煤化工基礎(chǔ)知識(shí)

煤化工基礎(chǔ)知識(shí)

一、煤化工

以煤炭為原料經(jīng)化學(xué)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(jìn)一

步加工成一系列化工產(chǎn)品或石油燃料的工業(yè)，稱(chēng)之為煤化工。

二、元素分析

全面測(cè)定煤中所含化學(xué)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(xué)元素成分用質(zhì)量白分?jǐn)?shù)表示。

三、煤的工業(yè)分析

是利用煤在加熱燃燒過(guò)程中的失重進(jìn)行定量分析，測(cè)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(guān)。

根據(jù)水在煤里面的存在狀態(tài)，將煤中水分分別稱(chēng)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(cè)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(lái)的殘?jiān)?。這些殘?jiān)鼉汉跞縼?lái)自于煤中的礦物質(zhì)。煤的組

成以有機(jī)質(zhì)為主體，有機(jī)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(xué)變化的復(fù)雜過(guò)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(chēng)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(yàn)

為了評(píng)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(yàn)方法。要點(diǎn)是：將

煤樣裝在鋁甑中，以一定程序加熱到510?,保持一定時(shí)間，測(cè)定所得的焦油、然解水和

半焦和煤氣的產(chǎn)率。評(píng)價(jià)煤的低溫干燥焦油產(chǎn)率時(shí)用空氣干燥基指標(biāo)TaradoTarad,12%

稱(chēng)為高油煤，Tarad=7—12%稱(chēng)為富油煤，Tarad?7%稱(chēng)為含油煤。

九、煤氣化爐的分類(lèi)

1、我們按氣化爐中的流體力學(xué)條件分，只有三種：固定床、流化床、氣流床。

2、固定床的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單可黑。氣化劑與煤逆流接觸，氣化過(guò)程比較完全，然量利

用比較合理，熱效率較高。

3、氣流床技術(shù)是一種并流式氣化。其熱解、燃燒以及吸熱的氣化反應(yīng)，兒乎是同

時(shí)發(fā)生的。

氣流床技術(shù)特點(diǎn):粉煤進(jìn)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(chēng)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?jiān)怨虘B(tài)方式排出氣化爐的稱(chēng)

固態(tài)排渣。氣化殘?jiān)砸簯B(tài)方式排出乂經(jīng)急冷變成熔渣排出氣化爐外的稱(chēng)為液態(tài)排渣。

十、煤氣化爐的發(fā)展一爐型介紹及特點(diǎn)

1、魯奇爐的特點(diǎn)是帶有夾套鍋爐固態(tài)排渣的加壓煤氣化爐，也稱(chēng)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(diǎn)不能太低，煤種適應(yīng)性差

1.1優(yōu)點(diǎn):業(yè)績(jī)多、運(yùn)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(fù)荷低，投資省;氧耗低，空分投資

省，備煤系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單;設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高；

1.2缺點(diǎn):煤鎖閥和灰鎖閥檢修頻繁;酚、氨回收系統(tǒng)開(kāi)車(chē)?yán)щy;氣化流程長(zhǎng)，操作性

對(duì)復(fù)雜;污水量大、成分復(fù)雜，處理難度大，達(dá)標(biāo)排放不易，投資高；

煤種適應(yīng)性差；

2、濕法加壓氣流床氣化技術(shù)一一GE的TEXACO水煤漿氣化技術(shù)

TEXACO氣化技術(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)TCGP,是美國(guó)德士古公司發(fā)展起來(lái)的，后這項(xiàng)技術(shù)被GE收

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

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(diǎn)<1350?從分

<20%,煤種適應(yīng)性差

3、干法加壓氣流床技術(shù)

3.1hell(ShellCoalGasficationProcess)氣化技術(shù)

Shell氣化工藝是由荷蘭國(guó)際石油公司開(kāi)發(fā)的一種加壓氣流床粉煤氣化技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)

SCGPo

3.2西門(mén)子的GSP(GaskombiantSchwarzePumpe)氣化技術(shù)

國(guó)內(nèi)外使用GSP爐的有：德國(guó)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(wàn)噸甲醇制烯燒項(xiàng)

U,正在試車(chē)；山西蘭花45萬(wàn)噸尿素項(xiàng)言丁，兗礦貴州開(kāi)陽(yáng)50萬(wàn)噸合成氨項(xiàng)口在建.

3.3航天氣化爐HT-L

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

工藝。國(guó)內(nèi)使用HT?L的企業(yè)有：已運(yùn)行的有安徽臨泉和河南濮陽(yáng)年15萬(wàn)噸/中醇項(xiàng)LI,

正在設(shè)訃、施工的有河南煤業(yè)中新化工股份有限公司30萬(wàn)噸/年中醇裝置、山東魯西化

工30萬(wàn)噸/年合成氨等13家。十一、干法與濕法的比較：

1、優(yōu)點(diǎn)：

備煤一一氣化一一變換

1、在變換過(guò)程中，粗煤氣變換裝置的任務(wù)是將粗煤氣中的co變換為H,以滿(mǎn)足合

成氣對(duì)中烷2

合成要求H/CO3.2,同時(shí)回收變換反應(yīng)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(guò)程中的煤氣水分離

工藝原理及流程簡(jiǎn)述:利用無(wú)壓重力沉降原理、焦炭過(guò)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(lái)。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(guò)程中的酚、氨回收裝置

工藝原理及流程簡(jiǎn)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(fù)雜，其氣體組分包

括CO、H、2C0、CH、HS、有機(jī)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(jiàn)其凈化任務(wù)的艱巨?？v

觀當(dāng)今各種氣體凈化，藝，能擔(dān)當(dāng)此重任者非低溫中醇洗莫屬。這是因?yàn)橹挥械蜏刂写?/p>

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(lèi)（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(duì)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(guò)程中，

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

變熱。汽化、熔化、升華均屬相變過(guò)程，都有熱效應(yīng)立生。

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

汽化時(shí)都產(chǎn)生吸熱效應(yīng)，因此液體汽化被廣泛應(yīng)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(shù)

是20世紀(jì)70年代開(kāi)始工業(yè)化實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)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(dá)100%,C0轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%,甲烷可達(dá)9概，低熱值達(dá)8300Kcal/Nm3o2甲烷

化合成工藝技術(shù)，建議選用國(guó)外工程公司技術(shù)（Topsoe、Davy.Lurgi通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)交

流后確定）。

工藝描述:從低溫中醇洗來(lái)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(jìn)入硫吸收器用ZnO脫硫后，合成氣去甲烷化第一、

二、三、四反應(yīng)器發(fā)生甲烷化化學(xué)反應(yīng)：

C0+3H二CH+HO、C0+4H二CH+2H02422242

因中烷化反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此采用逐級(jí)反應(yīng)逐級(jí)回收反應(yīng)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(yīng)器入口CO、co的方法，來(lái)保

證中烷化反應(yīng)熱的均衡，2

最終將CO完全反應(yīng)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(wàn)噸/年煤制油項(xiàng)tl為大型煤間接液化制油產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)U，公稱(chēng)規(guī)模為360萬(wàn)噸/

年煤制油。項(xiàng)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(guò)

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(guò)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(shù)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(mǎn)足F-

T合成反應(yīng)要求，需要將硫含量進(jìn)一步脫至小于0.05ppm，屬于氣體精細(xì)脫硫，應(yīng)采

用干法脫硫技術(shù)。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(xiàng)口原2

料氣的特點(diǎn)是來(lái)自低溫中醇洗的脫硫氣,含硫量非常低，采用的是干法精細(xì)脫硫技

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

之一°

費(fèi)托(F-T)合成的反應(yīng)式是指費(fèi)托(F-T)合成是CO和H2在催化劑作用下，反應(yīng)生成

以液態(tài)桂類(lèi)為主要產(chǎn)品的復(fù)雜反應(yīng)系統(tǒng)。

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

時(shí)還有一些副反應(yīng)(如生成中烷、醇類(lèi)、醛類(lèi)和碳)的反應(yīng)。

2.油品合成裝置：

是將凈化后的合成氣.經(jīng)過(guò)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(guò)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(yīng)部分

加氫反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)物分離部分

加氫反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)空冷器后進(jìn)行氣液分離叫做冷高分流程。

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

油氣再經(jīng)換熱空冷后進(jìn)行二次分離，稱(chēng)之為熱高分方案或溫高方案。

3.2加氫精制的主要反應(yīng)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(yīng)以及

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

應(yīng)。

加氫精制的LI的是將非桂類(lèi)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(jī)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(yīng)的坯類(lèi)。2

3.3加氫裂化單元

加氫裂化(記為HC-Hydrocracking)炷類(lèi)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(guò)程。

4.尾氣轉(zhuǎn)化裝置

是將尾氣中的桂類(lèi)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(xiàng)H工藝技術(shù)介紹

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

了兩項(xiàng)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)(碎煤加玉氣化和9塔流程低溫中醇洗技術(shù))、引進(jìn)了五項(xiàng)先進(jìn)成熟

的國(guó)際專(zhuān)