现代煤化工技术的发展现状

2019-05-21 19:45:32 来源: 许昌信息港

现代煤化工技术的发展现状

现代煤化工在我国的发展很迅速,煤制油(煤炭直接液化、间接液化)、煤制烯烃(MTO、MTP)、煤制芳烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制二甲醚等,均已取得重要成果。除煤制芳烃外,其他工艺均已建成一定规模的工业化示范装置。可以说,我国的现代煤化工技术已经具备规模化发展的基础。

除煤炭直接液化外,现代煤化工产业链几乎都是以煤炭气化为工艺源头。因此,煤气化技术是现代煤化工的基础核心。目前,我国已有10多种自主开发和国外引进的煤气化技术,是集合了世界上所有煤气化工艺技术的国家。

按炉型划分,煤气化技术类型主要有固定床、流化床、气流床三种。这三种炉型的气化技术在国内几乎都有过应用。目前,业内基本认同固定床和气流床这两种气化技术,流化床已经很少使用。固定床气化炉有常压固定床煤气化炉、碎煤加压气化炉和碎煤加压熔渣气化炉(BGL炉)。气流床分为干煤粉进料和水煤浆进料两大类气化炉。各种气化技术均有其各自的优缺点,对原料煤的品质均有一定的要求,其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。

从环保角度分析,我国使用的以固定床和气流床为主流的气化技术,总体上加压纯氧气化技术,环境友好。而常压气化、空气气化技术污染严重,应该予以淘汰。

1、固定床气化技术

主要是碎煤加压气化炉(鲁奇炉)和碎煤加压熔渣气化炉(BGL炉),碎煤干燥、干馏、气化过程均在炉内完成,分别在不同的温度段完成,其中气化段温度,可达℃,属于中温气化。固定床气化技术原料适应性广,除黏结性较强的烟煤外,从褐煤到无烟煤均可气化,可气化水分和灰分较高的劣质煤,尤其是褐煤;是国内已经应用的各种气化技术中,煤气中甲烷含量的;除合成气外,还可以得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品;投资较小。

该技术的缺点是,单炉气化规模较小;5mm煤不能进入气化炉;碎煤加压气化炉(鲁奇炉)蒸汽分解率低,一般约为40%,蒸汽消耗较大,渣中残炭5%;气化废水量大,成分复杂,含有焦油、萘和酚等污染物,废水处理困难。目前,煤制天然气较多选择该气化工艺技术,但该技术用于其他产品优势不大。

碎煤加压气化炉(鲁奇炉)是固态排渣,工程实例多,较为成熟,已完全国产化,正在开发内径5米的大型气化炉。碎煤加压熔渣气化炉(BGL炉)是液态排渣,渣中残炭少,气化段温度高,转化率高,耗蒸汽少,95%以上国产化,但国内工程实例少。

2、干粉煤气流床气化技术

该技术可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤,属于高温高压气化;可用于联合循环发电的,且一般不设备用炉;有效气体含量高,投资,碳转化率高,液态排渣;有效气体含量,不产生焦油、萘和酚等废水,废水处理相对容易;单炉生产能力大,因煤气中甲烷含量低,该气化技术对煤制天然气没有优势。

缺点是投资大,连续稳定生产存在问题;飞灰量较大;备煤阶段污染较重,使用褐煤需要干燥,污染更重。

干粉煤气化技术典型代表有Shell的SCGP粉煤气化技术、西门子公司的GSP粉煤气化技术、西安热工研究院的两段式干粉煤加压气化技术和北京航天动力研究所的HT-L气化技术等。目前国内Shell的SCGP粉煤气化技术较多,西门子公司的GSP粉煤气化技术工程实例较少。

3、水煤浆气流床气化技术

气化技术简单,运行稳定可靠、投资省;但要求原料煤含灰量较低、成浆性好、还原性气氛下的灰熔点低于1300℃,灰渣粘温特性好,除褐煤外,气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能用作气化原料;气化温度℃;原料煤适应性较广,单炉生产能力大,有效气体含量高,比固定床投资大,碳转化率高,液态排渣;已建成投产的装置终产品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氢气、联合循环发电等;装备国产化率已达90%以上;不产生焦油、萘和酚等废水,废水处理相对容易。与固定床技术合理配置用于褐煤、烟煤等多煤种联合制天然气,不仅可以合理配煤,还可以资源化废水、活性污泥等,具有较大优势。

缺点是受气化炉耐火砖衬里的限制,适宜于气化低灰熔点的煤,成浆性要求高,氧耗高,需配套的空分装置投资大,不适用褐煤,用于煤制天然气投资大于固定床气化技术。

水煤浆气化技术的典型代表有:GE水煤浆加压气化技术、康菲石油公司的E-Gas水煤浆气化技术、华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、清华大学非熔渣熔渣氧气分级气化技术以及西北化工研究院的多元料浆气化技术。

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