第五章煤的气化(5.4)

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1、5.4流化床气化法1.常压流化床气化原理直接使用小颗粒碎煤（0~10mm）为原料，并可利用褐煤等高灰劣质煤。它又称为沸腾床气化，把气化剂（蒸气和富氧空气或氧气）送入气化炉内，使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。主要反应（见下页）2.常压流化床（温克勒）气化工艺⑴温克勒(Winkler)气化炉(2)r2(3)r3(4)r4(8)r8(10)r9碳的燃烧反应二氧化碳还原反应水蒸气分解反应水煤气变换反应⑵温克勒气化工艺流程①原料的预处理破碎粒度（0~10mm,0.5mm以下筛去）干燥（水分：8~12%）破黏②气化③粗煤气的显热回收（废锅回收）④煤

2、气的除尘和冷却⑶工艺条件和气化指标①工艺条件a:操作温度一般为900℃左右。b:操作压力约为0.098MP（常压）c:原料粒度；0~10mm,褐煤、弱黏煤、不黏煤和长焰煤等，但活性要高。d:二次气化剂用量及组成与带出未反应的碳成比例。（过少：未反应碳得不到充分气化而被带出，气化效率下降；过多：产品被烧）②温克勒气化工艺的优缺点优点：单炉生产能力大；气化炉结构简单；可气化细颗粒煤(0~10mm);出炉煤气基本上不含焦油；运行可靠，开停车容易。缺点：气化温度低（防止结渣）；气化炉设备庞大；热损失大（煤气出炉温度高）；带出物损失较多（气流中夹

3、带碳颗粒）；粗煤气质量较差(气化温度低)。3.高温温克勒（HTW）气化法高温温克勒气化法的基础是低温常压温克勒气化法。它是采用比低温常压温克勒气化法更高的压力和温度的一项气化技术。除了保持常压温克勒气化炉的简单可靠、运行灵活、氧耗量低和不产生液态烃等优点外，主要采用了带出煤粒再循环回床层的做法，从而提高了碳的利用率。常压温克勒工艺的缺点主要是由于操作温度和压力偏低造成的，为了克服这些缺点必须提高操作温度和压力。⑴基本原理①温度的影响※但要防止结渣，可在煤中添加石灰石等来提高煤的软化点和熔点。②压力的影响加压，床层的膨胀度下降，工作状态比

4、常压稳定。加压，气流带出量减少，带出物的颗粒尺寸也减小了。加压，生产能力提高。加压，煤气热值得到提高。提高温度提高CO和H2的浓度提高碳的转化率和煤气产率⑵气化工艺在温克勒气化工艺基础上提高温度和压力。提高气化压力到1MPa;气化温度可提高到1000℃；①工艺流程优点：提高气化炉生产能力；碳的转化率上升，提高了煤气的质量。1.基本原理和特点⑴基本原理所谓气流床，就是气化剂（蒸气与氧）将粉煤夹带入气化炉进行并流气化。⑵主要特征①气化温度高、气化强度大纯氧和水蒸气气化，温度达2000℃左右②煤种适应性强；褐煤不适于制水煤浆加料。③煤气中不含

5、焦油；反应温度高，床层温度均一④需要设置庞大的磨粉、余热回收、除尘等辅助装置。粉煤70~80%过200目筛分，出口煤气温度高，气速高带走的飞灰多。5.5气流床气化法表5—10各种煤气化炉的主要工艺特性气化炉名称气化反应床分类主要气化条件生成气特征UGI煤气化炉固定床常压，气化温度1000～1250℃，空气或富氧空气和蒸汽为气化剂以无烟煤为原料时，甲烷含量较低，煤焦油、酚的含量也较低鲁奇煤气化炉固定床2～3MPa，900～1050℃，氧和蒸汽为气化剂甲烷及副产焦油、酚含量较多温克勒煤气化炉流化床常压，900～1000℃，以空气、富氧空气或

6、氧和蒸汽为气化剂甲烷含量较低，不含煤焦油K—T煤气化炉气流床常压，气化温度大于1300℃，熔融排渣，以氧和蒸汽为气化剂甲烷含量极低，无焦油、酚等副产物德士古煤气化炉气流床操作压力1.8～4MPa，温度大于1300℃，水煤浆为原料，氧为气化剂甲烷含量极低，无焦油、酚等副产物5．9煤气的净化煤气净化的目的：根据煤气的特点用途，清除粗煤气中有害杂质，使其符合用户的要求，并尽可能回收其显热及有价值的副产品。1.脱除煤气中酸性气体的重要性⑴H2S气体脱除的必要性①硫化物的分类但高温变换时，有机硫转变无机硫，故煤气脱硫主要指脱H2S，H2S占总硫量

7、的90%以上。无机硫化物：硫化氢等有机硫化物：二硫化碳、硫氧化碳、硫醇、噻吩等②H2S气体脱除的必要性：H2S气体及其燃烧产物SO2有毒；酸性气体腐蚀输气管路及设备；若煤气用于化工合成原料时，H2S会使催化剂中毒。⑵CO2有脱除的必要性CO2含量降低煤气热值；其脱除方法与脱H2S类似。2.脱硫方法的分类（P219表5-28）⑴干法优点：可脱无机和有机硫，且脱至极精细，工艺设备简单，操作维修方便，小厂多用。在选用反应活性好、硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫脱硫效率高，比较适宜处理含H2S较低的煤气，因为，煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失

8、效。缺点：脱硫剂再生困难，需要周期性生产，设备庞大，不宜处理含硫量高的煤气（可做二级脱硫），一般与湿法配合。★氧化铁脱硫技术①生产过程原理氧化铁脱硫和再生反应过程如下：a:脱硫过程：2Fe(OH)3+3H2