加工利用
現(xiàn)代煤化工技術(shù)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(shù)已經(jīng)具備規(guī)模化發(fā)展的基礎(chǔ)。
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(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)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(shù)，是唯一集合了世界上所有煤氣化工藝技術(shù)的國家。
按爐型劃分，煤氣化技術(shù)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(shù)在國內(nèi)幾乎都有過應(yīng)用。目前，業(yè)內(nèi)基本認同固定床和氣流床這兩種氣化技術(shù)，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(shù)均有其各自的優(yōu)缺點，對原料煤的品質(zhì)均有一定的要求，其工藝的先進性、技術(shù)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(shù)，總體上加壓純氧氣化技術(shù)，環(huán)境友好。而常壓氣化、空氣氣化技術(shù)污染嚴(yán)重，應(yīng)該予以淘汰。
1、固定床氣化技術(shù)
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(nèi)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(shù)原料適應(yīng)性廣，除黏結(jié)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(zhì)煤，尤其是褐煤;是國內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用的各種氣化技術(shù)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(zhì)油及粗酚等多種副產(chǎn)品;投資較小。
該技術(shù)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(fù)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(shù)，但該技術(shù)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(nèi)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(zhuǎn)化率高，耗蒸汽少，95%以上國產(chǎn)化，但國內(nèi)工程實例少。
2、干粉煤氣流床氣化技術(shù)
該技術(shù)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(shè)備用爐;有效氣體含量高，投資最大，碳轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)典型代表有Shell的SCGP 粉煤氣化技術(shù)、西門子公司的GSP粉煤氣化技術(shù)、西安熱工研究院的兩段式干粉煤加壓氣化技術(shù)和北京航天動力研究所的HT-L氣化技術(shù)等。目前國內(nèi)Shell的SCGP 粉煤氣化技術(shù)較多，西門子公司的GSP粉煤氣化技術(shù)工程實例較少。
3、水煤漿氣流床氣化技術(shù)
氣化技術(shù)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(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料;氣化溫度1300-1400℃;原料煤適應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)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(shù)。
水煤漿氣化技術(shù)的典型代表有：GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、康菲石油公司的E-Gas水煤漿氣化技術(shù)、華東理工大學(xué)的多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)、清華大學(xué)非熔渣—熔渣氧氣分級氣化技術(shù)以及西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)。
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