣化技術(shù)神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)在建的五座2000 mg： 氣化能力的

14、氣化爐和山西蘭花煤化 】07 棗莊學(xué)院學(xué)報(bào) 2012年第5期T 有限責(zé)任公司兩座同樣的氣化爐，都采用了西門子GSP氣化技術(shù)，這是該技術(shù)在國內(nèi)煤化工項(xiàng)目中首次應(yīng)用234 四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化華東理工pk：-、水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心與充礦集團(tuán)有限公司合作開發(fā)的四噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)打破了國外對(duì)我國大型煤氣化技術(shù)的壟斷該技術(shù)與德上古氣化技術(shù)最大的不同是，它將德qz古單噴嘴改為對(duì)置式四噴嘴，從而強(qiáng)化了傳質(zhì)傳熱過程，氣化效果較好 J采用直接換熱式含渣水處理工藝；采用蒸汽進(jìn)入熱水室與循環(huán)灰水直接接觸換熱，蒸發(fā)熱水塔實(shí)現(xiàn)熱量的回收該氣化爐最大優(yōu)勢(shì)之一是整個(gè)爐膛溫度分布均勻，最高與最低溫度差

15、一般為50150oC，最高溫度也不超過1300(2不足之處是出現(xiàn)氣化爐拱頂磚沖刷嚴(yán)重和拱頂超溫問題，氣化爐內(nèi)向下的撞擊流有可能直接沖向氣化爐出口，形成“短路”現(xiàn)象，從而影響裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性和氣化效率該技術(shù)到目前為止在國內(nèi)已推廣了30余家，共20多臺(tái)氣化爐如兗礦集團(tuán)有限公司、山東華魯恒升44：工股份有限公司均采用該技術(shù)通過表23對(duì)以上氣流床技術(shù)技術(shù)進(jìn)行了比較3 結(jié)論三種氣化技術(shù)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要從煤種的適用性、技術(shù)的成熟性、工藝的先進(jìn)性、投資大小以及環(huán)境負(fù)荷等方面綜合考慮采用哪種氣化技術(shù)合適Lurgi固定床氣化技術(shù)，由于粗煤氣中甲烷含量較高，適合,ql作城市煤氣聯(lián)產(chǎn)化工產(chǎn)品，以溫克勒和灰熔聚技術(shù)

16、為代表的流化床技術(shù)則被廣泛應(yīng)用于中小型化512企業(yè)而Shell、GSP 等氣流床氣化技術(shù)作為現(xiàn)代煤氣化的發(fā)展方向之一，可用于大規(guī)模生產(chǎn)裝置中 煤氣化是煤化工的核心技術(shù)，未來時(shí)期要加強(qiáng)我國自主創(chuàng)新的氣化技術(shù)的開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化推廣和應(yīng)用，鼓勵(lì)和支持企業(yè)使用我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)參考文獻(xiàn)1錢伯章煤炭氣化的國內(nèi)外技術(shù)進(jìn)展述評(píng)J西部煤化工，2007，(2)：5172曹征彥中國潔凈煤技術(shù)M北京：中國物質(zhì)出版社，19983馮振堂，徐麗萍，王國祥固定床煤氣發(fā)生爐制氣技術(shù)進(jìn)展J小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)，2006，27(2)：17194JCvan Dyk，MJKeyser，MCoertzenSyngas produc

17、tion from South African coal sources using SasolLurgi gasifiersJInternational Journal of Coal Geology，2006，65，65：2432535蘇萬銀煤氣化方法的比較及分析J煤化工，2010，(3)：10146謝書勝，鄒佩良，史瑾燕德士古水煤漿氣化、Shell氣化和GSP氣化工藝對(duì)比J，當(dāng)代化工，2008，37(6)：6666687郭樹才煤化工工藝學(xué)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：1981998譚成敏，曹召軍GSP粉煤氣化技術(shù)引進(jìn)方案的優(yōu)化J煤化工，2008，(1)：919宋羽，蔣甲金多噴嘴對(duì)置式

18、水煤漿氣化技術(shù)J山東化工，2011，1(40)：555610劉霞，田原宇，喬英云國內(nèi)外氣流床煤氣化技術(shù)發(fā)展概述J化工進(jìn)展，2010，(29)：12012411汪家銘Shell煤氣化技術(shù)在我國的應(yīng)用概況及前景展望J產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2009，(3)：52591煤的液化技術(shù)11發(fā)展概況煤直接液化技術(shù)的研究始于20世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)德國是世界上最早研發(fā)此項(xiàng)技術(shù)的國家。煤液化技術(shù)的迅速發(fā)展。是在20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)之后。德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)的煤液化新工藝有幾十種。其中有幾種先進(jìn)的技術(shù)完成了50td一收稿日期：20080521作者簡介：郝學(xué)民(1973一)，男，2004年畢業(yè)于鄭州大學(xué)，工程師，

19、現(xiàn)主要從事焦?fàn)t煤氣凈化工藝技術(shù)管理工作。600td(液化用煤)的大型中試，設(shè)計(jì)出日產(chǎn)5萬桶液化油的工廠。比較著名的直接液化工藝有：溶劑精煉法(SRC一1，SRC一2)，供氫溶劑法(EDS)，氫煤法(HCoal)，前蘇聯(lián)可燃物研究所法(NTN)，德國液化新工藝，日澳褐煤液化，煤與渣油聯(lián)合加工法，英國的溶劑萃取法和日本的溶劑分離法等，它們?cè)诠に嚭图夹g(shù)上取得了不同程度的突破。煤炭間接液化技術(shù)主要有：南非Sas01公司的F-T合成技術(shù)荷蘭Shell公司的SMDS技術(shù)，Mobil公司的MTG合成技術(shù)等。國外還有一些先進(jìn)的合成技術(shù)。如丹麥Tops歸公司的Tigas法和美國Mobil公司的STG法等。12反

20、應(yīng)機(jī)理及工藝過程121直接液化機(jī)理煤加氫液化的機(jī)理是煤受熱分解及產(chǎn)生的不穩(wěn)定自由基碎片進(jìn)行加氫裂解。使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高分子煤轉(zhuǎn)化成HC原子比較高的低分子液態(tài)產(chǎn)物和少量的氣態(tài)烴。一般認(rèn)為。煤的直接液化的反應(yīng)歷程以順序反應(yīng)鏈為主2】主要反應(yīng)可用以下方程式表示：RCHjCH2一R一RCH2+RCH2RCH2+R 7CH2+2H一RCH3+RCH3122直接液化過程在隔絕空氣的條件下把煤加熱到400一450使其熱解。在熱解條件下，加氫氣、加催化劑、加壓至20MPa30肝a，生成各種液化油，其反應(yīng)條件不同，就得到不同種類的油。123間接液化過程先將煤進(jìn)行氣化制成合成氣(氫氣和一氧化碳)，溫度為270350；

21、然后在催化劑的作用下，加壓合成汽油壓力為25MPa一3O肝a。一般認(rèn)為，煤的間接液化是通過下列步驟進(jìn)行的，即：(1)煤的氣化；(2)合成氣的轉(zhuǎn)變；(3)粗合成氣的轉(zhuǎn)變；(4)合成反應(yīng)；(5)合成氣的加工。13煤液化技術(shù)分類131直接液化技術(shù)分類煤的直接液化是在溶劑油存在的條件下。通過高壓加氫使煤液化的方法根據(jù)溶劑油和催化劑的不同、熱解方法和加氫方式的不同及工藝條件的不同可以分為以下幾種工藝。1311溶解熱解液化法利用重質(zhì)溶劑對(duì)煤熱解抽提可制得低灰分的提油物；利用輕質(zhì)溶劑在超l臨界條件下抽提，可得到重質(zhì)油為主的油類。此法不用氫氣，前一種工藝產(chǎn)率雖高，但產(chǎn)品仍為固體，后一種工藝抽提率不太高。131

22、2溶劑加氫抽提液化法如SRC和EDS等，使用H2，但壓力不太高，溶劑油有明顯的作用：及時(shí)分散催化劑和反應(yīng)物、溶解H：等。1313高壓催化加氫法如德國的新老液化工藝和美國的氫煤法等屬于這一類。1314煤和渣油聯(lián)合加工法以渣油為溶劑，與煤一起通過反應(yīng)器，不用循環(huán)油。渣油同時(shí)發(fā)生加氫裂解，轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。美國、加拿大、德國和前蘇聯(lián)等各有不同的工藝。1315干餾液化法煤先熱解得到焦油然后對(duì)焦油進(jìn)行加氫裂解和提質(zhì)。1316地下液化法將溶劑注入地下煤層使煤解聚和溶解，加上流體的沖擊力使煤崩散。未完全溶解的煤則懸浮于溶劑中。用泵將溶液抽出并分離加工。此法可以實(shí)現(xiàn)煤的就地液化，不必建井采煤，所以很實(shí)用，但還存在

23、許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。132間接液化工藝分類由于煤間接液化最經(jīng)典的費(fèi)一托合成過程受SchulzF10ry分布的限制對(duì)于生成汽、柴油等液體燃料的選擇性并不理想，為了提高汽、柴油等有用產(chǎn)品的選擇性一些公司研究開發(fā)了多種改進(jìn)型或全新型的間接液化技術(shù)。間接液化工藝中最經(jīng)典的是費(fèi)一托合成法，除此之外還有如下幾種3】。1321 MTG合成技術(shù)對(duì)MTG過程Mobil公司開發(fā)了兩種反應(yīng)器系統(tǒng)，即絕熱固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。與固定床反應(yīng)器相比流化床的優(yōu)點(diǎn)是可以在高溫下移出反應(yīng)熱，催化劑與反應(yīng)物混合接觸良好，催化劑由于進(jìn)行連續(xù)再生維持高活性。以及可以利用反應(yīng)熱來蒸發(fā)甲醇原料等。1322 Mobil兩段法在此工藝

24、中，第一段漿態(tài)床反應(yīng)器使堿性鐵催化劑懸浮于液體介質(zhì)中(例如費(fèi)一托合成的生成油)，然后將合成氣以鼓泡形式通過漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。生成費(fèi)一托合成產(chǎn)物進(jìn)入第二段ZSM一5分子篩固定床進(jìn)行改質(zhì)處理，以生成高品質(zhì)的油類產(chǎn)品。1323 MFT兩段法這一過程采用兩個(gè)串聯(lián)的固定床反應(yīng)器。合成氣經(jīng)凈化后。進(jìn)入裝有費(fèi)一托合成催化劑的第一段反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，所生成的C。一C柏寬餾分烴類、水、少量含氧化合物隨即進(jìn)入裝有分子篩催化劑的第二段反應(yīng)器，以進(jìn)行烴類的催化改質(zhì)反應(yīng)如低級(jí)烯烴的聚合、環(huán)化、芳構(gòu)化、高級(jí)烴類的加氫裂化以及含氧化合物的縮水等。這一改質(zhì)過程可使產(chǎn)物餾分由原來的C一C帥縮J、到C1一C10。2煤液化典型工

25、藝過程21德國IGoR工藝20世紀(jì)70年代。德國魯爾煤炭公司與VEBA石油公司和DMT礦冶及檢測(cè)技術(shù)公司合作。開發(fā)出了比德國原工藝先進(jìn)的新工藝，稱為IGoR工藝。其主要特點(diǎn)是：反應(yīng)條件苛刻(溫度470，壓力30肝a)；催化劑使用鋁工業(yè)的廢渣(赤泥)；液化反應(yīng)和加氫精制在一個(gè)高壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行可一次得到雜原子含量極低的液化精制油；循環(huán)溶劑是加氫油，供氫性能好，液化轉(zhuǎn)化率高。工藝流程：煤與循環(huán)溶劑、催化劑、氫氣依次進(jìn)人煤漿預(yù)熱器和煤漿反應(yīng)器反應(yīng)后的物料進(jìn)入高溫分流器由高溫分流器下部減壓閥排出的重質(zhì)物料經(jīng)減壓閃蒸分出殘?jiān)烷W蒸油，閃蒸油又通過高壓泵打入系統(tǒng)與高溫分離器分出的氣體及清油一起進(jìn)入第一固定床反

26、應(yīng)器在此進(jìn)一步加氫后進(jìn)入分離器，中溫分離器分出的重質(zhì)油作為循環(huán)溶劑氣體和輕質(zhì)油蒸氣進(jìn)入第二固定床反應(yīng)器又一次加氫再通過低溫分離器分離出提質(zhì)后的輕質(zhì)油品氣體再經(jīng)循環(huán)氫壓機(jī)壓縮后循環(huán)使用。為了使循環(huán)氣體中的氫氣濃度保持在所需的水平，要補(bǔ)充一定數(shù)量的新鮮氫氣。液化油經(jīng)兩步催化加氫已完成提質(zhì)加工過程。_油中的N和S含量降低到10數(shù)量級(jí)。此產(chǎn)品可直接蒸餾得到直餾汽油和柴油，汽油只要再經(jīng)重整，就可獲得高辛烷值產(chǎn)品。柴油只需加少量添加劑即可得到合格產(chǎn)品。與其他煤直接液化工藝相比，IGOR工藝具有最大的煤處理能力，IGOR工藝中的煤液化反應(yīng)器空速為036tm3h050tm3h。在同樣大小反應(yīng)器的條件下IGOR

27、工藝的生產(chǎn)能力比其他煤液化工藝高50一100。由于煤液化粗油提質(zhì)加工與煤的液化集為一體，德國IGOR煤液化工藝產(chǎn)出的煤液化油不僅收率高而且油品質(zhì)量好。22南非S雛ol公司的煤間接液化南非Sasol公司SasolI廠、SasolII廠和Saso卜I廠的主要產(chǎn)品有汽油、柴油、蠟、乙烯、丙烯、聚合物、氨、醇、醛、酮等113種。年處理煤炭總量達(dá)4 590萬t年總產(chǎn)量達(dá)760萬t，其中油品占60左右。在技術(shù)方面南非Sas01公司經(jīng)歷了固定床技術(shù)原煤(1950年一1980年)、循環(huán)流化床(1970年一1990年)、固定流化床(1990年一)、漿態(tài)床(1993年一)4個(gè)階段。目前3個(gè)Sas01廠采用的F-T

28、合成技術(shù)每年用25Mt煤，生產(chǎn)出約5Mt液體燃料。Sas01煤合成油技術(shù)經(jīng)過40年的發(fā)展現(xiàn)已處于領(lǐng)先地位。221合成氣生產(chǎn)根據(jù)資料介紹，Sasol公司用年輕的不黏結(jié)煙煤作為原料通過固態(tài)排渣。魯奇氣化爐得到合成氣。Saso卜I廠原來的氣化爐內(nèi)徑為36m每臺(tái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)粗煤氣25 000mah。長期的運(yùn)行實(shí)踐證明：原料煤灰含量影響灰熔融性溫度：氣化爐燃燒層的最佳操作溫度在灰結(jié)渣溫度以下并且接近該數(shù)值。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)：噴人氣化爐的蒸汽溫度較低時(shí)，有利于節(jié)省蒸汽和提高氣化爐的產(chǎn)率。氣化爐燃燒層的溫度由噴人氣化爐中的水蒸氣量來調(diào)節(jié)。從氣化爐出來的粗煤氣經(jīng)冷卻后，分離出焦油、中油等。輕組分油通過加氫精制后，加入汽

29、油中使用。Saso卜I廠的重組分(雜酚油和瀝青)直接銷售。煤氣水中的酚通過魯奇溶劑脫酚裝置逆流溶劑萃取回收。精制后銷售。氨則從水中氣提出來，轉(zhuǎn)化成化肥，廢水經(jīng)生化處理后。和新鮮水混合重新使用。222合成氣的液化預(yù)熱的合成氣經(jīng)反應(yīng)器底部進(jìn)入通過氣體分布器均勻地向上進(jìn)入到液態(tài)蠟及催化劑顆粒組成的漿態(tài)相中。在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱通過分布在反應(yīng)器內(nèi)部的底管，移出反應(yīng)器。反應(yīng)生成的輕組分從反應(yīng)器頂部以氣態(tài)形式離開反應(yīng)器。Sas01公司生產(chǎn)液體燃料及化工產(chǎn)品最有前途的2種反應(yīng)器為漿態(tài)床反應(yīng)器和固定流化床反應(yīng)器。漿態(tài)床反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，投資少，克服了反應(yīng)尺寸、能力、壓力等諸多方面

30、的局限。傳熱效果好，反應(yīng)溫度易控制，產(chǎn)品分布易控制，催化劑可以在線加入與排出，催化劑用量少。固定流化床反應(yīng)器也稱為改進(jìn)的SYNTHOL反應(yīng)器它與在Sas01公司應(yīng)用的循環(huán)流化床反應(yīng)器的最大不同在于：它不把催化劑輸送到反應(yīng)器的外面去。它的催化劑床層雖也因被合成氣的氣流攜帶而膨脹。但膨脹的催化劑床層限于反應(yīng)器內(nèi)。因而它具有節(jié)省投資和提高熱效率等優(yōu)點(diǎn)。23 日本NEDOL工藝日本于20世紀(jì)80年代初，專門成立了日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDOL)，負(fù)責(zé)“陽光計(jì)劃”的實(shí)施。組織十幾家大公司合作開發(fā)出了新的NEDOL煙煤液化法。該工藝的特點(diǎn)是：反應(yīng)壓力較低(17MPa19MPa)，反應(yīng)溫度為45

31、5465催化劑采用合成硫化鐵或天然硫鐵礦，固液分離采用減壓蒸餾的方法；配煤漿用的循環(huán)溶劑單獨(dú)加氫，可提高溶劑的供氫能力；液化油含有較多雜原子，還必須提質(zhì)才能獲得產(chǎn)品。24 美國HIT工藝該工藝是兩段催化法采用近十年開發(fā)的懸浮床反應(yīng)器和HIT擁有專利的鐵基催化劑GELCATTM)。其主要反應(yīng)特點(diǎn)是：反應(yīng)條件比較溫和(反應(yīng)溫度為440一450。反應(yīng)壓力為17MPa)；采用特殊的液體循環(huán)沸騰床反應(yīng)器，達(dá)到全混反應(yīng)模式；催化劑采用HIT專利技術(shù)制備的鐵系膠狀高活性催化劑，用量少：在高溫分離器后面串聯(lián)在線加氫固定床反應(yīng)器，對(duì)液化油進(jìn)行加氫精制；固液分離采用臨界溶劑萃取的方法，從液化殘?jiān)凶畲笙薅鹊鼗厥罩?/p>

32、質(zhì)油，從而大大提高了液化油收率【6】。25 SheU公司技術(shù)Shell公司開發(fā)的中間餾分油(SS)工藝由合成石蠟烴(HPS)和石蠟烴的加氫裂解或加氫異構(gòu)化(HPC)2個(gè)反應(yīng)過程制取發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。合成過程使用的是固定床反應(yīng)器。該技術(shù)已于1993年在馬來西亞建成以天然氣為原料、生產(chǎn)能力為50萬ta的合成油工廠主要產(chǎn)品為柴油、煤油、石腦油和蠟。此外中國科7：院山西煤炭化學(xué)研究所于2002年6月建成投產(chǎn)了設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)千噸級(jí)合成油的煤炭間接液化中試廠。其合成技術(shù)主要特為：采用漿態(tài)床反應(yīng)器，在線補(bǔ)加催化劑，反應(yīng)器的負(fù)荷率彈性大反應(yīng)條件控制和產(chǎn)品分布穩(wěn)定；催化劑的制造成本比較低；系統(tǒng)的H2C0比的波動(dòng)彈性大

33、，適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活性大；甲烷化率低，系統(tǒng)反應(yīng)效率高；合成油產(chǎn)品中約70以上為石蠟烴柴油十六烷值高達(dá)70。在國內(nèi)外還有許多其他的工藝，且其在近幾年內(nèi)發(fā)展也非常快在世界各地有許多新的煤液化項(xiàng)目已經(jīng)相繼建立起來。但在我國發(fā)展比較緩慢，有許多項(xiàng)目只是與國外合作或是在擬建之中。3煤液化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)從目前中國已建、擬建的煤液化項(xiàng)目可以看出，我國采用的煤炭液化技術(shù)全部為中外合作研發(fā)或從國外引進(jìn)主體設(shè)備全部進(jìn)口，對(duì)煤炭液化技術(shù)尚處于引進(jìn)消化吸收階段。國內(nèi)的煤炭液化技術(shù)尚未達(dá)到工業(yè)化規(guī)模，在煤炭液化核心技術(shù)方面無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。且煤炭液化成本受煤炭價(jià)格、相關(guān)產(chǎn)品石油價(jià)格、水資源以及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)等因素影響較大。因此

34、，在充分吸收國外液化技術(shù)的基礎(chǔ)上，研發(fā)先進(jìn)的液化技術(shù)并使之工業(yè)化，將成為我國液化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。31新型催化劑的開發(fā)使用催化劑的使用可以使反應(yīng)速度加快液化過程時(shí)間縮短，降低液化成本。催化劑的性能主要取決于金屬的種類和比表面積、載體等。一般認(rèn)為Fe、Co、Ni、Ti、W等過渡金屬對(duì)氫化反應(yīng)具有催化性。這是由于催化劑通過對(duì)某種反應(yīng)物的化學(xué)吸附形成化學(xué)吸附鍵，致使被吸附分子的電子或幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而提高化學(xué)反應(yīng)活性。所以在煤液化過程中，由于催化劑的作用產(chǎn)生了活性氫原子，又通過溶劑為媒介實(shí)現(xiàn)了氫的間接轉(zhuǎn)移，使液化反應(yīng)順利進(jìn)行。另外與高分子合成技術(shù)相結(jié)合，采用低成本高活性供氫體或其他低成本還原劑如甲

35、醇等替代氫氣，配合自由基湮滅劑、阻聚劑。是研發(fā)液化新技術(shù)的思路之一。總之目前世界上煤直接液化催化劑正向著高活性、高分散、低加入量與復(fù)合性的方向發(fā)展，根據(jù)美國碳氧化合物技術(shù)公司的報(bào)告，在30kgd的兩段液化工藝實(shí)驗(yàn)中。加入高分散的膠體催化劑只含O10050的鐵和0005O010的鉬這比傳統(tǒng)催化劑的常規(guī)加入量少得多引。32新型溶劑的開發(fā)使用在煤的液化過程中溶劑的使用具有重要的作用：可以及時(shí)分散催化劑和反應(yīng)物防止熱解產(chǎn)生的自由基聚合；可以溶解氫氣從而促進(jìn)煤的加氫；可使煤與催化劑及氫氣更好地接觸。國內(nèi)外大量文獻(xiàn)認(rèn)為，煤液化經(jīng)歷了兩個(gè)階段：首先是煤的溶解階段；第二是煤的溶解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品油階段。因此在催

36、化劑存在時(shí)，熱溶解在第一階段中占主導(dǎo)地位；在第二階段催化劑促進(jìn)了瀝青烯等產(chǎn)物的加氫。因此結(jié)合煤液化的反應(yīng)機(jī)理，開發(fā)對(duì)氫溶解度高的溶劑。對(duì)改進(jìn)煤液化工藝有著重要的意義。33液化工藝、設(shè)備的革新反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置外動(dòng)力循環(huán)方式來實(shí)現(xiàn)液化反應(yīng)器的返混轉(zhuǎn)動(dòng)模式，提高煤、催化劑、氫的混合程度，從而提高油收率：全餾分離線加氫，供氫溶劑配置煤漿，實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。34配煤技術(shù)的發(fā)展研究和評(píng)價(jià)煤的液化特性。從我國豐富的煤炭資源中選擇出適宜的煤種是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)研究不僅關(guān)系到煤炭直接液化和間接液化的工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益而且直接影響到工廠的生產(chǎn)年限和建設(shè)地點(diǎn)。根據(jù)煤質(zhì)分析結(jié)果，將不同的煤種采用不同的配煤方式從而獲得最大的

37、液化率和最小的生產(chǎn)成本。35 煤間接液化技術(shù)與煤化工技術(shù)的融合趨勢(shì)由于煤間接液化技術(shù)的中間產(chǎn)品種類多部分中間產(chǎn)品生產(chǎn)化工產(chǎn)品較生產(chǎn)燃料更具比較優(yōu)勢(shì)，從而促進(jìn)了煤間接液化技術(shù)與煤化工技術(shù)的融合趨勢(shì)。4 結(jié)束語煤直接液化的操作條件苛刻，對(duì)煤種要求高。典型的直接液化工藝是在高溫、高壓條件下，選擇較合適的煤種催化加氫液化，產(chǎn)出含芳烴高的油，精制得到所需的油類產(chǎn)品。煤的間接液化操作條件比較溫和，對(duì)煤種要求不高，生產(chǎn)出的油類產(chǎn)品比較清潔。先進(jìn)的煤液化工藝應(yīng)是在低能耗和低污染的條件下生產(chǎn)出清潔、高能的液體燃料和化工產(chǎn)品?？傊钊碎_展煤液化技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作，開發(fā)先進(jìn)的煤液化工藝和技術(shù)，對(duì)解決能源短缺問題具有重要意義。參考文獻(xiàn)：1祝魏瑋。文永紅石油峰值論下的中國能源未來N科學(xué)時(shí)報(bào)，2007一11052付貴祥，李新元開灤煤液化技術(shù)的研究與應(yīng)用J水力采煤與管道運(yùn)輸，2000，(4)：36393相宏偉，唐宏青，李永旺煤化工工藝技術(shù)評(píng)價(jià)與展望煤間接液化技術(shù)J燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，200l，29(4)：2892984李克健，史士進(jìn)，李文博德國IGOR煤液化工藝及云南先鋒