煤炭氣化工藝學(xué)緒論P(yáng)PT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1煤炭煤炭(mitn)氣化工藝學(xué)氣化工藝學(xué) 緒論緒論第一頁，共30頁。 什么(shn me)是煤炭氣化?原料(yunlio)聯(lián)系(linx)到生活中用到的煤爐子第1頁/共30頁第二頁，共30頁。 1-1發(fā)展(fzhn)煤化工的重要意義1-2 煤炭氣化(q hu)發(fā)展簡(jiǎn)史1-3 煤炭(mitn)氣化在新型煤化工發(fā)展中的應(yīng)用1-4 本課程內(nèi)容與任務(wù)第2頁/共30頁第三頁，共30頁。 煤化工是以煤為原料經(jīng)過化學(xué)(huxu)加工，實(shí)現(xiàn)煤的轉(zhuǎn)化并進(jìn)行綜合利用的工業(yè)。 煉焦工業(yè)、煤炭氣化(q hu)工業(yè)、煤炭液化工業(yè)、煤制化學(xué)品工業(yè)以及其他煤加工制品工業(yè)等。 煤化工包括哪些工業(yè)?第3頁/共30頁第四

2、頁，共30頁。 煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化(zhunhu)為氣體，液體，固體燃料以及化學(xué)品的過程。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產(chǎn)各種燃料起，是干凈(gnjng)的能源，利于提高人民生活水平和環(huán)境保護(hù);煤氣化生產(chǎn)的合成氣是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時(shí)，煤的液化產(chǎn)品將替代目前的天然石油!煤的加工干餾氣化液化合成化學(xué)品煉焦第4頁/共30頁第五頁，共30頁。 其目的就是獲得(hud)清潔能源和化工原料氣化(q hu)產(chǎn)品-煤氣新型煤化工的一個(gè)(y )重要單元 煤炭氣化技術(shù)就是將固體煤變成氣態(tài)烴, CO , H

3、2氣體等的技術(shù)第5頁/共30頁第六頁，共30頁。 舉例(j l)第6頁/共30頁第七頁，共30頁。 1.作為(zuwi)工業(yè)燃?xì)?煤炭(mitn)氣化技術(shù)的應(yīng)用要求(yoqi)：熱值為46205670kJm3 氣化技術(shù)：常壓固定床氣化爐和流化床氣化爐應(yīng)用：主要用于鋼鐵、機(jī)械、衛(wèi)生、建材、輕紡、食品等部門，用以加熱各種爐、窯，或直接加熱產(chǎn)品或半成品。第7頁/共30頁第八頁，共30頁。 應(yīng)用：城市(chngsh)煤氣要求(yoqi)：熱值在1260016800kJm3，要求(yoqi)CO含量小于10，H2、CH4及其他烴類可燃?xì)怏w含量應(yīng)盡量高。技術(shù)：魯奇爐第8頁/共30頁第九頁，共30頁。 要求

4、：化工合成氣對(duì)熱值要求不高，主要(zhyo)對(duì)煤氣中的CO、H2等成分有要求 技術(shù)(jsh)：德士古氣化爐、Shell氣化爐 應(yīng)用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等 第9頁/共30頁第十頁，共30頁。 應(yīng)用：1）在冶金工業(yè)(y jn n y)中，利用還原氣可直接將鐵礦石還原成海綿鐵；2）在有色金屬工業(yè)中鎳、銅、鎢、鎂等金屬氧化物也可用還原氣來冶煉。因此，冶金還原對(duì)煤氣中的CO含量有要求。第10頁/共30頁第十一頁，共30頁。 要求：化工合成氣對(duì)熱值要求不高，主要(zhyo)對(duì)煤氣中的CO、H2等成分有要求 技術(shù)(jsh)：德士古氣化爐、Shell氣化爐應(yīng)

5、用：合成航空燃料油合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等 第11頁/共30頁第十二頁，共30頁。 第12頁/共30頁第十三頁，共30頁。 燃料電池是由H2、天然氣或煤氣等燃料(化學(xué)能)通過電化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電的化學(xué)發(fā)電(fdin)技術(shù)磷酸鹽型(PAFC)熔融碳酸鹽型(MCFC)固體氧化物型(SOFC)質(zhì)子交換膜型(PEMFC)堿型(AFC)高效煤炭氣化(q hu)技術(shù)發(fā)電技術(shù)IG-MCFC和IG-SOFC第13頁/共30頁第十四頁，共30頁。 氫氣廣泛用于電子、冶金、玻璃生產(chǎn)、化工合成、航空航天、煤炭直接液化及氫能電池等領(lǐng)域目前世界上96的氫氣來源于石化燃料轉(zhuǎn)化，同時(shí)煤炭

6、氣化制氫也起著很重要的作用，一般是將煤炭轉(zhuǎn)化成CO和H2，然后通過變換反應(yīng)將CO轉(zhuǎn)換成H2和H2O，再將富氫氣體經(jīng)過低溫分離或變壓吸附(xf)及膜分離技術(shù)，即可獲得氫氣。第14頁/共30頁第十五頁，共30頁。 第15頁/共30頁第十六頁，共30頁。 煤化工發(fā)展始于18世紀(jì)后半葉，用煤生產(chǎn)民用煤氣；在歐洲當(dāng)時(shí)用煤干餾方法，生產(chǎn)的干餾煤氣用于城市街道照明；1840年由焦炭制發(fā)生爐煤氣來煉鐵，1875年使用增熱水(r shu)煤氣作為城市煤氣二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，煤炭氣化工業(yè)在德國(guó)得到迅速發(fā)展。1932年采用一氧化碳與氫通過費(fèi)一托(Flscher Tropsch)合成法生產(chǎn)液體燃料獲得成功，1 934年

7、德國(guó)魯爾化學(xué)公司應(yīng)用此研究成果創(chuàng)建了第一個(gè)F-T臺(tái)成油廠，1936年投產(chǎn)。19351945年期間德國(guó)共建立了9個(gè)合成油廠，總產(chǎn)量達(dá)570kt。二次世界大戰(zhàn)后，煤炭氣化工業(yè)因石油、天然氣的迅速發(fā)展減慢了步伐，進(jìn)人低迷時(shí)期，煤氣主要作為城市煤氣及臺(tái)成氪原料的生產(chǎn)等，直到20世紀(jì)70年代成功開發(fā)由合成氣制甲醇技術(shù)，由于甲醇的廣泛用途，使煤炭氣化工業(yè)又重新引起人們重視。1975年，美國(guó)Eastaman(依斯曼)公司開始了合成醋酐的實(shí)驗(yàn)室研究，重點(diǎn)是開發(fā)適用的催化劑，以便在工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)能達(dá)到需要的條件下，減少副產(chǎn)物生成。他們采用醋酸甲酯與一氧化碳為原料羰基合成制取醋酐，并于1977年中試成功。到20世紀(jì)

8、80年代末，由煤炭氣化制合成氣，羰基合成生產(chǎn)醋酸、醋酐開始大型化生產(chǎn)，這是煤制化學(xué)品的一個(gè)非常重要的突破。 現(xiàn)在，隨著氣化生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以生產(chǎn)含氧燃料為主的煤炭氣化合成甲醇、二甲醚，有廣闊的市場(chǎng)前景。其中二甲醚不僅是從合成氣經(jīng)甲醇制汽油、低碳烯烴的重要中間體而且也是多種化工產(chǎn)品的重要原料。甲醇從近年供需情況來看，除作基本有機(jī)化工原料、精細(xì)化工原料外，作為替代燃料應(yīng)用，預(yù)計(jì)需求量將達(dá)8001000萬噸年，到2020年t甲醇需求預(yù)計(jì)達(dá)5000萬噸年。 南非開發(fā)煤炭間接液化歷史悠久，早在1 927年南非當(dāng)局注意到依賴進(jìn)口液體燃料的嚴(yán)重性，基于本國(guó)有豐富的煤炭資源，開始尋找煤基合成液體燃料的新

9、途徑，1939年首先購買了德國(guó)FT合成技術(shù)在南非的使用權(quán)，在20世紀(jì)50年代初，成立了SASOL公司，1955年建立了SASOL I T，1980年和1982年叉相繼建成了SASOL一廠和SASOL廠。 第16頁/共30頁第十七頁，共30頁。 氣化壓力(yl)由常壓、低壓（1.0MPa）向高壓（2.08.5MPa）氣化發(fā)展，從而提高氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率和氣化爐能力，實(shí)現(xiàn)氣化裝置大型化和能量高效回收利用，降低合成氣的壓縮能耗或?qū)崿F(xiàn)等壓合成（如甲醇低壓合成），降低生產(chǎn)成本。如Texaco氣化壓力(yl)可達(dá)6.58.5MPa，Shell氣化壓力(yl)為24MPa。Texaco氣化溫度1400150

10、0，Shell氣化溫度高達(dá)14001700，流化床氣化溫度為10001200。氣化溫度高，煤中有機(jī)物質(zhì)分解氣化，消除或減少環(huán)境污染，對(duì)煤種適應(yīng)性廣。塵降到12mg/m3(標(biāo))以下。不斷開發(fā)新的氣化技術(shù)和新型氣化爐，提高碳轉(zhuǎn)化率和煤氣質(zhì)量，降低建設(shè)投資。目前碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%99%，煤氣中含CO+H2達(dá)到80%90%。第17頁/共30頁第十八頁，共30頁。 一、新型(xnxng)煤化工內(nèi)容簡(jiǎn)介清潔能源是新型煤化工的主要產(chǎn)品。新型煤化工生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品。如柴油、汽油、乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工產(chǎn)品煤炭能源化工一體化。新型煤化工是未來中國(guó)(zhn u)能源技術(shù)發(fā)

11、展的戰(zhàn)略方向，依托煤炭資源，形成煤炭能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。如煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(簡(jiǎn)稱IGCC)技術(shù)。高新技術(shù)及優(yōu)化集成。新型煤化工生產(chǎn)采用煤轉(zhuǎn)化高新技，在能源梯級(jí)利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對(duì)不同工藝優(yōu)化集成，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境污染得到有效治理，人力資源得到發(fā)揮是新型煤化工的一個(gè)主要發(fā)展方向第18頁/共30頁第十九頁，共30頁。 第19頁/共30頁第二十頁，共30頁。 傳統(tǒng)的氣化技術(shù)是利用煉焦?fàn)t、發(fā)生爐和水煤氣爐氣化。進(jìn)入20世紀(jì)以后針對(duì)不同煤種和氣體用途(yngt)發(fā)展了幾百種氣化方法，其中以魯奇碎煤加壓氣化爐、常壓KT爐、溫克勒氣化爐等應(yīng)用最廣。20世紀(jì)70年代以來圍繞提高燃煤電廠熱效率

12、、減少對(duì)環(huán)境的污染技術(shù)同題，促使了新一代氣化工藝誕生。美國(guó)45個(gè)潔凈煤技術(shù)示范項(xiàng)目中有7個(gè)煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，配套有6種煤炭氣化技術(shù)，它們是德士古水煤漿氣化技術(shù)、CE兩段式氣流床氣化技術(shù)、Destec兩段加壓氣流床氣化技術(shù)、KRW氣化技術(shù)、U-Gas氣化(灰熔聚)技術(shù)及BGL固定床熔渣氣化技術(shù)等。國(guó)內(nèi)目前采用的煤炭氣化技術(shù)主要以常壓固定床煤氣發(fā)生爐和水煤氣發(fā)生爐為多，開發(fā)和引進(jìn)(ynjn)了水煤氣兩段爐、魯奇加壓氣化爐和德士古水煤漿氣化技術(shù)。今后的發(fā)展趨勢(shì)是效率較高、煤氣成分較好的干粉煤炭氣化技術(shù)。世界煤炭氣化技術(shù)的現(xiàn)狀中國(guó)煤炭氣化技術(shù)現(xiàn)狀第20頁/共30頁第二十一頁，共30頁。 F-T

13、合成始于第二次世界大戰(zhàn)時(shí)的德國(guó)。20世紀(jì)60年代南非選用了德國(guó)的固定床技術(shù)和美國(guó)凱洛格循環(huán)流化床技術(shù)建立SASOL(薩索爾)I、廠，產(chǎn)品主要是汽油218萬噸年；柴袖150萬噸年、乙烯23萬噸年用于深加工聚乙烯和氨乙烯；丙烯(bn x)46萬噸年用于深加工聚丙烯(bn x)和丙烯(bn x)腈；其他化工產(chǎn)品46萬噸年以及氨50萬噸年、硫26萬噸年、城市煤氣56萬噸年MFT稱為改良FT合成t主要是通過在FT臺(tái)成之后加進(jìn)ZSM-5擇形催化劑，使產(chǎn)物分布向預(yù)定目標(biāo)調(diào)整。用這種方法可以(ky)將C5C11的份額由一般F-T合成時(shí)的30%40調(diào)整到70。第21頁/共30頁第二十二頁，共30頁。 第22頁/共30頁第二十三頁，共30頁。 第23頁/共30頁第二十四頁，共30頁。 圖1-1碳一化學(xué)(huxu)發(fā)展趨勢(shì)第24頁/共30頁第二十五頁，共30頁。 第25頁/共30頁第二十六頁，共30頁。 氣化原理。討論氣化方法、氣化熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)過程對(duì)氣化過程的影響。煤炭性質(zhì)對(duì)氣化的影響。介紹了煤種及煤質(zhì)對(duì)氣化的影響.氣化爐。討論各類氣化爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝流程、工藝條件選擇對(duì)氣化的影響等.氣化爐的操作管理。介紹了氣化過程中如何正常、安全、經(jīng)濟(jì)地操作、調(diào)控方法及