煤炭制備技術畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1 煤炭氣化發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　煤炭從古代起就已經(jīng)為人類所開發(fā)應用，主要用作燃料，隨著社會的發(fā)展對煤炭的開發(fā)應用也逐漸變的多層次化，在十九世紀和二十世紀國外就已開始發(fā)展煤炭氣化和液化技術并取得成就，但是隨著石油和天然氣的開發(fā)應用，其逐漸取代了煤的位置，近年來由于石油和天然氣資源的日益枯竭

2、，讓人們的注意力不得不轉移到煤炭化工上來再次投入到煤炭化工的熱潮中來。煤炭化工即煤炭制備技術，可分為煤炭氣化、煤炭煉焦、煤炭液化。</p><p>　　目前在世界上較為成熟并用的比較廣泛有德士古水煤漿氣化技術、殼牌（Shell）氣化技術，在這兩種技術為基礎的情況下，中國航天設計院經(jīng)過不懈的努力與研究研制出一套專利的設備——中國航天氣化爐（HT-L），其主要專利技術主要在于其燒嘴，在經(jīng)過對殼牌和德士古研究后結合自己

3、的新設計理念設計出屬于自己的專利設備，改變了我國在氣化處于落后的境況，使我國也擁有了自己的先進的氣化設備與技術，為以后氣化的進一步發(fā)展奠定了基礎。</p><p>　　1.2 煤炭煉焦發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　早在16世紀人們就已經(jīng)開始發(fā)展高溫煉焦，它始于煉鐵的需要，幾百年來高溫煉焦隨</p><p>　　冶金、化工的發(fā)展而不斷變革。近幾十年來隨高爐技術的發(fā)展

4、和能源構成的變化，高溫煉焦技術正在出現(xiàn)新的進展。目前，雖然煉焦工業(yè)取得了很大成就，煉焦技術達到了一定的發(fā)展水平，但由于種種原因，煉焦工作者仍需不斷地研究和開發(fā)煉焦新技術。</p><p>　　到目前為止，雖然世界上已經(jīng)研制出一些鐵礦石直接還原的中間試驗設備，但預計在今后20年，甚至更長時期內，還不可能用新的冶煉工藝取代傳統(tǒng)的冶煉工藝，高爐仍將是煉鐵的主要設備，焦炭仍將是煉鐵的主要燃料。</p>&l

5、t;p>　　近年來高爐煉鐵技術發(fā)展相當迅速，高爐已進入大型化和電子計算機控制的時代，許多國家已建造了達容積高爐。高爐冶煉技術的發(fā)展也進一步要求我們對煤炭原料做到更高的要求，對煤炭質量要求越來越嚴格，焦炭的高溫性能、顯微結構合其他新的檢驗和評定焦炭質量的方法逐步得到應用。同時隨著科技的發(fā)展，焦爐也日益趨于大型化，對其操作的機械化和自動化提出兩人更高的要求。目前國內技術也主要在干熄焦上做研究和技術攻關，以減少對環(huán)境的污染。在煉焦中煤炭

6、的結焦性和黏結指數(shù)也相當重要，因此在煉焦中要合理的配煤進行煉焦。</p><p>　　1.3 煤炭液化發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　二戰(zhàn)期間在德國煤炭氣化得到迅速發(fā)展，1932年采用一氧化碳與氫通過費-托合成法生產(chǎn)液體燃料獲得成功，1934年德國魯爾化學公司應用此研究成果創(chuàng)建了第一個F-T合成油廠，1936年投產(chǎn)。不僅在德國，在南非煤炭液化的歷史也比較悠久，早在1927年南非當局注意到依

7、賴進口液體燃料的嚴重性，因此發(fā)展了煤炭液化的新途徑，在經(jīng)濟技術不斷發(fā)展的情況下，液化技術也不斷完善和提高，主要分為直接液化和間接液化?，F(xiàn)在液化主要是生產(chǎn)甲醇、低碳烯烴的重要中間體，以及其他的有機油類產(chǎn)品，目前研究較多如煤炭液化制取乙二醇從而來制取所說汽車用的燃油。</p><p>　　在液化技術中，液化的煤種煤質也有相應嚴格的要求，在含硫量上，以及工業(yè)分析中灰分、水分、揮發(fā)分、固定碳要求都要嚴格，否則會對煤炭液化

8、造成很大的影響，使煤炭利用率嚴重降低，因此在液化中也要對煤進行性質的測定及分析以便能更好的利用煤炭進行液化。當前煤炭液化作為一個新的技術被各個國家重視并且進行發(fā)展，在將來一定會更大的用途為人們服務。</p><p>　　1.4 影響煤炭制備的因素</p><p>　　在煤炭制備過程中，無論是氣化、煉焦，還是液化，都受到煤炭性質等的影響。主要有煤炭種類，如煤有高品質煤和低品質煤，即煤化程度高

9、的煤和煤化程度低的煤；煤質，主要是煤的成分，煤的主要成分是碳，由于煤形成的年代較為久遠，因此煤中含有其他的元素等也對煤造成影響，如煤的灰分、硫分、揮發(fā)分、水分等，還有就是煤的黏結性和煤灰渣的熔融性等都會對其造成很大影響。</p><p>　　1.5 分析研究煤炭性質的意義</p><p>　　通過對煤炭性質的研究和分析，了解煤炭的主要性質，并且能夠清楚的認識到煤炭的性質對其造成的危害，通過

10、合理的配合煤進行綜合的利用，從而也達到煤炭綜合高效利用的目的，提高效率，降低有害物質對環(huán)境的污染。</p><p>　　1.6 本課題分析研究的主要內容</p><p>　　本課題主要對煤炭制備技術的歷史及現(xiàn)狀做一個總結，通過搜集資料和借鑒大量實驗數(shù)據(jù)對煤炭制備技術方面做一個簡單的分析和總結，通過實驗數(shù)據(jù)說明煤炭化工方面存在的問題以及如何改進。</p><p>&l

11、t;b>　　2 文獻綜述</b></p><p><b>　　2.1 煤炭氣化</b></p><p>　　煤的氣化是指以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或工業(yè)純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為可燃性氣體的工藝過程。</p><p>　　2.1.1 煤炭氣化技術</p>

12、<p>　　根據(jù)煤炭氣化情況的不同，煤炭氣化可以分成地面氣化和地下氣化。</p><p>　　2.1.1.1 地面氣化</p><p>　　將煤從地下挖掘出來后再經(jīng)過各種氣化技術獲得煤氣的方法稱地面氣化。地面氣化技術是目前最常用的技術，隨著新工藝、新設備、新技術的開發(fā)和利用，地面氣化技術越來越成熟和完善，各種方法也都廣泛推廣應用到實際生產(chǎn)過程中。</p><

13、;p>　　煤炭氣化根據(jù)給熱方式不同可分為外熱式氣化和內熱式氣化。內熱是煤在氣化時不需外界供熱，利用煤與氧反應放出熱量來達到反應所需溫度，即燃燒一部分氣化所用燃料，將熱量積累到燃料層里，再通入水蒸氣發(fā)生化學反應制取煤氣；外熱式氣化是指利用外部給氣化爐提供熱量的過程。其熱源可由加熱外部爐壁來加熱來加熱燃料，爐壁需選用耐火度高且導熱性好的材料；同時也可用高度過熱水蒸氣；另外也可用加熱水蒸氣和粉末燃料的混合物到1100°C，達到

14、水煤氣反應溫度。</p><p><b>　　外熱式</b></p><p><b>　　內熱式</b></p><p>　　2.1.1.2 地下氣化技術</p><p>　　煤炭地下氣化是將未來開采的煤炭有控制地燃燒，通過對煤的熱化學作用生產(chǎn)煤氣的一種氣化方法。一般可用于煤層薄、深部煤層、急傾斜煤

15、層等。這一方法有效地提高了煤炭資源的利用率，將建井、采煤、轉化工藝集為一體，減少了煤炭生產(chǎn)過程中的危險和對環(huán)境造成的破壞。煤炭地下氣化是世界煤炭開發(fā)利用的方向之一，將常規(guī)的物理采煤變?yōu)榛瘜W采煤，把煤炭在地下燃燒氣化，一次性轉化為清潔的可供終端用戶應用的能源與化工原料，實現(xiàn)地下無人、無生產(chǎn)設備采煤，與傳統(tǒng)采煤和煤炭氣化工藝相比，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益以及良好的環(huán)保效果。</p><p>　　2.1.2 幾種氣化法

16、工藝簡述</p><p>　　2.1.2.1德士古水煤漿氣化爐工藝流程</p><p>　　將原料煤、水及添加劑等送入磨機磨成水煤漿（出磨機水煤漿濃度為65%），由高壓煤漿泵送入氣化爐燒嘴。來自空分的氧氣經(jīng)氧氣緩沖罐穩(wěn)壓后送入燒嘴。送入爐內的水煤漿和氧氣在高溫加壓后發(fā)生部分氧化反應，氣化爐膛內溫度1350~1400°C。離開氣化爐的粗合成氣和熔渣進入激冷室，粗合成氣經(jīng)第一次洗滌并

17、被水淬冷后，溫度降低被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。</p><p>　　氣化爐反應中生成的熔渣進入激冷室水浴后被分離出來，在渣收集階段排入渣斗，定時排入渣池，由撈渣機撈出后裝車外運。</p><p>　　渣收集階段渣斗上部的黑水一部分用鎖斗循環(huán)泵抽出循環(huán)回氣化爐，用于沖氣化爐激冷室的渣。</p><p>　　來自灰水處

18、理工段的灰水進入碳洗塔，碳洗塔中部排出的較清潔的灰水循環(huán)泵加水后分別送文丘里洗滌器及氣化爐激冷環(huán)，用于洗滌粗合成氣。</p><p>　　氣化爐、碳洗塔排出的黑水經(jīng)四級閃蒸后送往澄清槽進行處理。</p><p>　　2.1.2.2 殼牌（Shell）氣化爐工藝流程</p><p>　　原料煤在磨煤機中被磨成煤粉（90%小于100μm）并干燥，煤粉由高壓氮氣送入氣化爐

19、噴咀。來自空分的氧氣經(jīng)氧氣預熱器加熱到一定溫度后與中壓過熱蒸汽混合并導入噴咀。送入爐內的煤粉、氧氣及蒸汽在高溫加壓條件下發(fā)生部分氧化反應，氣化爐頂部約1500°C的高溫煤氣與經(jīng)冷卻后的煤氣激冷至900°C左右進入廢熱鍋爐，經(jīng)回收熱量后的煤氣溫度降至350°C進入除塵和濕式洗滌系統(tǒng)，處理后的煤氣含塵量小于1mg/m3，溫度為150°C的煤氣送后工序。</p><p>　　從洗

20、滌塔排出的黑水在閃蒸罐進行減壓閃蒸，閃蒸液再進汽提塔，經(jīng)初級處理后的灰水送至界區(qū)外的污水處理裝置進一步處理。閃蒸氣及汽提氣送鍋爐作燃料氣。在氣化爐燃料段產(chǎn)生的高溫熔渣，流入氣化爐下部激冷形成玻璃體流入鎖斗后定期排放，排出的爐渣經(jīng)撈渣機運走，撈渣池的灰水送至閃蒸槽及汽提塔一并處理。鎖斗內的灰水經(jīng)鎖斗循環(huán)泵升壓并冷卻后返回氣化爐底部激冷室。</p><p>　　2.1.2.3 航天氣化爐工藝流程</p>

21、<p>　　航天氣化爐是中國航天科技院根據(jù)德士古和殼牌（Shell）氣化技術研究開發(fā)的一套具有自主專利的氣化技術，是國產(chǎn)的最先進的技術。</p><p>　　其工藝流程：來自原料煤倉的碎煤經(jīng)稱重給煤機計量后進入磨煤機。原煤在磨煤機內磨成煤粉，并由高溫惰性氣流烘干、輸送，通過粉煤袋式過濾器實現(xiàn)粉煤與惰性氣體的分離。粉煤由螺旋輸送機進入常壓粉煤倉，惰性氣體循環(huán)利用。</p><p>

22、;　　經(jīng)研磨分離合格的粉煤儲存在常壓粉煤倉內，通過粉煤鎖斗連通粉煤 給料罐；粉煤鎖斗常壓進料，加壓向粉煤給料罐放料，循環(huán)運行。粉煤給料罐連續(xù)向氣化爐燒嘴供料，并與氣化爐之間保持恒定的壓差。</p><p>　　粉煤經(jīng)3條煤粉管線進入氣化爐燒嘴，氧氣經(jīng)氧氣預熱器加熱后的氧蒸汽混合器內與蒸汽混合，按一定的比例進入氣化爐燒嘴。</p><p>　　粉煤在氣化爐內燃燒并發(fā)生反應，生成的合成氣主要成

23、分是H2和CO。合成氣經(jīng)激冷環(huán)進入激冷室，在激冷室內合成氣經(jīng)過降溫、增濕、除塵和洗滌，被水飽和，熔渣迅速固化。合成氣出氣化爐后，經(jīng)文丘里洗滌器、合成氣洗滌塔進一步增濕、除塵、洗滌。除塵后的合成氣進入變換工序。粉煤燃燒后形成的灰渣沉積在激冷室水中，絕大部分灰渣迅速沉淀并通過渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。</p><p>　　粉煤在氣化爐內燃燒并發(fā)生反應，生成的合成氣主要成分是H2和CO。合成氣經(jīng)激冷環(huán)進入激冷室，在激冷室內合

24、成氣經(jīng)過降溫、增濕、除塵和洗滌，被水飽和，熔渣迅速固化。合成氣出氣化爐后，經(jīng)文丘里洗滌器、合成氣洗滌塔進一步增濕、除塵、洗滌。除塵后的合成氣進入變換工序。粉煤燃燒后形成的灰渣沉積在激冷室水中，絕大部分灰渣迅速沉淀并通過渣鎖斗系統(tǒng)定期排出。</p><p><b>　　2.2 煤炭煉焦</b></p><p>　　煙煤隔絕空氣加熱到950~1050°C，經(jīng)過干

25、燥、熱解、熔融、黏結、固化、收縮等過程最終制得焦炭，這一過程叫高溫煉焦。煉焦得到的焦炭可供高爐冶煉、鑄造、氣化和化工等工業(yè)部門作為燃料或原料；煉焦過程中得到的干餾煤氣經(jīng)回收、精制可得到各種芳香烴和雜環(huán)化合物，供合成纖維、染料、醫(yī)藥、涂料和國防等作工業(yè)做原料；還可以經(jīng)凈化后做為合成氨、合成燃料和一系列有機合成工業(yè)的原料。</p><p>　　2.2.1 煤炭煉焦歷史及發(fā)展</p><p>　

26、　從16世紀人們就已經(jīng)開始發(fā)展高溫煉焦，它始于煉鐵的需要，幾百年來高溫煉焦隨冶金、化工的發(fā)展而不斷變革。煉焦的焦爐也隨著發(fā)展，由最早的土法煉焦到現(xiàn)代的蓄熱式焦爐有了很大的進步與發(fā)展。</p><p>　　近幾十年來隨高爐技術的發(fā)展和能源構成的變化，高溫煉焦技術正在出現(xiàn)新的進展。目前，雖然煉焦工業(yè)取得了很大成就，煉焦技術達到了一定的發(fā)展水平，但由于種種原因，煉焦工作者仍需不斷地研究和開發(fā)煉焦新技術。由于近年來高爐煉

27、鐵技術發(fā)展相當迅速，對焦炭質量的要求也日益嚴格，傳統(tǒng)的冷態(tài)強度、化學組成、篩分組成等指標已不能全面評定焦炭質量。焦炭的高溫性能、顯微結構和其他新的檢驗和評定焦炭質量的方法逐步得到應用，隨著對環(huán)保要求的提高，煉焦技術還有待于進一步發(fā)展。</p><p>　　2.2.2 室式結焦</p><p>　　炭化室內煤料結焦過程的特點是單向供熱、成層結焦，結焦過程中傳熱性能隨爐料的狀態(tài)和溫度而變化。由

28、于單向供熱，炭化室內煤料的結焦過程所需熱能是以高溫爐墻側向炭化室中心逐漸傳遞的。煤的導熱能力很差，在炭化室中心面的垂直方向上，煤料內的溫度差較大，所以在同一時間，距爐墻不同距離的各層煤料的溫度不同，爐料的狀態(tài)也就不同，各層也處于結焦過程的不同階段，總是在爐墻附近先結成焦炭而后逐層向炭化室中心推移，這就是成層結焦。通常在煉焦中把炭化室中心面溫度作為焦餅成熟程度的標志。</p><p>　　2.2.3 配煤煉焦<

29、;/p><p>　　早期煉焦只用單種煤，但隨著煉焦工業(yè)的發(fā)展，煉焦煤儲量明顯不足。隨著高爐的大型化，對冶金焦質量提出了更高的要求，單種煤煉焦的矛盾也日益突出，結合中國煤源豐富，煤種齊全，但煉焦煤儲量較少的現(xiàn)狀，走配煤之路勢在必行。</p><p>　　配煤煉焦就是將兩種或兩種以上的單種煤，均勻地按適當?shù)谋壤浜?，使各種煤之間取長補短，生產(chǎn)出優(yōu)質焦炭，并能合理利用煤炭資源，增加煉焦化學產(chǎn)品。&l

30、t;/p><p>　　2.2.4 煉焦中出現(xiàn)的問題及處理</p><p>　　在煉焦中最困難的問題就是沿炭化室高度方向加熱均勻性的問題。高度越高，加熱均勻性越難達到。其加熱是否均勻，主要取決于火焰長度，加熱不均勻將引起結焦時間延長和產(chǎn)品產(chǎn)量、質量降低等不良后果。由于燃燒室下部溫度高，所以炭化室內下部煤料先結成焦塊，為了使上部煤料完全成焦，則必須延長加熱時間，結果導致下部焦炭過火。結焦時間的延長

31、，使熱損失增加，甚至使下部耐火材料熔化或爐墻變形。針對這種情況，主要采取四種方法去解決，即高低燈頭法，分段燃燒法，廢氣循環(huán)法和按炭化室高度采用不同厚度的爐墻。廢氣循環(huán)法在解決加熱不均勻的問題不僅簡單而且很有效，因此被廣泛的采用。  焦爐出焦時有時會出現(xiàn)焦餅難推的情況，即焦餅移動苦難或根本推不動。出現(xiàn)這種情況大多是因為加熱溫度過低或過高，焦餅不成熟以致收縮不夠而增大焦餅與爐墻的摩擦阻力，溫度過高，焦炭過火易碎，推焦時發(fā)生夾焦現(xiàn)象

32、；爐墻和爐底磚變形等。因此在推焦過程中應注意推焦電流的變化，及時發(fā)現(xiàn)和解決，以減小其對焦爐造成的危害。</p><p><b>　　2.3 煤炭液化</b></p><p>　　2.3.1 液化歷史以及發(fā)展</p><p>　　煤炭液化分為直接液化和間接液化，1913年德國人率先發(fā)現(xiàn)液化技術，并于二戰(zhàn)期間實現(xiàn)了工業(yè)化。德國先后有12套煤炭直接液

33、化裝置建成投產(chǎn)，到1944年，德國煤炭直接液化工廠的油品生產(chǎn)能力已達423萬噸每年。后由于中東大量廉價石油開發(fā)，煤炭液化技術被擱置。70年代初期，由于世界范圍內的石油危機，煤炭液化技術又開始活躍起來。日本、德國、美國等工業(yè)發(fā)達國家，在原有基礎上相繼研究開發(fā)出一批煤炭直接液化新工藝，目前世界上有代表性的直接液化工藝是日本的NEDOL工藝、德國的IGOR工藝和美國的HTI工藝。這些新直接液化工藝的共同特點是，反應條件與老液化工藝相比大大緩和

34、，壓力由40MPa降低至17～30MPa，產(chǎn)油率和油品質量都有較大幅度提高，降低了生產(chǎn)成本。1923年，德國化學家首先開發(fā)出了煤炭間接液化技術。40年代初，為了滿足戰(zhàn)爭的需要，德國曾建成9個間接液化廠。后由于石油大量開發(fā)滯后發(fā)展，石油危機時又重新開始為人們所重視起來。煤炭間接液化技術主要有三種，即的南非的薩索爾（Sasol）費托合成法、美國的Mobil甲醇制汽油法）和正在開發(fā)的直接合成法。</p><p>　　5

35、0年代初，我國也投入了液化技術的研究，由于發(fā)現(xiàn)了大慶油田而中止?！捌呶濉逼陂g，山西煤化所開的煤基合成汽油技術被列為國家重點科技攻關項目。1989年在代縣化肥廠完成了小型實驗。“八五”期間，國家和山西省政府投資2000多萬元，在晉城化肥廠建立了年產(chǎn)2000噸汽油的工業(yè)試驗裝置，生產(chǎn)出了90號汽油。在此基礎上，提出了年產(chǎn)10萬噸合成汽油裝置的技術方案。2001年，國家863計劃和中科院聯(lián)合啟動了“煤變油”重大科技項目。中科院山西煤化所承擔了

36、這一項目的研究，科技部投入資金6000萬，省政府投入1000萬和本地企業(yè)的支持，經(jīng)過一年多攻關，千噸級漿態(tài)床中試平臺在2002年9月實現(xiàn)了第一次試運轉，并合成出第一批粗油品，低溫漿態(tài)合成油可以獲得約70％的柴油，十六烷值達到70以上，其它產(chǎn)品有LPG(約5％～10％)、含氧化合物等。其核心技術費托合成的催化劑、反應器和工藝工程也取得重大突破。</p><p>　　2.3.2 煤炭液化技術及其研發(fā)現(xiàn)狀</p&

37、gt;<p>　　以煤為原料，在一定反應條件下生產(chǎn)液體燃料和化工原料的煤炭液化技術通常有直接液化和間接液化2種工藝路線。煤炭和石油一樣，都是碳氫化合物，但煤的氫含量和氫碳比遠遠低于汽油、柴油，氧含量卻很高，因此無論采用何種技術路線，其關鍵技術都是提高氫碳比。同時間接液化和直接液化得到的產(chǎn)品具有很好的互補性：直接液化合成的燃料轉化效率較高；間接液化產(chǎn)品使用效率較高，比直接液化產(chǎn)品的環(huán)保性能好，但副產(chǎn)物多。</p>

38、<p>　　2.3.3 煤炭直接液化技術</p><p>　　直接液化是指將煤粉碎到一定粒度后，與供氫溶劑及催化劑等在一定溫度（430~470°C）、壓力（10~30Mp）下直接作用，使煤加氫裂解轉化為液體油品的工藝過程。最早的液化工藝中沒有使用氫氣和催化劑，是先將煤在高溫、高壓的溶劑中溶解，產(chǎn)生高沸點的液體。煤直接液化技術主要包括：a、煤漿配制、輸送和預熱過程的煤漿制備單元；b、煤在高溫

39、高壓條件下進行加氫反應，生成液體產(chǎn)物的反應單元；c、將反應生成的殘渣、液化油、氣態(tài)產(chǎn)物分離的分離單元；d、穩(wěn)定加氫提質單元。</p><p>　　2.3.4 煤炭間接液化技術</p><p>　　煤炭間接液化是先將煤氣化、凈化生產(chǎn)出H2/CO體積比符合要求的合成氣，然后以其為原料在一定溫度、壓力和催化劑條件下合成液態(tài)產(chǎn)品的工藝過程，簡稱F-T合成。煤炭間接液化的3個主要產(chǎn)品是烴類燃料、甲醇

40、和二甲醚。1936年，德國建成世界上第一座煤間接液化工廠并迅速發(fā)展，二次大戰(zhàn)結束時，煤間接液化和直接液化廠共可生產(chǎn)汽油約400萬t/a，占德國汽油總消費量的90%。和直接液化一樣，隨著廉價石油的發(fā)現(xiàn)，煤間接液化也相繼停產(chǎn)。盡管在20世紀50年代初期和中期，美國的煤炭液化技術有了一些發(fā)展，但由于石油價格下降，煤炭液化技術越來越缺乏吸引力。除南非外，其他國家在20世紀70年代初才開始重視煤炭液化技術。</p><p>

41、;<b>　　液化工藝流程簡圖</b></p><p>　　3 煤炭制備中煤種煤質問題分析研究</p><p>　　3.1 氣化原理及影響煤炭氣化的因素研究</p><p>　　3.1.1 氣化原理及平衡影響條件</p><p>　　3.1.1.1 氣化原理</p><p>　　煤的氣化是指利用煤

42、或半焦與氣化劑進行多相反應產(chǎn)生碳的氧化物、氫、甲烷的過程，主要是固體燃料中的碳與氣相中的氧、水蒸氣、二氧化碳、氫之間相互作用。由于煤結構很復雜，其中含有碳、氫、氧和硫等多種元素，在基本化學反應時，一般僅考慮煤中主要元素碳和在氣化反應前發(fā)生的煤的干餾或熱解，即煤的氣化過程僅有碳、水蒸氣和氧參加，碳與氣化劑之間發(fā)生一次反應，反應產(chǎn)物再與燃料中的碳或其他氣態(tài)產(chǎn)物之間發(fā)生二次反應。綜合兩次反應最終得出一個總反應：</p><

43、p>　　煤（高溫、加壓、氣化劑）=C+CH4+CO+CO2+H2+H2O</p><p>　　3.1.1.2 影響平衡條件</p><p>　　在煤炭氣化過程中，有相當多的反應是可逆過程，因此需要對影響氣化的條件進行控制。</p><p>　　影響氣化反應的因素主要溫度和壓力。溫度是影響氣化反應過程煤氣產(chǎn)率和化學組成的決定性因素。如果反應是放熱反應，一般來說降

44、低反應溫度有利于反應的進行，反之則升高溫度有利于反應的進行。故在反應中應合理控制氣化溫度，使其在合適溫度條件下氣化從而達到最佳氣化狀態(tài)。氣化中主要是氣體的制取，因此壓力對氣化影響也較大，升高壓力平衡向氣體體積減小的方向進行；反之，降低壓力，平衡向氣體體積增加方向進行。壓力對煤氣中各氣體組成的影響不同，隨著壓力的增加，粗煤氣中甲烷和二氧化碳含量增加，而氫氣和一氧化碳含量則減少。因此，壓力越高，一氧化碳平衡濃度越低，煤氣產(chǎn)率隨之降低。故在氣

45、化階段對氣化溫度和壓力進行合理的控制，以保證氣化反應能高效的進行。</p><p>　　3.1.2 煤炭性質對氣化的影響</p><p>　　煤是由植物殘骸經(jīng)過復雜的生物化學作用和物理化學作用轉變而成的，由于成煤時間的不同形成了多種不同種的煤，每種煤由于形成的時間過程不同，故在組分上有所不同。在氣化中，煤種和煤質不同均對其造成影響。</p><p>　　3.1.2.

46、1 煤種對氣化的影響</p><p>　　化中常用的煤種主要有無煙煤、焦煤、半焦、貧煤、煙煤、褐煤、泥炭煤。無煙煤、焦炭、半焦和貧煤氣化時不黏結，不會產(chǎn)生焦油，所生產(chǎn)的煤氣中只含有少量的甲烷，不飽和碳氫化合物極少，但煤氣熱值低。其中無煙煤和貧煤都屬于變質程度非常高的煤種，加熱時不產(chǎn)生膠質體。煙煤氣化是黏結，并且產(chǎn)生焦油，煤氣中的不飽和烴、碳氫化合物較多，煤氣的凈化系統(tǒng)較復雜，煤氣的熱值較高。褐煤氣化時不黏結但產(chǎn)生

47、焦油，褐煤是變質程度較低的煤，加熱時不產(chǎn)生膠質體，含有較高的內在水分和數(shù)量不等的腐殖酸，揮發(fā)分高，加熱時不軟化，不熔融。泥炭煤氣化時不黏結，但產(chǎn)生焦油和脂肪酸，所產(chǎn)生的煤氣中含有大量的甲烷和不飽和碳氫化合物。</p><p>　　煤種還在其氣化過程中對幾個方面有影響。首先，對煤氣組分和產(chǎn)率的影響，隨著壓力的增大，同一煤種制取的煤氣的發(fā)熱值越高，同一操作壓力下，煤氣發(fā)熱值由高到低的順序依次是褐煤、氣煤、無煙煤，這是

48、由于隨著變質程度的提高，煤的揮發(fā)分逐漸降低。對煤氣產(chǎn)率也有一定的影響，一般來說，煤中揮發(fā)分越高，轉變?yōu)榻褂偷挠袡C物就越多，煤氣的產(chǎn)率下降。其次，對消耗指標的影響，煤炭氣化過程主要是煤中的碳和水蒸氣反應生成氫，這一反應需要吸收大量的熱量，該熱量是通過爐內的碳和氧氣燃燒以后放出的熱量來維持。不同煤種，其變質程度不同，隨著變質程度的加深，從泥炭、褐煤、煙煤到無煙煤，煤中碳的含量有大的增加，在氣化時所消耗的水蒸氣、氧氣等氣化劑的數(shù)量也相應增大。

49、最后，對焦油組成和產(chǎn)率的影響，一般來說，變質程度較深的氣煤和長焰煤比變質程度淺的褐煤焦油產(chǎn)率大，而變質程度更深的煙煤和無煙煤，其焦油產(chǎn)率卻更低。</p><p>　　3.1.2.2 煤質對氣化的影響</p><p>　　煤質影響主要是指煤水分、灰分、揮發(fā)分、煤粒度、煤灰熔點等對氣化過程造成的影響。</p><p>　　煤中的水分以三種形式存在，即外在水分、內在水分和

50、結晶水。對常壓氣化來講，氣化用煤中水分含量過高，煤料未經(jīng)充分干燥就進入干餾層，影響了干餾的正常進行，而沒有徹底干餾的煤進入氣化段后，又會降低氣化段的溫度，使得甲烷的生成反應和二氧化碳、水蒸氣的還原反應速率顯著減小，降低了煤氣的產(chǎn)率和氣化效率。加壓氣化爐由于高度較常壓氣化爐高能提供干燥層，因此對水分的要求上較常壓氣化來說較高。</p><p>　　煤中灰分過高不僅會增加運輸成本，而且對氣化過程有許多不利的影響。氣化

51、由于少量碳的表面被灰分覆蓋，氣化劑和碳表面的接觸面積減少，降低了氣化效率；同時灰分的大量增加，不可避免地增加了爐渣的排出量，隨爐渣排出的碳損耗量也必然增加。</p><p>　　揮發(fā)分的大小要根據(jù)煤氣的用途來確定，做燃料時，要求甲烷含量高、熱值大，則可以選用揮發(fā)分較高的煤做原料，當制得的煤氣用做工業(yè)生產(chǎn)的合成氣時，一般要求使用低揮發(fā)分、低硫的無煙煤、半焦或焦炭，因為變質程度淺的煤種，生產(chǎn)的煤氣中焦油產(chǎn)率高，焦油容

52、易堵塞管道和閥門，給焦油分離帶來一定的困難，同時也增加了含氰廢水的處理量。</p><p>　　煤的粒度在氣化過程中占有非常重要的地位，由于粒度的不同，將直接影響到氣化爐的運行負荷、煤氣和焦油的產(chǎn)率以及氣化時的各項消耗指標。煤的比表面積和煤的粒徑有關，煤的粒徑越小，其比表面積越大，越有利于氣化。粒度對傳熱也有影響，粒度越大，傳熱越慢，煤粒內外溫差越大。</p><p>　　煤的灰熔點即灰分

53、熔融時的溫度，其與煤的結渣性共同對氣化造成影響，兩者在氣化過程中影響氣化劑的均勻分布，增加排灰的困難，使氣化在較低溫度下進行，同時還縮短氣化爐的壽命。此外，煤還有其他諸多因素影響其氣化過程，在氣化中要綜合分析各項條件，合理的進行配煤氣化，使煤達到最高的氣化效率。</p><p>　　3.1.3 煤特性對氣化過程及設備的影響</p><p>　　3.1.3.1 煤性質對德士古氣化的影響<

54、;/p><p>　　德士古加壓氣化是氣流床濕法加料，液態(tài)排渣的加壓煤氣化技術。無煙煤由于反應活性低，碳轉化率低，可磨指數(shù)小，不適宜于水煤漿加壓氣化。褐煤的內在水分含量較高，內孔表面大，吸水能力強，成漿時，煤粒上能吸附的水量多。因而，在水煤漿濃度相同的條件下，自由流動的水相對減少，以致流動性較差，若使其具有相同的流動性，則煤漿濃度必然下降，即褐煤的成漿性差。故褐煤在目前尚不宜作為水煤漿加壓氣化的原料。適宜于水煤漿加壓氣

55、化的是煙煤，而煙煤中最適宜氣化的是長焰煤、氣煤等。即使是長焰煤、氣煤，如果煤的灰熔融溫度很高(>1400°C)，且灰渣的粘度很大，也不宜選用Texaco氣化法氣化。</p><p>　　影響德士古氣化的有主要指標也有次要指標。主要指標有以下幾個：（1）發(fā)熱量達25.12MJ/kg[一般的煙煤(原煤)都能達到這個要求，精煤更是如此]，越高越好；（2）灰熔融溫度FT在1300°C為宜。過高或

56、過低都不利于氣化；（3）煤中灰量不得高于15%~20%，越低越好?；液扛邥е卤让汉摹⒈妊鹾脑龃?，灰分愈多，隨灰渣而損失的碳量就愈多?；液棵吭黾?%，氧耗增加0.7%~0.8%寫(體積分率)，生產(chǎn)成本上升，同時增加了三廢治理的工作量。次要指標有以下幾個：（1）全水分含量越低越好。煤的成漿濃度隨著內在水分含量的增大而降低，內在水分低的煤易于制取高濃度水煤漿。隨著水煤漿濃度的提高，煤氣中有效氣體成分增加，氣化效率提高，氧氣耗量下降；（2

57、）揮發(fā)分含量越高，越利于Texaco氣化反應，增加煤氣產(chǎn)率；（3）固定碳含量越高越好；（4）液渣粘度維持在15~25Pa·S之間，以維持正常的液態(tài)排渣；（5）煤中有害元素硫、氯、砷、汞、氟等越低越好；（6）可磨指數(shù)越大越好，越大，煤越易磨碎，可提高煤磨機的產(chǎn)量，降低耗電率。</p><p>　　3.1.3.2 幾個影響德士古煤氣化的關鍵因素</p><p>　　成漿性 影響煤成漿

58、性的因素很多，如煤的變質程度，煤的灰分含量，內在水分含量，灰成分，煤的粒度分布，制備水煤漿用水特性，制漿溫度，攪拌時間、強度，添加劑的種類、用量等，且有些因素之間是密切相關的。其中最關鍵的是煤的種類、添加劑的型號及量。性能好的煤漿要有高的煤含量、低粘度，表觀流動性、穩(wěn)定性好，析水率低等。作為Texac。水煤漿加壓氣化工藝要求煤漿濃度在60%以上，粘度小于1000cP。變質程度淺的煤，內表面大，吸附水多，不易制得高濃度煤漿，年老煤親水性官

59、能團少，與水的結合力弱，也不易制得高濃度煤漿。一般變質程度較深，內在水分含量較低的年輕煙煤較易制出高濃度的水煤漿。煤的內水含量越高，煤中O/C比越高，含氧官能團和親水官能團越多，空隙率越大，煤的制漿難度越大。</p><p>　　反應活性 煤粒在氣化爐內的反應時間一般為5~8s，這樣短暫的反應時間，只有反應速度很快才能達到較高的碳轉化率，而提高反應溫度又受到耐火材料使用壽命、設備材質和運行周期的限制，因此Texa

60、co氣化原料要求有較高的反應活性，才能使氣化反應在瞬間完成。</p><p>　　煤反應性的表示方法很多，我國采用CO2介質與煤進行反應，以CO2的還原率來表示煤的反應性。煤對CO2還原率越高(a值越大)，煤的反應性越好。煤反應性主要與煤化程度有關，一般煤的反應性隨著煤化程度的加深而降低。煤中礦物質含量和組成對反應也有影響，礦物質含量高，降低了煤中固定碳含量，使反應性降低。而礦物質中的堿金屬化合物對碳與CO2的反

61、應起催化作用，使煤的反應性提高。煤的反應性隨溫度的升高而增加。一般情況下，適宜于Toxaco氣化用煙煤在IOOO°C時，a≥50%;在1100°C時，a≥68%;在125O°C時，a≥98%，以保證碳的轉化率達到98%。</p><p>　　渣對耐火材料襯里的腐蝕性 腐蝕性渣可導致耐火材料襯里蝕損率高，即使在最佳操作溫度下也是如此耐火磚蝕損率隨溫度增加而加快。因氣化爐耐火材料非常昂貴

62、(國產(chǎn)磚，單爐500~550萬元;進口磚在1000萬元左右)，所以選擇沒有腐蝕性渣的煤作為氣化原料，并且在低溫下操作氣化爐，使耐火材料的蝕損率降到最小，延長氣化爐的運行周期。</p><p>　　一般渣油氣化爐的高鋁質(Al203)向火面耐火磚容易受到熔渣侵蝕，因為熔渣中也含有相當量的Al2O3。熔渣中含的CaO及Fe2O3組分侵入耐火磚，與耐火磚中的MgO組分生成MgFe2O4，后者的耐磨損性比MgO低。<

63、;/p><p>　　一般認為耐火磚中的尖晶體MgAI204對熔渣的侵蝕作用具有一定的抵御性。然而，熔渣中的Fe2O3。侵人磚，F(xiàn)e3+取代了耐火磚中的A13+，這種置換作用導致磚體膨脹，造成耐火磚脆裂。</p><p>　　主要組分為Cr2O3的耐火磚，受熔渣侵人耐火磚使晶間結構發(fā)生變化，性能退化，造成耐火磚脆裂。主要組分為Cr2O3、A12O3及ZrO2的耐火磚，一般能經(jīng)受熔渣的侵蝕。耐火磚

64、氧化鉻含量越高，受熔渣的侵蝕程度就越輕。然而，耐火磚氧化鉻含量高，其抵御剝落的能力弱。</p><p>　　由此可見，高鐵和高鋁灰渣比高鈣低鋁灰對鉻磚腐蝕輕。耐火磚經(jīng)歷上述物理變化后，爐內溫度較大幅度變化造成的所謂“熱沖擊”作用，也會導致耐火磚發(fā)生剝落。為了減少耐火磚的剝落，需加入助熔劑來降低灰渣的灰熔融溫度，鐵或鎂助熔劑優(yōu)于鈣助熔劑。</p><p>　　SGC結垢性SGC結垢性是指對合

65、成氣冷卻器的結垢程度，嚴重的結垢將阻止熱傳遞，降低效率，并在洗滌塔中出現(xiàn)問題，降低氣體冷卻溫差。若使用燃氣透平IGCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的廠家，將造成燃氣透平嚴重結垢，降低效率，甚至引起透平機的動平衡改變，被迫停車檢修，影響運行周期。</p><p>　　3.1.3.3 煤性質對航天氣化工藝的影響</p><p>　　航天氣化工藝是采用粉煤氣化技術進行氣化的，原料煤在磨煤機中磨碎成為顆粒為5~9

66、0μm煤粉并由惰性氣體發(fā)生器來的熱風加熱至105°C后通過管道送至粉煤袋式過濾器，經(jīng)袋式過濾器后，大部分煤粉沉降下來，只有一少部分隨熱風循環(huán)回惰性氣體發(fā)生器，同時起預熱和混合氣的作用，沉降下來的粉煤經(jīng)過輸送進入氣化爐與氧氣蒸汽混合氣進行后進行氣化反應。</p><p>　　在粉煤氣化過程中，煤的水分、灰分、灰渣熔融點都對氣化造成極大的影響。原料煤在磨煤機中磨碎后呈煤粉形式輸送，需要保持一定的干燥度，若煤

67、水分含量過大，需要更多的熱量來對煤進行干燥，故需要從惰性氣體發(fā)生器過來的熱風溫度高或是風量增加，會給后續(xù)工作帶來不必要的麻煩，同時還有可能使煤粉的干燥程度不夠從而影響粉煤的輸送，堵塞管道，造成袋式過濾器下煤不暢，影響輸送粉煤速度。在煤粉氣化過程中，若是煤粉水分過大，氣化是需要吸收更多的熱量來蒸發(fā)掉多余的水分，間接導致氣化溫度降低，影響氣化的進行，使氣化進行不完全，浪費原料煤，若煤粉水分較少則會造成氣化時溫度過高，從而使氣化得到的有效氣體

68、量減少。氣化溫度過低或是過高都對氣化爐有危害，如果溫度低，煤粉氣化時形成的渣粘結性較強，粘結在氣化爐內壁上使氣化爐內壁掛渣過厚，渣口減小減少了氣化空間；如果溫度過高，可能達到灰渣的熔融點，從而使氣化爐內壁不能有效的掛渣，造成氣化爐掛渣太薄，高溫破壞爐體，高溫還有可能使氣化爐內壁掛的渣熔融形成大塊兒渣脫落使渣口渣量短時間增加堵塞渣口，此外，灰渣溫度過高也會造成下降管燒穿，損毀氣化爐，使之不能正常進行生產(chǎn)。</p><p

69、>　　3.2 煉焦工藝條件及煤炭性質對煉焦的影響研究</p><p>　　3.2.1 工藝條件對成焦的影響</p><p>　　加熱速度  提高加熱速度使煤料的膠質體溫度范圍加寬，流動性增加，從而改善煤料的黏結性，使焦塊致密。利用快速加熱，可以提高弱黏結性的氣煤、弱黏煤甚至長焰煤的黏結性，這就擴大了煉焦煤源，但快速加熱對半焦收縮是不利的，因為提高加熱速度使收縮速度加快，相鄰

70、層的連接強度加大，從而收縮應力大，產(chǎn)生的裂紋多，故合理的加熱速度應是黏結階段快、收縮階段慢。</p><p>　　煤料細度  同一種煤的粉碎度增加，焦炭強度增加，當煤粉碎度達到某極限值后，繼續(xù)增加時焦炭強度反而降低。不同的煤種，其焦炭強度的極大值對應的粉碎度取決于煤的黏結性，黏結性愈好的煤，其焦炭強度極大值對應的煤粉碎度愈高，是由于粉碎度提高時，煤粉的分散表面積增加，而固體顆粒對液體的吸附作用使膠質體黏

71、度增大，不利于氣體的析出，使黏結階段的膨脹壓力增大，從而使煤的黏結性提高。在煉焦中，對于不同的煤料，為得到強度最好的焦炭，應尋找各自最適合的細度。</p><p>　　堆密度  增加裝爐煤的堆密度，使煤粒間隙減小，膨脹壓力增大，填充間隙所需的液態(tài)物質減少，在膠質體數(shù)量和性質一定時，可以改善煤的黏結性。但堆密度的增大，使相鄰層的連接強度加強，且伴隨著收縮應力的增加，使焦炭的裂紋增加。因此，只有當黏結性差的

72、氣煤配用量較大時，采用增加堆密度的方法來提高焦炭的強度。</p><p>　　3.2.2 煤質對成焦的影響</p><p>　　水分  煤的水分過小，會惡化焦爐裝煤操作環(huán)境；水分過大，會使裝煤操作困難。水分對堆密度也有影響，水分增高，水分汽化熱大，使結焦時間延長，為排除水分帶來的不利影響，一般情況下，配合煤水分穩(wěn)定在10%左右較為合適。</p><p>　

73、　灰分  成焦過程中，煤料中的灰分幾乎全部轉入焦炭中，因此要嚴格控制配煤灰分?；曳质嵌栊晕镔|，灰分高則黏結性降低。灰分的顆粒較大，硬度比煤大，它與焦炭物質之間有明顯的分界面，而且膨脹系數(shù)不同，當半焦收縮時，灰分顆粒成為裂紋中心，灰分顆粒越大則裂紋越寬、越深、越長，所以配合煤的灰分高，則焦炭強度降低。高灰分的焦炭在高爐冶煉中，會發(fā)生粉化，影響高爐透氣性。降低配合煤的灰分有利于降低焦炭的灰分，可使高爐、化鐵爐等降低焦耗，提高產(chǎn)量，

74、但是成本增加，應綜合考慮。</p><p>　　黏結性  配合煤的黏結性指標是影響焦炭強度的重要因素。根據(jù)結焦機理，配合煤中各組分的煤塑性溫度區(qū)間應彼此銜接和依次重疊。</p><p>　　煤料細度  煤料必須粉碎才能均勻混合，其細度對成焦也有很大影響。細度過低，配合煤混合不均勻，焦炭內部結構不均一，強度降低。細度過高，不僅粉碎機動力消耗增大，設備生產(chǎn)能力降低，而且裝爐

75、煤的堆密度下降，更主要的是細度過高，反而使焦炭質量受到影響。因為細度過高，煤料的表面積增大，生成膠質體時，由于固體顆粒對液相量的吸附作用增強，使膠質體的黏度增大而流動性變差，因此細度過高不利于黏結。</p><p>　　硫分 煤炭中含硫對煤煉焦造成很大的影響，在不斷的對其研究中也得出相關影響的數(shù)據(jù)。氣相中的硫主要是H2S，焦油中含硫量為總硫量減去固體焦炭和氣相中的含硫量的差值,從而可以得到硫在不同相中的分配。不同

76、考察因素下固體焦炭中硫含量及硫在熱解氣、焦炭和焦油中的分配見表2。</p><p>　　經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，升溫速度3.0℃/min下無氣體通入時熱解后焦炭硫含量為2.13%，通入300mL/minH2，CH4和N2后焦炭硫含量分別為1.75%, 1.79%和2.05%，分別降低約0.38%， 0.34%和0.08%。3.0℃/min時， 200，300和500mL/minH2流量下測得的焦炭硫含量分別為1.77%，1

77、.75%和1.74%，比無氣體通入時的硫含量(2.13% )分別降低0.36%， 0.38%和0.39%； 1.5℃/min時，不同H2流量下焦炭硫含量比無氣體通入時的2.02%分別降低約0.46%， 0.53%和0.56%?？梢钥吹?，增大氣體流量可以提高脫硫率，但隨流量的增大對脫硫率的影響逐漸減弱；加熱速率對脫硫率的影響較大，加熱速率小脫硫率高。</p><p>　　與無氣體通入時相比，通入氣體可使焦炭中硫分配

78、明顯降低。升溫速度3.0℃/min下通入H2和CH4可使焦炭中硫降低9%左右，通入N2可降低2%左右； 1.5℃/min下通入H2可使焦炭中硫降低13%左右，而氣相中硫分配增加,冷凝在焦油中的和以其他形式逸出的硫含量也有增加。因而，焦爐煤氣返回焦化過程可以改變硫在固體焦炭、熱解煤氣及焦油中的分布，使煤中的硫向氣相和液相轉移，從而使焦炭中的硫分配降低。</p><p>　　在研究中亦發(fā)現(xiàn)，通入氣體可顯著降低焦炭中硫

79、含量，增大氣體流量、減小加熱速率,有利于提高氣相中硫分配比，從而使固體焦炭中硫含量降低。其中氫氣氣氛下脫硫效果較佳， 3.0和1.5℃/min 2種加熱速率下可分別使焦炭中硫含量降低0.36%~0.39%和0.46%~0.56%；不同氣氛的累積脫硫量順序為H2>CH4>N2，至800℃時可達到總脫硫量的90%以上；氣體流量增大，累積硫脫除量亦增大；通入氫氣具有較好的脫硫效果，一方面因為氣體通入可以提高煉焦室中氫氣的還原氣氛，

80、加快脫硫反應速度，另一方面可以減少熱解氣體在半焦中的停留時間，且稀釋熱解氣中的硫化物，抑制氣態(tài)中的硫返回固體焦炭中。</p><p>　　3.3 影響煤炭液化特性的主要因素</p><p>　　煤炭液化工藝受原料煤質、壓力、溫度、催化劑等因素的影響，液化方法不同，對煤質的要求也有所不同。</p><p>　　各國對直接液化用煤的要求存在較大的差異，日本和蘇聯(lián)的一些學

81、者主張采用低灰分煤，歐美有些學者則認為采用價格低廉的高灰、高硫煤有利于降低液化成本。但高灰煤在磨碎過程中耗電多，尤其是含黃鐵礦高的煤硬度大而電耗更大，對提高液化工廠的生產(chǎn)效率和固、液分離液都不利。煤中鏡質組最大平均反射率是反映煤化程度的重要指標，一般煤化程度較低的煤易于液化。煤中鏡質組合穩(wěn)定組是加氫液化的活性組分，反應性高，而惰質組則難以液化。直接液化初期，煤的熱解自由基主要依靠自身的H原子獲得穩(wěn)定，因此煤中的H/C、O/C原子比對液化

82、特性影響較大；醚鍵含量高，反應活性好，但同時羧基、羥基和甲氧基含量高，液化反應過程中大量生成的水會導致H耗量過大。一般要求灰分質量分數(shù)低于5%，洗選性能好，可磨性好，水分含量低，氫含量高，氧、硫和氮等雜原子含量低，鏡質組和穩(wěn)定組含量高，惰質組含量低的煤作為原料。當煤中的碳質量分數(shù)為80%~85%、H/C原子比大于0.8、揮發(fā)分產(chǎn)率大于40%、活性組分質量分數(shù)約90%、灰分質量分數(shù)小于9%時。原煤或洗精煤具有較好的液化特性。</p&

83、gt;<p>　　催化劑的研究和開發(fā)是降低煤直接液化成本、提高液化油收率的關鍵技術之一。煤炭科學院北京煤化工研究分院對煤直接液化催化劑的篩選和開發(fā)進行了大量的工作，主要進行了高活性超細催化劑、天然礦物催化劑的篩選和微粉碎及其評價，從我國的硫鐵礦、鈦鐵礦、鋁廠赤泥、鎢礦渣、鉬礦飛灰、高爐飛灰等27種天然礦物中優(yōu)選出5種活性較高的催化劑。神華集團已決定在其煤直接液化示范工程第一條示范生產(chǎn)線中采用此高效催化劑。</p>

84、;<p>　　煤加氫液化是強的放熱反應，反應器內反應溫度的分布、溫度控制以及熱穩(wěn)定性是至關重要的問題。高溫快速液化體系中如有足夠的活性氫，短時間內便可得到很高的轉化率，高溫快速液化可行。煤直接液化反應中，煤漿加熱系統(tǒng)中溫度、壓力的變化會使煤漿特性發(fā)生較大變化，煤漿在液化過程中的黏度變化、影響因素以及流變行為是設計液化反應器和油煤漿輸送系統(tǒng)時需要考慮的重要問題。但煤的結構及其成分復雜，不同煤種之間的差異較大，對產(chǎn)生黏度峰原因

85、的認識還存在較大的分歧。</p><p>　　循環(huán)溶劑貫穿于煤直接液化的各個流程單元,在整個工藝流程中起著非常重要的作用。循環(huán)溶劑是從液化產(chǎn)物中分出的組分,加氫穩(wěn)定后具有供氫能力,同時循環(huán)溶劑也作為新鮮煤的制漿介質,經(jīng)預熱升溫后又返回液化反應部分,直接或者間接參與液化反應。適當?shù)难h(huán)溶劑可以很好地溶解溶漲、稀釋分散的煤粒,使氣、液、固三相反應系統(tǒng)處于相對均勻的體系,有利于油煤漿的輸送、預熱和煤的熱裂解反應、加氫反

86、應及抑制結焦。</p><p>　　與直接液化技術相比,煤間接液化對煤質的要求相對較低,原則上所有能氣化生產(chǎn)合成氣的煤種均可,當然存在最佳經(jīng)濟效益的問題,不同的煤種應選擇適宜的氣化方法。例如,魯奇加壓氣化技術對煤的種類和粒度有一定要求,如果采用Sasol煤間接液化技術而沒有適合魯奇加壓氣化的煤種,可選擇較為先進的粉煤氣流床氣化工藝。一般來說,對煤質的要求主要有:易磨或中等難磨;水分含量較低,灰分質量分數(shù)低于15%

87、;水煤漿制氣工藝要求煤的成漿性能要好(一般要求水煤漿質量分數(shù)大于60%,最好在65%以上);固定床氣化工藝一般要求煤的灰融點溫度>1 250℃,流化床、氣流床氣化工藝要求煤的灰融點溫度<1 300℃。溫度、催化劑不同的F-T工藝,所得產(chǎn)品分布、目標產(chǎn)物也不相同。以高質量柴油和蠟為目標產(chǎn)品,應選擇漿態(tài)床工藝;以生產(chǎn)烯烴類化工產(chǎn)品為主,則選擇固定流化床工藝較好。</p><p><b>　　4

88、結論和建議</b></p><p><b>　　4.1 結論</b></p><p>　　經(jīng)過對煤炭氣化、煉焦、液化過程以及影響因素的分析和研究，可以得出煤炭在制備焦炭和化學產(chǎn)品過程中受到煤種、煤質和工藝條件的影響。在煤氣化過程中，影響氣化反應的主要有溫度和壓力；煤的形成年代即煤種對氣化也有較大的影響，低煤化程度的煤種氣化較為合適一點，產(chǎn)氣量也比較大，而煤

89、化程度高的煤，如無煙煤反而不適合作為氣化用煤；煤質對煤炭氣化是最大的，其中有水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、黏結性、硫含量以及煤灰渣熔融性等對煤氣化起到重大的作用，直接影響煤氣化時氣化的產(chǎn)率，氣化時對設備的危害，產(chǎn)出氣體的質量等。在煤高溫成焦時與氣化一樣也受到工藝條件和煤炭性質的影響，在工藝條件上有加熱速度、煤料細度、堆密度對成焦造成影響；此外，還受到煤炭性質的影響，如水分、灰分、黏結性、硫分等，都對其產(chǎn)生很大的影響，成焦還應注意其焦炭的硬

90、度和抗碎強度都決定于煤的性質。煤炭液化有兩種方法，即直接液化和間接液化，其中直接液化于煤種關系較大，主要由煤種有機物高分子鏈決定，間接液化是先經(jīng)過氣化后再把氣化得到的氣體進行進一步加工合成為液體產(chǎn)品，故影響氣化的因素也是影響間接液化的因素。</p><p><b>　　4.2 建議</b></p><p>　　通過對煤炭性質等的研究和分析，確定了煤炭在制備其他化工產(chǎn)品

91、的過程中應該根據(jù)煤炭性質等問題出發(fā)。在煤炭氣化、煉焦和液化時嚴格分析煤炭各個方面的性質，合理的進行配煤，以最大程度的發(fā)揮各種煤的作用，通過配合調整煤的綜合含碳量，黏結性，水分，硫分，同時還應該測試煤的結渣性，控制好其結渣溫度，使煤能更好的結渣排渣，使設備高效的工作同時又損害最小，適當?shù)募尤肴廴趧┑戎畚镔|，除硫物質，使在煤炭制備過程中對環(huán)境污染盡可能的小，以達到保護環(huán)境的目的。</p><p><b>

92、　　致謝</b></p><p>　　本論文是在xx老師的悉心指導下完成的。在搜集資料，在對工藝進行學習和掌握時，遇到不懂不會的問題，xx老師都會指導我，在論文定初稿中，她又給了我極大的幫助，讓我順利的完成了論文初稿，在這整個過程中她都傾注了很多的精力。面對老師的深恩，無以為報，謹在此向老師致謝，說聲：老師，您辛苦了，謝謝您！</p><p>　　在撰寫論文的過程中也得到了幾位

93、同學的建議和極大的幫助，才使我能順利的完成初稿，在此，我向他們致以真摯的謝意：謝謝你們對我的幫助！</p><p>　　在這里再次感謝支持幫助我的老師和同學，同時也感謝評審的各位老師！您辛苦了！</p><p>　　因為我水平有限，文中難免存在不足之處，敬請各位老師給予指正，我將非常感激！</p><p><b>　　參考文獻</b></

94、p><p>　　[1] 舒歌平，史士東，李克健.煤炭液化技術[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003. </p><p>　　[2] 周敏，倪獻智，李寒旭.煉焦工藝學.北京：中國礦業(yè)大學出版社，1994</p><p>　　[3] 于振東，蔡承佑.焦爐生產(chǎn)技術.沈陽：遼寧科學技術出版社，2003</p><p>　　[4] 姚昭章.

95、煉焦學.北京：冶金工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[5] 吳春來.煤炭間接液化技術及其在中國的產(chǎn)業(yè)化前景.煤炭轉化.2003</p><p>　　[6] 郭樹才.煤化工工藝學.北京：化學工業(yè)出版社，1991</p><p>　　[7] 杜琳文.煤氣化工藝的選擇.煤化工.1988</p><p>　　[8] 郭崇濤.煤

96、化學.北京化學工業(yè)出版社,1991</p><p>　　[9] 葉青.煤炭科學技術，2003</p><p>　　[10] 胡發(fā)亭，胡勁飛，李克健.煤化工，2004</p><p>　　[11] 楊秀敏.煤炭技術，2004</p><p>　　[12] 門長貴.多元料漿氣化制合成氣技術，煤化工出版社，1998</p>

97、<p>　　[13] 張守玉.煤焦反應活性影響因素的探討.煤炭轉化，2003，（2）；25-29</p><p>　　[14] 虞繼舜.煤化學[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[15] 中國冶金百科全書總編輯部.中國冶金百科全書—煉焦化工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1992.</p><p>　　[16] 葉道敏,肖文釗