加工利用
現(xiàn)代煤化工技術的發(fā)展現(xiàn)狀
2014-05-23 11:28:44
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現(xiàn)代煤化工在我國的發(fā)展很迅速，煤制油(煤炭直接液化、間接液化)、煤制烯烴(MTO、MTP)、煤制芳烴、煤制天然氣、煤制乙二醇、煤制二甲醚等，均已取得重要成果。除煤制芳烴外，其他工藝均已建成一定規(guī)模的工業(yè)化示范裝置。可以說，我國的現(xiàn)代煤化工技術已經(jīng)具備規(guī)模化發(fā)展的基礎。
除煤炭直接液化外，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈幾乎都是以煤炭氣化為工藝源頭。因此，煤氣化技術是現(xiàn)代煤化工的基礎核心。目前，我國已有10多種自主開發(fā)和國外引進的煤氣化技術，是唯一集合了世界上所有煤氣化工藝技術的國家。
按爐型劃分，煤氣化技術類型主要有固定床、流化床、氣流床三種。這三種爐型的氣化技術在國內幾乎都有過應用。目前，業(yè)內基本認同固定床和氣流床這兩種氣化技術，流化床已經(jīng)很少使用。固定床氣化爐有常壓固定床煤氣化爐、碎煤加壓氣化爐和碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)。氣流床分為干煤粉進料和水煤漿進料兩大類氣化爐。各種氣化技術均有其各自的優(yōu)缺點，對原料煤的品質均有一定的要求，其工藝的先進性、技術成熟程度也有差異。
從環(huán)保角度分析，我國使用的以固定床和氣流床為主流的氣化技術，總體上加壓純氧氣化技術，環(huán)境友好。而常壓氣化、空氣氣化技術污染嚴重，應該予以淘汰。
1、固定床氣化技術
主要是碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)和碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)，碎煤干燥、干餾、氣化過程均在爐內完成，分別在不同的溫度段完成，其中氣化段溫度最高，可達950-1250℃，屬于中溫氣化。固定床氣化技術原料適應性廣，除黏結性較強的煙煤外，從褐煤到無煙煤均可氣化，可氣化水分和灰分較高的劣質煤，尤其是褐煤;是國內已經(jīng)應用的各種氣化技術中，煤氣中甲烷含量最高的;除合成氣外，還可以得到各種有價值的焦油、輕質油及粗酚等多種副產(chǎn)品;投資較小。
該技術的缺點是，單爐氣化規(guī)模較小;<5mm煤不能進入氣化爐;碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)蒸汽分解率低，一般約為40 %，蒸汽消耗較大，渣中殘?zhí)?%;氣化廢水量大，成分復雜，含有焦油、萘和酚等污染物，廢水處理困難。目前，煤制天然氣較多選擇該氣化工藝技術，但該技術用于其他產(chǎn)品優(yōu)勢不大。
碎煤加壓氣化爐(魯奇爐)是固態(tài)排渣，工程實例多，較為成熟，已完全國產(chǎn)化，正在開發(fā)內徑5米的大型氣化爐。碎煤加壓熔渣氣化爐(BGL爐)是液態(tài)排渣，渣中殘?zhí)可伲瑲饣螠囟雀撸D化率高，耗蒸汽少，95%以上國產(chǎn)化，但國內工程實例少。
2、干粉煤氣流床氣化技術
該技術可氣化褐煤、煙煤、無煙煤、石油焦及高灰熔點的煤，屬于高溫高壓氣化;可用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的，且一般不設備用爐;有效氣體含量高，投資最大，碳轉化率高，液態(tài)排渣;有效氣體含量最高，不產(chǎn)生焦油、萘和酚等廢水，廢水處理相對容易;單爐生產(chǎn)能力大，因煤氣中甲烷含量低，該氣化技術對煤制天然氣沒有優(yōu)勢。
缺點是投資大，連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)存在問題;飛灰量較大;備煤階段污染較重，使用褐煤需要干燥，污染更重。
干粉煤氣化技術典型代表有Shell的SCGP 粉煤氣化技術、西門子公司的GSP粉煤氣化技術、西安熱工研究院的兩段式干粉煤加壓氣化技術和北京航天動力研究所的HT-L氣化技術等。目前國內Shell的SCGP 粉煤氣化技術較多，西門子公司的GSP粉煤氣化技術工程實例較少。
3、水煤漿氣流床氣化技術
氣化技術簡單，運行穩(wěn)定可靠、投資省;但要求原料煤含灰量較低、成漿性好、還原性氣氛下的灰熔點低于1300℃，灰渣粘溫特性好，除褐煤外，氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤及低灰熔點的劣質煤、石油焦等均能用作氣化原料;氣化溫度1300-1400℃;原料煤適應性較廣，單爐生產(chǎn)能力大，有效氣體含量高，比固定床投資大，碳轉化率高，液態(tài)排渣;已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等;裝備國產(chǎn)化率已達90%以上;不產(chǎn)生焦油、萘和酚等廢水，廢水處理相對容易。與固定床技術合理配置用于褐煤、煙煤等多煤種聯(lián)合制天然氣，不僅可以合理配煤，還可以資源化廢水、活性污泥等，具有較大優(yōu)勢。
缺點是受氣化爐耐火磚襯里的限制，適宜于氣化低灰熔點的煤，成漿性要求高，氧耗高，需配套的空分裝置投資大，不適用褐煤，用于煤制天然氣投資大于固定床氣化技術。
水煤漿氣化技術的典型代表有：GE水煤漿加壓氣化技術、康菲石油公司的E-Gas水煤漿氣化技術、華東理工大學的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、清華大學非熔渣—熔渣氧氣分級氣化技術以及西北化工研究院的多元料漿氣化技術。
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