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第二章煤气化原理


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


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

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。
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