高玲玲

摘 要：長期以來我國一直處于富煤、缺油、少氣的資源供應狀態(tài)，并且如今油和氣的價格不斷上漲，這就嚴重制約了我國相關行業(yè)的發(fā)展進步，在這種情況下如何基于豐富的煤炭資源發(fā)展煤制油、煤氣化技術，進行煤炭的綜合類型就成為我國非常重視的一個問題。該文簡單介紹了現(xiàn)在常用的幾種煤氣化技術的應用現(xiàn)狀，并對煤氣化技術的選擇依據(jù)進行了細致研究，為相關行業(yè)進行煤氣化技術選擇提供依據(jù)。

關鍵詞：煤氣化技術 煤化工 選擇依據(jù)

中圖分類號：TQ54 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（c）-0100-02

中國是世界上公認的產(chǎn)煤和用煤大國，中國一年煤的產(chǎn)量在10億 t左右，其中大部分用于電力行業(yè)和私人使用，使用過程較為簡單，一般為直接燃燒，通過煤化工進行產(chǎn)氣的比較少。但是隨著近年來國際油價不斷攀升，天然氣供應欠缺，我國的煤化工產(chǎn)業(yè)亟待發(fā)展。

1 煤氣化技術概述

煤氣化技術就是以煤作為原材料，采用各種化學反應和化學技術，在CO加H2合成各種化工產(chǎn)品，從而達到減少天然氣、石油等稀缺資源消耗的目的，優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代煤氣化技術中最為活躍的就是氣流床反應器。氣流床反應器是20世紀80年代以后隨著潔凈煤氣化工藝的開發(fā)研究而發(fā)展起來的，它以干粉煤或者水泥漿作為反應原材料，進行單系列的大規(guī)模加壓氣化，從而大大促進了合成氣產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；倪M程，并且氣流床反應器生產(chǎn)的合成氣氣化指標較好，是現(xiàn)代煤氣化的主流技術之一。

現(xiàn)代煤氣化過程一般分為3個步驟層次。第一層：煤合成氣。將干粉煤和水泥漿等原材料經(jīng)過部分氧化方法加工成為CO和H2的合成氣；第二層：合成氣加工；第三層：深加工。煤氣化中的深加工以加工甲醇和烯烴的下游產(chǎn)品為主，產(chǎn)量較大，同時也是我國目前整個化工行業(yè)的支柱。

2 煤氣化技術種類

目前，煤氣化技術種類有幾十種，該文采用按照煤氣化爐分類的方式對煤氣化技術進行研究，按照這種分類方式煤氣化技術主要有3種，分別為固定床氣化工藝、流化床氣化工藝、氣流床氣化工藝。

2.1 固定床煤氣化工藝

固定床氣化爐目前常見的有U.G.I間歇式氣化和魯奇Lurgi連續(xù)式氣化2種。

U.G.I間歇式氣化爐歷史較長，使用至今已有100多年歷史。U.G.I間歇式氣化以焦炭或者無煙煤為原材料，氣化劑采用水蒸氣或者空氣，在常壓下生產(chǎn)合成氣。雖然該U.G.I間歇式氣化爐已經(jīng)使用了100多年，但是由于其在發(fā)展的100多年來改善較少，仍然沿用很多舊的技術手段，工藝落后，對原材料的質(zhì)量要求也很高，產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量都有限，并且對環(huán)境的污染嚴重，所以該工藝在如今的時代背景下已經(jīng)屬于淘汰型工藝，大部分煤氣化企業(yè)都禁止使用該工藝。

魯奇Lurgi連續(xù)式氣化是在U.G.I間歇式氣化的基礎上發(fā)展起來的，它以U.G.I間歇式氣化的相關工藝為基礎，由西德魯奇公司于20世紀40年代開發(fā)出來，目前屬于第一代煤氣化工藝。魯奇Lurgi連續(xù)式氣化爐對煤氣化原料要求較低，塊狀粘結(jié)性貧瘠煤即可，氣化劑和U.G.I間歇式氣化一樣采用水蒸氣或空氣，在加壓的條件下可以連續(xù)生產(chǎn)煤氣。

2.2 流化床煤氣化工藝

流化床煤氣化工藝是介于固定床煤氣化工藝和氣流床煤氣化工藝之間的一種煤氣化技術。流化床煤氣化工藝的第一個生產(chǎn)裝置是在20世紀20年代德國制造成功的溫克勒煤氣化爐，但是該爐并未取得預想的效果，因為其存在很多缺點，比如氣化壓力低、容量小、碳轉(zhuǎn)化率低等。后來人們針對溫克勒煤氣化爐存在的缺點進行了針對性改善，制造出了現(xiàn)代流化床煤氣化工藝使用的HTW高溫溫克勒煤氣化技術。

HTW高溫溫克勒煤氣化爐對原材料要求較低，褐煤、長焰煤以及其他粘結(jié)性不強、化學反應較為靈活的煤都能作為煤氣化原材料，原材料入爐粒度控制在0～10 mm即可。該煤氣化工藝生產(chǎn)能力較強，其產(chǎn)量是相同規(guī)模、相同氣壓固定床氣化爐的3～4倍，其單臺耗煤量約為160 t/h。

2.3 氣流床煤氣化工藝

氣流床煤氣化工藝又分為干法氣化和濕法氣化2種。干法干煤粉氣化技術主要有Shell工藝、GSP技術。濕法料漿氣化技術有GE工藝、多元料漿氣化技術等。

3 煤氣化技術選擇依據(jù)

現(xiàn)代煤氣化技術的選擇依據(jù)主要有煤質(zhì)因素、煤氣化技術指標以及下游產(chǎn)品需要3個因素。

3.1 煤質(zhì)因素

我國煤的儲量豐富、種類齊全，從褐煤到無煙煤都有一定量的儲存，只是儲量有差別。在煤結(jié)構(gòu)的選擇中，煤質(zhì)不同會直接影響煤氣化技術的選擇，并且對于煤氣化過程的工藝配置和產(chǎn)品也有很大影響。煤質(zhì)因素主要包括以下幾點。

（1）水分。水分不同使用的煤氣化爐型也不同。水分含量為8%～10%時采用固定床煤氣化技術。采用氣流床和流化床時要求水分含量小于5%。如果是采用氣流床對煙煤進行氣化，要求原材料含水量小于2%。

（2）灰熔點、灰組成。灰熔點即灰分熔融時的溫度，灰組成影響著灰熔點。

（3）成漿性。成漿性對濕法氣化影響較大，成漿性好，氣化指標就好。

（4）發(fā)熱量。發(fā)熱量即煤的熱值。熱值越高，單位煤量產(chǎn)出的氣量就越大。

以上4個為影響煤質(zhì)的主要因素，在進行煤氣化技術選擇時需要充分考慮這4點因素。

3.2 煤氣化技術指標

煤氣化指標主要包括以下幾點，進行煤氣化技術選擇時應充分考慮這些因素。

（1）產(chǎn)氣率。產(chǎn)氣率是單位重量的原料產(chǎn)生的氣體體積與原料重量的比，一般表示為m3/kg。產(chǎn)氣率是進行煤氣化技術選擇時首先需要考慮的問題，它關系到投資方的效益問題，因此在進行技術選擇時必須將各種煤氣化技術的產(chǎn)氣率進行比較分析。

（2）技術成熟與可靠性。進行煤氣化產(chǎn)業(yè)化時必須選擇技術成熟、可靠性高的技術。氣流床濕法氣化法在我國已有20多年的應用歷史，技術較為成熟，可靠性高。氣流床干法氣化法在我國使用較少，但是正在積累使用經(jīng)驗，相比其他技術可靠性較高。

（3）消耗與成本。消耗與成本是指生產(chǎn)1m3（CO+H2）時使用的原材料、氣化劑和電的量。

（4）三廢排放及處理。煤氣化過程可能產(chǎn)生廢氣、廢水、廢渣，先進的煤氣化工藝產(chǎn)生的“三廢”較少，處理方便，所以選擇煤氣化技術時要考慮到三廢排放與處理。

（5）投資。企業(yè)在選擇煤氣化技術時還要充分考慮自身經(jīng)濟實力，根據(jù)具體實際情況選擇合理的方法。比如同等規(guī)模的氣化系統(tǒng)，采用Shell法、GSP法、多原料法的投資比例為1.8∶1.2∶1。

3.3 下游產(chǎn)品需要

在化工生產(chǎn)中選擇煤氣化技術時還要考慮煤氣化下游產(chǎn)品的需要，根據(jù)下游產(chǎn)品的用途，比如是用于生產(chǎn)甲醇、合成氨，還是用于發(fā)電、生產(chǎn)燃料氣等來確定采用何種工藝技術。圖1列出了各工藝強調(diào)的合成氣質(zhì)量指標。

4 結(jié)語

通過上述對煤氣化選擇依據(jù)的研究分析可以得出如下結(jié)論。

（1）當原材料為褐煤時，可以選用Lurgi爐或者干煤粉氣化技術。

（2）原料煤為煙煤或者其他成漿性適中、變質(zhì)性較高時，可以選用濕法氣化技術。

（3）下游產(chǎn)品為還原氣或者原料氣時，可以選用干煤粉氣化或者Lurgi爐。

（4）下游產(chǎn)品為合成氨、合成油或者甲醇時，可以選用濕法氣化技術。

該文從理論出發(fā)，對煤氣化技術的選擇依據(jù)進行了分析，在實際應用中各企業(yè)可根據(jù)這些因素對各種煤氣化技術進行評價分析，選擇節(jié)能無污染，成本較低、投資少效益高的技術方法。

參考文獻

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