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煤化技术(煤化工技术主要是指)

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-06-23 16:15   来源:baidu   作者:baidu   浏览次数:315

原标题:了解煤化工具体单元技术和设备,图表


中国是世界上煤炭资源丰富的国家之一。燃煤排放的粉尘和二氧化硫分别占全国总排放量的50%和80%以上。发展以煤化工为核心的洁净煤技术是解决我国能源和环境问题的有效途径。那么,与煤化工有关的煤化工反应装置流程是什么。


煤化工是以煤炭为原料,通过化学加工实现煤炭高效、清洁、综合利用的产业。煤化学反应装置如图所示:


煤碳化的主要产物是煤气等。


煤碳化技术包括煤低温碳化、煤高温碳化、焦化产品回收加工等单位技术。


作为气化主要有效成分,可以举出一氧化碳、氢、甲烷等


气化过程包括移动床气化和微粉流化床气化。


其它方法包括煤的熔融床催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化和其它单元技术。


煤制油CTL的主要产品是将煤中有机高分子转化为中分子的液体产品。


其生产工艺包括两种不同的工艺装置:煤的直接加氢液化和煤的间接液化。


煤系化工产品包括煤系碳产品、电石、褐煤蜡、煤系甲醇制烯烃技术等技术装置。


煤多联产技术包括气化联合循环发电、气化液体产品加氢发电。


具体的单元流程如下。


煤的干馏


煤的碳化是在隔绝空气的条件下,将煤加热到较高温度时发生一系列物理和化学变化的复杂过程。它被称为煤热解,或热解和碳化。


到目前为止,煤炭加工的主要技术仍然是热加工,煤焦行业就是一个典型的例子。


煤的热解是指加热过程中煤的变化。


煤的热解过程大致可分为三个阶段。


第一阶段:煤的形状没有变化


第二阶段:煤粘结形成半焦


第三阶段:焦化


煤热解的影响因素


煤化程度:随着煤化程度的增加,热解起始温度逐渐升高。


最终加热温度:随着最终温度的升高,焦炭和煤焦油的产率降低,煤气产率增加,但热气热值降低。


加热速度:加热速度对煤的附着力有显著影响,可增加煤气和焦油的产量。


热解压力:液体产物的数量和停留时间随着压力的增加而增加。


热解气氛:氢中热解的气体和液体产物的总量远远高于常压下热解产物的总量。


煤的低温碳化


低温干馏:主要指煤在最终温度500℃-700℃下的干馏过程。


适合低温碳化的煤是褐煤或高挥发分烟煤等无粘性的非焦煤。


中国的这种煤储量很丰富。现在主要用于直接燃烧。若能通过低温干馏回收煤气和焦油,煤可更有效地利用。


低温干馏产品特性:


1、半焦炭的反应性和电阻率远高于高温焦炭,煤变质程度越低,反应性和电阻率越高。


2、半焦高电阻率是生产铁合金的优良原料。


3、半焦硫含量低于原煤,反应活性高,燃烧点低。它是一种优质的燃料,也适用于活性炭、碳分子筛、还原剂的制造或气化制氢。


煤低温碳化技术


低温干馏有几种方法和类型。


通过加热方式,外加热、内加热和内外加热结合


根据煤种形态,有三种类型:块煤、型煤和煤粉;


根据加热介质的不同,有气体热载体和固体热载体两种。


根据煤的运动状态可分为固定床、移动床、流化床和气流床。


一座连续外加热竖炉


图6-1-02示出了通常用于生产城市煤气的木炉。


从碳化室顶部的辅助煤罐向碳化室连续添加煤,将生成的热半焦点排出到底部的锚固罐中。在碳化过程中,蒸汽被引入底部,冷却半焦点,产生部分水气,水气从提升管引出。


碳化室总延长2080mm,木炉每碳化室处理煤约8t/d。加热气体是产生半焦炭并在炉侧产生的发生炉气体。


2连续内加热竖炉


在德国开发的鲁奇低温干馏罐如图6-1-03所示。


煤在炉内的移动过程分为干燥段、干馏段、焦炭冷却段3段,因此也被称为3段炉。


用于加热的热排气分别从上部和下部的独立燃烧室的燃烧净气供给。


煤在干馏炉中被加热到500~850℃。300~500t/d鲁奇三段褐煤炉可生产150~250t/d型焦炭、10~60t/d焦油、180~220m3/t残气。


3连续内外加热竖炉


煤从顶部添加到干馏室,主流所需的热量主要从炉壁传递。加热燃料是发生炉气体或干馏气体,气体在垂直火道燃烧后的废气交替进入上下再生器。通过将回流气体吹入干馏室下部,不仅能够回收热半焦点的热,而且能够促进煤原料的均匀加热。


该炉的煤碳化热耗相对较低,为2400kj/kg,而上述炉的煤碳化热耗为3320kj/kg。


4固体热载体的干馏


外加热水箱传热慢,产能小。干燥蒸馏的气体产物被在气流中加热的燃烧废气稀释。


5、加氢裂化技术


Cs srt加氢干馏技术旨在生产高热值的合成天然气,同时可生产轻质芳烃,干馏后的残碳可用于制氢。cs-srt工艺煤转化率可达60%~65%,其中=8%~10%,=1%~3%。


高温煤焦化


煤在焦炉中与空气隔离,加热到1000℃左右。经过一系列的干馏阶段,最终得到焦炭。该过程称为高温干馏或高温焦化或简称焦化。


焦炭的主要目的是生产焦炭,焦炭是炼铁的原料。


气体和化工产品,特别是焦化副产物芳香族化合物,广泛应用于化工。


焦炭的功能和质量要求


焦炭在高炉中起三个作用。①作为骨架,维持高炉的通气性。②提供热源;③作为铁矿石的还原剂。


因此对高炉焦炭的要求是:低灰、低硫、低磷、高强度、均匀高速、致密、低反应性和高反应后强度。


目前,随着高炉的大型化,对焦炭质量的要求如下。


碳化室煤的焦化过程


现代焦炉设备


煤焦化产品的回收与加工


当煤被焦化时,大约75%的煤变成焦炭,25%的煤变成各种各样的化学制品和气体。


回收利用这些化工产品不仅可以综合利用煤炭资源,而且可以促进国民经济的发展。


一些国家生产了500多种焦化产品。


国内外回收处理技术分为正压操作和负压操作。


一个正压运行的焦炉煤气处理系统


鼓风机位于主冷却器后面,鼓风机后面的整个系统处于正压运行状态。这项技术在中国得到了广泛的应用。


气体被压缩后上升到50℃,因此特别适用于饱和器法生产硫酸铵和Fusam法氨回收系统。


2负压式焦炉煤气处理系统


将鼓风机置于系统末端,将焦炉煤气由-7~-10kpa升压至15~-17kpa,输送给用户。


该技术的优点是:无气体最终冷却系统减少了低温水的消耗,降低了总能耗,减少了管道腐蚀。


其缺点是:在负压下运行时,气体体积增大,气体管道和设备体积相应增大,降低了吸收驱动力;所有设备管道应密封,避免漏气。


负压技术适用于氨洗技术。


气化


气化是一个热化学过程。以煤或焦炭蒸汽或氢气为气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或焦炭的可燃部分转化为气体的过程。


目的是将煤转化为可燃气体。气化技术包括煤热解、半焦气化等技术。


气体的主要成分是coco2h2ch4h20。气化过程中得到的气体称为气体,其有效成分包括氢化碳、氢和甲烷。


在各种煤转化技术中,特别是在洁净煤技术的发展中,气化是最有前景的技术之一。


下表列出了煤气化过程中的热解反应、均相反应和不均反应及其热效应。


参与反应的气体可以是初始气化剂或气化过程的产物。


在这些反应中,R3即蒸气和碳的反应最为重要。它参与各种气化过程,该反应为强吸热反应。R4也是重要的气化反应。


被加热的R1和R2的反应与被吸热的R3和R4结合,在自热气化过程中起着重要的作用。


加氢气化反应R5对合成天然气的生产非常重要。


氢或合成气的生产包括反应R1、R2、R3的组合。


煤中少量的氮和硫在气化过程中生成含氮和硫的产品


主要硫化物有H2S、cos、CS2等


主要含氮化合物为NH3、HCN、no等。


气化法


1移动床气化


2煤粉流化床气化


3煤的气流床气化


移动床气化


煤的移动床气化以块煤为原料,从气化炉顶部添加煤,气化剂从气化炉底部输送。


当气化剂与煤发生逆流接触时,气化反应较为完整,灰中残留碳较少。


在气化之前,生成气体中的相当一部分的显热被提供用于干燥和蒸馏。煤气出口温度低,灰显热将气化剂预热到炉上,气化效率高。


这是一种理想的完全气化方法。


1混合发生炉煤气


蒸汽和空气的混合物用作气化剂,产生的气体称为混合发生炉气体。


3m13气体发生器。


特点是采用双辊连续进料方式。


转炉排用于连续排灰,炉内安装有用于打破粘度的搅拌棒。适用于长焰煤气炭等弱粘结煤。


炉内径3M,进气口直径500mm,进气口直径900mm,最大进气压力4000~6000pa。


煤耗1700~2500kg/h,煤气产量5500~8000m3/。


水蒸气和空气消耗量分别为0.3~0.5kg和1.5~2.5m3。


2水煤气


水煤气是热碳和蒸汽反应产生的气体。主要由CO和H2组成。与发生炉煤气相比,氮含量少,热值高。燃烧时是蓝色的火焰,所以也被称为蓝色的水煤气。


3移动床的加压气化


最成熟的移动床加压气化炉是鲁奇炉。


和大气移动床一样,也是自热逆流炉。不同点在于,连续气化法以氧水蒸气或空气蒸气为气化剂,在压力2.0~3.0Mpa、温度900~1100℃下进行。


煤粉流化床气化


发展流化床气化法的原因是为了提高单炉产能,适应采煤技术的发展,可直接以小粒煤粉为原料,使用褐煤等高灰分、粗煤。


又称流化床气化,将气化剂送入气化炉,使煤粒子处于沸腾状态,进行气化反应。


在反应床中,当气体流速低于流体化临界流速时,是移动床。当气体流速高于粒子极限沉降速度时,为移动床。当气体流速在这两种流速之间时,即流化床。


1流化床气化技术


流化床不同于移动床,但有氧化层和还原层。


氧化层的高度约为80~100mm,还原层位于氧化层之上,延伸至整个材料层的上限。


本实用新型为内村耐火材料立式圆筒炉体,下部呈圆锥形。通过流化床不同高度的几个喷嘴添加水蒸气和氧气。


下部为锥形流化床,上部高度约为流化床高度的6-10倍,为固体分离区。


3高温温克尔法


针对温克尔炉的缺点,HTW炉的主要改进如下。


①将气化压力提高到1Mpa


②提高气化温度


③通过流化床中粗粉回收回流化床的气化提高碳转化率


4灰凝聚流化床的气化


气流床气化


气体流化床是指气化剂将煤粉带入气化炉中进行流化。


粉煤夹在气化剂中,通过特殊喷嘴进入反应器,瞬间点火,在高达2000℃的温度下形成火焰。


煤粉和气化剂在火焰中平行流动。粉煤燃烧气化快。反应时间只有几秒钟。放热反应和吸热反应被认为几乎同时进行。在火焰结束之前,即气体离开气化炉之前,碳完全耗尽。


煤的粘结性不影响气化过程。


干燥原料气流床的气化


①K-T气化炉


②外壳方法


④GSp气化炉


湿式原料气流床气化


①独士古煤气化法


②Destec气化技术


③多喷嘴对置气化


其他气化方法


①熔融床气化法


也分为渣床、熔盐床、铁水床。由于各种技术和经济问题,这些实验大多已经停止。


②煤的催化气化


煤的催化气化方法是在气化过程中加入催化剂,加速气化反应,使其在较低温度下气化。


煤的催化气化方法以埃克森法和K2CO3为代表。但其规模仅为1t/d。


③煤的氢化


加氢的目的是生产天然气。


④煤炭地下气化等


煤炭地下气化是地下煤层直接气化生产天然气的方法。


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