观点呈现传统煤化工技术之煤焦化
煤焦化又称煤炭高温干馏,以煤为煤气化、原料,在隔绝空气条件下,加热到℃左右,经高温干馏生产焦炭,同时获得煤气、煤焦油并回收其他化工产品的一种煤转化工艺。焦炭主要用于炼铁,少量用作化工原料制造电石、电极等。煤焦油是黑色粘稠性的油状液体,其中含有苯、酚、萘、蒽、菲等重要化工原料,是医药、农药、炸药、染料等行业的原料,经适当处理可以加以分离。焦炉气是工业炉燃料。
重要提示:为保证焦炭质量,炼焦用煤选择最基本的要求是挥发性、粘结性和结焦性;必须经过洗选,以保证尽可能低的灰分、硫分和磷含量。同时,选择炼焦煤时,还必须注意煤在炼焦过程中的膨胀压力。用低挥发煤炼焦,由于其胶质体粘度大,容易产生高膨胀压力,会对焦炉砌体造成损害,需要通过配煤炼焦来解决。
观点呈现传统煤化工技术之煤气化
煤气化是煤或煤焦与气化剂(空气、氧气、水蒸气、氢等)在一定温度及压力下发生化学反应,将煤或煤焦中有机质转化为煤气的过程。煤气化工艺是生产合成气产品的主要途径之一,通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气,同时副产蒸汽、焦油(个别气化技术)、灰渣等副产品。煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术,是发展煤基化学品合成(氨、甲醇、乙酸、烯烃等)、液体燃料合成、先进的IGCC发电系统等过程工业的基础。国内煤气化技术包括固定床气化技术、流化床气化技术、水煤浆气化技术、干煤粉加压气化技术。
固定床气化技术,是碎煤加压气化装置,技术成熟、应用时间久,废水排量大,处理成本高,部分装置存在腐蚀问题,建设单位有山西潞安、新疆广汇、内蒙古大唐国际克旗、新疆伊犁庆华、晋煤金石。
流化床气化技术,是U-gas加压气化装置、TRIG气化炉,操作温度适中、操作简单、处理能力高,适应煤种广,但是气化强度不高,碳转化率低,建设单位有SES公司和综能协鑫(内蒙古)煤化工有限公司、山东枣庄埃新斯新气体有限公司、东莞中科(正宇)煤气化有限公司、博源集团等。
水煤浆气化技术,是德士古气化炉、华东理工大学的多喷嘴气化装置,技术稳定、要求没煤种灰熔点低于℃、要求煤种有较好的成浆性,建设单位有神华宁煤、上海焦化、安阳盈德等。
干煤粉加压气化技术,GSP气化装置、壳牌煤气化装置,对煤种有较宽的适应性、操作窗口大于℃,建设单位有宁夏煤业集团、山西兰花煤化工有限公司等。
观点呈现传统煤化工技术之煤气化
工业现已应用的煤气化炉可分为以Lurgi为代表的固定床气化炉、以KRW、E-gas以及AFB为代表的流化床气化炉、以Texaco为代表的气流床气化炉三类。其中,气流床气化炉温度和压力高,负荷大,煤种适应范围大,是目前煤气化技术的主流。
煤间接甲烷化是煤首先通过气化生成合成气,然后通过净化将合成气中的硫和氯脱除,净化后的煤气通过水煤气变换反应WGS或者是补充一部分氢气来调节H/CO比,使合成气更好的适应于甲烷化反应。
煤直接甲烷化是煤在一定的温度和压力下经碱金属/碱土金属催化直接制备甲烷气的工艺。该过程中没有明显的煤气化和甲烷化两个过程,是在一个反应器中用煤直接制甲烷的工艺。
观点呈现传统煤化工技术之煤气化(三)
生产工艺包括循环式绝热多段固定床工艺,工艺成熟,已工业化生产,但反应温度高,飞温明显,移热速率低,高温导致选择性低,对催化剂耐高温性能要求严,研发单位有Lurgi、Topse、Davy、西北化工研究院、西南化工研究院、大唐国际、中科院大化所等;无循环式绝热多段固定床工艺,工艺简单,能耗低,投资少,已中试,但反应温度高,催化剂耐高温性能要求高,单级转化率低,需要多段反应器,研发单位有FosterWheelerClariant、北京华福、Parsons、ICI等;等温列管式工艺,换热效率高,流程简单,已中试,但反应器设计复杂,难以放大,催化剂装卸困难,研发单位有Lide、上海华西、北京华福等;浆态床工艺,换热效率高,床层温度均匀,但受气液固传热限制,转化率低,任处于实验室研发阶段,研发单位有太原理工大学、赛鼎工程有限公司、中科院煤化所等;流化床工艺,高效气固传质传热,床层温度均匀,移热方便,生产能力高,但气体容易返混,催化剂易磨损,催化剂消耗量大,研发单位有中科院过程工程所、清华大学、华南理工大学、新奥集团等。
观点呈现传统煤化工技术之煤制油
中国是富煤少油国家,煤制油技术可弥补石油资源的短缺,具有重要的战略意义,为煤炭行业提供新的发展空间。煤制油是以煤炭为原料,通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术。包含煤直接液化和煤间接液化两种技术路线。直接液化所得的油品中芳烃、硫和氮等杂质含量高,十六烷值低,难以直接在发动机上使用,而间接液化所得油品十六烷值高、H/C含量较高、芳烃、硫和氮等杂质含量低,能和普通柴油以任意比例互溶。
煤炭间接液化(费托合成)是合成油最重要的化学反应,以合成气(CO和H
)为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。反应器采用固定床或流化床两种形式,是传统反应器。如以生产柴油为主,宜采用固定床反应器;如以生产汽油为主,则用流化床反应器较好。近年来,正在开发的浆态反应器,适宜于直接利用生产的H与CO之摩尔比为0.58~0.7的合成气。固定床反应器反应温度低,产品中蜡含量高。流化床反应器反应温度高且易于控制,轻质烯烃含量高。浆态床反应器是先进技术反应器,使用高沸点石蜡作反应介质,催化剂颗粒分散其中,形成浆态,反应气体鼓泡进入,反应传热好,蜡产率高。优势是床层具备等温性,出现床层温度不合理分布,不会出现局部过热,不会对催化剂和设备造成危害。反应具有高效性,浆态床反应器原料气适应性较强,副产中压蒸汽,循环气量减少,热效率高。煤间接液化工艺发展已有多年的历史。山西煤化所低温浆态床合成技术,铁系催化剂,t/a级试验平台,完成多小时考核运行,柴油馏分70%,十六烷值达到70。
煤直接液化是将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程。因过程主要采用加氢手段,故又称煤的加氢液化法。典型过程为:①加氢液化→②固液分离→③提质加工加氢液化,反应温度一般为℃-℃,反应压力在20MPa-70MPa。所选用催化剂为Fe-S系催化剂。煤直接液化技术由德国人于年发现,并于二战期间在德国实现了工业化生产,到目前已经历了三代技术的更新。
观点呈现现代煤化工技术之煤制乙醇
煤制乙醇是指以煤为原料经气化为合成气,采用不同的工艺路线生产乙醇的过程。煤制乙醇项目使以煤为原料制取乙醇成为现实,也使我国大范围推广乙醇汽油成为可能。此外,乙醇便于运输和储存,可以部分替代乙烯生产下游化工品。
目前,煤制乙醇的工艺路线主要有两类:直接法和间接法。常用催化剂为SBA-15、铁系铑系催化剂、新型Cu基高效催化剂。目前合成条件一般为温度℃-℃、压力3MPa-10MPa。虽成熟度不如甲醇,但技术发展空间大。
从国外来看,日本相模中央化学研究所开展了工业合成气直接制乙醇技术,重点研究了乙醇铑基催化剂技术。美国赛垃尼斯公司开展了间接乙酸加氢制乙醇技术,该技术可达年产40万吨。从国内来看,江苏索普有限公司,经煤制得的合成气转化、加氢、分离得到的乙醇产品达到工业标准。大连化物所,以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线,采用非贵金属催化剂,可以直接生产无水乙醇。
(文章来源:大同日报)
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