浅析煤气化技术选择依据

高玲玲

摘 要：长期以来我国一直处于富煤、缺油、少气的资源供应状态，并且如今油和气的价格不断上涨，这就严重制约了我国相关行业的发展进步，在这种情况下如何基于丰富的煤炭资源发展煤制油、煤气化技术，进行煤炭的综合类型就成为我国非常重视的一个问题。该文简单介绍了现在常用的几种煤气化技术的应用现状，并对煤气化技术的选择依据进行了细致研究，为相关行业进行煤气化技术选择提供依据。

关键词：煤气化技术 煤化工 选择依据

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0100-02

中国是世界上公认的产煤和用煤大国，中国一年煤的产量在10亿 t左右，其中大部分用于电力行业和私人使用，使用过程较为简单，一般为直接燃烧，通过煤化工进行产气的比较少。但是随着近年来国际油价不断攀升，天然气供应欠缺，我国的煤化工产业亟待发展。

1 煤气化技术概述

煤气化技术就是以煤作为原材料，采用各种化学反应和化学技术，在CO加H2合成各种化工产品，从而达到减少天然气、石油等稀缺资源消耗的目的，优化我国能源结构。现代煤气化技术中最为活跃的就是气流床反应器。气流床反应器是20世纪80年代以后随着洁净煤气化工艺的开发研究而发展起來的，它以干粉煤或者水泥浆作为反应原材料，进行单系列的大规模加压气化，从而大大促进了合成气产业化、规模化的进程，并且气流床反应器生产的合成气气化指标较好，是现代煤气化的主流技术之一。

现代煤气化过程一般分为3个步骤层次。第一层：煤合成气。将干粉煤和水泥浆等原材料经过部分氧化方法加工成为CO和H2的合成气；第二层：合成气加工；第三层：深加工。煤气化中的深加工以加工甲醇和烯烃的下游产品为主，产量较大，同时也是我国目前整个化工行业的支柱。

2 煤气化技术种类

目前，煤气化技术种类有几十种，该文采用按照煤气化炉分类的方式对煤气化技术进行研究，按照这种分类方式煤气化技术主要有3种，分别为固定床气化工艺、流化床气化工艺、气流床气化工艺。

2.1 固定床煤气化工艺

固定床气化炉目前常见的有U.G.I间歇式气化和鲁奇Lurgi连续式气化2种。

U.G.I间歇式气化炉历史较长，使用至今已有100多年历史。U.G.I间歇式气化以焦炭或者无烟煤为原材料，气化剂采用水蒸气或者空气，在常压下生产合成气。虽然该U.G.I间歇式气化炉已经使用了100多年，但是由于其在发展的100多年来改善较少，仍然沿用很多旧的技术手段，工艺落后，对原材料的质量要求也很高，产品质量和数量都有限，并且对环境的污染严重，所以该工艺在如今的时代背景下已经属于淘汰型工艺，大部分煤气化企业都禁止使用该工艺。

鲁奇Lurgi连续式气化是在U.G.I间歇式气化的基础上发展起来的，它以U.G.I间歇式气化的相关工艺为基础，由西德鲁奇公司于20世纪40年代开发出来，目前属于第一代煤气化工艺。鲁奇Lurgi连续式气化炉对煤气化原料要求较低，块状粘结性贫瘠煤即可，气化剂和U.G.I间歇式气化一样采用水蒸气或空气，在加压的条件下可以连续生产煤气。

2.2 流化床煤气化工艺

流化床煤气化工艺是介于固定床煤气化工艺和气流床煤气化工艺之间的一种煤气化技术。流化床煤气化工艺的第一个生产装置是在20世纪20年代德国制造成功的温克勒煤气化炉，但是该炉并未取得预想的效果，因为其存在很多缺点，比如气化压力低、容量小、碳转化率低等。后来人们针对温克勒煤气化炉存在的缺点进行了针对性改善，制造出了现代流化床煤气化工艺使用的HTW高温温克勒煤气化技术。

HTW高温温克勒煤气化炉对原材料要求较低，褐煤、长焰煤以及其他粘结性不强、化学反应较为灵活的煤都能作为煤气化原材料，原材料入炉粒度控制在0～10 mm即可。该煤气化工艺生产能力较强，其产量是相同规模、相同气压固定床气化炉的3～4倍，其单台耗煤量约为160 t/h。

2.3 气流床煤气化工艺

气流床煤气化工艺又分为干法气化和湿法气化2种。干法干煤粉气化技术主要有Shell工艺、GSP技术。湿法料浆气化技术有GE工艺、多元料浆气化技术等。

3 煤气化技术选择依据

现代煤气化技术的选择依据主要有煤质因素、煤气化技术指标以及下游产品需要3个因素。

3.1 煤质因素

我国煤的储量丰富、种类齐全，从褐煤到无烟煤都有一定量的储存，只是储量有差别。在煤结构的选择中，煤质不同会直接影响煤气化技术的选择，并且对于煤气化过程的工艺配置和产品也有很大影响。煤质因素主要包括以下几点。

（1）水分。水分不同使用的煤气化炉型也不同。水分含量为8%～10%时采用固定床煤气化技术。采用气流床和流化床时要求水分含量小于5%。如果是采用气流床对烟煤进行气化，要求原材料含水量小于2%。

（2）灰熔点、灰组成。灰熔点即灰分熔融时的温度，灰组成影响着灰熔点。

（3）成浆性。成浆性对湿法气化影响较大，成浆性好，气化指标就好。

（4）发热量。发热量即煤的热值。热值越高，单位煤量产出的气量就越大。

以上4个为影响煤质的主要因素，在进行煤气化技术选择时需要充分考虑这4点因素。

3.2 煤气化技术指标

煤气化指标主要包括以下几点，进行煤气化技术选择时应充分考虑这些因素。

（1）产气率。产气率是单位重量的原料产生的气体体积与原料重量的比，一般表示为m3/kg。产气率是进行煤气化技术选择时首先需要考虑的问题，它关系到投资方的效益问题，因此在进行技术选择时必须将各种煤气化技术的产气率进行比较分析。

（2）技术成熟与可靠性。进行煤气化产业化时必须选择技术成熟、可靠性高的技术。气流床湿法气化法在我国已有20多年的应用历史，技术较为成熟，可靠性高。气流床干法气化法在我国使用较少，但是正在积累使用经验，相比其他技术可靠性较高。

（3）消耗与成本。消耗与成本是指生产1m3（CO+H2）时使用的原材料、气化剂和电的量。

（4）三废排放及处理。煤气化过程可能产生废气、废水、废渣，先进的煤气化工艺产生的“三废”较少，处理方便，所以选择煤气化技术时要考虑到三废排放与处理。

（5）投资。企业在选择煤气化技术时还要充分考虑自身经济实力，根据具体实际情况选择合理的方法。比如同等规模的气化系统，采用Shell法、GSP法、多原料法的投资比例为1.8∶1.2∶1。

3.3 下游产品需要

在化工生产中选择煤气化技术时还要考虑煤气化下游产品的需要，根据下游产品的用途，比如是用于生产甲醇、合成氨，还是用于发电、生产燃料气等来确定采用何种工艺技术。图1列出了各工艺强调的合成气质量指标。

4 结语

通过上述对煤气化选择依据的研究分析可以得出如下结论。

（1）当原材料为褐煤时，可以选用Lurgi炉或者干煤粉气化技术。

（2）原料煤为烟煤或者其他成浆性适中、变质性较高时，可以选用湿法气化技术。

（3）下游产品为还原气或者原料气时，可以选用干煤粉气化或者Lurgi炉。

（4）下游产品为合成氨、合成油或者甲醇时，可以选用湿法气化技术。

该文从理论出发，对煤气化技术的选择依据进行了分析，在实际应用中各企业可根据这些因素对各种煤气化技术进行评价分析，选择节能无污染，成本较低、投资少效益高的技术方法。

参考文献

[1] 贺百廷.煤气化技术的进展与选择分析[J].煤化工，2013，41（2）：8-11.

[2] 唐宏青.煤气化技术发展动向[J].化工设计通讯，2013（5）：1-5.