我国近年煤炭液化工程发展现状调研.doc

煤炭液化技术及工业前景 绪论 ：煤炭液化技术是洁净煤技术的重要组成部分和优先发展领域．是煤炭深度转化的“龙头”技术，在一次能源结构以煤为主的中国具有十分广阔的应用前景。本文分析了煤炭液化的原理和各类煤液化的工艺及其特点，煤炭液化的研究成果，也介绍了国内外煤炭液化技术的发展概况以及一些对中国洁净煤技术发展具有重要意义的典型煤液化工艺，并对煤炭液化技术在中国的发展提出一些构想。 关键词：煤炭液化的原理；煤液化工艺；研究成果；煤炭液化技术发展概况； 煤炭在我国能源生产与消费结构中一直占主导地位。煤炭的开发和加工利用已经成为我国环境污染物排放的主要来源。因此，发展洁净煤技术、提高煤炭利用率是我国能源发展战略的必然选择。作为洁净、高效利用煤炭的先进技术之一的煤炭液化技术是我国能源领域重点发展对象，是煤炭化工合成、煤炭直接／间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。煤炭液化是煤炭转化的主导途径之一，本文就煤炭液化技术及工业前景作简要介绍。 1 煤炭液化的原理和煤液化的工艺 1.1 煤液化原理 液化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为液化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。液化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行液化的设备称为煤气发生炉或液化炉。煤炭液化包含一系列物理、化学变化。一般包括干燥、热解、液化和燃烧四个阶段。干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化，燃烧也可以认为是液化的一部分。煤在液化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入液化炉的液化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。液化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供液化过程的热量。 1.2 煤液化工艺 煤炭液化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。液化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤液化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说液化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤液化的液化率和液化炉液化强度，改善环境，新一代煤液化技术的开发总的方向，液化压力由常压向中高压（8.5MPa）发展；液化温度向高温（1500～1600℃）发展；液化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。 1.2.1 固定床液化 固定床液化也称移动床液化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由液化炉顶加入，液化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床液化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，液化过程中，煤粒在液化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床液化。固定床液化的特性是简单、可靠。同时由于液化剂于煤逆流接触，液化过程进行得比较完全，液化剂是蒸汽和氧气，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。 1.2.2流化床液化 流化床液化又称为沸腾床液化。其以小颗粒煤为液化原料，这些细颗粒在自下而上的液化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床液化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。流化床液化炉常见有温克勒（Winker）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB 是PFBC的液化部分）等。 1.2.3气流床液化 气流床液化是一种并流式液化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2 类；从专利上分，Texaco、Shell 最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入液化炉，液化温度1350～1500℃；后者是液化剂将煤粉夹带入液化炉，在1500～1900℃高温下液化，残渣以熔渣形式排出。在液化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的液化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应