1、化工与制药学院 1主要内容主要内容 煤炭资源 煤的应用 煤气化 煤液化化工与制药学院 2中国化石资源分布Coal572.5(75.78%)Nature Gas161(21.31%)Crude Oil22(2.91%)Reserves of Fossil Fuels In China人口 资源 环境与生态化工与制药学院 3煤炭应用 炼焦 直接燃烧 洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化化工与制药学院 4燃烧化学化工与制药学院 5燃烧过程化学反应化工与制药学院 6Power Plant化工与制药学院 7粉煤电厂 化工与制药学院 BGL(continued)IGOR Process细煤粉宜用沸腾床气化。煤气
2、化联合循环发电(Illustration only)BGL(continued)根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。Exxon Donor Solvent(EDS)(USA)缺点：成本高，不适宜粘结性煤，气化温度必须低于灰熔点，灰中含C量高。Liquid Solvent Extraction(LSE)(UK)Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评
3、估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.Ability to manufacture transportation fuels from abundant coal.气化是指，将所有含碳物质（资源）转化NEDOL ProcessBGL(continued)CTSL Process1，装置投资($kWe)为GE 1813E-Gas 1733She11 1977，综合发电成本(包含投资折旧和操作成本，美分kWh)为GE 7.优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。8什么是气化？气化是指，将所有含碳物质（资源）转化为合成
4、气（氢气+一氧化碳）合成气可作为燃料产生电力或蒸汽、作为化工原料用于石化和炼油工业、可生产氢气。气化可将低附加值物质（生物质等）生产高附加值燃料或化学品化工与制药学院 9什么是煤的气化？化工与制药学院 10煤气化原理化工与制药学院 Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。Single-stage Process and Two-stage Process.0MPa)in the presence of hydrogen gas with or without a catalyst for some duration
5、(30150 minutes).Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3BGL(continued)Insurance against depleting oil stocks and oil supply problems.H-Coal(USA)通常煤与气化剂并流进入气化炉。SCR-I and II(USA)煤气化联合循环发电(Illustration only)洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化Indirect Liquefaction很细的粉尘煤用气流床气化。2E-Gas 39.Ability to manufacture transportati
6、on fuels from abundant coal.Finely crushed coal(85%minus 0.Direct Coal Liquefaction（introduction）气化是指，将所有含碳物质（资源）转化NOx control:IGCC/PC 15-20%GTI(U-gas)气化炉细煤粉宜用沸腾床气化。11主要反应Examples of important reactions化工与制药学院 12气化炉 固定床 流化床 气流床化工与制药学院 131.固定床气化炉固定床气化炉 块状原料煤一般用固定床气化炉。在上部加料，块状原料煤一般用固定床气化炉。在上部加料，随气化过程进
7、行料层慢慢下降，同时气化剂由随气化过程进行料层慢慢下降，同时气化剂由下向上逆流通过。下向上逆流通过。优点：操作费用低、炉总效率高。优点：操作费用低、炉总效率高。缺点：热煤气流经煤层时容易将煤加热使其干缺点：热煤气流经煤层时容易将煤加热使其干燥，产生焦油和酚混在煤气中，使净化困难；燥，产生焦油和酚混在煤气中，使净化困难；对于有粘性的煤，还需设置破粘装置；需设置对于有粘性的煤，还需设置破粘装置；需设置转动炉箅；操作周期短、维修费用大。转动炉箅；操作周期短、维修费用大。化工与制药学院 14鲁奇气化炉 固定床 干粉进料 固态排渣 丰富 运行经验、适用于低阶煤 占市场份额最大化工与制药学院 15Brit
8、ish Gas/lurgi(BGL)气化炉 固定床 干粉进料 纯氧 耐火内衬 液态排渣 煤种适应性强 混合燃料-垃圾衍生燃料，轮胎，木材废料化工与制药学院 16BGL(continued)化工与制药学院 172.流化床气化炉流化床气化炉 细煤粉宜用沸腾床气化。细煤粉宜用沸腾床气化。优点：连续生产、温度优点：连续生产、温度分布均匀、温度调节快、分布均匀、温度调节快、炉子构造简单、投资少。炉子构造简单、投资少。缺点：有返混现象、反缺点：有返混现象、反应温度受原料灰熔点限应温度受原料灰熔点限制、不适宜于粘结性煤制、不适宜于粘结性煤和好煤。和好煤。化工与制药学院 18GTI(U-gas)气化炉 流化床
9、 干粉进料 煤、煤/生物质 高效 纯氧或空气 液态排渣化工与制药学院 19 Winkler 气化炉 优点：煤气生产能力弹性大、氧气耗量低、开停操作简单、运行可靠、原料煤处理费用低、粉煤可全部利用，即使灰分为40%的煤也能运行。缺点：成本高，不适宜粘结性煤，气化温度必须低于灰熔点，灰中含C量高。高温法压力提高到1MPa，温度提高到1000C，夹带粉粒再循环，可用软褐煤生产合成气。化工与制药学院 20(3)气流床气化炉气流床气化炉 很细的粉尘煤用气流床气化。很细的粉尘煤用气流床气化。通常煤与气化剂并流进入气通常煤与气化剂并流进入气化炉。化炉。优点：用粉煤比用块煤价格优点：用粉煤比用块煤价格低、不受
10、煤种限制、无焦油低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。用加压气化法提高生产能力。高压气化缺点：对灰熔点高高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效的原料煤排渣困难、气化效率较低。因为必须采用很高率较低。因为必须采用很高温度才能气化。温度才能气化。化工与制药学院 21ConocoPhillips(E-gas)气化炉 气流床 两段气化 水煤浆进料 纯氧进气 耐火内衬 干法固态颗粒连续清除 原料适应性强化工与制药学院 IGOR Process1，装置投资($kWe)为GE 1813E-Gas 1733She11 1977，综合发电成本
11、(包含投资折旧和操作成本，美分kWh)为GE 7.Winkler 气化炉高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.2E-Gas 39.根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.Exxon Donor Solvent(EDS)(USA)IGOR(Germany)BCL Process0MPa)in the presence of hydrogen gas with or with
12、out a catalyst for some duration(30150 minutes).在上部加料，随气化过程进行料层慢慢下降，同时气化剂由下向上逆流通过。SCR-I and II(USA)根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.因为必须采用很高温度才能气化。CTSL ProcessSulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。Winkler 气化炉由此报告可以看出，E-Gas技术在投资，效率，操作成本上实现了
13、非常优化的平衡。高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。3Shell 41.22E-gas(continued)化工与制药学院 23 二段式设计，提高了气体的热含量和能效，也提升了气化炉不同类型给料的能力，使之既能处理高反应能力的煤、也能处理低反应能力的石油焦给料。根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.2E-Gas 39.3Shell 41.1，装置投资($kWe)为GE 1813E-Gas 1733She11 1977，综合发电成本(包含投资折旧和操作成本，美分kWh)为GE 7.8E-Ga
14、s 7.53Shell 8.05。由此报告可以看出，E-Gas技术在投资，效率，操作成本上实现了非常优化的平衡。化工与制药学院 24气化产品分布化工与制药学院 25合成气的用途?化工与制药学院 26可供选择的方式化工与制药学院 27气化联合循环发电(IGCC)化工与制药学院 28粉煤电厂(Illustration only)化工与制药学院 29联合循环(Illustration only)化工与制药学院 30煤气化联合循环发电(Illustration only)化工与制药学院 31IGCC与PC比较 Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%Sulfur control
15、:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3 NOx control:IGCC/PC 15-20%Water consumption:IGCC/PC 30-50%化工与制药学院 32Coal Liquefaction Direct Coal Liquefaction Indirect Coal Liquefaction化工与制药学院 33Benefits of the Technology Largely proven technology for the manufacture of useful liquid products.Ability to manufacture tr
16、ansportation fuels from abundant coal.Insurance against depleting oil stocks and oil supply problems.化工与制药学院 Imhausen high-pressure(Germany)NOx control:IGCC/PC 15-20%H-Coal(USA)Examples of important reactionsWinkler 气化炉SCR-I and II(USA)BGL(continued)NEDOL ProcessBGL(continued)Efficiency:IGCC 41-45%,
17、PC 30-40%优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。Coal LiquefactionConocoPhillips(E-gas)气化炉优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。ConocoPhillips(E-gas)气化炉洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化0MPa)in the presence of hydrogen gas with or without a catalyst for some duration(30150 minutes).NOx control:IGCC
18、/PC 15-20%Winkler 气化炉Liquid Solvent Extraction(LSE)(UK)CTSL Process高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。34Direct Coal Liquefaction（introduction）The principal objective of coal liquefaction is the production of liquid hydrocarbon distillate products from a coals mostly aromatic structure to be used as transpo
19、rtation fuels or chemicals.Finely crushed coal(85%minus 0.074 mm)is prepared as a slurry with a process-derived vehicle oil,preheated and pumped into a heated(400500)pressure vessel(6.971.0MPa)in the presence of hydrogen gas with or without a catalyst for some duration(30150 minutes).Single-stage Pr
20、ocess and Two-stage Process.化工与制药学院 35Single-stage Process IGOR(Germany)NEDOL(Japan)H-Coal(USA)Exxon Donor Solvent(EDS)(USA)SCR-I and II(USA)Imhausen high-pressure(Germany)Conoco zinc chloride(USA)化工与制药学院 36IGOR Process化工与制药学院 37Process yields and product quality with Prosper Coal化工与制药学院 38NEDOL Pro
21、cess化工与制药学院 39H-Coal化工与制药学院 40EDS Process化工与制药学院 Benefits of the Technology缺点：有返混现象、反应温度受原料灰熔点限制、不适宜于粘结性煤和好煤。BGL(continued)洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化GTI(U-gas)气化炉Indirect LiquefactionBrown Coal Liquefaction(BCL)(Japan)Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3Ability to manufacture transportation fuels from ab
22、undant coal.优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。BGL(continued)通常煤与气化剂并流进入气化炉。Imhausen high-pressure(Germany)NEDOL(Japan)Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3GTI(U-gas)气化炉缺点：成本高，不适宜粘结性煤，气化温度必须低于灰熔点，灰中含C量高。Exxon Donor Solvent(EDS)(USA)二段式设计，提高了气体的热含量和能效，也提
23、升了气化炉不同类型给料的能力，使之既能处理高反应能力的煤、也能处理低反应能力的石油焦给料。3Shell 41.Power Plant41Two-stage Process Catalytic Two-Stage Liquefaction(CTSL)(USA)Liquid Solvent Extraction(LSE)(UK)Brown Coal Liquefaction(BCL)(Japan)化工与制药学院 42CTSL Process化工与制药学院 43LSE Process化工与制药学院 44BCL Process化工与制药学院 45Indirect Liquefaction河南科技大学化
24、工与制药学院 46主要内容主要内容 煤炭资源 煤的应用 煤气化 煤液化河南科技大学化工与制药学院 47GTI(U-gas)气化炉 流化床 干粉进料 煤、煤/生物质 高效 纯氧或空气 液态排渣河南科技大学化工与制药学院 48 Winkler 气化炉 优点：煤气生产能力弹性大、氧气耗量低、开停操作简单、运行可靠、原料煤处理费用低、粉煤可全部利用，即使灰分为40%的煤也能运行。缺点：成本高，不适宜粘结性煤，气化温度必须低于灰熔点，灰中含C量高。高温法压力提高到1MPa，温度提高到1000C，夹带粉粒再循环，可用软褐煤生产合成气。河南科技大学化工与制药学院 49(3)气流床气化炉气流床气化炉 很细的粉
25、尘煤用气流床气化。很细的粉尘煤用气流床气化。通常煤与气化剂并流进入气通常煤与气化剂并流进入气化炉。化炉。优点：用粉煤比用块煤价格优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。用加压气化法提高生产能力。高压气化缺点：对灰熔点高高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效的原料煤排渣困难、气化效率较低。因为必须采用很高率较低。因为必须采用很高温度才能气化。温度才能气化。河南科技大学化工与制药学院 50煤气化联合循环发电(Illustration only)河南科技大学化工与制药学院 51IGCC
26、与PC比较 Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3 NOx control:IGCC/PC 15-20%Water consumption:IGCC/PC 30-50%河南科技大学化工与制药学院 52Single-stage Process IGOR(Germany)NEDOL(Japan)H-Coal(USA)Exxon Donor Solvent(EDS)(USA)SCR-I and II(USA)Imhausen high-pressure(Germany)Conoco zinc
27、 chloride(USA)河南科技大学化工与制药学院 洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化优点：连续生产、温度分布均匀、温度调节快、炉子构造简单、投资少。Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3缺点：成本高，不适宜粘结性煤，气化温度必须低于灰熔点，灰中含C量高。H-Coal(USA)Direct Coal Liquefaction（introduction）Indirect Coal LiquefactionBGL(continued)H-Coal(USA)H-Coal(USA)Conoco zinc chloride(USA)Conoco zinc c
28、hloride(USA)优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。Process yields and product quality with Prosper CoalNEDOL(Japan)Imhausen high-pressure(Germany)气化是指，将所有含碳物质（资源）转化2E-Gas 39.53Shell 8.通常煤与气化剂并流进入气化炉。SCR-I and II(USA)气化是指，将所有含碳物质（资源）转化074 mm)is prepared as a slurry with a process-derived ve
29、hicle oil,preheated and pumped into a heated(400500)pressure vessel(6.为合成气（氢气+一氧化碳）Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%Winkler 气化炉IGOR ProcessNOx control:IGCC/PC 15-20%Liquid Solvent Extraction(LSE)(UK)NOx control:IGCC/PC 15-20%1，装置投资($kWe)为GE 1813E-Gas 1733She11 1977，综合发电成本(包含投资折旧和操作成本，美分kWh)为GE 7.通常煤与
30、气化剂并流进入气化炉。Imhausen high-pressure(Germany)Coal LiquefactionDirect Coal Liquefaction（introduction）高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。CTSL Process根据美国能源技术实验室(NETL)于2007年8月做出的独立评估报告，在同等基准下，三大主流气化技术的效率分别为GE 38.Direct Coal Liquefaction（introduction）Sulfur control:IGCC 25mg/Nm3 PC 1200mg/Nm3优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、
31、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%优点：连续生产、温度分布均匀、温度调节快、炉子构造简单、投资少。Catalytic Two-Stage Liquefaction(CTSL)(USA)缺点：热煤气流经煤层时容易将煤加热使其干燥，产生焦油和酚混在煤气中，使净化困难；Two-stage Process通常煤与气化剂并流进入气化炉。CTSL Process由此报告可以看出，E-Gas技术在投资，效率，操作成本上实现了非常优化的平衡。二段式设计，提高了气体的热含量和能效，也提升了气化炉不同类型给料的能力，使之既能处理
32、高反应能力的煤、也能处理低反应能力的石油焦给料。GTI(U-gas)气化炉BGL(continued)优点：连续生产、温度分布均匀、温度调节快、炉子构造简单、投资少。IGOR(Germany)因为必须采用很高温度才能气化。缺点：热煤气流经煤层时容易将煤加热使其干燥，产生焦油和酚混在煤气中，使净化困难；H-Coal(USA)Liquid Solvent Extraction(LSE)(UK)气化是指，将所有含碳物质（资源）转化洁净煤技术 煤炭气化 煤炭液化H-Coal(USA)Process yields and product quality with Prosper CoalCatalyti
33、c Two-Stage Liquefaction(CTSL)(USA)气化是指，将所有含碳物质（资源）转化很细的粉尘煤用气流床气化。2E-Gas 39.联合循环(Illustration only)Imhausen high-pressure(Germany)H-Coal(USA)Direct Coal Liquefaction（introduction）Single-stage Process and Two-stage Process.Efficiency:IGCC 41-45%,PC 30-40%ConocoPhillips(E-gas)气化炉Direct Coal Liquefacti
34、on（introduction）The principal objective of coal liquefaction is the production of liquid hydrocarbon distillate products from a coals mostly aromatic structure to be used as transportation fuels or chemicals.NEDOL Process0MPa)in the presence of hydrogen gas with or without a catalyst for some durati
35、on(30150 minutes).H-Coal(USA)通常煤与气化剂并流进入气化炉。优点：连续生产、温度分布均匀、温度调节快、炉子构造简单、投资少。CTSL Process很细的粉尘煤用气流床气化。Ability to manufacture transportation fuels from abundant coal.高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。E-gas(continued)高压气化缺点：对灰熔点高的原料煤排渣困难、气化效率较低。Single-stage Process优点：用粉煤比用块煤价格低、不受煤种限制、无焦油酚等副产物、废水少、可以用加压气化法提高生产能力。53EDS Process
