化工工藝學課件：煤化工工業(yè) -

煤化工工業(yè)煤化工工業(yè)【教學目標】本章需要掌握煤氣化、煤直接液化和煤間接液化工藝的原材料、化學反應、工藝分類和設備特點等內容。煤制碳一化工產品，需要了解煤制甲醇的有關工藝流程。煤化工工業(yè)8.1概述8.2

煤炭氣化8.3煤的間接液化——合成油8.4煤的直接液化8.5煤制碳一化工主要產品8.1概述1.煤化工分類煤化工是以煤為原料經過化學加工，使煤轉化為氣體、液體、固體燃料，并生產出各種化工產品的工業(yè)。根據加工深度包括煤的一次化學加工、二次化學加工和深度化學加工。根據生產工藝與產品的不同煤焦化煤電石煤氣化煤液化傳統(tǒng)煤化工新型煤化工將煤隔絕空氣加熱使其分解的過程。產品主要有焦炭、煤焦油(苯、甲苯等)、焦爐氣(氫氣、甲烷、一氧化碳等)、氨水等。用于生產各種燃料氣，屬于潔凈能源，生產的合成氣，可合成液體燃料即煤間接液化，也可用于合成氨、甲醇、醋酐、醋酸甲酯等?？梢陨a燃料油和化學產品8.1概述2.煤制碳一化工以含一個碳原子的物質為原料，合成化工產品和液體燃料的生產過程工業(yè)上稱為碳一化工。碳一化合物有CO、CO2、CH4、CH3OH等，按照工藝步驟可劃分為三個工業(yè)化層次：合成氣制?。涸线M行加工的必要步驟。醇、醚、油、烴類、氫氣、合成氨原料氣制取下游產品生產。8.2煤炭氣化煤的氣化過程：在特定的設備內以煤或煤焦為原料，以氧氣、空氣、水蒸氣或氫氣等作氣化劑(或稱氣化介質)，在高溫條件下通過化學反應生成以CO、H2、CH4等可燃氣體為主要成分的熱化學過程。歷史突破：氧氣替代空氣實現工業(yè)煤氣化和加壓煤氣化熱點：高轉化率研究，處理低級燃料或者廢物以及生產氣態(tài)燃料等方向。應用領域：化工合成原料氣、工業(yè)燃氣、民用煤氣、冶金還原氣、聯合循環(huán)發(fā)電燃氣、燃料油合成原料氣、煤炭液化氣源、煤炭氣化制氫和煤炭氣化燃料電池等。8.2煤炭氣化8.2.1煤炭氣化化學機理反應分類總過程

水煤氣平衡反應

氧化反應還原反應甲烷生產反應非均相反應：氣化劑或氣態(tài)反應產物與固體煤或煤焦均相反應：氣態(tài)反應產物之間的相互作用或與氣化劑8.2煤炭氣化主要反應：一次反應綜合以上各個反應：二次反應煤C+CH4+CO+CO2+H2+H2O8.2煤炭氣化8.2.2煤炭氣化分類按壓力不同按氣化過程供熱方式按氣化爐內煤料與氣化劑的接觸方式

高壓煤氣化常壓煤氣化自熱式氣化外熱式氣化氣流床技術

固化床技術流化床技術固化床技術由于主氣化層建立在灰熔融的高溫區(qū)附近，煤在爐內停留時間長，氣化劑在爐內的氣流速度低，吹風蓄熱，加上采用上、下吹輪番制氣，使得爐內熱利用率高、蒸汽分解率高，煤氣初凈化容易，排灰和排氣溫度都低，爐內熱損失少。故具有省氧、省蒸汽、省投資且氣化效率高的優(yōu)勢。優(yōu)化操作工藝可以提高碳轉化率和整體熱效率，降低運行費用。返回流化床技術備煤簡單，爐溫較低而均勻，使工藝簡化且方便，設備制造不復雜，投資不太大，具有規(guī)模適中、操作很容易掌握等優(yōu)勢。提高整體效益的關鍵在于尋找價格低廉、粘度較小且活性較高的煤源。返回氣流床技術由于煤種適應性強，爐子操作溫度高，熱效率高，合成氣中有效組分高，原煤和氧耗相對流化床均較低，且具有運行可靠性高、自動化程度高、環(huán)保性能良好等優(yōu)勢，是當今世界最先進的煤氣化工藝。8.2煤炭氣化三種氣化方式比較

項目固定床流化床氣流床床層內平均溫度800~1200℃900~1000℃>1400℃溫度分布有明顯溫度梯度基本無溫度梯度完全均勻溫度場煤料在爐內停留時間>30min數分鐘幾秒鐘氣化劑在爐內停留時間1~2s數秒鐘幾秒鐘運行方式間歇循環(huán)加壓連續(xù)加壓連續(xù)煤種粘結性要求很嚴格低粘性不嚴格煤種活性要求不嚴格高活性不嚴格8.2煤炭氣化8.2.3氣化爐1)氣化爐的特征參數描述(1)氣化反應器的容積氣化強度——氣化爐的生產能力隨煤的密度增大、停留時間的減少而增大。8.2煤炭氣化氣化爐壓力/MPa最高溫度/℃煤容積氣化強度/kg/(m3?h)固定床0.11100120~2003800~1100200~300流化床4795~89571氣流床0.11500360415007200各種氣化爐的煤容積氣化強度的比較8.2煤炭氣化(2)氣化爐的氣化效率單位質量的原料轉化為所產煤氣的化學熱之比例煤氣化過程中，除去為了提供氣化過程所需要的熱而消耗掉的原料外，剩余的直接轉化為可燃氣體組分。為了減少氣化原料的使用量，可以采用其他熱源提供這部分反應熱能，從而使氣化效率提高。(3)氣化爐的熱效率能夠提供的可以利用的全部熱量(包括氣化所產生的焦油、煤氣的熱)占氣化原料、氣化劑所具有的全部熱量及其他熱源所提供熱量的比例8.2煤炭氣化2)氣化爐的兩種供熱方式(1)自熱式(2)外熱式氣化過程所需要的熱量由反應器外部提供。熱量傳入氣化爐的方式：熱交換和熱載體?；瘜W反應熱

在煤中加入能在氣化爐內發(fā)生放熱反應的某些物質，進而提供熱量（如CaO）自熱式供熱反應物優(yōu)點缺點適用場合空氣耗費少氮氣稀釋了煤氣低熱值煤氣H2高甲烷含量H2分離制造合成氣時，甲烷需要進一步分離轉化加熱氣O2高純度煤氣需要制氧設備中熱值煤氣及合成氣CaO不需要制氧再生問題需要解決合成氣和加熱氣各種自熱式供熱方法的特點比較返回8.2煤炭氣化3)裝料與排灰影響因素：氣化爐在常壓下運行時，裝煤方法經歷了如下發(fā)展：自由落下、不同的槽流、螺旋加料器、進煤閥和氣動噴射。加壓裝料采用料槽閥門和泥漿泵。為了滿足氣化過程穩(wěn)定進行，應當采用連續(xù)作業(yè)的自動加料方式。加料原料分布均勻性連續(xù)間歇

8.2煤炭氣化氣化爐的排灰方式與其類型有關(1)固定床氣化爐。在合適的排灰裝置上，必須注意在爐柵上保持一定厚度的灰層，以保護爐柵。選擇合適的蒸汽與氧氣比例可以保證灰渣成為松碎的固體排出，避免了使灰分熔化結渣現象。在此類反應器中，所有的礦物質組分與煤一起自上而下運動，灰渣是燃燒后基本成分。在加壓固定床氣化爐中，用類似料槽閥門的機構來執(zhí)行排灰。8.2煤炭氣化(2)流化床氣化爐與煤有機質聚生的礦物質構成均勻分布并與煤的有機質聚生的灰的骨架，隨著氣化過程的進行，骨架壁越來越薄，同時在機械應力的作用下，骨架壁破碎崩潰，富灰部分成為帶有未氣化碳的飛灰。(3)氣流床氣化爐排渣的前提條件：氣化溫度應高于灰渣的熔化溫度。排出物通常是液渣，滿足了短停留時間的工藝要求。經過氣化爐的開口流出的液渣，在冷卻水中迅速冷卻成為粒狀固體，然后排出。8.2煤炭氣化8.2.4德士古水煤漿煤氣化法水煤漿氣化工藝：該工藝采用的水煤漿是一種煤基流體燃料，可以泵送、霧化燃燒，是一種比較理想的代油燃料。它具有一定的流動性和穩(wěn)定性。1)德士古水煤漿氣化原理屬于氣流床氣化工藝。該工藝是通過特殊噴嘴將氣化劑混合夾帶煤漿，送入氣化爐膛內，然后在高溫條件下，原料瞬間著火、迅速燃燒，此過程會產生大量熱量。產生的煤焦被氣化同時干餾產物迅速分解，最終產物為含一氧化碳和氫氣的煤氣及熔渣。過程中煤粒被氣流分開，氣化過程受煤的粘結性影響小。8.2煤炭氣化2)德士古水煤漿氣化流程質量分數為65%～70%

1300～1500℃

8.2煤炭氣化3)德士古水煤漿氣化關鍵設備

(1)氣化爐燃燒室：氣化反應的場所，以耐火磚為襯里，高溫合成氣與熔融灰渣直接侵蝕耐火襯里。襯里使用周期受到限制，一般為1~2年需要更換。激冷室：安裝有激冷環(huán)、下降管、導氣管、水分離擋板等內件。煤粉燃燒后產生的熔渣在激冷室水浴中冷卻、固化。合成氣在此冷卻并初步除塵。根據生產規(guī)模要求，設有2~4臺氣化爐，通常1開1備或是2開1備方式運行。8.2煤炭氣化(2)煤漿泵水煤漿是高粘度、易沉降、含有固體顆粒的流體，對高壓煤漿泵的質量要求較高，泵內隔膜襯里需定期更換，才能使泵能長期穩(wěn)定運行。(3)燒嘴德士古氣化工藝的關鍵，燒嘴壽命直接決定著裝置的長期、經濟運行。燒嘴通常都是三通道噴嘴結構，中間通道走水煤漿，外層和內層通O2。內層通氧量小于8%，且無法調節(jié)。噴嘴結構直接影響到霧化性能，并進一步影響氣化效率，還會影響耐火材料的使用壽命。工業(yè)上要求噴嘴能以較少的霧化劑和較少的能量實現霧化，并具有結構簡單，加工方便，使用壽命長等性能。噴嘴按物料混合方式不同，可分為內混式和外混式，按物料導管的數量不同，可分為雙套管式和三套管式等。8.2煤炭氣化(4)激冷環(huán)作用：使激冷水沿激冷室下降管管壁垂直膜狀或螺旋狀流下，保護下降管不受高溫氣體及熔渣的損害。主要由激冷水流道、水分布孔、監(jiān)視孔及水分布環(huán)隙構成。激冷環(huán)上部用螺栓和燃燒室錐部相連，下部和激冷室下降管焊接。(5)磨機主要有磨機筒體，主軸承，盤車裝置，主電機，氣動離合器，高、低壓潤滑油站及主電機減速箱稀油站等構成。(6)碳洗塔對氣化爐來的合成氣進行除塵，并控制水汽比的裝置。它主要由下降管、導氣管、兩層濕式沖擊塔板、降液管、除沫器等內件構成。(7)碎渣機一般安裝在氣化爐激冷室的正下方。將大塊物料破碎到50mm以下。主要由電機、液壓油泵、液壓馬達、驅動軸、破碎刀具構成。并配置力矩監(jiān)測裝置，可以自動正反轉。8.2煤炭氣化4)德士古水煤漿氣化特點(1)連續(xù)性生產采用連續(xù)進料、液態(tài)排渣，不影響氣化爐的運行，克服了固定層氣化方法間歇性排渣的缺點，提高了生產的連續(xù)性。國內實際生產中，由于受到工藝燒嘴使用周期的限制，一般氣化爐連續(xù)運行時間在50天左右，工藝燒嘴處于高溫工況下，應定期停爐檢查，確保裝置安全運行。(2)降低了氣體壓縮功耗采用加壓氣化，煤漿的壓力由煤漿泵提供，氧氣的壓力由液氧泵提供。氣化后的氣體壓力較高，可以省去后工序氣體壓縮所需的大量功耗。8.2煤炭氣化(3)高氣化強度氣化爐結構簡單，氣化強度高，設備體積小，布置緊湊、生產能力大。(4)對環(huán)境友好高溫下進行，產品氣中不含焦油、酚及大分子烴類，廢水中主要是含氰化合物，遠比其他方法生產的廢水易于處理。氣化系統(tǒng)的水在內部循環(huán)使用，外排量很少。且可將難于處理的工業(yè)廢水用于水煤漿的配制，大大減輕了對環(huán)境的污染。氣化排出的廢渣可用于建筑材料（如水泥熟料）的生產。(5)先進的控制系統(tǒng)該工藝采用先進的DCS集散控制系統(tǒng)，自動化程度高。系統(tǒng)安全性高，具有完善的安全聯鎖裝置。8.2煤炭氣化5)工藝運行中存在的突出問題(1)氣化爐耐火材料使用壽命短煤氣化工藝存在高溫（1400℃左右）熔融煤灰的沖刷及侵蝕問題，特別是燃燒室中下部，直接受到熔渣沖刷，腐蝕嚴重，使得耐火磚的壽命大大縮短。開停車頻繁，一般一年半左右，必須局部或全部更換。(2)燒嘴使用壽命短裝置的大部分技術經濟指標都與燒嘴有關。一般燒嘴壽命在60~90天，需要定期對燒嘴進行檢查，對有龜裂、燒蝕、磨蝕現象的燒嘴必須進行修復、更換，再使用。(3)激冷環(huán)存在不少問題，如激冷室?guī)⒁何槐２蛔?、內環(huán)易變形、布水縫隙不均勻、下降管易燒壞變形等。8.2煤炭氣化(4)負荷氣化爐負荷調節(jié)范圍不宜超出70%~110%。當負荷變化范圍較大時，噴嘴間隙不好掌握，容易導致噴嘴霧化效果變差，降低碳轉化率。(5)碳轉化率氣化爐燃燒室流場為受限射流反應流場，流場結構主要由射流區(qū)、回流區(qū)和管流區(qū)組成。射流區(qū)的長度是由噴嘴結構決定的，在燃燒室總長度一定的情況下，射流區(qū)長則管流區(qū)就短，通過噴嘴進入氣化爐的物料就可能幾乎同時有部分物料流出氣化爐，影響碳轉化率進一步提高。(6)測溫熱電偶位于噴嘴射流沖刷區(qū)域內，高溫物流直接強力沖刷和磨蝕使溫度傳感器在投料后僅能維持約一周的時間。通常采用分析氣體中甲烷含量來判斷氣化爐內溫度而避免直接使用測溫儀表。8.2煤炭氣化(7)大型化噴嘴霧化效果：由水煤漿氣化噴嘴結構形式決定，噴嘴處理煤量加大，霧化效果下降，結果導致碳轉化率降低，并使氣體成分變差。(8)設備超限問題目前最大的氣化爐殼體直徑為3200/3800mm，沒有超出運輸條件限制，也無超限設備。從運輸和加工制造角度考慮，直徑控制在4200mm以下較為適宜。8.2煤炭氣化6)德士古水煤漿氣化工藝的主要影響因素(1)氧煤比增加，氣化爐溫度升高，加快氣化反應過大，對于碳轉化率影響不明顯。因為過量氧氣進入氣化爐，會導致合成氣中二氧化碳量增加，冷煤氣效率降低。(2)壓力增加反應物密度，加快反應速率，提高氣化效率；通過加壓水煤漿的霧化質量也得到提高；設備體積會減少，便于工業(yè)放大。減少后序氣體壓縮功。(3)助熔劑該工藝是在灰熔點以上操作，灰熔點高，操作溫度會相應提高，對耐火磚材料提出更高的要求。添加助熔劑可以降低煤的灰熔點。（提高）8.2煤炭氣化8.2.5Shell干粉煤氣化法1)Shell煤氣化原理目前世界上較為先進的第二代煤氣化工藝之一。過程：煤粉、氧氣及少量水蒸氣在加壓條件下并流進入氣化爐內，在極為短暫的時間內完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學過程。氣化產物：以H2和CO為主的合成氣，CO2的含量很少。屬于氣流床氣化技術。8.2煤炭氣化2)工藝流程煤種使用煙煤，半貧煤，長煙煤和褐煤，粒徑小于0.1mm，灰分無特殊要求。比氧耗為0.31m3/m3，壓力小于4MPa。8.2煤炭氣化3)Shell煤氣化關鍵設備(1)氣化爐結構：由內筒和外筒兩部分組成，外筒只承受靜壓而不承受高溫，內件形成氣化空間、爐渣收集空間、氣體輸送空間。煤粉和氧氣在氣化爐上部燃燒室中反應，下部激冷室溫度較低。組成部件：膜式水冷壁：在氣化爐的高壓殼體中安裝用沸水冷卻的膜式水冷壁(以下簡稱“膜式壁”)，使工藝過程（即氧化反應）在有膜式壁圍成的空腔內進行。氣化壓力由外部的高壓殼體承受，內件只承受壓差，屬低壓設備。優(yōu)點：可提高Shell煤氣化技術的效率，不需要外加蒸汽，并可副產中、高壓蒸汽；解決熱補償問題。缺點：增大工藝操作強度，增加了工程設計的難度和制造的復雜程度。8.2煤炭氣化環(huán)形空間：位于壓力容器和膜式壁之間。容納水/蒸汽的輸出輸入管和集管，以便于檢查和維修。壓力殼體：采用標準化設計，可按一般壓力容器標準進行設計制造，材料一般用低鉻鋼。內件：由錐形氣化爐頂、氣化爐圓筒、錐形氣化爐底、輸氣管、合成氣冷卻器、第一蒸發(fā)器和第二蒸發(fā)器等組成。破渣機：Shell原設計氣化爐底部無破渣機，在生產操作過程中曾發(fā)生鎖斗閥堵塞。現增設破渣機，再不會出現大渣堵塞情況。鎖渣罐：與德士古煤氣化工藝一致。8.2煤炭氣化(2)燒嘴一般安裝在氣化爐下部同一水平面上，采用成雙對稱布置，數量一般為4~6個。噴嘴借助撞擊流以強化熱質傳遞過程，使爐內橫截面氣速相對趨于均勻。負荷變動時可以增減進燒嘴的粉煤量，也可調整燒嘴的運行個數來適應。燒嘴有冷卻保護，冷卻水系統(tǒng)的作用是防止氣化爐內高溫對燒嘴造成過熱損壞。軟水經冷卻水泵分別打入燒嘴，出燒嘴的冷卻水進入冷卻器冷卻后循環(huán)使用。燒嘴平時維護量極少，目前使用壽命已超過8000h。8.2煤炭氣化(3)廢熱鍋爐結構：整體為水管式，包括膜式水冷壁、多層環(huán)管束、環(huán)形空間和承壓外殼。內件為膜式水冷壁結構，用沸水冷卻，避免了高溫合成氣與承壓外殼之間直接接觸。合成氣的冷卻在多層環(huán)管束內進行，合成氣走膜式水冷壁及多層環(huán)管束形成的管間，水、蒸汽走多層環(huán)管束的管內。結構：三組多層環(huán)管束，中壓蒸汽過熱器和兩組中壓蒸汽發(fā)生器受熱面管束為翅片-管子-翅片式結構，逐個焊在一起形成膜壁，膜壁內的水管為盤管式，形成不同直徑的圓柱體，并嵌套在一起，由支承結構固定，允許每個圓柱體向下自由膨脹。中壓過熱器為整體翅片管式，由高合金鋼制成。兩臺中壓蒸發(fā)器管束和環(huán)繞壁受熱面，由鐵素體材料制成，為管子－翅片－管子式結構8.2煤炭氣化(4)高溫高壓飛灰過濾器通常采用立式過濾器過濾元件是燒結陶瓷管，一般進口。經陶瓷過濾器后合成氣含灰1～2mg/m3，遠低于技術規(guī)定要求（<20mg/m3）。(5)激冷氣壓縮機核心設備工藝條件要求較苛刻與介質接觸的過流部件應具有良好的耐磨和耐蝕性：合成氣設計溫度為250℃，且含有一定量的固定顆粒、少量的HCL，HF，H2S，要求激冷氣流量較大，要求壓縮機可以適應氣化爐130%的負荷(197172kg/h)。系統(tǒng)無備機（也有采用一開一備兩離心式壓縮機），單機運行必然對機組的整體性能要求更高。8.2煤炭氣化(6)撈渣機排渣量大，間斷排渣，對撈渣機配置要求高。Shell要求撈渣機的撈渣能力按氣化爐排渣量的兩倍設計，從而減少撈渣機臨時故障對系統(tǒng)生產的影響，如果再加上設備本身的設計余量，撈渣機的實際設計能力要求達到70t/h。在排渣結束時渣水幾乎充滿撈渣機的整個倉體，刮板被深埋在固渣中，這個時候的負荷是平時的幾十倍。這樣就要求撈渣機有足夠的儲備能力，過載部件如鏈條、鏈輪以及驅動系統(tǒng)要特殊設計以適應這種工況。(7)其他設備磨煤系統(tǒng)、強制循環(huán)泵以及高壓氮氣緩沖罐等8.2煤炭氣化4)Shell煤氣化工藝的特點(1)高的熱效率。進氣化爐的煤中約83%的熱能被利用為轉化合成氣，約15%的熱能被回收為高壓或中壓蒸汽，總的熱效率為98%左右。(2)先進的控制系統(tǒng)。氣化操作采用先進的控制系統(tǒng)，其中包括Shell公司專有的工藝計算機技術，為保護設備和操作人員安全，設有DCS和ESD（緊急停車）系統(tǒng)，使氣化操作在最佳狀態(tài)下進行。具有嚴密的控制系統(tǒng)，多套控制系統(tǒng)并用。(3)對環(huán)境污染小。工藝的碳轉化率可以達到99％以上，產品氣體相對潔凈，高溫氣化不產生焦油、酚等凝聚物、重烴等物質，甲烷含量很少。氣化爐高溫排出的熔渣經激冷后成玻璃狀顆粒，性質穩(wěn)定，對環(huán)境影響小。氣化污水含氰化物少，容易處理。8.2煤炭氣化5)Shell煤氣化工藝不足(1)系統(tǒng)復雜(2)耦合性差。(3)設備成本高。(4)水系統(tǒng)要求高。(5)技術不夠成熟。(6)氣化后工藝流程單一。(7)疲勞設備多。(8)布置結構復雜。(9)項目建設周期和投資。8.2煤炭氣化8.2.6其他煤氣化工藝簡介1)常壓固定床/移動床氣化工藝使用鼓風機鼓入空氣作為氣化劑，制取低熱值煤氣供工業(yè)用戶使用，而水煤氣爐使用間歇制氣工藝，制得低位熱值為4~6MJ/Nm3的煤氣，煤氣主要用于化工合成?？梢愿鶕訜峁に噷γ簹赓|量的具體要求，靈活選擇使用經過除塵、冷卻以及脫硫等凈化后的冷煤氣，或者直接使用從氣化爐出來的只經過簡單除塵處理的熱煤氣。該氣化爐氣化強度低，限制了它的應用范圍。同時，這些爐型對煤種要求苛刻，此類爐僅僅對于塊煤比較適合。在國外，由于大容量新型氣化爐的出現，該類爐型已逐漸被替換。著名的常壓固定床、移動床氣化工藝有威爾曼-格魯夏(W-G)發(fā)生爐、兩段煤氣發(fā)生爐、UGI型水煤氣爐、波蘭和法國的兩段式水煤氣爐等。8.2煤炭氣化2)加壓魯奇（Lurgi）氣化加壓魯奇氣化工藝是加壓固定床氣化工藝中比較成熟的技術。魯奇爐煤氣的組成約為CO20%、H235%~40%、CH48%~10%，魯奇爐加壓氣化技術擴大了制氣煤種范圍，它適于采用褐煤及低變質程度煙煤。供大城市民用煤氣已近工生產上的合成氣。優(yōu)點：能夠降低制氣成本，能夠生產高熱值煤氣。缺陷：廢水處理流程較長，工藝復雜；使用焦結性煤時，床體容易阻塞，使氣流不暢，直接導致煤氣質量波動；單爐的氣化容量受煤在氣化爐內變成煤渣的停留時間的限制無法設計得很大。8.2煤炭氣化3)常壓溫克勒（Winkler）煤氣化流化床技術發(fā)展過程中最早應用于工業(yè)生產的。加入爐中的煤料粒度一般為0~10mm左右，這些細粒煤料在從下而上的氣化劑的作用下保持著連續(xù)不斷和無秩序地沸騰和懸浮狀態(tài)進行氣化反應。由于流化床內氣、固相混合和接觸充分，所以煤料層內具有均一的溫度，氣化效率高。特點：單爐生產能力比較大。氣化爐結構較簡單，易于加工。缺點：粗煤氣質量較差，主要表現為：煤氣中CO2含量偏高，可燃組分含量(如CO、H2、CH4等)偏低。這些現象是由于氣化溫度較低，二氧化碳還原和水蒸氣分解反應進行不徹底造成的，最終使凈化壓縮煤氣耗能增加，影響了工藝的發(fā)展。8.2煤炭氣化4)高溫溫克勒(HTW)氣化法20世紀70年代，國際上開發(fā)了兩種改進型的流化床加壓氣化技術：一是煤的加氫氣化法(HKV)，該方法以氫氣為氣化劑生產代用天然氣；二是以生產合成氣為目的，通過提高溫度和壓力來實現的高溫溫克勒(HTW)氣化法。高溫溫克勒氣化工藝提高勒碳轉化率和煤氣化產量。當氣化反應溫度提高后，雖然表面上煤氣中的甲烷含量有所降低，但增加了煤氣中的有效成分。碳轉化率通過提高氣化反應溫度和使煤氣中夾帶的煤粉經分離后返回氣化爐使用等方法提高至96%。在煤中添加CaO后，不但脫除煤氣中的H2S等，還可以提高含堿性灰分的煤灰熔點。8.2煤炭氣化5)U-gas氣化工藝是一種流化床灰團聚煤氣化工藝，是美國煤氣工藝研究院(IGT)在研究了煤灰團聚過程的基礎上開發(fā)的。在該裝置上對世界各地多種煤樣約3600t作了系統(tǒng)的研究工作。長期試驗結果表明，該工藝基本上可達到利用各種煤有效地生產煤氣、減少環(huán)境的污染和將煤中的碳高效地轉化成煤氣而不產生焦油和油類的目標。U-gas氣化爐是一個單段灰熔聚流化床。在床內完成4個主要過程：煤的脫黏、脫揮發(fā)分、煤的氣化和灰的熔聚、分離。氣化劑(氧/蒸汽)分兩路進入氣化爐：含氧較低的一股氣化劑，通過流化床分布板進入，使流化床溫度均勻保持954~1010℃；含氧較高的一股氣化劑，以較高氣速，通過特殊噴嘴噴入。目的是在噴嘴上方形成低泡相高溫區(qū)(高出床層溫度38℃)，控制在煤灰的軟化溫度。在此溫度下，灰渣可熔聚成團粒。當其粒度和相對密度逐漸增大到一定程度，即能克服逆向而來的氣流阻力，落入灰斗。用水冷卻后即可排出爐外。煤氣夾帶的煤粉，經兩個串聯的旋風分離器分離出來，其中一個旋風分離器裝在爐內，能使絕大多數的夾帶物分離后返回流化床；另一個裝在爐外，進一步分離煤氣夾帶物并返回噴嘴再進入床層燃燒。8.2煤炭氣化6)K-T氣化法是氣流床氣化工藝中一種常壓粉煤氣化制合成氣的方法。這種方法是最早工業(yè)化的氣流床氣化方法。它采用干法進料，在常溫下操作，屬粉煤高溫常壓液態(tài)排渣氣化法。優(yōu)點：煤種無限制；煤氣中有效成分CO+H2含量高；操作安全性能較好；碳轉化率高，褐煤氣化時達99%，煙煤達95%。缺點：為制煤粉需要龐大的制粉設備，耗電量高，氣化過程中耗氧量較大，需設空分裝置，又需消耗大量電力，需有高效除塵設備。為進一步提高氣化強度和生產能力，在K-T爐的基礎上，后發(fā)展了謝爾—柯柏斯(Shell-Coppers)爐，即由原來的常壓操作改進為加壓下氣化，使生產能力大為提高。8.2煤炭氣化8.2.7煤性質對氣化的影響(1)煤的反應活性不同的煤種與CO2和H2O的反應活性不同，會造成對反應速率的影響。在較低的溫度下，反應活性大的煤可一直與H2O進行分解反應，和CO2進行還原反應反應活性小的煤必須在較高溫度下才能獲得較高的反應速率。煤焦的孔徑、比表面、礦物組成中某些具有催化活性的堿金屬和堿土金屬等的含量以及煤中的含氧基團都影響煤的反應性質。8.2煤炭氣化(2)粘結性煤是否發(fā)生粘結、弱粘結或結焦等現象與煤在受熱后是否形成熔融的且具有不同性質膠質層密切相關。一般氣化過程不采用結焦或較強粘結的煤種。不同的氣化爐對于粘結性要求不同：氣流床氣化爐可使用粘結性煤，粘結性較強的煤在該類型氣化爐中仍不適用。流化床氣化爐，當采用噴射進料工藝時，可使用粘結性稍強的煤為原料，一般可使用自由膨脹指數約2.5~4.0的煤。固定床兩段爐僅能使用自由膨脹指數為1.5左右的煤為原料。一般，帶有攪拌裝置時可使用弱粘結性煤，不帶攪拌裝置的固定床氣化爐，應使用不粘結性煤或焦炭。弱粘結性煤在加壓下，特別是在常壓到1MPa之間時其粘結性可能迅速增加。8.2煤炭氣化(3)水分流化床和氣流床氣化原料煤的水分應小于5%，可使煤在破碎、輸送和加料過程中具有較好的流動性能。采用干法加料，一般要求原料煤的水分在2%以下。對固定床氣化爐必須保證氣化爐頂部出口煤氣溫度高于氣體露點溫度，所以煤的水分含量也有所限制。固定床氣化爐中，由于煤中含較多水分，將導致氣化所產生的煤氣冷卻后產生大量廢液，會增加廢水處理量。8.2煤炭氣化(4)灰分煤和煤焦中的灰分的存在是影響氣化過程正常進行的主要原因之一。在一定的氣化工藝條件下，灰分愈多，隨灰渣而損失的碳量就愈多。煤中礦物質包含著許多成分，而其中的某些組分(如As、Cd)在氣化過程中是形成污染的根源?；曳值娜劬坌袨槭腔胰劬蹥饣囊粋€重要煤質指標。在低于軟化點100℃且在還原性條件下，足以將其他未熔晶體“粘聚”起來的液相物大量產生，過程中產生的熔聚物具有一定強度?；曳值娜刍瘻囟仁墙茰囟取Ｋ腔曳秩廴诙砸簯B(tài)方式排渣時必須超過的溫度，也可以說是燃料可能進行操作而灰分不致發(fā)生熔融的近似的最高溫度。需要注意的是即使灰熔點相同的煤焦也可能產生不同的結渣程度。8.2煤炭氣化(5)揮發(fā)分指在干餾或熱解時逸出的氣、焦油、油及熱解水。在流化床和氣流床中，當氣化爐溫度為800～900℃時，揮發(fā)分中有機物將裂解成碳和氫。在固定床中，有機物可冷凝下來。實際工業(yè)過程中，為了增加煤氣的產率和熱值，可以將氫、一氧化碳、二氧化碳、輕質烴類和微量氮化合物等干餾煤氣產物添加到煤氣中。由于煤的種類以及它們逸出條件的不同，將在很大程度上影響到揮發(fā)分的性質。8.2煤炭氣化(6)固定碳煤在干餾后的焦炭中的主要成分是固定碳，在氣化過程中能與水、氫氣、二氧化碳和氧氣等進行反應。結構上可能是稠密的、輕質多孔狀的、硬的易碎的、軟性的。(7)煤的機械強度煤的抗碎強度、耐磨強度和抗壓強度等構成了煤的機械強度綜合指標。在固定床氣化爐中，煤的機械強度與飛灰?guī)С隽亢蛦挝粻t截面的氣化強度有關，為保證氣化爐正常運行，減少帶出物量，需用機械強度高的煤。機械強度低的煤，只能采用流化床和氣流床氣化。8.2煤炭氣化(8)熱穩(wěn)定性主要表現：煤在加熱時，是否保持完整，是否易于破碎。熱穩(wěn)定性好壞與否，直接影響氣化進程。當熱穩(wěn)定性太差的煤在進入氣化爐后，隨著反應進行，溫度升高，煤會發(fā)生碎裂而產生妨礙氣流在固定床氣化爐內的正常流動，從而影響氣化過程的正常進行。(9)粒度在固定床氣化爐中，煤的粒度應該均勻而合理，細粉煤的比例不應該太大，也可將細粉煤制成煤球用于固定床氣化爐中。流化床氣化爐一般使用3~5mm的原料煤，要求煤的粒度十分接近，以避免帶出物過多。氣流床氣化爐對原料煤粒徑的均一性和粒徑保持度的要求低。干法進料時它使用粒度小于0.1mm，即至少要有85%小于200目的粉煤，水煤漿進料時，要求有一定的粒度匹配，以提高水煤漿中煤的濃度。8.3煤的間接液化——合成油煤的間接液化是指煤氣化生成合成氣(CO和H2)，以合成氣為原料合成液體燃料或化學產品的過程。主要工藝路線合成氣費托(Fischer—Tropsch)合成毛比爾（Mobil）工藝：合成氣－甲醇－汽油(MTG)費托合成與產品8.3.1費托合成反應費托合成機理機理機理內容備注碳化物機理CO在催化劑表面上先解離形成活性碳物種，該物種和氫氣反應生成亞甲基后再進一步聚合生成烷烴和烯烴。能解釋各種烴類的生成，但無法解釋含氧化合物和支鏈烴的生成。羥基聚合機理鏈增長通過CO氫化后的羥基碳烯聚合，鏈終止烷基化的羥基碳烯開裂生成醛或脫去羥基碳烯生成烯烴，而后再分別加氫生成烷烴或醇。能解釋主要為直鏈產物和2-甲基支鏈產物的形成，但忽略了表面碳化物在鏈增長中的作用。CO插入機理CO和H2先生成甲酞基后，進一步加氫生成橋式亞甲基物種，后者可進一步加氫生成碳烯和甲基，經CO在中間體中反復插入和加氫形成各種碳氫化合物。除解釋直鏈烴形成過程外，還可解釋含氧化合物的形成過程，但不能解釋支鏈產物的形成。雙中間體縮聚同時考慮了碳化物機理和含氧中間體縮聚機理，認為甲烷的形成經碳化物機理而鏈增長經中間體縮聚機理。能解釋甲烷不符合Schule-Flory的原因，但不能解釋支鏈產物的形成。8.3.1費托合成反應基本化學反應：nCO+2nH2=CnH2n+nH2OnCO+(2n+1)H2=CnH2n+2+nH2O

未反應的一氧化碳與生成的水蒸氣，在催化劑的作用下，進行轉化反應，使反應器中CO2和H2過剩，而CO不足。H2O+CO=CO2+H2

由于此反應是不可逆的，所以在實際工藝中會有CO2產生，且不是嚴格按照反應式的比例生產產物。

一般烷烴和烯烴的生產反應按照如下反應式進行：

在大多數情況下，其主要產物是烷烴和烯烴。由于H2/CO比例的不同，費托合成可以發(fā)生不同的反應，產生不同的結果。

一氧化碳加氫生成飽和烴和不飽和烴

8.3.2

費托合成的基本工藝合成反應器內的反應過程是費托合成工藝的關鍵。在不同的條件下，費托合成法雖然可獲得多種產物。其存在的選擇性差和合成產品太復雜也是該方法的主要缺陷。

8.3.2

費托合成的基本工藝1.費托合成反應器費托合成反應器是間接液化工藝的核心設備，技術經歷了固定床反應器、流化床反應器和漿態(tài)床反應器三個階段。(a)固定床反應器

(b)循環(huán)流化床反應器(c)漿態(tài)床反應器8.3.2

費托合成的基本工藝三種反應器的特點：1)固定床反應器結構：采用類似于列管式換熱器的管殼式結構，又稱列管式Arge固定床，由圓筒形殼體和內部豎置的管束組成，管內裝填催化劑，管外為加壓飽和水，利用水的沸騰蒸發(fā)移熱，可以通過調整管間蒸汽壓力來控制管內反應溫度。主要特點：反應溫度較低，使用沉淀鐵催化劑，不存在催化劑和液態(tài)產物分離的問題，積炭現象較少，反應器尺寸較小，操作方便。缺點：存在著徑向與軸向的溫度梯度，催化劑難以控制在最佳的反應溫度，且易因局部過熱而造成催化劑燒結、積炭，堵塞反應管，催化劑床層壓降大催化劑裝卸困難、價格較高。8.3.2

費托合成的基本工藝2)流化床反應器Sasol公司采用的流化床反應器有兩種形式Synthol反應器——Sasol二廠和三廠采用的循環(huán)流化床反應器該反應器使用熔鐵粉末催化劑，催化劑懸浮在反應氣流中，然后被帶出反應器，如此循環(huán)。特點：強化了氣固兩相間的傳熱、傳質過程，床層內各處溫度變化比較均勻，有利于合成反應。反應器結構得到簡化，生產能力顯著提高。但是其操作溫度較高（350℃），重質氫的選擇性差，操作費用高，而且氣固兩相流速較高，設備磨損大。固定流化床反應器——無循環(huán)的流化床反應器，特點：催化劑在反應器內呈流化狀態(tài)，氣速比循環(huán)流化床低，減少了磨損，造價及反應器體積得到了降低，解決了在反應器內氣固分離的問題目前在Sasol公司已逐步取代Synthol反應器。8.3.2

費托合成的基本工藝3)漿態(tài)床反應器它是一個三相流化床，用來生產石蠟和重質燃料油。優(yōu)點：適應現代氣化爐生產出的合成氣，H2/CO較低，不用變換即可通入漿態(tài)床，因為油液相存在，傳熱良好，可以控制反應不致催化劑失活。缺點：反應物需要穿過床內液層才能到達催化劑表面，傳質阻力大，傳遞速度小，表現為催化劑活性小，同時在技術上還需解決液固分離的問題。與流化床相比，漿態(tài)床的反應溫度較低，操作條件和產品分布的彈性大。8.3.2

費托合成的基本工藝2.費托合成的關鍵影響因素1)催化劑主要有鐵、鈷、鎳和釕，但至今只有鐵用于工業(yè)生產。有加氫活性，對硫敏感，易中毒。不同催化劑的適應的反應器類型是不相同的。熔鐵催化劑用于流化床反應器，先將磁鐵礦與助熔劑熔化，然后用氫氣還原制成，活性較小，強度較高。鐵催化劑由鐵鹽水溶液，經過沉淀、干燥和氫氣還原制成。該催化劑在合成低分子產品時，適應較高溫度320~340℃。加鉀活化，具有比表面積高和熱穩(wěn)定性好的結構，可并載于載體上。8.3.2

費托合成的基本工藝2)原料氣組成合成反應速率的快慢受原料氣中有效成分含量高低的影響。主要體現：原料氣中的H2/CO之體積比值高低，影響反應進行的方向。CO+H2含量高，反應速度快，轉化率也隨著增加，反應放出熱量多，床層易于超溫。水汽的存在增加一氧化碳變換反應，使一氧化碳的有效利用率降低，同時也降低合成反應速率。為了提高H2與CO利用比，可以提高合成氣中H2/CO之比值和反應壓力，排出反應中的水汽。8.3.2

費托合成的基本工藝3)反應溫度催化劑決定了費托合成反應溫度。高活性的催化劑，其合成的溫度范圍較低。生產過程中必須嚴格控制反應溫度。副反應的速率也隨反應溫度升高而增大。4)反應壓力反應壓力不僅影響產物的組成和產率，而且也影響催化劑的活性和壽命。隨著壓力增加，產物重餾分和含氧化物增多，產物的平均分子量也隨之增加。8.3.2

費托合成的基本工藝5)空速控制適宜的空速也相當重要。在適宜的空速下合成油能保證較高油收率。空速增加時，一般轉化率降低，產物變輕，并且會生成大量烯烴。8.3.3

幾種間接液化的典型工藝1．高溫合成技術Synthol流化床合成屬于高溫費托合成技術，采用鐵催化劑，同時采用富H2合成氣和較高的反應溫度操作，產物很輕，基本上不生成蠟，汽油產率很高。

1)Synthol流化床合成工藝2)Synthol流化床合成條件一般反應器直徑為2.25m，總高度36m。為了防止催化劑被蠟粘結在一起，采用較高的溫度（320～340℃）和富氫操作，合成氣H2/CO摩爾比為6:1，反應壓力2.26～2.35MPa。催化劑循環(huán)量6000t/h，新鮮原料氣量為90000～100000m3/(h·臺)，使用粉末(粒度<74μm)熔鐵催化劑，催化劑壽命為40天左右。1)Synthol流化床合成工藝1-反應器；2-催化劑沉降室；3-豎管；4-熱油洗塔；5,10,11-換熱器；6-氣體洗滌分離塔；7-分離器；8-水洗塔；9-開工爐；12,13-壓縮機

返回3)Synthol流化床合成關鍵設備——循環(huán)流化床CFB反應器組成：反應器、沉降漏斗、旋風分離器和多孔金屬過濾器組成。優(yōu)點：CFB反應器初級產物烯烴含量高，相對固定床反應器產量高，在線裝卸催化劑容易，裝置運轉時間長，熱效率高，壓降低，反應器徑向溫差低。缺點：裝置結構復雜，投資高，操作繁瑣，檢修費用高，反應器進一步放大困難，對原料氣硫含量要求高。2．低溫合成技術列管式固定床反應器技術、漿態(tài)床反應器技術1)Arge固定床反應器合成工藝流程與反應器特點固定床合成工藝流程管式固定床反應器的特點：操作簡單；費托產物在寬溫度范圍下都可使用；完全沒有從催化劑上分離液態(tài)產品的問題，適宜蠟的生產；催化劑活性損失不嚴重，受合成氣凈化裝置波動影響較小。缺陷：大量反應熱要導出，催化劑管直徑受到限制；合成氣通過催化劑床層壓降大，尾氣回收循環(huán)壓縮投資高；催化劑更換困難，耗時多；裝置產量低，增加反應器直徑、增加管數來提高裝置產量有困難。

固定床合成工藝流程1-反應器；2-蠟分離器；3-換熱器；4，5-冷卻器；6-壓縮機；7，8，9，10，11，12-分離器；13，14-泵

返回2)SSPD漿態(tài)床反應工藝與反應器優(yōu)點：結構簡單，易于安裝，放大容易，單臺反應器生產能力大；反應物混合均勻，具有良好的傳熱性能，有利于反應溫度的控制和反應熱的移出，可實現等溫操作，可用更高的平均操作溫度實現更高的反應速率要求。漿態(tài)床反應器單位反應器體積的產率高成本低?？稍诰€裝卸催化劑；壓降不到小，合成氣循環(huán)量小，可有效地節(jié)省壓縮費用。需要注意的是，催化劑和蠟分離技術是漿態(tài)床反應器能否連續(xù)長期運行的關鍵。8.4煤的直接液化高技術產業(yè)，技術密集型、高投資、大資金流和大型基地化現代新型能源化工產業(yè)。產品市場：發(fā)動機用液體燃料油或者其他化工產品，分類：煤直接液化的發(fā)展歷程。直接液化間接液化在溶劑油存在下通過高壓加氫使煤液化的方法稱，包含煤的熱解和加氫裂解兩個最基本的過程8.4.1

一般工藝1)反應原理煤炭直接液化是在高溫高壓下，借助供氫溶劑和催化劑，使氫元素進入煤及其衍生物的分子結構，從而將煤轉化為液體燃料或化工原料的先進潔凈煤技術。在溫度大于400℃，壓力高于10MPa的條件下，鍵能較小的煤的大分子結構將受熱分解，基本結構單元之間的橋鍵首先斷裂，生成較小分子的自由基。此時如果遇到外界分子氫，自由基將發(fā)生加氫反應，形成穩(wěn)定的低分子物，從而避免因重新聚合生成聚合物或大分子。8.4.1

一般工藝2)一般工藝過程單段液化(SSL)：典型的單段液化工藝主要是通過單一操作條件的加氫反應器來完成煤的液化過程，在相當復雜的液化反應中，為了提高液化油的產率，必須嚴格控制縮聚等逆反應過程。兩段液化。兩段液化是指煤在兩種不同反應條件的反應器中加氫反應。根據不同的反應條件將液化過程分成兩步：在相對溫和的條件下進行第一段反應，可加入或不加入催化劑，主要目的是將煤液化獲得較高產率的重質油餾分。在第二段中則將第一段生成的重質產物進一步液化，此過程采用高活性的催化劑。優(yōu)點：煤液化反應中可逆反應過程減少、煤適應性增大、產物質量提高和液化產物的選擇性增大。8.4.1

一般工藝過程內容：制備單元加氫反應單元粗油分離單元產品精制單元特點：要求較高的煤種，產品收率高以及熱效率高。研究方向：加氫循環(huán)溶劑尋找高活性催化劑改善反應床開發(fā)更加可靠的液固分離手段以及對各過程進行優(yōu)化8.4.1

一般工藝3)主要設備(1)動設備包括大型壓縮機、泵和閥門。技術難點：大流量輸送，工作溫度高（400～450℃），壓力高（最高達20MPa），固體顆粒度大，在H2S高溫臨氫等強腐蝕環(huán)境下工作。(2)靜設備包括：大型和特大型反應器、熱交換器、各類壓力容器制造難點：需要解決鋼材冶煉、鍛造、熱處理、組裝焊接和檢測等各方面的問題。8.4.1

一般工藝4)影響煤直接液化的因素(1)操作條件溫度煤在400℃以上時開始熱解，如果溫度過高則一次產物會發(fā)生二次熱解，生成氣體，使液體產物的收率降低。不同的工藝所采用的溫度大體相同，為440~460℃。壓力理論反應要求有高的壓力，但其會降低生產的經濟性，并導致系統(tǒng)技術難度和危險性增加。正在開發(fā)的新生產工藝以降低壓力條件為重點目標。8.4.1

一般工藝(2)原料煤揮發(fā)分：越高，易于煤直接液化，要求揮發(fā)分大于35%?；曳郑哼x用煤的灰分一般小于10％?；曳诌^高，進入反應器后將降低液化效率，還會產生設備磨損等問題氫碳比：越大，液化所需的氫氣量也就越小含氧官能團酯類化合物：促進煤液化反應起積極的作用酚類化合物：促進煤液化反應起著負面作用8.4.1

一般工藝(3)供氫溶劑溶劑作用：有效地分散煤粒子、催化劑和液化反應生成的熱產物，改善多相催化液化反應體系的動力學過程，將煤與溶劑制成輸送漿液。通過溶劑的脫氫反應提供煤液化需要的活性氫原子，或提供反應體系中活性氫的溶解和傳遞介質。斷裂有機質中的鍵，主要利用溶劑溶脹和軟化煤顆粒的作用。使催化劑分散和萃取出吸附在催化劑表面上的毒物。煤直接液化后的重質油作為溶劑，且循環(huán)使用8.4.1

一般工藝5)粗油提質加工(1)過濾早期方法，此法是最常用的固液分離方法。要達到良好的分離效果，需要采用輔助措施：加油稀釋后離心過濾；循環(huán)油中瀝青烯較多，使煤漿粘度高，反應系統(tǒng)操作困難加壓熱過濾預涂硅藻土后真空過濾：可提高過濾速度，但增加成本普遍缺點：處理量小，需要較多的單體設備、較大的場地和較多的人力，工作環(huán)境也比較惡劣。8.4.1

一般工藝(2)反溶劑法反溶劑：對前瀝青烯和瀝青烯等重質組分溶解度很小的有機溶劑。通常是含苯類的溶劑油。反溶劑與料漿的混合比一般為0.3~0.4?；旌虾罅蠞{中的固體微粒從平均1增加到17，溶劑精制煤灰分降低到0.1%左右。對反溶劑的要求是：瞬時偶極矩小，形成氫鍵的能力弱H/C原子比1~2.5對煤的液化產物有適當的溶解度。8.4.1

一般工藝(3)超臨界萃取脫灰用于兩段集成液化工藝。流程：將淤漿在混合器中與溶劑混合，一起進入沉降器固體集中在下層重流動相，液化油集中在上層輕流動相重相再進入下一個分離器，分離出溶劑，留下固體殘渣輕相流入第二沉降器，由于壓力降低，液化煤的溶解度下降，大部分析出、得到的是含灰0.1%的SRC此法采用的溶劑主要是含苯、甲苯和二甲苯的溶劑油。8.4.1

一般工藝(4)真空閃蒸過程：將含固體殘渣的粗油料漿在熱分離器中加熱，分出氣體和輕油；液態(tài)物料進入閃蒸塔，在約400℃高溫下閃蒸，蒸出氣化成分。塔底留下瀝青烯、煤及礦物質等不能揮發(fā)的成分。優(yōu)點：操作設備大為簡化、處理量大增；循環(huán)油不再含瀝青烯，煤漿粘度降低，反應性能改善；缺點：殘渣中部分重質油降低了液體產物的總收率提高過程的熱效率和經濟效益途徑——液化殘渣的利用：①干餾?；厥諝堅械挠?，增加液體產品總收率。②氣化制氫。液化殘渣可在德士古氣化爐中轉化為合成氣，經凈化和變換等工序即可制得氫氣。③燃燒。主要用于鍋爐和窯爐燃燒。8.4.1

一般工藝6)煤直接液化工藝中的關鍵問題(1)選擇合適的催化劑催化劑對轉化為蒸餾油的過程是不可缺少的，而對煤的初級加氫反應影響不大。直接液化至關重要的環(huán)節(jié)是選用合適的催化劑。(2)選擇合適的煤選擇煤的標準：煤的可磨性好。煤的灰分及其組成：要求煤中的灰分低，一般小于5%；灰中的Fe、Co、Mo等元素對液化起催化作用，Si、Al、Ca、Mg等元素易產生結垢，影響傳熱。要求煤中有較高的氫含量和較低的氧含量煤巖的組成即絲質組成高低對煤的液化性能影響較大。要求煤中有較低含量的硫分和氮等雜原子。8.4.2典型煤直接液化工藝有代表性的煤直接液化技術

國別裝置或工藝實驗規(guī)模/t/d試驗時間地點開發(fā)機構美國EDS2501979~1983BaytownEXXON美國H-COAL6001979~1982CatlettsburgHRI美國HTI—Process31995~至今LawrencevilleHTI德國IGOR2001981~1987BottropRAG/VEBA日本NEDOL1501996~1998日本鹿島NEDO8.4.2典型煤直接液化工藝1.IGOR工藝

1)IG工藝原理工藝過程包含兩段：煤漿液相加氫：將煤轉化為粗汽油和中油。中油氣相加氫：將上述產物加工成商品油的氣相加氫過程，8.4.2典型煤直接液化工藝2)IGOR工藝流程8.4.2典型煤直接液化工藝改進(相比于IG工藝)：把煤的直接