我国煤化工气化工艺与设备的关键技术分析

王保安 张国军

摘 要：煤炭作为我国储量较为丰富的资源得到了相应的重视。因此，煤化工技术得到了充足的发展和关注。现阶段，国内煤化工产业的发展正处于发展阶段，煤化工产品的市场竞争力同样也逐渐得以提升，而在这一过程中煤化工气化工艺和设备也需要越来越完善，才能满足工业化发展的要求。本文将分析主要的煤化工气化工艺技术，并对气化工艺设备安装进行探讨，以供相关人员参考借鉴。

关键词：煤化工；气化工艺；设备；安装

一、煤化工含义

煤化工是比较复杂的过程，它是利用化工技术来加工煤炭，使煤炭转化为液态、固态及气态等燃料，再经过一次加工，获得对应的煤化工产品，如利用煤炭生产出煤油、天然气、烯烃和甲醇等。煤化工过程的主要原料是煤炭，常用的煤化工技术有合成技术、气化技术和空分技术等；通过煤化工技术达到了一煤多化的目的，提高煤炭的有效利用率，是我国能源战略的重要措施，可促进能源可持续发展。

由煤化工含义可知，煤制油也是以煤炭为原料，通过化学加工转化为油品和石油化工产品的过程，煤制油有间接和直接液化两类。煤制天然气和煤制油一样，也分间接和直接两种方式。間接法是将煤炭气化后逐步形成合成气，且经过净化技术后生成天然气，该技术如今在国外应用的比较成熟；直接法是煤炭在指定的温度、压力条件下直接转化为天然气的主要成分甲烷。我国虽然已经开始研究煤制天然气技术，且取得一定成果。但与国外煤制天然气技术应用广泛的国家相比，我国仍需继续努力，加强研究。

二、煤化工气化工艺技术

（一）GE水煤浆加压气化技术

该技术是流床加压气化技术，且应用较为广泛，主要用来制取烯烃、甲醇以及氨等，还可联合循环发电，不仅能提升发电效率，还能实现对煤碳资源的清洁利用。和其他技术相比而言，GE水煤浆加压气化技术，入炉简单，且操作安全，保证节约，只需直接将原材料入炉就行。同时该技术对原料具有较广的适应性，用于气化的原料可以是多种煤型，相比Shell干煤粉加压气化技术，对原料煤拥有更加广泛的适用性。而且使用该技术，气化系统的总有效率可高达96%，比Shell干煤粉加压气化技术和GSP煤粉加压气化技术的总有效率都要高。

（二）德士谷气化

德士谷气化工艺所用的原料主要是水煤浆，用纯氧作为氧化剂可以有效地提高对原材料水煤浆的利用率，将原材料放入德士谷气化炉中之后利用高温和高压的环境与原材料发生气化反应，通过化学反应生产煤炭的二次能源甲醇合成气，德士谷气化技术是当前最先进的煤气化工艺之一，和其它工艺相比有着很多优势：第一，德士谷气化技术对水煤浆的制作原料要求低，所需要原料范围广泛，该技术可以有效地降低原料上所耗费的成本，对煤气化使用后产生的工业残渣进行再利用，有效的提高了煤炭资源的利用率。第二，相比其他制作工艺德士谷气化技术的操作流程更加简便，除了对气化炉的操作外不需要对其它外设设备进行多余操作，大大简化了整个气化过程的操作流程，工作人员仅仅需要简单的培训就可以进行工作。第三，通过德士谷气化技术生产出的煤气质量更好，因为在整个过程中设备能保证持续的保温高压环境，生产出来的二次能源有效利用成分高，简化了后续的净化环节。

（三）四喷嘴对置式煤气化技术

顾名思义，四喷嘴对置式煤气化技术就是在气化炉中有四个对称的工艺烧嘴，是我国自主研发的一种利用气流床的压力对原料进行计划，通过四个对称烧嘴进行加压，只是气化的原料和氧气发生反应的技术，该技术可以高效的对原料中的碳元素进行转换，大大节省了对原材料的消耗，因为我国对此项技术拥有自主产权所以在各大煤气化工业推广度较高，该技术在前期的投入成本颇高，不适合小型企业的引进。

（四）鲁奇MK+气化技术

鲁奇气化炉属于固定床碎煤加压气化炉，诞生于1936年，是目前世界上建厂数量最多、技术比较成熟的煤气化技术，在运行气化炉达数百台。鲁奇气化炉具有生产能力大、煤种适应性广的特点，可广泛用于现代煤化工装置。鲁奇碎煤气化技术从MK1到MK5及目前的MK+历经三个阶段，从结构、规模及机械等方面一直在进行不断的改进优化，更新换代。

鲁奇MK+气化技术是在MK4和MK5的基础上开发出来的新一代碎煤加压气化技术，该技术传承了MK4和MK5的技术特点。煤气化过程仍然是自热式、逆流移动床、固态排渣的生产工艺。气化过程需要的热量靠煤的部分燃烧来供给，适应于高灰熔点，高水分的劣质煤质。MK+气化炉使用煤的粒度为5-50mm，高于或低于这一范围均低于5%，气化设计压力6.0MPa（G），操作压力为5.1MPa（G），气化炉直径与MK4比较从4.12m增加到5.05m，高度从12.5m增加到17m，气化操作压力比MK4提高了2MPa（G），气化炉采用双煤锁加煤，单个煤锁容积和MK4相同，气化炉的生产能力是MK4的2倍，干基粗合成气负荷最多可达到120000Nm3/h。

三、煤化工气化工艺设备的安装技术要点

（一）设备初步布置

项目装置生产类别中的主要危险物料为粉煤，设备按照工艺流程走向、参考已建装置进行布置，考虑以下工艺要求：（1）重力流原煤及粉煤管道尽量垂直布置；（2）称重给煤机及螺旋输送机水平布置；（3）大功率设备（磨煤机及循环风机）布置在地面；（4）留足生产操作及设备检维修的必要空间。如果项目所在地冬季天气寒冷，磨机厂房和热风炉厂房要求半封闭设计，磨机厂房上部为原煤仓和称重给煤机车间，要求全封闭设计。

（二）安装施工要点

在安装施工中必须要结合煤化工工艺的要求和施工现场的实际情况得出的制定最终的施工安装方案，严格按照行业相关规则标准进行安装作业，切实保证工程的质量效率和安全。在安装施工时要按照由内到外、由大到小的顺序进行，同时遵循预制、成片吊装的要求进行安装施工，确保最大限度降低工程建造成本，缩减工程后续验收的时间，在此基础上有效保证设备的安装质量。煤化工设备安装需要注意以下几点。首先，构建的油漆涂刷要在地面进行。其次，构件安装要遵循工程安装设计规范要求。最后，安装工序完毕后，要对梁柱表面进行防火层处理，根据构件大小不同的偏差进行规范矫正。

（三）钢材检验

在煤化工气化工艺中，对工艺设备所需的钢材必须经过严格的检验，检验人员需要对钢材的质量、性能等进行详细分析。生产所用钢材必须具备相应的质量证书，检验人员需要对证书的真伪进行鉴别分析，同时结合工程设计对钢材的性能进行验证，未通过验证的钢材不允许进入施工现场，钢材中不符合设计安装要求的可通过后期的补救措施进行完善。设计安装所用钢材标准是表面无裂痕、无疤痕、没有褶皱，在钢材的破损厚度没有超过负偏差值一半的情况下不需要对钢材进行更换。

（四）偏差矫正

偏差值指工程钢构件尺寸数据与标准尺寸数据之间的差异。常用的矫正方式主要有两种，热矫正和冷矫正。冷、热矫正的最终结果都要保证钢材表面的划痕厚度不能超过0.5mm，不能出现明显的钢材破损和凹凸现象。针对气化设备的安装过程中常见钢梁尺寸偏小等问题，可采取斜对接以及钢板拼接的方式进行实时接长，同时在进14mm时，可采用剪板机进行肋板剪切满足工程要求。

结语：煤化工对我国能源发展有重要作用，既可以生产出清洁环保的产品满足工业需求，又可以制造新能源保证人们生产生活的正常能源供给。随着科技的发展和人们环保意识的增强，我国的煤气化技术还有很大的进步空间，生产过程中还有很多问题需要解决，需要我们继续加强学习理论知识，创新煤化工气化工艺，找到既能维护生态环境，又能提高经济效益的两全其美的工艺方案，以提高现阶段的煤化工气化工艺和设备的技术水平，满足实际生产需要。

参考文献：

[1]李斌.煤化工产品工艺路线分析[J].山西化工，2018，38（05）：58-59+65.