水煤浆气化技术论文范文

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。下面是我整理了煤化工生产技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

煤化工及甲醇生产技术探索

摘要：甲醇是一种有机化工原料，它的用途非常广泛，普遍运用于燃烧材料、合成金属、工程涂料、医学消毒、日常生火等多个方面，在甲醇的制造方面，一般都遵循着煤气化碳――变换气体物质――精细蒸馏三大工序，在化工厂生产活动中一般将生产甲醇的工序称为“工段”。难点在于如何去调控操作所需的参数，本文通过对煤化工作的特性解析来引申出甲醇生产的要点，同时对生产技术进行一个流程上的模拟，更全面地去了解甲醇生产中需要多加注意的关键。

关键词：煤化工;甲醇;温度;化学反应;化学式

中图分类号：Q946文献标识码： A

1煤气化原理

在甲醇生产的流程中，煤气化是第一步，它是一种化学反应，将气化剂和煤炭资源中的可燃物质放置在一个高位环境下，然后使其发生中和反应，产生一氧化碳、氢气等可燃气体。在煤气化工段里使用的气化剂包括水蒸气、氧气等，在加入这些气化剂后，煤炭就会发生一系列化学反应，从而生成所需的气体。煤炭在加入气化剂后，经历了干燥、热裂解等热力反应，该反应中生成的气体包括一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等，这些化学反应的速度取决于煤气化工段中的温度、热压、气化炉质量以及煤炭的种类，以下是煤气化过程中会出现的化学式：

吸收热量：C - H2O → C O + H2C + C O2→ 2C O

发散热量：C + O2→ C O2C +12O2→ C O

变换反应：C O + H2O → C O2+ H2

从大体上来说，煤气化反应是化学中的强吸热效应，如果以动力和热力的角度来解析这类中和现象，重点在于对温度的把握，温度过高会造成气体流失，温度过低则无法产生完整的化学反应，导致生成的气体数量少、质量差。同时在增压方面应该适当地增加对煤炭的压力值，这样可以使化学反应的速度提高，对甲醇的生产效率起积极作用。

2变换工段

甲醇产品在合成时，一般调整碳元素与氢元素的比例的方法是通过一氧化碳的变换反应来实现的，在甲醇生产的流程中，碳元素与氢元素的分离都在催化剂的影响下进行，在此需要注意的是，碳氧分离工序对水蒸气的需求量相当大，水蒸气的生产成本在这道工段中会激增不少，所以，如何最大限度地利用水蒸气，节约生产成本，这将直接考验生产部门的气体生产技术和操作人员的工作效率。在变换工段中，煤气化之后的煤气物质含有大量的一氧化碳和水蒸气，在催化剂的效果影响到位之后，就可以生成氢与二氧化碳，在此时还会有小部分的一氧化硫转化为氰化硫，此时化学式表现如下：

C O + H2O → C O2+ H2

这是一个主要反应式，但是在主反应进行的同时，还有一部分副反应也会产生，生成甲醇的副产品，这些化学反应包括：

2C O + 2H2→ C O2+ C H

2C O → C + C O2

C O + 3H2→ C H4+ H2O

C O + H2→ C + H2O

C O2+ 4H2→ C H4+ 2H2O

C O2+ 2H2→ C + 2H2O

化学反应在化工产业中要求平衡，在主要变换的化学反应中是一种发散热量反应的类型，这里的化学反应会使煤气化后的温度降低，温度适当降低有利于化学反应的平衡作用，但是如果温度太低，就会导致化学反应时间过长，效率越低，当煤气化工段的生成气体慢慢消耗殆尽时，就会浪费前一道工段的时间和成本，造成浪费。同时，温度还与催化剂的适应性挂钩，如果温度没有调整到位，催化剂的效力就无法发挥到最大值，这就会造成碳氧分离程度不足，必须加大催化剂的剂量，这也会增加生产成本。

3甲醇生产中的注意事项

1.)气化压力的大小在其他的生产条件没有变化的情况下，如果改变气化压力，就会产生非常细微但是关键的变化。通常气压定格在2M Pa以上的范围时，在煤气化工段里基本上不会产生影响，但是如果气压低于2M Pa就会使气化炉的气化效果变低。所以，在煤气化工段中，一定要保证气化压力控制在2M Pa以上，而且可以视实际情况适当提高，这样可以增加气体数量，提高生产效率。

2.)氧气与煤量的比例氧煤比例的提高，指的是在煤炭中氧气流量的增多，直观反映为在煤炭高温加热时，煤炭的燃烧反应量明显提升。同时因为氧气流量的增加，使气化炉的温度也得以升高，煤炭的气化反应会更加强烈，一氧化碳和氢气的数量会增加不少，但是生成的气化产物中，二氧化碳和水分的含量占了很大比例，而一氧化碳和氢气的含量会变少，所以，如果不仔细控制氧煤比例，就会使气化炉中的气化反应过强而导致生产甲醇所需的气体成分变少。

4 甲醇生产工艺模拟

传统的烧煤方式已经不能满足人们对甲醇的需求量，而且单纯的燃烧煤炭既是对资源的浪费，也会造成环境污染。所以，当务之急是要尽快找到新的甲醇提取方法和更快捷有效的甲醇生产技术，在这方面，煤气化生产流程已经被初步运用于各大化工厂中，作为目前提取甲醇的有效方式，煤气化工段还需要更多的模拟和分析来增强其效率，简化其工序。

在模拟中我们假设煤浆和高压后的氧气依照固定比例放置在气化炉中，然后在高温作用下因气温及气压生成各种气体，其中包括一氧化碳、氢气、二氧化碳等，其中高压后的氧气进入气化炉可以通过设置烧嘴的中心管道和外环管道，而煤浆可以通过烧嘴的中环管道进入气化炉。在模拟环境下，我们还设置了激冷室，位于气化炉下段，激冷室主要是处理煤炭中的灰份。在煤气化工段进行到末尾后，会残留一些灰份物质，这些物质会在气化炉的高温中熔融，熔渣和热量汇聚，合成了气体，然后结合离开气化炉的燃烧室部分，经由反应室，进入气化炉下段的激冷室。这些气体在激冷室中将被极寒温度降低到200摄氏度左右，熔渣会立即固体化，然后生成大量的水蒸气，经水蒸气饱和后带走了灰份，从激冷室的排出口派排

出。

需要进行变换的水煤气在预热器中加入一部分进行换气和换热步骤，然后进入模拟的变换炉，这部分水煤气在经过煤气化工段后，自身携带了不少的水蒸气，变换炉中的催化剂进行催化作用进行变换反应，在第一部分结束后，另一部分的水煤气也进入变换炉，变换炉这时就会需要新的高温气体，模拟的变换工段里加入了预热装置，提前储存并加热生成高温气体，然后连入变换炉中与另一部分的水煤气进行变换反应，然后进入气液分离器进行分离，分离成功后的气体将进入低压蒸汽室内降温，再次进入气液分离器进行分离，再喷入冷水来清洗掉气体中的三氢化氮，最后气体进入净化系统，生产气态甲醇。

精馏工段的流程为四塔工作方式，首先甲醇气态材料在预热器中进行高温加热，再传输进预塔中部，在这里去除粗甲醇里的残留溶解气体与二甲醚等，这些属于低沸点物质。在加热后，气体进入冷却器进行气体降温，形成甲醇蒸气后进入预塔的回流管道。甲醇蒸气在经过回流后进入换热器，加热后进入加压塔，甲醇在加压塔中进行冷凝化处理，其中小部分送回加压塔顶部作为回流液。剩余的甲醇气体进入精度甲醇管道，最后由加压塔提供压力与热量，将冷凝的高精度甲醇视需求定制成液态或固态储存，然后将杂质或者甲醇残留物通过排污口排入废水处理器进行净化提取处理。

参考文献：

[1] 韩雅楠. 煤制甲醇的研究进展与发展前景分析 [J]. 中国科技投资. 2013(17) :229.

[2]刘喜宏.浅谈煤制甲醇的前景与工艺流程[J]. 中国石油和化工标准与质量 . 2013(10) :22.

[3] 陈倩，李士雨，李金来. 甲醇合成及精馏单元的能效优化[J]. 化学工程. 2012(10) ：1-5.

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[5] 李雅静，张述伟，管凤宝等. 煤制甲醇过程低温甲醇洗流程的模拟与改造 [J]. 化工设计通讯. 2013(2) ：15-18.

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煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。下面是我整理了煤炭气化技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!

煤炭地下气化的探讨

摘要：煤炭地下气化是受到诸多客观条件影响的，因此，为了确保煤炭地下气化的安全性，就必须做好相关的条件控制工作。笔者作为一名煤炭相关工作者，深知煤炭地下气化控制的重要性，在对煤炭地下气化进行系统研究的基础上，联系自身工作经验，对煤炭地下气化进行全面论述。

关键词：煤炭地下气化控制方法

我国于20世纪50年代曾在大同胡家湾矿、蛟河煤矿、鹤岗兴山矿等10余处开展过煤层地下气化技术的试验。1958～1962年，我国先后在大同、皖南、沈北等许多矿区进行过自然条件下有井式煤炭地下气化的试验，取得了一定的成就。1984年，中国矿业大学(北京)煤炭工业地下气化工程研究中心开始进行了煤炭地下气化技术的研究，在国家“863”计划课题的支持下，建成了具有世界先进水平的煤炭地下气化综合模型试验台和测控系统，并开展了相关的理论研究、模型试验研究，得到了褐煤、烟煤及无烟煤地下气化工艺参数。先后在江苏徐州新河二号井、河北唐山刘庄煤矿、山东新汶孙村煤矿、鄂庄煤矿、山西昔阳杏丹峪煤矿等，针对不同的煤层赋存条件进行了有井式地下气化现场试验和生产。形成了具有我国自主知识产权的“长通道、大断面、两阶段”煤炭地下气化新工艺，经科研成果查新表明，该工艺构思新颖，属国内外首创。

一、气化炉的结构研究

现场试验的基础就是要根据煤层赋存条件，建立一个结构合理的地下气化炉。地下气化炉料层不能移动，必须采取措施，控制气化工作面的移动，才能保持气化过程的连续。因此气化炉结构必须适应气化工艺的要求，调节供风点和排气点的水平位置和高度，即实现供风点和排气点的二维控制。为此现场试验结合急倾斜煤层的赋存特点，设计了可调推进式地下气化炉。

二、辅助通道供风气化

现行的地下气化发生炉的运转经验证明：不同的工作阶段，均匀地向煤层反应表面鼓风，是地下气化炉稳定气化的主要条件。煤层埋藏的自然条件的差别、煤层的组成和厚度的不同以及煤化学性质以及顶板稳定性的不同，都将或多或少地使向煤层均匀供风变得复杂。但是在任何情况下，顺利地解决这一问题，才能保证地下煤气发生炉运行的稳定。辅助通道供风时，可形成一个与主流方向相垂直的扰动气流。 这一扰动分布于整个氧化区，无疑提高了气化剂向反应表面的扩散能力，衡量气化剂向反应的煤表面传递的完备程度可用风流有效空气动力学活性系数表示这个系数表示还原的多相反应结果所生成可燃组分的百分数与煤气中原始组分的百分数的比。

三、压抽结合供风气化

降低还原区及干馏干燥区的压力，有利于生成的可燃气体及时排出，减少可燃气体的漏失率，但是氧化区压力宜为正压，为了能同时满足氧化区和还原区的要求，可以采用压抽相结合的气化方案。则由进气孔鼓风，出气孔用引风机向外抽风，调节鼓风压力和抽气负压，使还原区处于相对较低的压力条件下。压抽相结合气化方案可以在两种气化过程不稳定的情况下使用。 1 是煤层冒落，通道阻力增加，导致供风流量下降。热值降低。2 是气化剂或煤气漏失，引起煤气流量下降。现场试验中，一般都以压风气化为主，但煤层冒落时，煤气热值波动较大。在这种情况下，采用压抽相结合气化工艺，则可达到稳定产气的目的。气流漏失量随煤层的赋存条件不同而有显著的区别，煤层埋藏深度及其透气性、顶板和底板岩石破碎程度对其都有影响。虽然在设计气化炉时采取了相应的措施，如在与气化炉相连的煤巷、岩巷做密封墙注浆密封，甚至将气化盘区采用隔离带包围起来，但是， 气化炉点火后，仍会有少量气漏失气流漏失在不同程度上影响了炉里的空气动力学条件，将会降低煤气热值，在矿井报废水平气化时甚至会影响到矿井的安全。

四、反向供风气化

正向气化时，火焰工作面将渐渐向出气孔移动，干馏干燥区越来越短，到后期还原区也将越来越短，最终还原区长度将不能满足氧化区生成的二氧化碳还原和水蒸汽分解反应的需要，煤气热值降低。这时必须采用反向供风气化方案，即由出气孔鼓风，原进气孔排气，使火焰工作面向进气孔方向移动，重新形成新的气化条件。反向供风气化对气化过程有利也有弊，有利的方面是：第一，鼓风时空气在原高温排气孔中得以预热，该热能在气化炉中用以额外地分解水蒸汽以增加氢的含量，随鼓风导进的物理热，可以在煤气中得到大致相等的热能。第二是反向供风时，还原区及干馏干燥区都在正向鼓风时燃烧过的区域内，温度较高，还原反应温度条件及干馏效果都比较好。第三是气流下游灰渣中的金属氧化物对还原反应起一定的催化作用。不利的一面主要是第一，火焰工作面移动会受到灰渣的影响。第二，煤层经过正向鼓风时的干馏，干馏煤气产量受到了影响。但不利的因素可由煤层冒落重新暴露新的煤面而得到相应的补偿。因此反向气化时，可以得到与正向气化相同热值的煤气。反向供风气化可实现多程气化，提高煤层气化率。

局部反向供风气化，可以解决气化通道局部堵塞引起热值不稳定问题，还可以局部控制煤层燃烧高度。进气孔鼓风，气化工作面向相邻辅助孔移动，当氧化区末端接近辅助孔(判断依据是辅助孔气样中含氧量逐渐升高)时，则可以由辅助孔供风，进气孔排气，形成局部反向供风气化。

五、结束语

笔者在文中论述了我国煤炭地下气化的发展现状，并立足于这一现状，从不同的角度分析了煤炭的地下气化相关内容。从以上的分析论述中得到了下面的结论：第一，辅助通道供风气化，能将有效空气动力学系数提高10%以上，当氧化区煤层发生冒落时，辅助通道供风能够起到稳定风流的作用。第二，压抽结合供风气化能够适当提高还原反应速率，并能将气化炉漏失率降低一半左右。第三，反向供风气化能够获得和正向供风气化相同质量的煤气，其气化工作面移动速度和正向供风相当，试验条件下为0.42m/d，反向供风气化能够提高煤层气化率。

参考文献

[1]张檄堵.煤炭地下气化技术[J].探矿工程，2001，(1)：6-9.

[2] 赵守困，等.我国煤炭地下气化试验舟9进展与反应过程[J].煤气与热力，20iX)，(3)：212-213.

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