煤化工工艺流程范文

导语：如何才能写好一篇煤化工工艺流程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：甲醇 气化 合成 空分

一、煤气化制甲醇的重要意义

作为一种传统的化工原料，甲醇在化工行业中一直扮演着极其重要的角色。随着油价的日益上涨和甲醇应用领域的不断拓展，甲醇及其衍生品的应用也越来越受到人们的重视。在市场需求的推动下，甲醇及其衍生物的生产迎来了发展的黄金时期。

在我国，80%以上的甲醇来源于煤炭转化，充足的煤炭供应是甲醇经济发展的基础。据国有资产管理委员会的数据，我国累计探明可供建井的煤炭储量多达2000多亿吨，占全国已探明储量的90%以上，按近些年平均20亿吨/年的开采量计算，仅目前探明的储量就可以开采一百年以上。

甲醇作为极其重要的一种化工原料，其下游衍生品也很丰富，这也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。传统工艺上甲醇可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有机化工产品。

除了传统应用，甲醇化工应用技术近期还取得了不少新的突破。中科院福建物质结构研究所和上海金煤化工合作研发的煤基甲醇制乙二醇技术处于世界领先地位，并成功应用于内蒙古通辽经济开发区已开工的20万吨/年乙二醇项目。神华集团的百万吨级甲醇制烯烃项目运行平稳，兖矿集团国宏化工有限责任公司的甲醇制二甲醚的项目也将于近期开工。

除了化工应用外，甲醇作为替代燃料近年来发展也很迅猛，源于甲醇的替代燃料主要包括甲醇掺混汽油、甲醇制汽油和燃料电池等。 甲醇掺混汽油是指在汽油中掺入5%、15%、25%和85%等不同比例的甲醇。07年8月份，奇瑞甲醇燃料汽车的技术改造基本完成，由奇瑞研制的10辆M85高比例甲醇燃料样车已在山西进入试用阶段。而早在2005年10月至2006年6月，山西省已在阳泉、临汾、晋城进行M15低比例甲醇汽油的试点封闭运作。现在，兖矿集团国宏化工有限责任公司的甲醇汽油项目已经实现工业化，并且收益很高。

此外，甲醇制汽油（MTG）也是甲醇燃料应用的重要领域之一。除了埃克森美孚公司的二步法MTG技术，中科院山西煤化所与化学工业第二设计院共同开发的一步法甲醇转化制备汽油技术，已在其能源化工中试基地完成中试。与埃克森美孚公司的技术相比，国产技术具有汽油选择性高，工艺流程短，单程寿命长和催化剂稳定性等优势[1]。

二、煤制甲醇基本的工艺及设备介绍

1.煤炭的气化

煤气化技术是煤制甲醇工艺中的关键性。目前，国内外先进的煤气化技术主要包括：荷兰Shell公司的SCGP粉煤加压气化工艺、德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化技术、美国Texaco公司德士古气化工艺、德国Lurgi公司的Lurgi块煤加压气化工艺等，本文以德士古气化工艺为例进行气化工艺的介绍。

1.1煤浆制备

由输送系统送来的原料煤干基（

1.2气化

在本工段，水煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。

煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧嘴进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧气发生主要反应如下：

CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2S

CO+H2OH2+CO2

气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。

离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。

气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。

1.3 灰水处理

将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。

1.4 CO变换

将气体中的CO部分变换成H2。发生的的化学反应为变换反应，以下列方程式表示：

CO+H2OH2+CO2

2.合成气的净化

本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。低温甲醇洗工艺是使用物理吸收法的酸性气体净化技术，使用冷甲醇作为酸性气体的吸收液，利用甲醇在零下60℃左右的低温下对酸性气体溶解度特别大的性质，分段选择性地吸收原料气中的CO2、H2S及各种有机硫等杂质，低温甲醇洗工艺一般有林德和鲁奇两种，二者基本原理相同，并且技术都很成熟，只是在工程实施、工艺流程设计和设备设计上各有特点。

3.甲醇的合成

国内外使用的甲醇合成塔主要有冷管式、冷激式、固定管板列管式水管式和多床内换热式合成塔。冷激式合成塔碳转化率太低，能耗高，已基本淘汰：冷管式合成塔碳转化率较高但副产的蒸汽仅为0.4MPa，大型装置中很少采用；水管式合成塔传热系数较高，能更好地移走反应热，缩小传热面积，并能多装催化剂，同时可副产中压蒸汽，是大型化较理想的塔型，在60万t以上大型装置应用较为广泛；固定管板由于列管需用特种的不锈钢，因而造价最高；多床内换热式合成塔由大型氨合成塔发展而来，目前氨合成塔均采用三床（四床）内换热式合成塔。

4.甲醇的精馏

甲醇的精馏工艺，主要有ICI的两塔流程和Lurgi三塔流程两种。ICI两塔工艺虽然工艺流程简单、装置投资省，但是能耗相对较高；而Lurgi三塔精馏工艺流程虽然相对较长，但操作能耗较ICI两塔工艺流程低。从投资和能耗等方面来综合考虑，对大、中型甲醇精馏装置，三塔精馏工艺优点更加明显。主要原因在于三塔型工艺流程设置有一个加压操作（压力为0.6～0.7 MPa）的主精馏塔，加压塔塔顶甲醇蒸汽冷凝热可以用作常压精馏塔塔底再沸器热源，减少了水蒸汽和冷却水消耗，从而使得精馏过程总的能耗可比二塔流程低20%～30%。

从清洁环保角度来讲，也应该采取三塔精馏工艺。目前在原来三塔精馏的基础上又增加了回收塔，这进一步提高回收常压精馏塔塔底排出的含有少量甲醇的废水的能力，提高了产品收率并减少废水污染物产生量。

三、甲醇生产工艺的选择

甲醇的生产现已大规模连续化，生产过程中要求合成气中（H2+CO）含量高，要求煤气化工艺更成熟可靠，效率更高。结合产品的质量要求、环境友好以及不同工艺设备的技术特点，煤制甲醇工艺的选择应依据以下原则：

1.适用性，不同的煤气化技术适用于不同的煤种，硬根据所用煤的质量、性质、品种等选择合适的煤气化工艺及后续工艺。

2.可靠性，技术必须成熟可靠，在保证产品质量和生产能力的前提下，设备装置应能连续稳定运转。

3.先进性，先进性体现在产品质量性能、设备水平和工艺水平等方面，先进性决定项目的市场竞争力，应全面研究工艺技术的现状和发展趋势，深入探讨是否可以采用更为先进的工艺技术。

4.经济性，要求所才用技术设备运行和维护成本低、投资省、消耗低。

5.安全环保性，煤化工生产过程容易产生大量煤粉、“三废”等污染物，应选用安全环保的工艺进行安全、清洁生产[2]。

四、结语

甲醇用作燃料，排放气中的一氧化碳，氮氧化物等含量降低，是一种环境友好的燃料，尤为重要的是，对于我国来说，能够降低对石油的依赖程度，优化能源结构。但是在甲醇生产工艺选择上，一定要根据实际情况，遵循适用、安全可靠、经济环保、技术先进的原则。

参考文献

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【关键词】煤炭资源；煤制气；工艺技术；发展前景

1.我国煤制气发展前景

煤制气项目是以煤炭为主要原料生产化工和能源产品，传统煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和电石四种产品，现代煤制气是指替代石油或石油化工的产品，目前主要包括煤制油、煤制烯烃、二甲醚、煤制天然气等。煤制气是非石油路线生产替代石油产品的一个有效途径。从有关资料看，煤制气的能源转化效率较高，比用煤生产甲醇等其他产品高约13%，比直接液化高约8%，比间接液化项目高约18%。

煤制气前景看好，相对于传统煤化工已经日益明显的“夕阳”特征，而在材料和燃料两个新型煤化工发展方向上，煤质烯烃和煤质乙二醇等煤基材料的发展前景要好于煤制油等新型煤基清洁能源的煤基燃料方向。

2.煤制天然气概述

煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取的合成天然气。天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。天然气是一种优质、清洁能源，煤制天然气的耗水量在煤化工行业中是相对较少，而转化效率又相对较高，因此，与耗水量较大的煤制油相比具有明显的优势。此外，煤制天然气过程中利用的水中不存在有无污染物质，对环境的影响也较小。

3.煤制天然气工艺流程

煤制SNG可以高效清洁地利用我国较为丰富的煤炭资源，尤其是劣质煤炭；还可利用生物质资源，拓展生物质的利用形式，来生产国内能源短缺的天然气，然后并入现有的天然气长输管网；再利用已有的天然气管道和NGCC电厂，在冬天供暖期间，将生产的代用天然气供给工业和用作为燃料用于供暖；在夏天用电高峰时，部分代用天然气用于发电；在非高峰时期，可以转变为LNG以作战略储备；从而省去了新建燃煤电厂或改建IGCC电厂的投资和建立铁路等基础设施的费用，并保证了天然气供应的渠道和实现了CO2的减排。由此可见，煤制SNG是一举数得的有效措施，有望成为未来劣质煤炭资源和生物质资源等综合利用的发展方向。本文以某厂煤制SNG项目为例，首先对总工艺流程进行了简要描述，并对其中甲烷化技术进行了介绍。其次对流程进行了模拟计算，得出客观可靠数据。最后对煤制SNG在节能减排方面的优势进行了分析。

3.1工艺简介

煤制SNG技术是利用褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、一氧化碳变换、酸性气体脱除、高甲烷化工艺来生产代用天然气。本文所研究项目的工艺流程如图1所示，其中气化采用BGL技术，并配有空分装置和硫回收装置。主要流程为：原煤经过备煤单元处理后，经煤锁送入气化炉。蒸汽和来自空分的氧气作为气化剂从气化炉下部喷入。在气化炉内煤和气化剂逆流接触，煤经过干燥、干馏和气化、氧化后，生成粗合成气。粗合成气的主要组成为氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢、油和高级烃，粗合成气经急冷和洗涤后送入变换单元。

粗合成气经过部分变换和工艺废热回收后进入酸性气体脱除单元。粗合成气经酸性气体脱除单元脱除硫化氢和二氧化碳及其它杂质后送入甲烷化单元。在甲烷化单元内，原料气经预热后送入硫保护反应器，脱硫后依次进入后续甲烷化反应器进行甲烷化反应，得到合格的天然气产品，再经压缩干燥后送入天然气管网。

图1 煤制SNG总工艺流程示意图

3.2甲烷化技术

煤制SNG工艺流程中主要包括煤气化、变换、酸性气体脱除、甲烷化等工艺技术，其中高甲烷化技术为关键技术之一。

3.2.1托普索甲烷化技术

丹麦托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至20世纪 70年代后期，该工艺已经在半商业规模的不同装置中得到证明，在真实工业状态下生产200m3/h～3000m3/h的SNG。在TREMPTM工艺中，反应在绝热条件下进行。反应产生的热量导致了很高的升，通过循环来控制第一甲烷化反应器的度。TREMPTM工艺一般有三个反应器，第二和第三绝热反应器可用一个沸水反应器（BWR）代替，虽投资较高，但能够解决空间有限问题。另外，在有些情况下，采用四个绝热反应器是一种优化选择，而在有些条件下，使用一个喷射器代替循环压缩机。除了核心技术外，因为生产甲烷的过程要放出大量的热量，如何利用和回收甲烷化热量是这项技术的关键。托普索工艺可以将这些热量再次利用，在生产天然气的同时，产出高压过热蒸汽。

3.2.2 Davy甲烷化技术

20世纪90年代末期，Davy工艺技术公司获得了将CRG技术对外转让许可的专有权，并进一步开发了 CRG技术和最新版催化剂。Davy甲烷化工艺技术除具有托普索TREMPTM工艺可产出高压过热蒸汽和高品质天然气特点外，还具有如下特点：催化剂具有变换功能，合成气不需要调节H/C比，转化率高。催化剂使用范围很宽，在230℃～700℃范围内都具有很高且稳定的活性。

3.2.3鲁奇甲烷化技术

鲁奇甲烷化技术首先由鲁奇公司、南非沙索公司在20世纪70年代开始在两个半工业化实验厂进行试验，证明了煤气进行甲烷化可制取合格的天然气，其中CO转化率可达100%，CO2转化率可达98%，产品甲烷含量可达95%，低热值达8500kcal/Nm3，完全满足生产天然气的需求。

4.总结

煤制气项目对工业快速发展具有一定的必要性；对于人们生活质量的提高也具有重要的意义。特别是煤制天然气项目，它具有广阔的发展空间和光明的发展前景。从技术上说：煤制气技术中，KBR制氨技术效率高而且环保，在煤制天然气技术上我国也有所突破。随着市场油价的增长，煤制天然气发展空间很大，同时国家政策又给予有利的鞭策及支持，这使煤制气更“健康而茁壮成长”例如：2010年6月，国家发改委《关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通知》，进一步加强对煤制天然气产业的规范和引导，促进煤制天然气行业健康发展。所以发展煤化工的煤制气项目具有发展前景。

【参考文献】

[1]钱伯章，朱建芳.煤化工发展中的前景与问题[J].西部煤化工，2008，（2）

[2]王永炜.中国煤炭资源分布现状和远景预测[J].煤，2007，（05）.

[3]刘志光，龚华俊，余黎明.我国煤制天然气发展的探讨[J].煤化 工，2009，14（2）：1-5.

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如今不论是技术方面还是经济方面，都为煤转化技术生产取代石油燃料和化工品提供了有利条件。随着天然气和石油能源供应的日趋紧张，煤化工能源将会发展成为化工原料的主流。褐煤发展煤化工的优势：第一，我国褐煤资源丰富，而且褐煤成本低下。在我国的很多褐煤地煤田，煤层都较浅，开采起来比较简单，甚至有些地方还可以进行露天开采。因此褐煤的产出效率高，安全性高，成本较低。第二，有成熟的煤化工技术做后盾。相对来讲，褐煤还属于一种比较年轻的资源，不存在明显的粘结性，而且化学性质活波，非常有利于实现综合加工和能源转换。当前应用较广泛的煤化工技术有以下几种：1.热解提质技术；2.煤的气化技术；3.煤的液化技术。第三，产区环境容量和水资源的有利条件。水是实现煤化工技术必不可少的条件，而出产褐煤的地方往往都是水资源丰富的边远地区，环境地广人稀，是进行大规模煤化工基地建设的最佳位置。因此，开发以褐煤为原料的煤化工工艺技术成为现代煤化工的一种新的趋势。

2褐煤在煤化工技术中的应用

煤化工就是利用多种化学加工技术把各种原料煤转化为液态燃料、气态燃料、固态燃料或者是化学品的工艺技术。我国褐煤资源丰富，再加上褐煤自身的多种资源优势，将会在煤化工应用中得到广泛应用。常用的褐煤煤化工技术包括褐煤的热解提质技术、气化技术以及褐煤液化技术。

2.1褐煤的热解提质工艺技术

褐煤的热解提质又称干馏提质，是指对褐煤在非氧化环境下或者隔绝空间的情况下进行加热，最后得到煤气、焦油和半焦（又称蓝炭）。褐煤经过热解后得到的煤气可以作为燃料用气，半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特点，在各种化工产业中的应用广泛，如可作为进行活性炭生产的原料、化肥、铁合金以及电石等行业的燃料等等。经热解后的褐煤失去了大部分水分，但仍百分之十的挥发分，其热值得到很大提高，不再容易发生挥发和自燃，有利于进行长途运输，此时可作为电煤使用。因为褐煤不存在粘结性，没有胶质层，经热解后得到的低温煤焦油和重油的性质及组成十分相近，具有很大的利用价值，如果经过深加工可以获取具有更高经济价值的酚类化学品。煤的热解提质工艺有很多种，在加热方法、加热速度、热载体类型等方面的技术要求都不相同，当前的热解提质工艺技术主要有褐煤固体热载体法快速热解技术和褐煤低温干馏改质技术。其中延长石油集团正在开发的CCSI技术就是低温干馏改质技术的典型代表。

2.2褐煤的液化工艺技术

褐煤的液化技术主要可以分为两种，直接液化工艺技术以及间接液化工艺技术。直接液化：在催化剂以及氢气的作用下，把煤经过加氢裂变反应后转换成为液态燃料称为直接液化。煤的直接液化工艺技术涉及到很多环节和流程，包括原料煤干燥过程、原料煤破碎过程、煤浆制备过程，到最后的态产物分馏以及精制加工过程。利用煤的直接液化技术可以生产出优质的液态石油气、汽油、柴油以及氨和硫磺，而且还可以进一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性较高，因为其相对来讲碳含量较低，氢和碳的比例较高，结构中的羧基、氧桥、羰基以及亚甲基比较多，所以褐煤非常适合进行直接液化的。直接液化技术的典型代表有悬浮床加氢裂化技术（VCC），该技术最早起源于1913年德国Bergius-Pier煤液化技术，是通过煤化工与炼化的有效结合实现的。经过长期以来的不断改进和完善，全球首套VCC装置已于2015年初开车成功。VCC技术可以适用于塑料、低阶褐煤、劣质重油以及减压渣油等多种原料或者混合物。间接液化：先把煤气化成氢气和一氧化碳等气体，然后在一定压力和温度环境下利用煤基合成气原料将其催化转化为烃类燃料油的技术过程叫做间接液化。该技术方案主要基于煤气化工艺的产物，在催化剂作用下将合成气中的一氧化碳和氢气转化为石脑油，柴油等油品。目前F-T合成技术是间接液化的主流工艺技术。

2.3褐煤的气化工艺技术

煤炭液化以及其他煤化工应用的基础技术就是煤的气化技术，煤气化技术是进行煤化工生产和能源转换的主要途径之一。煤气化工艺技术是指在一定的压力和温度环境下，通过对水蒸气、氧气、空气等气化剂的作用下加热煤炭，煤炭经过受热发生分解，煤中含有的炽热的碳转化为游离碳，此时这些分解出来的游离碳和气化剂中的游离的氧、氢和碳进行有机结合，最终成为氢气、一氧化碳以及甲烷等可燃性气体。采用的气化剂不同的情况下就会形成不同热值的煤气。另外，煤的挥发分的差异也会给反应速度和产量造成直接影响。相比之下，褐煤的挥发分要低于具有较深变质程度的烟煤以及无烟煤，所以褐煤在进行气化的过程中反应活性特别强，反应速度快、无粘结性、气体产量高，是具有较大使用价值的的气化用煤。当前，褐煤气化在我国的化工产业中得到了广泛应用。煤的气化不同于热解，煤的热解过程只是把煤自身不到百分之十转化为可燃气体混合物，而气化过程则是把煤所包含的所有碳气化成为气态。相比直接燃烧褐煤进行气化表现出极大的优越性，因为气态燃料的燃烧相对比较稳定，没有环境污染，而且燃料的净化和运输都非常的方便，原料的配料控制简单，很大程度上简化了生产设备和生产工艺。另外，气态燃料能够适用于非均相催化的化工合成过程，而且气化过程中得到的灰渣也有多种用途，如可以用来制造肥料、水泥、砖瓦、土壤改良剂以及绝热材料等等。西门子的GSP气化技术：西门子的GSP气化技术是目前一种比较成熟的气化技术，至上世纪八十年代之间已有三十多年的研发经验，应用于煤化工也有二十多年的实际生产经验。西门子的GSP气化技术属于一项气流床气化技术，该技术过程包括的主要工艺流程有干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程等。西门子的GSP气化技术的适应范围特别广，如褐煤、无烟煤、石油焦等等。该技术的气化温度通常在1350-1750摄氏度，而且碳转化率高达百分之九十以上。利用西门子的GSP气化技术可以把一些直接燃烧会造成较大污染以及一些比较廉价的煤、垃圾或者是石油焦转化为具有高附加值的清洁的氢气和一氧化碳。氢气和一氧化碳是化工产品生产过程中的基本原料，可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工产品的生产，另外也可以直接应用于城市煤气或者用于发电。

3结语

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关键词: 鲁奇; 加压气化; 工艺流程；工艺条件; 优化控制

中图分类号： TG453 文献标识码： A

近几年, 随着中国煤化工产业的蓬勃发展, 煤的气化技术作为煤转化利用的领先技术和核心技术, 得到越来越广泛的应用。煤气化单元在煤化工生产装置投资中占有重要比例, 不同煤气化技术投资差异巨大, 因而煤气化技术的选择对项目固定投资有重要影响。同时, 不同气化技术的工艺特点、技术指标、设备结构等也存在较大差异,不同的煤种、产品方案和规模应选择适宜的气化技术, 从而做到技术和经济均可行。鲁奇（Lurgi）气化技术是最早应用于工业化的气化技术之一, 也是在加压气化工艺中应用最多的气化技术。

1、鲁奇气化工艺流程及特点

鲁奇气化典型工艺流程如图1所示。

5~50mm块煤经煤溜槽、煤锁进入气化炉。水蒸气和氧气混合后从气化炉底部经炉篦进入气化炉, 在30MPa、1000 ℃的条件下, 与煤发生气化反应。从气化炉出来的粗煤气, 温度高达220～600℃ , 经喷冷器后温度降至200～210 ℃左右, 进入废热锅炉回收余热, 温度降至1800℃。左右, 粗煤气经气液分离后进入下游序。废热锅炉可产生0.5MPa～0.6MPa的低压蒸汽从喷冷器洗涤下来的含焦油和尘的煤气水随煤气一起进入废热锅炉底部分离器, 初步分离油和水。部分含尘煤气水由循环泵返回到洗涤冷却器, 其余送至煤气水分离单元。气化炉气化产生的灰渣周期性通过灰锁斗排出。

图1鲁奇气化工艺流程图

具体在用软水水洗之前还需用油洗以去除煤气中的轻油等杂质，由下图知鲁奇加压气化工艺主要分为四个阶段，分别为气化过程，冷凝冷却过程，油洗过程以及水洗过程。气化过程产生灰渣，冷凝冷却过程产生焦油和酚水（含酚类的废水），油洗过程产生了氛水和轻油，水洗过程则只产生了轻油，经过这四个过过称，鲁奇炉产生了不少的废物，如何利用这些废物，就成

了工程科学界的一个课题。

鲁奇气化工艺主要有以下特点:

1) 以碎煤为原料。一般采用5～50mm的块煤进料, 且下限率不能过高。一般要求煤的反应性好、无粘结性和弱粘结性、机械强度较高、灰熔融性温度较高。因此适宜的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤, 对一些水分较高( 20%～30%)和灰分较高(如30%)的劣质煤也适用。与气流床工艺相比, 鲁奇炉采用碎煤为原料, 进入炉煤的处理费用低。

2) 耗氧率低。气化为干法排灰, 使用纯氧气化, 为防止结渣, 采用较高汽氧比, 因此氧耗较低, 约为气流床氧耗的70%, 可在空分制氧设备上节省大量投资。

3) 气化后煤气质量较好。气化产生的煤气中CH4 含量较高, 达10%左右, 适合于生产城市煤气和代用天然气(SNG), 将CH4转化为CO和H2后也可以用于生产化工产品,比如甲醇和氨。

4) 煤气成分有利。粗煤气中H 2/CO为2.0, 不经变换或少量变换即可用于F-T合成、甲醇合成、天然气合成等产品生产, 对比气流床气化减少了CO变换工序。

5) 汽氧比。该工艺最重要的工艺操作参数为汽氧比,与气流床强调的氧煤比有一定区别, 但目的相同, 就是控制一定的气化炉温度。汽氧比的确定通常根据煤样的ST温度、反应活性、产生的灰渣状态和煤气组成质量。

6) 产物热回收方便。固定床气化气、固两相逆流接触, 通过逆流操作实现高的冷煤气热效率, 逆流操作使粗煤气和灰渣均以较低的温度离开气化炉, 与气流床相比,在高温煤气和高温液态渣的热回收方面有优势。

7) 气化工艺成熟, 设备国产化率高、造价较低, 在投资上较气流床占有较大优势。

2、 鲁奇气化工艺条件的确定

加压鲁奇气化必须在一定条件下才能反应，条件主要包括气化压力，温度，气化剂等，如下

图2 鲁奇气化工艺温度压力曲线图

2.1气化温度的确定

气化温度对过程热力学和动力学产生决定性影响，温度和压力对生成产物成分的影响曲线如上图.可知当温度增加CH4生成反应直线下降,常压1000℃时,几乎没有甲烷生成,，然而H2,CO生成反应却直线上升,平衡产率达100%,在生产中不能只看到热力学这方面,更重要的是反应动力学,要从最经济出发,综合各种条件得到最佳工艺条件。实践证明,提高操作温度是强化生产的最重要手段。

气化操作温度主要根据灰熔点和灰的品位来定。一般长渣煤,燃烧区最高温度。选择选择T2操作短渣煤,最高温度不能超过T2。 操作温度高有如下好处。

（1）温度高,气化反应速度大大增加,投资减少,煤气成本降低。

（2）水蒸汽/氧气比可以降低,减少蒸汽消耗,蒸汽分解率提高,未分解蒸汽少了,从而带走显热少了,减少了氧耗。水蒸汽/氧气比低,煤气水少了,处理煤气水的投资费用相应减少。

2.2气化压力的确定

提高气化压力最显著的效果是

（1）节省动力,压力越高,节省动力越多,因压缩一体积的氧,随煤质不同可得到体积同样压力的粗煤气。

（2）提高气化压力,气化反应速度加快,气化强度随气化压力的0.5次方增加,大大节省投资。

（3）提高操作压力,粗煤中CO2含量迅速增加,如上图活性越好的煤，操作压力高，可得含CH4高的煤气。

（4）提高操作压力,减小了粗煤气离开煤层的速度,减少了煤气中的含尘量。

当然提高压力操作,要求设备制造技术高。蒸汽分解率有所下降。但这都不是主要的,在技术可靠的条件下,制取合成氨,甲醇,代用天然气时,尽可能提高压力操作。

2.3气化剂的确定

气化剂及其各成分的比例影响过程热力学、动力学。气化剂不同,所得煤气成分,热值相差很大。气化剂主要是根据煤气的用途决定。如制取各种用途的合成气,城市煤气,应选蒸汽--氧为气化剂。H2O,蒸汽/O2与煤的灰熔点、活性、粒度有关,一般H2O/O2=4.5~8kg/Nm3。若制得的煤气用来合成油,可用部分CO2代替高压蒸汽,CO2的加入量还可控制CO的生产量。H2也可用作作气化剂,制得高浓度CH4的管道煤气。

2. 4气化强度确定

气化强度是气化压力、温度及煤的活性,粒度和灰中含碳量等决定的。气化温度高,活性好,粒度合适,在30kg/cm3气化,生产强度为4000～5000Nm3/hm2灰熔点太低,活性差的煤,生产强度较低,灰中含碳量一般控制3～5%。对灰熔点高、活性好的煤,粒度更显得重要,否则将限制生产强度的提高。

3、鲁奇气化工艺经济优化控制

为了有效提高鲁奇气化炉经济运行效果，对影响气化炉能耗的原因进行分析就很必要了，从改善入炉煤煤质到节能技术的应用等方面对鲁奇气化工艺进行优化控制，提出根据灰熔点分类堆放，降低灰分，加强矸石清除能力，选择合适汽氧比等气化炉稳定经济运行的措施 ，研究结果表明，通过改变原料煤煤质优化气化炉工艺控制以及采用节能技术，可有效降低鲁奇气化炉的能耗指标。

3. 1根据灰熔点分类堆放

据鲁奇气化炉对煤的特殊要求，煤炭采购中应将灰熔点作为一项主要的控制指标，尽可能集中采购灰熔点相近的煤种并分类堆放。

3. 2降低灰分，加强清除能力

灰分和矸石无任何利用价值，增加了运输成本煤炭采购中应根据价格合理控制灰分，灰分含量越低越好。

3 . 3根据生产负荷合理选择发热量，保证用煤粒度

根据生产负荷采购相应热值的煤，可通过减少运行炉数量来提高生产负荷，根据生产负荷合理选取适合鲁奇气化工艺的煤，避免盲目追求过高固定碳含量或发热量，造成原料成本过高，气化炉运行不经济。

3. 4选择合适汽氧比

通过对气化炉灰样中残碳含量和粗煤气成分的分析，结合现场灰渣的颜色粒度下灰量等因素，在保证灰不熔融的情况下，根据固定碳含量调整汽氧比提高气化反应温度，降低粗煤气中CO2含量，提高粗煤气品质，以达到提升经济效益的目的。

3. 5减少气化炉开停车次数

加强设备检修管理，根据气化炉各部件的检修周期，合理安排气化炉的检修计划，减少炉子启停次数。

3. 6三废问题

从备煤和破碎中产生的煤粉要另加处理装置。它们的最终处置办法取决于每个装置。从洗涤冷却器和脱酚系统等排出来的废水含有有机的和无机的杂质需要进行生化处理。回收的无机物可与灰渣混合后填地用。焦油、轻油、酚、石脑油、氨和硫是鲁奇加压气化系统产生的副产品。这些副产品的数量是因原料煤种而变化的。如果没有市场的话,所有这些均需专门处理。例如回收的有机物可以循环回气化炉中。但其中含有高附加值的焦油、酚、氨等有用的化工产品, 当装置规模较大时, 将有一定优势。

4、鲁奇气化技术在中国煤化工行业应用前景

煤的气化是现代煤化工技术的核心, 煤气化可得到合成气CO和H2, 再由合成气可合成生产氨、甲醇、含氧化学品、油、天然气等多种碳氢化工产品和能源产品。30多年来, 国内外煤气化技术快速发展, 以气流床气化技术为代表现代煤气化技术为煤化工的建设提供了强大的支持。应用于大型煤化工项目的可选气化技术的典型煤气组成见表3

煤化工的发展要受煤种条件的限制, 尤其在中国东北、云南等部分地区, 煤种为高水分的褐煤, 对于气流床气化存在干燥的技术和经济问题,而鲁奇炉不用干燥直接气化褐煤已有成熟的应用经验。在气化装置的投资上, 气流床气化装置投资巨大, 包括干粉和水煤浆在内, 单台气化炉投资均在亿元以上, 而单台鲁奇炉投资仅在3000万～ 5000万元之间, 若将空分制氧装置计算在内, 则投资相差更大。在规模适应性上, 气流床气化炉适合于大型化。比如甲醇规模要在50万t/a以上, 而鲁奇炉产气能力适

图3典型煤气化技术煤气组成

图4几种煤气化技术的气化炉示意图

中, 可灵活地适用于不同规模。在三废排放上, 主要指气化废水, 气流床气化要略优于固定床气化。但据报道, 在大平原和萨索尔厂, 气化废水经酚氨回收后进入生化处理, 处理后的水可作为循环水补充水, 循环水排污水经多效蒸发后, 浓缩液返回到气化炉, 无废水排放。从煤气用途分析, 因鲁奇炉粗煤气含10%左右的CH4, 更适合于生产代用天然气(城市煤气)或联产甲醇。

综上所述, 鲁奇加压气化是一项成熟的技术。根据煤的性质和气化工艺分析, 我国水分含量高的褐煤, 更适合用于鲁奇加压气化。近几年来, 鲁奇加压气化技术在我国正受到越来越多的重视, 因此, 在中国煤化工发展的大潮中, 该技术将具有广阔的应用前景。

参考文献:

[1］ 宿凤明，刘江，米文真煤质对固定床气化炉气化性能影响的工业试验研究［J］节能技术2010,28（1）:21—24

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关键词：煤化工；CO2；减排

中图分类号：

TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2013）17019401

，现在环境中的温室气体溶度显著增加，全球变暖的趋势变得明显，各个国家正在采取防治措施，因为温室气体中最多的是CO2，所以要控制温室效应就要先减少CO2的排放，要注重开发减排技术。目前我国的煤化工发展迅速，很多公司中的工艺流程是煤制甲醇和煤制油，但是这种工艺流程在运作的过程中会产生大量的CO2废气。煤化工的发展是符合我国煤炭多石油少的结构特点，煤化工的发展可以减轻我国对石油的依赖，使用非常先进的煤炭处理技术和污染治理技术，能够降低废气对环境造成污染。但是在煤化工的发展过程当中，也出现了二氧化碳废气的排放问题。我国是一个能源消耗大国，因此就需要进行节能减排，煤化工在进行生产的同时也需要考虑如何减少CO2的排放。

1煤化工过程中CO2排放研究

1.1直接液化产生的CO2

煤直接液化就是把煤和氢气放置在一起，加压和高温的条件下面发生反应，煤炭就会直接转化为成品油。在煤炭当中含有氧，反应环境中含有很高纯度的氢气，反应生成了水，通过通道排除反应体系。直接液化过程当中产生的二氧化碳比较少，比如说上海神华公司PSU装置上产生的二氧化碳不足百分之二，而该公司在美国的PSU装置上产生的二氧化碳只有0.34%，这就意味着每生产一吨油就会产生两吨的二氧化碳。

1.2间接液化产生的CO2

煤间接液化也就是需要分步进行，先是把煤气化，然后再合成，最后进行精炼。在这三个过程当中，主要是气化和合成这两个步骤会产生二氧化碳，因为在进行气化的时候需要加入氧气和水蒸气。煤炭和氧气反应会生成CO2，CO和水蒸气反应生成氢气和CO2。在这两个过程当中产生了大量的副产物CO2。通过计算可以知道大约每生产1吨的油就会附带3吨的二氧化碳。

1.3生产甲醇过程产生的CO2

煤制造甲醇是一个复杂的过程，其中包括了煤的气化、净化合成气，还有合成甲醇等过程，当共同存在氧气和水蒸气的时候，煤会发生下面的反应：

在甲醇的生产过程当中需要严格控制原料的配比，而煤气化过程当中获得的气体配比不符合需求配比，这就需要一部分的CO通过反应转化为氢气和二氧化碳，这样就可以满足甲醇生产的要求，但是出现了副产物CO2，大部分的副产物都是在对合成气进行净化的时候除去。

1.4生产烯烃产生的CO2

煤制造烯烃其实就是在制造甲醇的过程当中加入一个过程——甲醇制备烯烃。煤制备烯烃过程中主要是煤气化和制备甲醇的过程会产生副产物CO2。因为生产烯烃的时候会产生甲醇，这样就可以按照产生的甲醇来衡量排放的CO2，可以知道每产生1吨的甲醇就会产生2吨的CO2。

至2020年，我国煤制造业的产量能将是每年三千万吨，通过煤生产的烯烃能够达到800万吨，每年通过煤生产的甲醇的产量为六千万吨。通过对各条生产线进行统计分析，如果按照上面的产量计算，将会产生两亿吨的CO2。

2生产工艺改进减排

2.1煤气化技术的选择

煤气化的过程中可以使用CO2来替代N2来进行传输，作为载体的二氧化碳就来自排放的废气，所以用二氧化碳作为载体能够在一定程度上减少CO2的排放。煤和富含氢气的气体共同气化可以提高合成气中的氢碳比例，合成气中的氢碳比例提高能够降低工艺的能量消耗，从而降低CO2的排放。现在很多，煤化工厂把富含氢气的气体直接燃烧，这样就大大浪费了氢气资源，合气技术能够加大对富氢气的利用效率，这样就可以降低工艺流程中产生的CO2。

2.2工艺流程优化改进

对煤化工的工艺流程进行优化改进，充分利用多余的氢能源，这也可以减少CO2的排放。比如说在制备甲醇的过程当中，N2会积累在反应器中，这就会降低反应器的效率。在合成的过程当中还会形成一股驰放气，这样才能够保证合成系统处于动态平衡中。驰放气中含有很多的氢气，一般是进行燃烧处理，这样既浪费了大量的氢资源，可以用膜分离来回收氢气，重复利用，这样就能够降低能耗，从而减少温室气体CO2的排放。

3二氧化碳的减排方法

目前减少CO2排放的方法主要有三种，分别是存储、循环利用术和化学转化。这三种方法中的存储和循环利用并不能够减少排放CO2的总量，只有通过化学方法转化CO2才能够减少排放量，这样才能够生产出附加值高的油代产品。

3.1存储技术

存储技术主要是收集CO2废气，然后进行分离和压缩，然后把它们输送到地下，存储在地壳中，这样就能够和大气隔绝，在一段时间里面减少排放的二氧化碳量。从理论上来说，CO2是可以在一段时间里面被存储在地下，不会和大气混合到一起。向油田里面注入CO2，这样可以提高煤层气的回采率。现在世界上正在研究这种技术的项目有八十多个，目前世界上最大存储CO2的量每年能达到100万吨。这种方法可能带来负面的影响，二氧化碳会形成一个酸性的环境，酸性环境会溶解重金属和污染物，这样水质就受到了严重的污染。

3.2循环利用

CO2的循环利用就是运用它的特性来进行它的循环使用，比如说制作干冰、灭火器等，这些制造技术也较为成熟，而且已经广泛运用。现在比较流行的一种技术是CO2超临界萃取技术，这种技术简单方便。二氧化碳用作超临界萃取剂的时候比较容易获得，而且十分稳定，安全无毒。使用超临界的CO2来代替氟利昂，用二氧化碳制冷的效果要差一点，但是它的制热效果比较好。现在车用二氧化碳空调的技术已经成熟，还有就是使用CO2来代替N2来进行煤粉的运输，一些CO2还可以作为气化剂，这样合成气就更加容易制备甲醇、烯烃等产品。还可以二氧化碳还可以制作煤浆，这是一种全新的能源。煤粉在CO2中的质量分数能够达到百分之七十五，水煤浆中的煤粉含量只有百分之五十。这样运送的煤变多，使用的管道就可以更加细，传输的动力就能够更加少，而且还可以降低对水的需求。

3.3化学转化

化学转化意味着吧二氧化碳转化为其它的物质再进行利用，这样就能够提高氢原子的经济性。比如说通过植物的光合转化CO2，还有把CO2作为原料来制备碳酸盐和水杨酸等。光合作用的效果十分明显，一年植物可以把三百万吨的二氧化碳转化为两百万吨的有机物。这样就保护了大气的环境。使用二氧化碳肥料来种植蔬菜，不仅可以消耗排放的CO2，而且还能够使得植物旺盛生长。现在较为热门的是用二氧化碳制备可以降解的塑料，但是这种方法的效率比较低，这使得不太容易进行大规模生产。使用CO2来制备可以降解的塑料，这样可以保护环境。除了制备可降解塑料，还有一些研究把二氧化碳转变为甲醇、烃类等产品，这样产品的附加值就会变高。

4总结

我国的经济发展迅速，短时间里面排放的CO2变多。通过技术转化CO2，能够从根本上消耗排放的CO2，但是一些技术还存在一定的限制，所以现在还不能够大规模依靠转化技术来消耗排放的CO2。存储技术则能够在很短的时间里面存储大量排放的CO2，而且技术也较为成熟。在煤化工生产的过程中，加大对二氧化碳排放的关注，多植树造林吸收CO2。

参考文献

[1]王健.煤化工产业面临的CO2排放问题及对策[J].煤炭加工与综合利用，2009，（6）：3437.

[2]劳旺梅.煤化工过程中CO2减排技术探讨[J].煤炭技术，2013，32（4）：227229.

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关键词：煤气化 课改 工艺

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0059-01

《煤炭气化工艺》是煤炭深加工与利用专业的核心课程，对该专业学生专业能力的培养起关键作用。为了提高学生在煤炭气化生产各岗位的操作技能，使其具备煤炭气化生产工艺过程参数调节控制的能力，提高学生的综合职业素质。现拟对《煤炭气化工艺》课程进行教学改革，打破传统的课堂教学模式，使学生专业技能和综合素质得到进一步的提高和拓展，为学生零距离上岗铺平道路。

1 课程设计思路

首先深入企业开展课程建设专项调研活动，主要了解煤气化生产技术与新技术应用、生产岗位知识能力需求、企业对毕业生专业知识能力和综合素养的信息反馈、专兼职教师教学协作共同完成教学过程的组织形式等[1]。通过对《煤炭气化工艺》课程的分析，将本课程分为煤炭气化、煤气净化、煤化工产品生产三个模块，每个模块进一步分解成若干个课程单元，如煤气化分解成煤气化原理、气化过程生产技术；煤气净化分解成除尘、变换、脱硫、脱碳单元；煤化工产品生产分解成合成氨、甲醇生产和二甲醚生产单元，每个课程单元包含若干知识点，如原理、生产方法、工艺条件、工艺流程、主要设备及操作控制等，这些知识点整合成本课程任务点。

本课程总体教学设计为：理论教学水煤浆气化仿真软件教学煤化工产品装置仿真实训煤化工教学工厂操作实训生产实习毕业设计顶岗实习职业资格取证考取等环节。

2 课程内容的制定

依据职业岗位能力确定教学内容，以职业能力和专业知识的应用为目标，将课程内容与职业技能进行有效衔接。专业知识的讲授安排在一体化专业教室、实训室、车间进行现场教学，开发与实际生产结合的一体化教学案例，设置体现职业活动的教学项目，增强学生感知认识，让学生在真实仿工厂情境化环境中学习，强化职业技能和职业素质的培养。

《煤炭气化工艺》课程内容设计依托化工实训基地、煤化工教学工厂、仿真实训中心、煤化工反应实训中心等实训场所进行，确立基于工作过程的课程内容，充分体现教学过程的实践性、开放性、职业性。按照以煤为原料的煤化工生产过程这一主线，并与企业生产技术人员合作，结合教学条件设计了该课程的教学内容如表1所示，把理论教学、实训、实习环节融合成一个体系，以模块的形式实施，突出工学结合的特色。

3 教学内容的组织与安排

教学内容的安排以煤为原料的气化过程这一主线，将理论教学与仿真实训、实践教学有效穿插，对理论知识进行提升，再次进行煤化工装置的仿真操作开、停车、事故处理过程，之后进入煤化工实训基地进行甲醇生产过程的煤浆制备、德士古气化炉气化、低温甲醇洗等工段现场实践教学，最后与工厂实践相结合，联系以煤炭为原料生产化工合成气的企业进行工厂生产实习。在教学的过程中，结合知识目标、能力目标、素质目标，逐步将学生培养成高技能型人才。

3.1 教学方法

（1）理论教学（板书和PPT相结合）：原料气制备的方法、原料气制备的原理、设备及工艺；原料气净化的方法、原理、设备及工艺；甲醇合成的原理、设备及工艺。

（2）仿真教学（仿真软件）：离心泵、压缩机、精馏塔、吸收解析、换热器、管式加热炉等单元操作，德士古水煤浆加压气化、一氧化碳变换、低温甲醇洗、甲醇合成等工艺过程的开车、停车、事故处理。

（3）现场教学（参观）：煤化工教学工厂水煤浆制备的展板教学。

（4）实操教学（实训设备）：流体输送、吸收解析、传热、过滤、干燥等的单元操作过程；固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器、纯水制备等工艺过程的开车、停车、产品的分析。

（5）生产教学（校内教学工厂、校外实训基地）：煤化工教学工厂煤浆制备、耐硫变换、低温甲醇洗、甲醇合成、甲醇精制等过程开、停车、事故处理；校外实训基地顶岗实习。

3.2 教学组织

（1）每个模块“理论与实践相结合”、实现“教、学、做”一体化。

（2）每个模块由一组教师负责，理论、仿真和实践操作分工进行。

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关键词：煤 化工 能源 发展

我国快速的经济发展在很大程度上依赖于能源，虽然我国的石油储量较丰富，但是为部分周边国家所窥视，甚至是公然盗取，我国石油开采技术也稍显落后，不能快速的进行深海开采，这就使我国的石油面临紧缺的危险。日益上涨的油价便是最好的佐证。如果不能找到适当的能源替代品，我国的经济发展势必深受影响。能替代石油的能源在目前来看只有两种：煤和可燃冰。可燃冰的储量是不存在争议性的，然而可燃冰在现阶段还处于试验阶段，开采技术尚未解决，使用技术的研究更是没有开展，可见可燃冰只能作为未来的主要能源，短期内没法替代石油。而我国是煤储量相对于石油储量丰富，开采技术和使用技术都比较发达，可以作为主要能源从石油到可燃冰的中间替代品。

我国既是煤炭资源的生产大国也是煤炭资源的消耗大国，对于煤炭资源的合理、高效、经济的利用具有很重大的现实意义和战略意义。煤化工是以煤为基本原理，经焦化、气化、液化以及化学合成等技术将煤转化为气体或者液体以及其他化学生产的过程。未来我国的煤化工将向煤新型材料和煤制油和煤制天然气等新型清洁能源方面发展。

一、煤化工技术的现状

世界进入能源紧缺时代后，各国竞相加快提高能源利用率。由于储量等原因，对煤化工技术的研究已经成为了主要研究方向，煤化工技术主要指以下几个方面：

1.煤液化

煤炭液化技术包括煤炭的直接液化和间接液化。对于煤炭的液化技术，我国尚处于初级阶段，但是其液化产品丰富，市场潜力巨大，煤化工技术的一个重要发展方向。直接液化法是指在一定温度压强条件下，直接从液化煤中提前液态产品的技术。我国煤炭阶级液化产业已经得到了突破性发展，相关单位已经开始建设投产。煤间接液化法是指先在一定条件下对煤气化生产合成气，然后在一定温度压强和相应的催化剂作用下将合成气转化为其他液态产品。这项技术相较于直接液化法稍显落后。但是其发展空间仍然宽广。我国也将加快煤的直接液化法和间接液化法的研究步伐，使煤的液化技术趋于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技术相对于其他技术更加成熟，其主要研究方向是从煤中提取冶金用的焦炭以及其他化学化工产品。煤炭焦化技术是在隔绝空气的条件下，在焦炉中对炼焦煤进行加热，生产焦炭、干馏煤气、煤焦油以及其他化学化工产品的技术。煤焦化技术在化学化工中占有重要比重，如干馏煤是生产甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高炉炼铁、机械铸造、电石生产、价格铁合金以及高新科技方面。为解决焦炭和干馏煤供应紧张的问题，煤焦化技术正在朝着大面积、全方位、高效益方向发展。干法熄焦技术、煤气脱硫技术、煤焦化废水处理等技术将被大力推广。一大批的煤焦化工程已经开始投资建设。

3.煤气化

煤气化技术是对煤炭深度转化的技术，在煤化工技术中占有重要比重，也是衡量一国煤化工技术的重要标准。煤气化的主要几种方式有以下几种：

3.1 shell煤气化

Shell煤气化技术于20世纪70年代，属于气流床技术，工艺流程包括原料煤的预处理、煤的加压和投料、煤的气化、除尘脱硫等。该技术具有适应性强，对原料要求低，适用于大型化生产等优点。但是shell煤气化法装置建设周期长，煤转化率较低等缺点也是不容忽视的，目前我国只有部分煤气化工厂采用此技术。

3.2 两段式干煤粉加压气化

西安热工研究院早在1994年就开始对干煤粉气流床气化技术精心研究，在相关单位和部门的支持下，西安热工研究院于1997年建成了我国第一套干煤粉加压气化试验装置并进行了试验研究。在此研究基础之上，西安热工研究院提出了两段式干煤粉加压气化工艺，在我国科技部“十五”863计划的支持下完成了研究，并通过国家科技部的验收。两段式干煤粉加压气化技术是具有自主知识产权的加压气流床气化技术，其在国内的应用不受国际的干扰，应用前景广阔。

3.3 高灰熔点（粉）煤加压气化

目前，全国绝大部分小化肥和化工企业仍在采用固定床气化炉，其技术深受原料的限制，企业的效益也受到较大影响。采用灰熔聚循环流床粉煤气化技术能很好的解决原料和运输费用的问题，能在中小企业中大力推广。灰熔聚流化床粉煤技术具有煤种适用性广，操作温度适中，操作稳定，工艺流程简单等优点。

此外还有航天炉煤气化、恩德炉煤气化、多元料浆煤气化等煤气化技术。

二、合成甲醇技术

煤制甲醇是在煤气化的基础之上进行的，通过煤气化得到CO、H2为主的合成气，在一定的稳定、压强以及催化剂的作用下合成甲醇。甲醇在化学化工技术方面也占有重要地位，在国外主要利用天然气为原料制作甲醇，考虑到我国的资源问题，我国主要采用煤为原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技术在我国技术较成熟，正向大规模和高效率方向发展。未来的研究将使煤制甲醇技术更趋环保、高效。

三、煤化工技术的意义

由于煤是固体燃料，它与空气接触比液体和气体少，容易产生CO等有毒气体，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含义部分硫、硝等元素，这部分元素与空气的反应所生成的气体大都有毒，对环境有很强的破坏性。对煤化工的研究能提高煤的利用率，降低对环境的破坏，同时也能利用煤中的硫硝等化学元素，做到煤资源的充分利用。使煤成为清洁、高效的能源。对煤化工产品的发展也能更低成本地生产化学化工原料，进而推动经济发展。

四、煤化工的发展趋势

煤化工以及有近百年的发展历史了，由上世纪的炼焦技术到本世纪的液化技术与气化技术，煤化工技术由简入难，由单一到复杂。煤化工技术紧随世界是经济发展而发展，推动着世界经济的进步。在未来一段时间内，煤化工技术主要集中在以下几个方面：（1）继续开发煤炭洁净气化技术，为煤炭化工发展提供基础原料，煤化工技术在现代煤化工技术中占有核心地位，世界各国也将主要研究煤气化技术；（2）能源安全与环境保护将成为影响煤化工产业的重点。随着世界各国环境问题的日益严重，世界对经济发展中影响环境的因素也将重点关注，煤化工技术对环境的影响尤为大，社会将重点关注煤化工产业在环境中的影响。（3）煤化工将向以煤化学为产业链的化工产业深度发展。新世纪由于石油的枯竭，煤势必将取得石油在化学方面的地位。

五、总结

煤化工产业在我国经济发展中占有重要比重，在我国建设社会主义和谐社会，坚持科学发展观的口号下，煤化工将进行一次新的蜕变。将在我国的经济发展中起到更重要的作用。煤化工将朝着效益、环保方向发展。

参考文献

[1]汪家铭.shell煤化气技术在我国的应用及前景展望.《氮肥技术》.2009年第02期

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关键词：煤化工工艺 生产 压缩机 指标 操作规范 温度控制 记录

中图分类号：TQ085 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0053-02

压缩机是各类煤化工工艺必需的功能型设备，对于煤化工工艺压缩气体体积，提高气体纯度，提高工艺质量，提升煤化工生产效率有着直接的作用。新时期，煤化工工艺正在朝着自动化、大型化和智能化方向发展，这就给压缩机的应用带来了特殊要求。要紧跟煤化工工艺的要求，科学进行压缩机的系统设计和应用设计，取得压缩机在煤化工工艺体系中深层次的应用成果，通过缩机压功能提升、节点调整和结构优化，使压缩机在煤化工工艺中的价值进一步得到提升，在促进煤化工工艺自动化、高效化的同时，科学进行压缩机的实际应用和实践生产。

1 压缩机在煤化工生产工艺的应用

压缩机是煤化工工艺的关键部件，压缩机一般包括压缩叶轮、冷凝器、密封件、转子、机壳和交换器等核心性系列单元，通过电力和动力实现对气体的压缩，起到提高气体纯度，提升煤化工生产效率等目的和作用。当前现代化煤化工工艺生产中应用的压缩机一般以离心式压缩机为主，离心式压缩机转子具有系统稳定性，通过有效整合可以提升压缩机低振动和平稳运行的性能，是现代化煤化工工艺和智能化煤化工生产最为主要的气体压缩设备。离心式压缩机基于叶轮二次流动控制技术与叶轮/回流器耦合设计技术的高效小流量基本级技术，大大提升了压缩机的功能和效能，优化了煤化工工艺的基础性环节，让煤化工装置用相关压缩效率提高了4%以上。同时离心式压缩机还具有耐高温、耐腐蚀、低泄漏量等一系列优势，满足了煤化工工艺生产条件中高温、腐蚀的需要，通过离心式压缩机的使用，不但可以优化煤化工工艺的基础性结构，也在煤化工工艺的成本上获得了降低40%的佳绩。高强度、高抗应力腐蚀叶轮材料及强约束条件下闭式窄流道三元叶轮等特殊结构使离心式压缩机的功能和运行得到强化与保障，满足了煤化工工艺生产中叶轮材料在硫化氢腐蚀环境下强度要求和使用寿命要求。在离心式压缩机的结构中有耐高温、耐固体颗粒冲刷的镍基合金材料，同时主要压缩核心部位表面应用了渗硼技术，这不仅大大提高了压缩机的使用寿命，而且实现了大型煤化工装置用离心压缩机组整体技术方案优化和设计制造，提高了煤化工工艺的效率，进而提高了煤化工产业的产出和效能。

2 压缩机在煤化工生产实践中的运行与维护

压缩机在煤化工生产实践中必须做好维护工作和实际运行工作，要建立以煤化工工艺流程为基础的压缩机运行与维护新体系，从操作、管理、环节等方面入手，将压缩机的功能与煤化工工艺的实际相互整合，建立起适应煤化工工艺生产的压缩机运行机制，优化煤化工工艺生产过程中压缩机维护系统，在制度、规范和操作的综合层面上建立起确保压缩机运行，确保煤化工工艺实施的新体系。

2.1 立足煤化工工艺，完善压缩机操作规范

煤化工压缩机需要严谨而完善的规范作为基础，进而确保煤化工压缩机能够在科学的规范约束下稳定、连续、高效地工作。要结合煤化工生产工艺和压缩机自身运行要求，建立起适应生产和运行的操作规范体系，约束和控制煤化工压缩机的运行过程，调整和规范煤化工压缩机运行的细节，形成煤化工压缩机的操作规范体系，以便更好地促进煤化工压缩机的安全、高效率运行。

2.2 根据煤化工工艺，制定压缩机控制指标

煤化工核趸的运行需要结合煤化工的生产工艺，要结合煤化工生产工艺的基本需要和特点，进行煤化工压缩机运行指标的确定、调整和控制工作。要在煤化工压缩机安全运行的基础上，确保煤化工工艺的规范全面实施，有效提升煤化工压缩机的运行水平，延长包括压缩机在内煤化工生产工艺设备的使用寿命，提高煤化工生产的效率和效益。此外，要尊重制定的煤化工压缩机运行指标的稳定性，一旦做出相关规范和指标，一般不能任意修改，以避免煤化工工艺产生连锁式反应，影响煤化工的生产和压缩机的稳定运行。

2.3 做好煤化工压缩机的管理

煤化工压缩机在运行时需要高质量的油来降低摩擦和磨损，控制温度的提升。要选用煤化工压缩机专用的油品种，确保油质量合格。同时要建立检查煤化工压缩机过滤装饰的制度，通过例行检验和抽检有效确保油的纯净、温度和油压处于良好的工作状态。此外要严格规范煤化工压缩机的过程和细节，实现煤化工压缩机得到良好的效果。

2.4 做好煤化工压缩机的温度控制

煤化工压缩机需要冷却系统作为温度控制和功能控制的基础，因此，要在煤化工压缩机运行中确保冷却剂的质量、压力，以便有效控制煤化工压缩机的温度。同时，要做好煤化工压缩机用水的水质管理，确保水的纯净度和比热容，以便煤化工压缩机精准的温度控制。此外，要做好煤化工压缩机冷却油品的质量控制，使煤化工压缩机能够快速实现热交换，有效控制煤化工压缩机的温度。

2.5 强化煤化工压缩机的运行管理

运行管理要立足于煤化工压缩机的实际生产，要强化一系列问题和隐患的防范，这样才能在运行中确保煤化工压缩机的状态和效率。要规范煤化工压缩机的启动过程，预防启动中动力不稳定产生的液击和抽负问题。要规范煤化工压缩机的压力控制，预防因压力不稳定引起的高低压窜动和安全阀起跳等问题发生。要调整煤化工压缩机的压缩比，控制煤化工压缩机的受力形式，提高煤化工压缩机受力均衡性。要规范煤化工压缩机的触酶置换环节，规避煤化工压缩机因触酶中毒而产生的效率低下和物料浪费。

2.6 加强煤化工压缩机运行记录管理

要根据煤化工工艺的要求对压缩机进行运行信息管理，特别要对煤化工压缩机的运行数据加以科学全面地记录，明确煤化工压缩机日常维护工作和体系，覆盖煤化工压缩机的安装过程，重点对煤化工压缩机维修、运行和试车等关键环节做到完整记录，形成煤化工压缩机运行的数据库，进而为解决煤化工压缩机运行问题，更好地维护煤化工压缩机提供信息与数据的支持。

3 结语

工艺是煤化工生产的前提，为了更好地发挥煤化工的发展战略地位和产业基础地位，要进一步做到煤化工工艺的优化，在煤化工中引入更多、更先进的压缩设备，提高煤化工工艺的现代化水平，提高煤化工工艺的功能性，缩短煤化工生产与世界发达国家的质量与速度差别，形成优化煤化工生产，改进煤化工工艺的基础性支持，将工艺的创新形成推动煤化工发展的动力。

参考文献

[1] 杨永腾，赵德奇，陈庆武.防止空压机装置自燃及爆炸的措施[J].矿山机械，2015（9）：34-35.

[2] 陈维健，冯文旭，王桂海，等.空压机节能与监控、保护综合装置的研制[J].煤炭科学技术，1997，27（7）：24-40.

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关键词：煤化工 二氧化碳 排放 综合利用

前言

煤炭、石油、天然气是我国能源结构中主要的资源。煤炭资源在能源总量中占有很大比重。我国煤炭蕴藏数量位居世界的第三位。在工业和农业生产中，煤炭资源成为主要被利用的能源。我国属于煤炭大国，也属于煤炭使用的大国。煤化工自兴起以来带动了经济的快速发展，但是，煤化工产生的直接损害就是二氧化碳排放量的增多。今后的煤化工行业，不仅要注意减少二氧化碳的排放量，更要研究二氧化碳的利用问题。二氧化碳的综合利用是煤化工发展中必须要解决的实际问题。

一、煤化工行业对我国经济发展的重要作用

随着我国工业和农业的快速发展，我国各行各业对资源的需求空前强大。我国能源储备中，煤炭资源较为丰富，石油和天然气储备较少，多数工业能源都依靠于煤炭资源。我国煤炭保有存储量超过1万亿t。煤化工一直是我国能源化工行业的重点，我国政府始终致力于发展煤化工工业。国家发改委在2006年编制了《煤化工产业中长期发展规划》，规划中明确指出我国要建成七个大型煤化工产业区，到2020年末，我国对煤化工投资将超过一万亿人民币。发展煤化工行业是我国良好利用能源的必然选择。大力发展煤化工可以有效缓解我国对石油进口的依赖程度，可以有效延伸开发新能源的时限。发展煤化工行业符合我国当前的国情。

二、煤化工中二氧化碳的排放问题

发展煤化工具有明显优势，同时，也会带来一些弊端，其中，二氧化碳的排放问题是难以解决的重点问题。研究煤化工中CO2的综合利用，就是要将减少排放和合理利用统一协调起来，减少CO2 对环境的污染程度。

1.煤制甲醇和烯烃过程中的CO2 排放。煤制烯烃过程是指煤气化，合成气净化，甲醇合成，甲醇制烯烃四个流程。在这一阶段的CO2 主要源自煤气化的过程。煤气化过程中产生的CO2 数量大。原理就是煤在氧气和水蒸气同时存在的条件下，发生的反映。

2.煤液化过程中的CO2 排放。煤的液化主要是指把固体状态的煤，正在高压和温度控制下，直接与氢气反应，从而转化成液体油品的技术。煤液化过程是一个工艺技术较为复杂的过程，反应中的氧和氢的纯度都很高，反应后以水中氧的形式排出，CO2 的产率比较低，

3.煤间接液化过程中的CO2 排放。煤的液化过程分为直接液化和间接液化。煤的间接液化分为三个主要步骤，分别为气化过程，合成过程和精炼过程。在煤间接液化过程中气化和合成步骤中，会产生CO2。这个阶段的每吨液化产品中CO2 排放量大约为3.3t。

三、煤化工中二氧化碳的综合利用

1.应用的主要技术

1.1CO2转化与固定化技术。CO2转化与固定化技术主要是利用CO2的化学性质，对其进行转化，成为其他物质或者固定到其他物体中，实现资源再利用。这种技术的应用范围很广。主要包括第一，将CO2当做大棚种植中的气体肥料，这种做法能够促进蔬菜的生长，植物吸收CO2的量超过平时的数量，可以增产增收。第二，利用CO2制造降解塑料，用于一次性包装材料，如餐具或者保鲜材料，医用材料，地膜等物质。这项技术可以实现自然环境中的完全降解，减少了塑料制品的污染，对于环保具有重要意义。第三，CO2经过催化可以转换成甲醇、合成气或者烃类的化工原料，可以产生多种高附加值的产品，如脂类、羧酸等物质。

1.2CO2的循环利用技术。CO2的循环利用技术是依靠CO2的物理特性来实现的，属于资源化的技术应用。这种循环利用技术主要包括第一生产超临界的CO2，超临界CO2具有压缩性和流动性，液体具有高密度、高比热的特点，具有高渗透性和低粘度的特性，超临界CO2是非常好的萃取介质，操作简洁，工艺时间短。目前已经广泛应用。第二，把CO2作为食品的保鲜剂和添加剂，用于食品的保鲜冷却、冷藏。特别是在碳酸饮料的加工过程中，二氧化碳的需求量很大。第三，用于空调制冷的介质。CO2用于空调制冷介质主要是利用跨临界CO2取代氟利昂。第四，制造干冰。CO2的固态形式称之为干冰，干冰一般用于食品工业领域，文艺产业领域，而且干冰可以用于人工降雨。第五，气体焊接方面。CO2在气体保护焊接、炼钢、油气井等方面应用广泛。

2.采用的主要设备

煤化工排放的CO2 是在混合气体中，要从混合气体中提纯CO2 需要对气体进行必要的压缩。无论是提纯还是综合利用，都要对气体进行压缩，所以，煤化工二氧化碳的利用的主要设备就是压缩机。

3.回收、储存和运输过程

CO2 的综合利用需要进行回收、储存和运输。这三个环节中要做好CO2 形态的转变，在储运过程中，采用低温储运技术，最好采用储罐充装，运输过程要掌握好设备的平衡和循环。保证回收、储存和运输过程的工艺流程。

结语

我国的能源结构决定了在今后一段时期内，煤炭资源仍然是坚持使用的能源种类。在这样的形势下，做好煤炭资源的利用具有重要的社会意义。煤化工行业给经济发展带来了巨大的效益，对社会的贡献是显而易见的。做好煤化工二氧化碳的综合利用，就是从根本上解决了煤化工的使用弊端，使煤化工的危害逐步减低，更好的服务于社会主义生产活动。在倡导资源与环境协调发展的今天，做好煤化工行业的二氧化碳排放问题，具有十分重要的现实意义，是经济与社会和谐共赢的体现。

参考文献：

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[2]孙永泰，二氧化碳化工开发的新工艺[J]，化工技术与开发，2003年03期。

[3]金涌，周禹成，胡山鹰，低碳理念指导的煤化工产业发展探讨，化工学报，2012年01期。

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[关键词]管输煤浆制备；定量给料系统；棒磨机磨煤系统；给水系统；返料系统；工艺流程

1前言

管道输煤作为一种新的物料运输方式已被广泛应用于很多部门和领域且近年发展势头良好，它是将固体燃料煤以水为载体用管道长距离输送到用户的一种技术，而煤浆制备是管道输煤的第一道工序，它包括固体燃料煤进入管道输送前的所有加工工艺过程。管输煤浆制备的工艺流程设计取决于所输送的煤浆特性要求，包括煤浆的浓度、粒度级配等，该工艺制备的煤浆应符合管道输送的相关水力特性，因而与常规的水煤浆制备工艺存在较大的差异。本文结合中煤科工集团武汉设计研究院有限公司多年的管输煤浆试验研究，针对所输送的煤浆特性，设计一套新型的煤浆制备工艺流程，以制备出符合管道输送的煤浆产品，并实现工程应用。

2管输煤浆制备工艺流程简介

根据中煤科工集团武汉设计研究院有限公司多年的管输煤浆试验研究结果，适合管道输送的煤浆重量浓度范围一般为49%~55%，煤浆粒度级配范围应该煤浆粘度值大小来确定，通常要求煤浆粘度值不应超过100mPa•s，这与煤化工用水煤浆产品的浓度以及粒度级配存在较大区别，通常煤化工用水煤浆的重量浓度超过60%，粘度值也在100mPa•s以上。因此管输煤浆的制备工艺特殊性取决于上述管输煤浆的特性[5-6]。管输煤浆制备是以棒磨机为主工艺设备、辅以其他配套设备形成的工艺系统，其包括定量给料系统、棒磨机磨煤系统、给水系统以及返料系统四个子系统，其工艺流程简图见图1。定量给料系统：主设备为定量给料机，辅以水分测定仪器、称重仪器和变频控制电机等，可以实现对棒磨机入煤量的精确控制。给水系统：主设备为离心泵，辅以流量测定仪器、流量调节阀等，可以实现对棒磨机给水量精确控制；同时，配合定量给料系统，使棒磨机出浆的浓度得以精确控制。棒磨机磨煤系统[7]：主设备为棒磨机，主要通过筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间的调节，实现对棒磨机出浆的粒度级配控制，制备符合管道输送要求的煤浆产品。返浆系统：主设备为离心泵，辅以分级筛、流量测定仪器和流量调节阀，主功能为配合棒磨机磨煤系统，实现对棒磨机出浆中大颗粒的控制，并返回煤浆中大颗粒组分至棒磨机进行再磨。

3管输煤浆浓度控制工艺系统设计

定量给料系统与给水系统工艺设计是管输煤浆制备中煤浆浓度控制的关键性工艺环节，其中进入定量给料机的精煤必须经过水分测定，并换算成干煤基量参数输入到定量给料机控制系统中，控制系统经过数据转化再控制定量给料机为棒磨机均匀且定量的给料；给水系统则根据定量给料机的给煤量和测定的精煤水分参数，通过流量计和流量调节阀来控制向棒磨机系统加水量的多少。以每小时制备重量浓度为50%的管输煤浆10000kg为例。通过上述试验结果可以看出，当充棒量为14%、大中小棒配比为1∶1.1∶1.1时，棒磨机煤浆产品的粘度值和粒级都符合要求，可作为棒磨机系统工艺设计的参考。棒磨机筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等参数一般无法实现生产时在线调节，故其设计参数一般不进入控制系统，但棒磨机的磨煤时间可以通过调节电机和筒体转速来实现在线调节。返料系统的主要是通过分级筛来控制棒磨机的跑粗颗粒(+1mm粒级)，并通过返料泵将跑粗颗粒返回到棒磨机系统进行再磨。因此，返料系统的工艺设计一方面是保证粗颗粒不进入到管道输送系统，另一方面是通过流量计和流量调节阀来实现返料系统的流量平衡。

4管输煤浆粒度控制工艺系统设计

管输煤浆粒度的控制对煤浆管道输送过程中堵管风险的防范具有重要意义，而粒度的控制主要通过棒磨机系统与返料系统得以实现。中煤科工集团武汉设计研究院有限公司管输煤浆试验结果一方面要求管输煤浆的粘度值不宜超过100mPa.s，另一方面要求制备的煤浆稳定性较好，综合上述两方面因素，棒磨机制备的管输煤浆-0.043mm粒级占比不宜少于20%，+1mm粒级占比不宜多余1%。其中，煤浆产品-325粒级的占比主要通过棒磨机筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间来调节，而+1mm粒级占比则通过返料系统来进行控制。棒磨机系统的工艺设计中，棒磨机是主体设备，其筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等和磨煤时间均需通过试验来确定。试验采用φ420×600溢流型棒磨机，磨煤介质为钢棒，磨筒容积为80L。

5结语

(1)棒磨机制备管输煤浆工艺系统主要有定量给料系统、给水系统、棒磨机磨煤系统和返料系统四部分组成；

(2)通过定量给料系统与给水系统的控制逻辑设计，可以实现对管道输煤浓度的控制，保证制备的管道煤浆浓度在49%~55%之间；

(3)经过棒磨机磨煤系统的磨煤试验，摸索出筒体内磨煤钢棒充棒量、配比等参数，同时通过磨煤时间与返料系统的控制逻辑设计，保证了制备的管道煤浆+1mm粒级不超过1%、-0.045mm粒级不低于20%，同时控制煤浆粘度值不超过100mPa•s；

(4)该棒磨机制备管输煤浆工艺系统已应用于陕西神渭输煤管道工程首端煤浆制备系统。

参考文献

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