第5章煤炭气化技术综述.ppt

第 5 章 煤炭气化;5.1 概述; 5.1.2 煤气的种类;典型的几类煤气的组成和热值;根据煤气热值的高低分类;(1) 发生炉煤气 分为空气煤气和混合煤气。发生炉煤气是以空气或空气/水蒸气为气化剂使煤发生气化反应制得的，由于混了大量的氮气，所以其热值很低，又称贫煤气。 (2) 水煤气 一般是氧气和水蒸气作为气化剂，与炽热的烟煤或焦炭作用制得的。因此氮气含量较低，煤气热值高于发生炉煤气。 (3) 城市煤气 通过干馏热解得到的煤气，用作民用燃料气，我国城市煤气要求热值大于14.64MJ/m3，H2S含量少于20mg/m3，氧体积含量少于1％。;（4）替代天然气 气体成分组成和热值与天然气类似的煤气，一般要求CH4含量在75%以上，热值在41.8MJ/m3左右，属高热值煤气，可在工业应用中作为天然气的替代品适用。 （5） 合成气 合成气是经变换和净化后??水煤气，具有特定组分要求，是合成某种化工产品原料煤气。合成气的组成与用途有关，如合成氨、合成甲醇、合成醋酸等都有不同的成分要求： 合成氨所用的合成气必须是氮和氢的混合物，且H2/N2约等于3； 合成甲醇用合成气要求CO含量较高，H2/N2约等于2.5。;5.1.3 煤气的应用;1) 作为工业燃气 热值为1100－1350大卡热的煤气，采用常压固定床气化炉、流化床气化炉均可制得。主要用于钢铁、机械、卫生、建材、轻纺、食品等部门，用以加热各种炉、窑，或直接加热产品或半成品。 2) 作为民用煤气 热值在3000－3500大卡，要求CO小于10％，除焦炉煤气外，用直接气化也可得到，采用鲁奇炉较为适用。与直接燃煤相比，民用煤气不仅可以明显提高用煤效率和减轻环境污染，而且能够极大地方便人民生活，具有良好的社会效益与环境效益。出于安全、环保及经济等因素的考虑，要求民用煤气中的H2、CH4、及其它烃类可燃气体含量应尽量高，以提高煤气的热值；而CO有毒，其含量应尽量低。 ;3) 作为化工合成和燃料油合成原料气 德国早在第二次世界大战时期就采用费托工艺合成航空燃料油。随着合成气化工和碳－化学技术的发展，以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化学品的路线已经成为现代煤化工的基础，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液体燃料等。 化工合成气对热值要求不高，主要对煤气中的CO、H2等成分有要求，一般德士古气化炉、Shell气化炉较为合适。 4) 作为冶金还原气 煤气中的CO和H2具有很强的还原作用。在冶金工业中，利用还原气可直接将铁矿石还原成海棉铁；在有色金属工业中，镍、铜、钨、镁等金属氧化物也可用还原气来冶炼。因此，冶金还原气对煤气中的CO含量有要求。;7) 煤炭气化制氢 氢气广泛的用于电子、冶金、玻璃生产、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氢能电池等领域，目前世界上96%的氢气来源于化石燃料转化。而煤炭气化制氢起着很重要的作用，一般是将煤炭转化成CO和H2，然后通过变换反应将CO转换成H2和H2O，将富氢气体经过低温分离或变压吸附及膜分离技术，即可获得氢气。 8) 煤炭直接液化的气源 煤炭液化需要煤炭气化制氢，而可选的煤炭气化工艺同样包括固定床加压Lurgi气化、加压流化床气化和加压气流床气化工艺。;5.2 煤气化技术的分类;按气化剂的种类分：空气鼓风气化（空气煤气）、空气-水蒸气气化（发生炉煤气）、氧-水蒸气气化（水煤气）和加氢气化（以氢气为化剂）等。 按煤与汽化剂在气化炉内运动状态分为： 固定床气化 流化床气化 气流床气化 熔融床气化 ;按气化进行的场所 常规气化站和气化地下气化;煤炭气化技术的命名;5.3 煤气化基本原理;Reaction with steam;5.3.1 气化反应主要类型;（2）煤和水蒸气的反应 C+H2O=CO+H2-Q C+2H2O=CO2+2H2-Q CO+H2O=CO2+H2+Q 从化学平衡的角度来考虑,提高温度有利于CO和H2的生成，同时也可以降低H2O的含量。 ;（3）煤气中的甲烷反应 C+2H2==CH4+Q CO+3H2==CH4+H2O+Q 2CO+2H2==CH4+CO2+Q CO2+4H2==CH4+2H2O+Q 2C+2H2O(g)==CH4+CO2+Q 从化学平衡的角度来考虑,降低反应的温度有使反应向着正反应的方向进行，煤气中的甲烷含量增加，反之则减少；提高压力有使反应向着正反应的方向进行。煤气中的甲烷含量增加，反之则减少；所以说在高压低温的条件下，有利于甲烷的生成。;● 煤的热解(coal pyrolysis): C