发布时间 : 星期二 文章煤气化制甲醇（年产40万吨）的研究 毕业论文更新完毕开始阅读99f36348a8956bec0975e310
第三章 煤气化制甲醇
3.1 合成气的制备
气化是一种将碳氢原料转变为CO和H2为主要气体成分的工艺 。其它气体成分如CH4、CO2、H2S、苯酚、烟和微量的氨、HCl、 HCN以及在特殊工艺下基于原料和工况产生的甲酸盐。气化产出的气体既可作为发电用的燃料，又可作为化工原料。[4]
3.1.1 德士古水煤浆气化技术
德士古水煤浆气化技术以水煤浆为原料，以纯氧为气化剂，在德士古气化炉内高温和高压的条件下，进行气化反应，制的以H2 +CO为主要成分的粗合成气，是目前先进的洁净煤气化技术之一。
德士古煤气化法原料煤种广泛，可利用劣质煤，只要灰熔点较低即可，碳转化率为98.5%——99.5%，且炉内耐火材料可以连续使用两年。该法气化强度高，可直接获得较低含量烃（甲烷含量《01.%，无需加入水蒸气，不足之处是由于入炉水分过大，氧耗较高。 主要气化优势：
1 可用于气化原料范围较宽。除可气化从褐煤到无烟煤的大部分煤种外，还可气化石焦油、煤液化残渣、半焦、沥青等原料。
2 与干粉煤进料相比，更安全和容易控制。
3 工艺技术成熟，流程简单，设备布置紧凑，运转率高。气化炉结构简单，炉内没有机械传动装置，操作性能好，可靠程度高。
4 操作弹性大，碳转化率高。碳转化率一般可达95%——99%，负荷调整范围为50%——105%。
5 粗煤气质量好，用途广。由于气化温度高，煤气中的有效成分（CO+H2） 可达80%左右，除含少量甲烷外不含其它烃类、酚类和焦油等物质，后续净化工艺简单。
此外，德士古水煤浆气化工艺还有气化压力选择宽、气化过程污染小，环保性能好等优点。同时还存在需到突出的问题，如：炉内耐火砖寿命短，更换费用大、喷嘴使用周期短和煤气中有效成分气体偏低等。[1]
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3.1.2 德士古水煤浆气化激冷流程图
激冷流程指出气化炉燃烧室的高温气流和熔渣经激冷环被水激冷后沿下降管导入激冷室进行水浴，熔渣迅速固化，粗煤气被水饱和。出气化炉的煤气，经黑洗涤塔除掉夹带的粉尘后，制的洁净的粗煤气。
此流程气化炉和激冷室连为一体，设备结构紧凑，粗煤气和熔渣所携带的显热直接被激冷水汽化所回收，同时熔渣被固化分离。具有配置简单，便于操作管理，粗煤气中的水蒸气量能满足变换工段要求的特点。适合于生产合成氨和制纯氢的生产，如用于生产城市煤气，需进行部分变换及甲烷化，以减少一氧化碳含量并提高煤气的热值。[1]
汽化流程图
图3.1德士古气化激冷流程图
3.1.3 反应设备—气化炉
气化炉上部是燃烧室，为一中空内衬耐火材料的立式圆筒形结构；下部根据不同需要，可为激冷室或为辐射废热锅炉结构。
德士古激冷式气化炉燃烧室为一带拱形顶部和锥形下部的中空圆筒体，顶部烧嘴口供设置工艺烧嘴用，下部为合成气和熔渣出口，去下面的激冷室。激冷室内有和燃烧室连为一体的下降管，下降管的顶部设有激冷环，喷出的水沿下降管流下形成一下降水膜，这层水膜可避免由燃烧室来的高温气体中夹带的熔融渣粒附着在下降管上。激冷室内保持相当高的液位。夹带的大量熔融渣粒的高温气体通过下降管
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直接与水溶液接触，气体得到冷却，并为水汽所饱和。熔融渣粒淬冷成固态渣，从气体中分离出来，被收集在激冷室的下部，由锁斗定期排出。饱和水蒸气的气体沿下降管和激冷室内壁的环形空间上升到激冷室上部，经挡板除雾后，由侧面气体出口管去洗涤塔，进一步冷却除尘。气体中夹带的渣粒约有95%从锁斗排出。[5]
激冷式加压气化炉如图：
图3. 2 激冷式加压气化炉
3.1.4 合成气的净化 1 煤气中杂质及其危害
各种煤气化技术制的的煤气中，通常都含有 （1）H2、CO、CO2； （2）CH4、N2；
（3）灰尘、硫化物、煤焦油的蒸汽、卤化物、碱金属的化合物、砷化物、NH3、和HCN等物质
煤气中的第三类物质，在生产中由于会堵塞、腐蚀设备、导致催化剂中毒和产生环境污染问题等原因，在各种应用中必须考虑脱除。 2 煤气杂质的脱除方法
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（1）煤气除尘就是从煤气中除去固体颗粒物。工业上实用的除尘设备有：机械力分离、电除尘、过滤和洗涤等。 ① 机械力分离
机械力分离的主要设备是重力沉降室和旋风分离器等。重力沉降室依靠固体颗粒的重力沉降，实现和气体的分离。其结构简单，造价低，但气速低使设备很庞大，而且一般只能分离100?m以上的颗粒。
旋风分离器利用含尘气流做旋转运动时所产生的对尘粒的离心力，将尘粒从气流中分离出来。具有结构紧凑、简单、造价低，除尘效率高等优点。 ② 电除尘
电除尘是利用含有粉尘颗粒的气体通过高压直流电厂时电离，产生负电荷，负电荷和尘粒结合后，使尘粒带负电荷，带电荷的尘粒到达阳极后，放出所带的电荷，沉积到阳极板上，实现和气体的分离。 ③ 过滤
过滤法可将0.1-1?m微粒有效的捕集下来，只是滤速不能高 ④ 洗涤
洗涤可用于脱除气体中的颗粒物质，有可同时脱除气体中的有害气体成分，用途十分广泛。但它只能用来处理温度不高的气体，排出的废液或废浆尚需二次处理。 （2） 焦油、卤化物等有害物质的脱除
对煤气中的煤焦油蒸汽、卤化物、碱金属的化合物、砷化物、NH3和HCN等有害物质，目前的脱除方法主要是湿法洗涤。 （3） 脱硫 ①干法脱硫
干法脱硫所用的脱硫剂是固体，当含有硫化物的煤气流过固体脱硫剂时，由于选择性吸附、化学反应等原因，使硫化物被脱硫剂截留，从而使煤气得到净化。 ②湿法脱硫
湿法脱硫是利用液体吸收剂选择性的吸收煤气中的硫化物，实现煤气中的硫化物的脱除，根据吸收的原理可分为物理吸收法、化学吸收法、物理—化学吸收法 （4） CO的变换
煤气中CO的变换所利用的原理为变换反应，即CO和H2O(g)反应生成CO2和H2。通过此反应即实现了把CO转变为容易脱除的CO2，又制的了等体积的H2。
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