二、地面气化技术的分类 在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部
加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言
，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固
3.按气化炉型分它类其定是悬床以浮气粒分化度下散；为移在而0动垂-实1的直0际m，上上m比升，的较的煤小准气料颗确流在粒的中气煤称，化为其煤过气为粒程化移在中原动沸是料床腾以，气状很在化态慢气。进的化行速炉气度内化向使
煤气化生产技术
第二章 煤气化原理
第二章 煤气化原理
1 煤气化方法 2 煤气化原理 3 煤的性质对气化的影响
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第二章 煤气化原理
煤的气化过程是一热化学过程，是煤或煤焦与气化剂（ 空气、氧气、水蒸气、氢等）在高温下发生化学反应将 煤或煤焦中有机物转变为煤气的过程。该过程是在高温 、高压下进行的一个复杂的多相物理及物理化学过程。
气化与干馏的区别
➢干馏是煤在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围
内发生热解，生成固定焦炭、液体焦油和少量煤气的 过程。 ➢而气化不仅是高温热解过程，同时还通过与气化剂 的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。 ➢从转化的角度看，干馏是将煤本身不到10%的碳转 化为可燃气体混合物，而气化则可将碳完全转化。
煤化工发展始于18世纪后半叶，用 二 德 化 合 9成 1共 5739煤 干 市 炉 煤国 碳 成 果 建次043南k6年生 馏 街 煤 气得 与 法 创 立世年t二 业 减 煤 到 成 广 重非。德现展合景醇且醇机替8需产 方 道 气 作界到 氢 生 建 了投2次 因 慢 气 泛 新气0国0南在体煤料在，成。制也从化代0求1公 究 以 的 们 料 年 由 生 这 的 ▪民 法 照 来 为大迅 通 产 了9产世 石 了 制 用 引主世～9个鲁非1燃炭的，以甲其汽是近工燃预司 ， 便 采 羰 中 煤 产 突条 是7用 ， 城明 炼战速 过 液 第。1要界 油 步 甲 途 起纪95开料资新合尔随生醇中油多年原料0计2开 重 在 用 基 试 炭 醋 破件 煤年煤 生 市； 铁0时发 费 体 一17作大 、 伐 醇 ， 人7发的源途着产、二、种供料应0达成9化年0下 制始 点 工 醋 合 成 气 酸 。，气 产 煤，1万期展 燃 个-3战 天 ， 技 使 们为年煤严，径气含二甲低化需、用5托8南油5学， 化了 是 业 酸 功 化 、成美吨0； 的 气14，。 料~F后 然 进 术 煤 重城代炭重开，化 氧 甲 醚 碳 工 情 精 ， 0非(80厂公1-／ 0F合开化甲。制醋减学制国在 干年7T煤获1间 性 始 19，气人，炭视市成万生燃醚不烯产况细预当l59，9司4s年合成发生酯到合酐少品取E欧馏由年接，寻3c炭得3产料，仅烃品来化计吨5煤的低由气。煤功局9ha，总2应年成醋适产与成开副的2醋液基找年洲煤焦使技为有是的的看工需／se气成年注气炭迅迷于化开0t到r产用期油a化于煤首酐用时一气始世产一酐术主广从重重，原求年当气炭用意化功采T等气速时甲工发m2量此间历本基先厂r的的阔合要要除料量0。物个的的能氧，大纪，到时用制增a工，用o化发期醇业，由2n达史国合购研德p进煤的成中原作外将0，生非实催达化羰型8依并用于发热业一1(年工展，的又直合s0依悠有成买c一炭市气间料基，达究国赖验化到碳基化成常年于煤城生水ht在氧甲久丰液了斯步气场经体。本作)进室剂需为合生。重代1醇，富体德9发化前甲甲有为·曼口而研，要原成产他要末7早的燃国7液)，，
有气化工艺共同的基本反应之一。
1．煤的干燥
2．煤的干馏
3．煤的热解
4．氧化和还原反应
第一节 煤气化方法
1 气化技术
2 地面气化技术的分类
一、气化技术
1.地面气化(目前常用的) 将煤从地下挖掘出来后再经过各种气化技术获得、煤气 的方法称地面气化。 2.地下气化 煤炭地下气化是将未开采的煤炭有控制地燃烧，通过对 煤的热化学作用生产煤气的一种气化方法。
一、气化过程主要化学反应
根据以上反应产物,煤气化过程可用下式表示:
在气化过程中,如果温度、压力不同，则煤气产物中 碳的氧化物即一氧化碳与二氧化碳的比率也不相同。在 气化时，氧与燃料中的碳在煤的表面形成中间碳氧络合 物CXOY，然后在不同条件下发生热解，生成CO和CO2。即 ：
煤中的少量元素氮和硫在气化过程中产生了含氮的和含硫的产物， 主要的硫化物是H2S、COS、CS2等，主要的含氮化合物是NH3， HCN、NO等。
煤 加热
+o2完全氧化 燃烧
密闭 干馏
+ H2O或H2 + 部分O2 气化
干燥过程也是煤炭脱水过程，它是一个物理过程，原料煤加入气
第二章 煤气化原理 化炉后，由于煤与热气流或炽热的半焦之间发生热交换，使煤中 的水分蒸发变成蒸汽进入气相。
干馏是脱除挥发分过程，当干燥煤的温度进一步提高，挥发物
煤气化主要包括从以煤中下逸四出个。脱过除程挥：发分一般也称作煤的热分解反应，它是所
常用的气化剂有：空气、富氧空气、 氧和水蒸气。
煤气：固体燃料气化后得到的可燃 性气 Nhomakorabea。进行气化反应的设备称煤气发生炉。
一、气化过程主要化学反应
煤炭气化过程的反应可分成两种类型。 1）非均相气体－固体反应，气相可以是最初的气化剂，
也可能是气化过程的产物，固相是指煤中的碳。虽然煤具 有很复杂的分子结构，和碳原子相连接着的还有氢、氧等 其它元素，但因为气化反应往往发生在煤裂解之后，故只 考虑煤中主要元素碳是合理的。 2)均相的气相反应，反应物可能是气化剂，也可能是反应 产物。
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一、气化技术
煤炭地下气化原理与地面气化相同，是煤与气化剂发生 热化学作用转化为煤气的过程。
二、地面气化技术的分类
1.按给热方式分类 （1）自热式（内热式）气化
煤气化过程不须外界供
热，而是利用煤与氧气
反应放出的热量来达到
反应所需温度，即燃烧
一部分气化所用燃料，
将热量积累到燃料层中
，再与水蒸气发生化学
一、气化过程的主要化学反应
C+O2→CO2
-394.1kJ/mol
气
一
次 反
C+H2O≒CO＋H2 +135.0kJ/mol C+1/2O2→CO -110.4kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2 +96.6kJ/mol
化应
C+2H2≒CH4
-84.3kJ/mol
主 反 应
H2+1/2O2→H2O -
煤气化时发生的硫（S）和氮（N）的基本反应
元素反应 S： S+O2＝SO2 SO2+3H2＝ H2S+2H2O SO2+2CO＝S+2CO2 2H2S+SO2 ＝3S+2H2O C+2S＝CS2 CO+S＝COS
N： N2+3H2＝2NH3 N2+H2O+2CO＝2HCN+1.5O2 N2+xO2＝2NOx
煤气化原理
一、基本化学反应
氧化反应： C+O2→CO2 +Q
2C+O2→2CO +Q
H2+ O2 →H2O +Q CO+H2O→CO2+H2 +Q 水煤气反应:C+H2O→CO+H2 -Q
水煤气主 要成分为 CO和H2
副水煤气反应：C+2H2O→CO2+2H2 -Q
气化反应：C+CO2→2CO -Q
混合煤气 12-15 25-30 5-9
52-56 1.5-3 0.1-0.3
水煤气 47-52 35-40 5-7
2-6 0.3-0.6 0.1-0.2 0.2
半水煤气 37-39 28-30 6-12 20-23 0.3-0.5 0.2
0.2
空气煤气的热值最低，主要作为化学工业原料、煤发动机燃料 混合煤气一般作为燃料。 水煤气用作化工原料 半水煤气作为合成氨的原料气
O2、H2O、H2、根据产热 方式和煤气用途选择性供 入（ H2 很少用） 气化炉、气化剂、供给热量。三者缺一不可。
气化产品： CO、 H2 、CH4
煤气是气化剂与煤在一定条件下反应得到的混合气体，即 气化剂将煤中的碳转化成为可燃性气体。煤气的有效成分为 一氧化碳、氢气和甲烷。
煤气组成随气化剂所用的煤或煤焦的性质、气化剂的种类、 气化过程条件以及煤气炉的结构不同而有差异。因此，在生 产工业煤气时， 必须根据煤气用途来选择气化剂和气化过程 操作条件，才能满足生产的需要。
空气
反应制取煤气
二、地面气化技术的分类
反应式为：
自热式气化是目前各种工业气化炉常用的供热方式， 气化过程可采用间歇蓄热气化，也可连续自热汽化
二、地面气化技术的分类
（2）外热式气化
利用外部给气化炉提供 热量的过程。外热可以 是电加热或核反应热加 热外部炉壁来加热燃料 ，炉壁需用耐火度高且 导热性好的材料，同时 也可用过热水蒸汽加热 。外热式多用于流化床 气化或气流床气化。
如果希望使气体产物中的化学 能更大的话，从逻辑上讲就是继 续减少供氧量。但实际上得有个 限度，因为随着供氧量的减少， 更多的煤将不能转化为气体而成 为未反应碳，气化效率将大打折 扣。所以控制供氧量至关重要。
如果此时减少氧气量，那么煤 将不能发生完全氧化反应，释放 的热量也会减少，煤中剩余的潜 在的化学能就会转移到生成的气 体 产 物 中 ， 如 H2 、 CO 、 CH4 等 。
70年代
F—T合成技术在南非的使用权，在20
后
世纪50年代初，成立了SASOL公司，
1955年建立了SASOL -I 厂，1980年和
1982年叉相继建成了SASOL-Ⅱ厂和
现在
SASOL-Ⅲ厂。
基本概念
煤气化：用气化剂对煤或焦炭等固 体燃料进行热加工，使其转变成可 燃性气体的过程，简称造气。