煤气化制氢技术精选(九篇)

第1篇：煤气化制氢技术范文

关键词：中低温煤焦油　加氢改质　煤焦油

一、煤焦油加氢的目的及原理

煤炭在进行干馏、气化或热解过程中会获得多种液体产品，而煤焦油就是其中之一，其中含有大量的烯烃、多环芳烃等不饱和烃以及硫、氮化合物，煤焦油通常具有酸度高、胶质含量高、产品安定性差等特点，因此无法作为优质燃油出厂使用。而对于煤焦油可以通过加氢改质工艺，在一定温度、压力以及催化剂的共同作用下，完成脱硫、饱和烃饱和、脱氮反应、芳烃饱和等作用，以实现改善煤焦油安定性、降低硫含量记忆芳烃含量的目的，最终获得优质燃料油，达到汽油、柴油调和油的质量要求。煤焦油在进行加氢处理过程中发生的反应主要有加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、加氢脱金属及不饱和烃如烯烃和芳烃的加氢饱和反应。而煤焦油子啊经过加氢处理后，其原本所含有的硫、氮以及氧杂原子将风别转化为硫化氢、氨和水；此外，其中所包含的有机金属化合物将转化为相应的金属硫化物而得到脱除；不饱和烯烃和芳烃在经过加氢饱和后将会生成相应的烃类、煤焦油在经过加氢处理后，加氢产物经过分离以及后续工艺的处理后，可以得到硫、氮、芳烃含量较低的汽油、柴油等环境友好型清洁燃料。

二、煤焦油加氢工艺简介

1.加氢精制工艺

对煤焦油进行加氢精致工艺是煤焦油加氢工艺使用较为广泛的一种，主要是要以煤焦油的轻馏分油或全馏分油作为基本原料，并通过加氢精致或加氢处理等过程，来实现脱除原煤焦油中的硫、氮、氧、金属等杂质以及饱和烯烃和芳烃等，进而生产出石脑油、柴油、低硫低氮重质燃料油或碳材料的原料等产品。这种煤焦油加氢工艺的有点在于其工艺流程相对简单，但是也存在原料利用率较低的缺点，这种加氢工艺所出产产品的十六烷值通常较低。此外，经过预处理后的煤焦油在用泵打出并与煤焦油轻质馏分等充分混合进入加氢原料缓冲罐中，后再将原料经泵打出与氢气进行混合并加热后进行加氢反应，加氢后的生成物在进入换热器中冷却，再进入分离器进行气液分离处理，通过分离得到的液相分入分馏塔内，塔顶的轻质油极为石脑油，而踏地柴油经过过滤处理后就成为产品柴油。

2.加氢精制-加氢裂化工艺

煤焦油加氢精制-加氢裂化工艺主要是以全馏分煤焦油作为基本原料，后通过加氢精制-加氢裂化过程将煤焦油中的重油或沥青转化为轻馏分油，最大限度的提高了轻油收率。这种技术与煤焦油加氢将至技术相比，增加爱了加氢裂化的过程，这样工艺操作流程也就相对复杂，过程操作的稳定性也弱与加氢精制工艺；其欧典在于轻油收率较高，极大的提高了煤焦油资源的利用效率。

3.非均相悬浮床加氢工艺

我国煤炭科学研究总院煤化工研究分院进行自行研发了一种非均相催化剂的煤焦油悬浮床加氢工艺方法-BRICC煤焦油加工技术。这种加氢工艺的加氢过程主要是：首先将拖出了催化剂的循环油以及以下部分温度小于370摄氏度的重馏分油的煤焦油与加氢催化剂以及硫化剂进行充分的均匀混合，以此得到催化剂油浆；后经催化剂油浆与剩下的大部分370摄氏度的重馏分油的煤焦油经过原料泵进行升压、升温处理，处理后进入悬浮窗加氢反应器再进行加氢裂化反应，而反应器在反应过程中流出的化合物经过高温、低温分离器后将得到液固相高低分油混合物和富氢气体两部分。这种BRICC加工技术可以实现将全部重沥青回炼裂化为小分子产品，同时也能够实现催化剂的脱除，能够实现煤焦油催化剂循环利用的目的，极大的提高了原料和催化剂的使用效率。

4.液相裂解加氢工艺

除了以上三种低温煤焦油加氢处理工艺外，中国科学院石油研究所等单位也对低温煤焦油的性质做了更全面的饿分析，并在对低温煤焦油加氢催化剂斤西瓜深入研究后，又开发了煤焦油的中高压液相加氢工艺。这种液相裂解加氢工艺主要以低温煤焦油重馏分作为主要原料，并在一定的温度、压力以及催化剂的工藤哟作用下，对煤焦油继续拧裂解加氢，并制的汽油、柴油等产品。

三、煤焦油加氢工艺技术应用前景

煤焦油加氢工艺各种技术均有着各自的优点及缺点，在实际的生产应用过程中，均能够通过突出其技术优越性来实现生产目的。而由于煤焦油在不同受热解炉或气化炉的加工过程中均会受到不同程度的波动影响，这样其性质和组成结果也就会相差极大，此外，由于原料油的不同对产品性能的影响也相对较大。上述各种因素均制约了现有中低温煤焦油加氢改质工艺在煤焦油加工领域中的普遍推广和应用。在通过对中低温煤焦油加氢改质工艺的将论述基层上，本人认为未来煤焦油加氢改质工艺的发展可以重点注意以下几方面的问题：

1.要重点加大对煤焦油深加工产品以及相关的精细化工产品的技术开发和资金投入，引导相关科研机构积极的对煤焦油新型清洁利用加氢技术进行研究，并大力的开发使之能够真正的应用于生产。

2.在现有的加氢精制-加氢裂化工艺技术基础上，还必须要参考已有的成熟工艺和技术，并在加工过程中要根据原料油的性质和组成的不同，积极的研制煤焦油专用加氢精制、裂化和改质催化剂，并不断的开发出能够适合多种煤焦油加氢的高效催化剂，以此来拓宽中低温煤焦油加氢改质工艺进行生产轻质燃料油的原料渠道。

3.必须要重视对影响催化剂活性和选择性的因素的分析和探讨，要重点分析加氢反应的条件，不断的通过实验来优化各种加氢工艺的具体参数，保证加氢催化剂能够实现高效和持续稳定地使用，最大限度的提高燃料油收率，实现煤焦油加氢效益最大化的经济目的。

参考文献

[1]付晓东．煤气化副产品焦油的加氢转化[J]．化学工程师，2005，115(14)：53-54．

第2篇：煤气化制氢技术范文

关键词：煤焦油加氢 操作 装置 问题

煤焦油组成中硫、氮、氧含量高，多环芳烃含量较高，具有碳氢比大，粘度和密度大，机械杂质含量高，易缩合生焦，较难进行加工等特点。鉴于国内煤变油的大环境和煤焦油加氢制汽柴油的优点，煤焦油加氢这一技术已经产业化，形成一定规模，替代传统的煤焦油加工工艺，以缓解我国能源压力。但在技术操作的过程中发现了一些问题，针对这些问题进行有效地技术改造，才能让煤焦油加氢技术越走越远，带来经济效益、社会效益和环保效益。

一、煤焦油加氢技术简介

煤焦油加氢生产技术首先将煤焦油全馏分原料采用电脱盐、脱水技术将煤焦油原料脱水至含水量小于0.05%，然后再经过减压蒸馏切割掉含机械杂质的重尾馏分，使机械杂质含量小于0.03%，得到净化的煤焦油原料经换热或加热炉加热到所需的反应温度后进入加氢精制（缓和裂化段）进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃和芳烃饱和、脱胶质和大分子裂化反应等，之后经过进入产品分馏塔，切割分馏出汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分；未转化油馏分经过换热或加热炉加热到反应所需的温度后进入加氢裂化段，进行深度脱硫、脱氮、芳烃饱和大分子加氢裂化反应等，同样进入产品分馏塔，切割分馏出反应产生的汽油馏分、柴油馏分和未转化油馏分。

煤焦油加氢操作存在的问题有：（1）预处理系统减压塔底重油出装置温度过高（ 300℃左右） ，造成重油罐温度高，在装车时会出现大量沥青烟，会对操作人员身体构成伤害和污染环境； 而重油罐顶呼吸阀也会溢出沥青烟，遇空气冷凝变成轻质焦油污染油罐和环境卫生。 （2） 采用一段加氢工艺，给其同样的裂解程度，势必造成目的产物的质量差或产率低等问题。从工业氢的供应来看，如果采用一次加氢，则需要一次供给相当多的氢气，使油中溶有足够的氢量，才能保证催化剂表面上有很高的活化氢的浓度，这样大量的过剩氢气在工业上是无法一次满足的。（3）在反应高压分离系统操作中，精制热高分和精制冷高分出现压差增大，最高值为2.0MPa以上，影响反应系统正常运行。其主要因为在反应过程中脱除焦油中的氮、硫、氧等杂质，其中脱氮时将其转化为氨，再与物料中金属反应形成铵盐，由于反应流出产物温度高，铵盐以液态或气态形式存在，当经热高分分离进入混氢换热器降温后，便析出结晶形成固体铵盐堵塞换热器列管或封头，使其管线不畅通，造成前后压力不一致。（4） 加氢反应器在制造过程中，焊缝的纵缝出现的氢致延迟裂纹的焊接缺陷问题。材料的性能通常随着板厚的增加而减弱；对于相同厚度的板材，虽然化学成分都符合相应标准，但P、S 的含量较低的施焊性较好，其焊接缺陷也越少。另外钢板的焊接工艺性能较差，焊接工艺规范较窄，操作难度较大，存在焊缝。 （5）在生产运行期间反应消耗硫化剂较多，增加成本费用。高温焦油加氢装置反应系统所用催化剂多为氧化态，没有活性，为促进其活性需进行硫化，使其变成硫化态供反应进行使用。催化剂硫化时所用硫化剂有多种，通常使用二甲基二硫和二硫化碳。

二、煤焦油加氢装置技术改造

煤焦油加氢装置由原料预处理系统、加氢反应系统、高低压分离系统、压缩机系统、分馏系统和辅助系统组成。原料预处理系统包括过滤、电脱盐和减压蒸馏脱沥青质三部分。加氢反应系统包括加氢精制和加氢裂化两部分。高低压分离系统包括加氢精制生成油的热高分、冷高分，加氢裂化生成油的热高分、冷高分，两套系统共用的热低分、冷低分，以及相应的换热、冷却和冷凝系统。压缩机系统包括新氢压缩机和循环氢压缩机两部分。辅助单元的作用主要是向系统中添加硫化剂和高压注水等。针对煤焦油加氢装置构造特点进行技术改造：（1） 预处理系统重油出装置换热器更换加大换热面积，取消壳程走减顶油，改为进料煤焦油，并增加调节阀来调节煤焦油量控制重油换后温度，从而降低重油出装置温度提高进料温度，减轻进料加热炉负荷。无论从安全角度还是从经济方面，工业硫磺具有其优越性。（2）两段加氢工艺，分别进行液相加氢和气相加氢，大大提高了产品的质量与收率。分段后，不仅每段的氢气量不大，而且过剩氢气的总量也大大减少，因为在气相固定床加氢阶段，氢气可以直接进入催化剂活性中心，足以维持反应所需的活化氢浓度。（3） 反应精制系统热高分和冷高分差压增大，在原换热器后注水的基础上，增加一根换热器前注水管线，此注水管线在出现差压时可间接使用。（4）焊接前进行UT 探伤检测，确定焊缝缺陷具置，根据探伤结果，确定焊缝加工宽度。焊接前应进行预热。焊接时，每层药皮、熔渣、飞溅、焊条产生的烟尘熏黑处等都应处理干净，对可能产生缺陷的部位必须采取适当的处理措施处理（如修磨等）。焊接完毕后尚应采取焊后保温的消氢热处理或中间消除应力热处理，以便氢及焊接应力及时释放。（5）为降低原材料成本，硫化剂选型上，应该选用工业固体硫磺或液体硫磺。

三、结束语

随着煤焦油加氢技术的日渐成熟，中国具备了大规模产业化的条件，可是国内煤焦油加氢工艺还存在焦油利用效率低、资源浪费、生产成本高、环境污染等问题。因此，积极优化工艺技术，使技术不断完善，提高原料利用率，降低浪费，利用加氢技术开发煤焦油新型清洁能源，对中国能源的可持续发展具有重要战略意义，并将给煤焦油加氢产业带来更多的机遇。

参考文献

[1]美国石油学会.API682 - 2008 用于离心泵和回转泵轴封系统[S].华盛顿DC：美国石油学会，2008.

[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会.压力容器设计工程师培训教程[M]. 北京：新华出版社， 2005.

第3篇：煤气化制氢技术范文

关键词：煤化工技术 发展 新型煤化工技术

中图分类号：TQ54 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）07-0209-01

一、前言

煤炭资源曾经是世界上储量最多化石资源，但是随着人们不断的开发利用，煤炭资源的储备量越来越少。一直以来我国都倡导保护环境，减少污染，但是在使用煤炭的过程中仍会产生大量的污染物质，例如雾霾、煤化企业所排放出来的废水等。在这一背景下，遵守国家环保要求，通过对能源结构进行改变，不断发展煤化工技术以及开发新型煤化工技术，就变得尤为重要。

二、煤化工技术的发展

1.煤气化

煤炭在高温下与相关的化学试剂进行反应，通过反应将固态的煤炭转化为各种气体的混合物，碳氢化合物、水以及二氧化碳等气化剂都可以与煤炭进行气化反应。在煤炭气化反应之后产生的气态产物，例如水和二氧化碳等，还可以热炭产生化学反应。在煤气化的反应过程当中采用不同的气化方法，或者改变反应条件等，都会使煤气化产生的气体成分发生改变。不同的煤气炉有不同的特点，可以按照这些特点将煤气炉分为五个层次，分别是氢化带、还原带、干馏带、干燥带和灰层。煤炭在干馏带和干燥带当中通过回到高温加热，通过将煤炭中的水分蒸发掉，得到氧化反应后的产物。将氧化反应后的a物经过气化得到粗煤气，再通过净化加工等工序就可以得到各种化学品。

2.煤焦化

煤焦化也叫做煤干馏。通过将煤炭与空气隔离后进行加热，将煤进行分解，这个过程就叫做煤焦化。在煤化工技术中具有一次、二次化学加工以及深度的化学加工过程，通过这些过程可以生产出气化产品、液化产品、焦化产品等化工产品。这些化工产品往往与我们的生活关系密切，在日常的生产生活当中使用范围广泛，是我们日常生活当中必不可缺的。

3.煤液化

将煤炭中的有机物分解成流质产物，这个过程叫做煤液化。当前我国的煤液化技术中分为直接液化和间接液化两种，发展前景一片光明。通过提高相关的技术水平和生产工艺，使煤化工技术得到了长足的进步。

在1913年由德国科学家发明出了直接液化技术。这项技术是将煤炭与气态氢在高温的条件下进行反应，煤炭通过反应可以提高自身含氢量，最终可以生产出液体。在1927年，科学家通过将硫化坞和硫化铜作为反应的催化剂，将反应过程分为了两个阶段，分别是互相加氢和气相加氢。通过这一改进，煤的直接液化技术得到了快速发展，各地开始不断建造大型的煤直接液化厂。

科学家于1923年发明出了煤的间接液化法。用煤炭作为原料，通过气化反应生成氢气和二氧化碳，并将这些气体作为原料，在催化剂的作用下进行合成，最终生产出液化的烃类。

随着煤炭资源的不断利用，世界上已经开始了能源危机。为了改善这一情况，各国的科学家都开始大力发展煤的直接液化技术。目前最常见的技术有：EDS、SRC、H-Coal[1].

（1）EDS：EDS法也叫做供氢溶剂法，这种方法最早是在1966年由美国的一家工程公司提出的。这种方法在反应当中不加入催化剂，以防止煤炭中的一些物质对催化剂产生毒害作用，使一些高性能的催化剂的使用寿命得到了延长。其与SRC法的区别在于通过对循环溶剂单独进行催化加氢，可以有效的提高溶剂的供氧能力，通过提高液化油率得到产品轻质油和中质油。

（2）SRC：SRC法又叫做溶剂精制煤工艺。这种方法是在1962年由美国的煤炭研究局开发的。起初是为了将美国本土的高硫煤进行清洁利用而开发的一种煤液化转化技术，在反应当中不加入催化剂，同时反应条件也比较温和。通过利用每一次生的黄铁矿将煤转化为SRC-1，后来经过改进，加入了减压蒸馏法得到SRC-2。

（3）H-Coal：H-Coal技术是由美国的HRI公司在氢油法的基础上进行改进，开发出了与供氢溶剂法和溶剂精制煤工艺都不同的氢煤法。其反应环境在沸腾床反应器中，反应中加入高活性的催化剂，可以大大提高液化转化率，并且可以有效提高生产出粗油的品质。

三、新型煤化工技术

1.利用煤炭提炼出各种化工产品

当前生产甲醇的主要原料是天然气，但是我国的天然气储备量和化石储备量远远低于煤炭储备量，所以现在一般都是利用煤炭来进行生产甲醇。甲醇作为一种重要的化工原料，在我们的日常生活中也是必不可少的。通过对甲醇进行羟基化，可以提取出醋酸草酸和甲酸等酸类，这些都是重要的化工产品[2]。

2.新型煤气化技术

我国当前大多是通过使用德士古、鲁奇以及壳牌等煤气炉对煤进行气化。这种技术通过在化学反应当中加入多种催化剂，生产出的混合物中包含了约40%的甲醇和约60%的异丁醇，将生产出的异丁醇通过脱水反应生产出异丁烯。制作高辛烷的添加剂也是通过这种技术，利用天然气或者煤炭作为原料制得的。

3.利用煤合成各类烃化物

通过我国科学家的多年不断研究，在当今中国的相关技术已经得到了快速的发展，在世界上已经处于领先地位。但是这项技术还存在一些不足，虽然可以百分之百实现将甲醇裂解得到烯烃，但是其选择性还不能实现完全可选择，只能达到85%到90%。因为这些不足，所以通过这个方法制得的产品的纯度和产量也受到了一定的影响。所以科学家们还应当加大对这项技术的投入，不断寻找改进这项技术的方法[3]。

四、结束语

随着经济发展的需要，我国国民在日常的生产和生活当中需要消耗大量的能源物质。煤炭资源作为我们当今生活中使用最多的化石能源，随着我们多年来的不断使用储存量也不断减少。所以不断对煤化工技术进行发展和改进，并且积极开发新型煤化工技术，使煤炭资源更高效的使用，并且符合国家保护环境的要求。想要做到这一点，就需要相关工作人员不断努力，使我国的煤化工技术得到更好的发展。

参考文献

[1]杜铭华， 徐振刚， 郭治. 新型煤化工发展战略探讨[J]. 中国能源， 2015， 25（6）：24-29.

第4篇：煤气化制氢技术范文

如今不论是技术方面还是经济方面，都为煤转化技术生产取代石油燃料和化工品提供了有利条件。随着天然气和石油能源供应的日趋紧张，煤化工能源将会发展成为化工原料的主流。褐煤发展煤化工的优势：第一，我国褐煤资源丰富，而且褐煤成本低下。在我国的很多褐煤地煤田，煤层都较浅，开采起来比较简单，甚至有些地方还可以进行露天开采。因此褐煤的产出效率高，安全性高，成本较低。第二，有成熟的煤化工技术做后盾。相对来讲，褐煤还属于一种比较年轻的资源，不存在明显的粘结性，而且化学性质活波，非常有利于实现综合加工和能源转换。当前应用较广泛的煤化工技术有以下几种：1.热解提质技术；2.煤的气化技术；3.煤的液化技术。第三，产区环境容量和水资源的有利条件。水是实现煤化工技术必不可少的条件，而出产褐煤的地方往往都是水资源丰富的边远地区，环境地广人稀，是进行大规模煤化工基地建设的最佳位置。因此，开发以褐煤为原料的煤化工工艺技术成为现代煤化工的一种新的趋势。

2褐煤在煤化工技术中的应用

煤化工就是利用多种化学加工技术把各种原料煤转化为液态燃料、气态燃料、固态燃料或者是化学品的工艺技术。我国褐煤资源丰富，再加上褐煤自身的多种资源优势，将会在煤化工应用中得到广泛应用。常用的褐煤煤化工技术包括褐煤的热解提质技术、气化技术以及褐煤液化技术。

2.1褐煤的热解提质工艺技术

褐煤的热解提质又称干馏提质，是指对褐煤在非氧化环境下或者隔绝空间的情况下进行加热，最后得到煤气、焦油和半焦（又称蓝炭）。褐煤经过热解后得到的煤气可以作为燃料用气，半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特点，在各种化工产业中的应用广泛，如可作为进行活性炭生产的原料、化肥、铁合金以及电石等行业的燃料等等。经热解后的褐煤失去了大部分水分，但仍百分之十的挥发分，其热值得到很大提高，不再容易发生挥发和自燃，有利于进行长途运输，此时可作为电煤使用。因为褐煤不存在粘结性，没有胶质层，经热解后得到的低温煤焦油和重油的性质及组成十分相近，具有很大的利用价值，如果经过深加工可以获取具有更高经济价值的酚类化学品。煤的热解提质工艺有很多种，在加热方法、加热速度、热载体类型等方面的技术要求都不相同，当前的热解提质工艺技术主要有褐煤固体热载体法快速热解技术和褐煤低温干馏改质技术。其中延长石油集团正在开发的CCSI技术就是低温干馏改质技术的典型代表。

2.2褐煤的液化工艺技术

褐煤的液化技术主要可以分为两种，直接液化工艺技术以及间接液化工艺技术。直接液化：在催化剂以及氢气的作用下，把煤经过加氢裂变反应后转换成为液态燃料称为直接液化。煤的直接液化工艺技术涉及到很多环节和流程，包括原料煤干燥过程、原料煤破碎过程、煤浆制备过程，到最后的态产物分馏以及精制加工过程。利用煤的直接液化技术可以生产出优质的液态石油气、汽油、柴油以及氨和硫磺，而且还可以进一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性较高，因为其相对来讲碳含量较低，氢和碳的比例较高，结构中的羧基、氧桥、羰基以及亚甲基比较多，所以褐煤非常适合进行直接液化的。直接液化技术的典型代表有悬浮床加氢裂化技术（VCC），该技术最早起源于1913年德国Bergius-Pier煤液化技术，是通过煤化工与炼化的有效结合实现的。经过长期以来的不断改进和完善，全球首套VCC装置已于2015年初开车成功。VCC技术可以适用于塑料、低阶褐煤、劣质重油以及减压渣油等多种原料或者混合物。间接液化：先把煤气化成氢气和一氧化碳等气体，然后在一定压力和温度环境下利用煤基合成气原料将其催化转化为烃类燃料油的技术过程叫做间接液化。该技术方案主要基于煤气化工艺的产物，在催化剂作用下将合成气中的一氧化碳和氢气转化为石脑油，柴油等油品。目前F-T合成技术是间接液化的主流工艺技术。

2.3褐煤的气化工艺技术

煤炭液化以及其他煤化工应用的基础技术就是煤的气化技术，煤气化技术是进行煤化工生产和能源转换的主要途径之一。煤气化工艺技术是指在一定的压力和温度环境下，通过对水蒸气、氧气、空气等气化剂的作用下加热煤炭，煤炭经过受热发生分解，煤中含有的炽热的碳转化为游离碳，此时这些分解出来的游离碳和气化剂中的游离的氧、氢和碳进行有机结合，最终成为氢气、一氧化碳以及甲烷等可燃性气体。采用的气化剂不同的情况下就会形成不同热值的煤气。另外，煤的挥发分的差异也会给反应速度和产量造成直接影响。相比之下，褐煤的挥发分要低于具有较深变质程度的烟煤以及无烟煤，所以褐煤在进行气化的过程中反应活性特别强，反应速度快、无粘结性、气体产量高，是具有较大使用价值的的气化用煤。当前，褐煤气化在我国的化工产业中得到了广泛应用。煤的气化不同于热解，煤的热解过程只是把煤自身不到百分之十转化为可燃气体混合物，而气化过程则是把煤所包含的所有碳气化成为气态。相比直接燃烧褐煤进行气化表现出极大的优越性，因为气态燃料的燃烧相对比较稳定，没有环境污染，而且燃料的净化和运输都非常的方便，原料的配料控制简单，很大程度上简化了生产设备和生产工艺。另外，气态燃料能够适用于非均相催化的化工合成过程，而且气化过程中得到的灰渣也有多种用途，如可以用来制造肥料、水泥、砖瓦、土壤改良剂以及绝热材料等等。西门子的GSP气化技术：西门子的GSP气化技术是目前一种比较成熟的气化技术，至上世纪八十年代之间已有三十多年的研发经验，应用于煤化工也有二十多年的实际生产经验。西门子的GSP气化技术属于一项气流床气化技术，该技术过程包括的主要工艺流程有干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程等。西门子的GSP气化技术的适应范围特别广，如褐煤、无烟煤、石油焦等等。该技术的气化温度通常在1350-1750摄氏度，而且碳转化率高达百分之九十以上。利用西门子的GSP气化技术可以把一些直接燃烧会造成较大污染以及一些比较廉价的煤、垃圾或者是石油焦转化为具有高附加值的清洁的氢气和一氧化碳。氢气和一氧化碳是化工产品生产过程中的基本原料，可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工产品的生产，另外也可以直接应用于城市煤气或者用于发电。

3结语

第5篇：煤气化制氢技术范文

关键词：煤焦油 加氢转化 柴燃料油

一、引言

随着国际油价在近些年里，价格在不断的在增长，一直保持在高位进行持续的运行。由此而造成人们对新能源的开发研究。对煤焦油进行加氢从而转化为轻质的燃料已经成为研究的热点。实现轻质化以及清洁化的煤焦油必须对其进行氢的加入。那么在什么条件下完成这一动作，这就要求必须保证在临氢的情况下进行脱除操作，完成对煤焦油的脱氮、脱氧、脱硫以及脱金属等，保证作为燃料使用的清洁性。这种轻质化的燃料最明显的一个组成成分就是芳烃加氢饱和并裂解开环，而这样的最小分子构成烃类又是对胶质进行加氢后完成相应的分解行为而得到的。

从世界上对于焦炭的使用情况来看，中国毫无疑问的被冠以第一的身份。而从世界范围内对焦炭进行生产的量上考虑中国也不甘落后成为了第一。在这么多的焦炭生产以及使用的过程中，煤焦油的产量也是不可小觑的，几乎每一年的产量都是介乎在600万吨到800万吨之间。 如何对这样大量的资源进行利用，使之转化成我们生活中的轻质能源燃料。本论文即通过对相关技术的论证来进行煤焦油的转化操作。

二、原料来源及性质

通过对煤进行焦化等过程使之在完成干馏以及气化等具体过程后进而得到一种液体，气味属性为刺激性的臭味，状态上为粘稠状，颜色表现为黑褐色或者黑色。煤焦油的组成成分十分的复杂，种类繁多。主要包含各种类型的苯，不饱和烃类比如：多环芳烃以及烯烃，氮化合物以及硫化合物等。

在国内的技术领域上，对煤焦油所采取的处理方法大多是分两种。一种是将煤焦油通过酸碱等技术的综合完成精制操作，使之成为质量低劣能够达到进行燃烧的油类。但是在燃烧的过程中会对大气造成严重的污染，这是因为煤焦油的组成成分中含有氮以及硫等元素组成的杂质一经燃烧后就会变成氮氧化合物以及硫氧化合物，除此之外还会会水质造成污染。另一种方法虽然能够完成转化后实现一定的效益，这是因为在对煤焦油进行处理后可以将其中的一些化学物质比如萘和酚等转化为一种能够用于防腐或者防水用的材料，但是在技术上存在很多的不完善，使得在转化的过程中会对环境造成严重的污染。

三、加工工艺

对煤焦油进行技术上的加氢，主要的目的就是为了使之变成一种燃料油关键的要求就是这种燃料油的性质上必须达到优质以及清洁。具体的是采用加氢的方法，在操作的过程中利用精制的或者是改质的催化剂完成煤焦油的精制。

本研究的技术点是基于现有的加氢工艺并在具体的实施的过程中，选择更适合完成加氢目的的精制以及改质催化剂。

1.工艺流程

将煤焦油注入到预分馏塔中，通过对煤焦油进行分馏，使得分离出粗沥青、粗柴油以及粗汽油，这其中的粗沥青可用于生产一些在管道上应用的防水以及防腐等材料。同时还会分离出小于碳五类的轻烃物质，这种烃类可用于烷类等的生产，变成相对附加值高的产品。分离出的粗柴油、汽油又会重新的被注入到固定床加氢反应器中，完成相应的氮、硫等物质的脱离。这些经过脱离后的产物再通过产品分馏塔就会变成一些清洁的燃料油。

2.加氢的原理

煤焦油中所含有的烃类物质以及各种杂原子（N、S、O），完成一定的温度的加热后，就会发生一些相应的化学反应，比如脱氢缩合以及裂解等。经过这样的处理后会产生在处理上困难的焦炭，由于这样的物质的出现会造成结垢现象的发生，主要附着在进行热交换的设备上或者是反应炉的管道上。而这种结垢会造成催化剂的活性的降低。鉴于此，必须对焦油进行加氢精制上的处理，从而对其中的烃类物质以及各种杂原子（N、S、O）进行脱离，很显然经过这样的处理后会使得催化剂的寿命变得更长。

加氢的反应条件为，13.5MPa的压强，在体积上煤焦油与氢的比例为1:2400，温度的要求为385摄氏度，相应的体积空缩：主要的精制剂为0.2h-1、金属脱离剂为0.8h-1、保护剂为0.8h-1。在满足这样的条件后，与氢气发生相应的反应，从性能上对煤焦油进行改变，完成高品质的产品的生产。其中一些反应的方程式为：

通过加氢完成硫的脱离： C12H8S+2H2C12H10+H2S

通过加氢完成氮的脱离： C5H5N+5H2C5H12+NH3

通过加氢完成烯烃的脱离： R-CH=CH2+H2RCH2CH3

通过加氢完成氢键的裂化： C10H22+H2C4H10+C6H14

四、结束语

当今我国的经济处在高速发展的状态，对于能源的需求现在也是特别的大。通过对煤焦油进行加氢工艺的处理后使之转化成轻质燃料油。不仅会对经济产生一定的效益，同时对于整个社会来说也是具有非常的贡献的。

参考文献

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第6篇：煤气化制氢技术范文

【关键词】煤焦油 加氢 工艺流程

近些年来，焦油行业得到了快速的发展，随着社会发展的建设进程不断完善，其行业内部也开始做出了调整与改革，而面对着石油资源的紧张局面，我国的液体的马达燃料需求量与日俱增，这无疑使得煤焦油加氢技术开始受到重视与欢迎，因此，为了满足社会的发展需要，加强对煤焦油加氢技术的研究与实践显得非常重要，具有一定的现实意义。

一、煤焦油加氢技术的介绍

为了不断缓解资源紧张的不良情况，进一步有效的治理环境，防止污染情况的产生，有必要加大对煤焦油加氢技术的研究开发力度，以通过安全、可靠、先进的生产技术来获得更多的资源与经济效益，而在研究煤焦油加氢技术之前，首先应该对这种工艺有所了解，这样才便于在实际的操作研究中做到有的放矢。

所谓煤焦油加氢技术，一般指的是通过把煤焦油中所含有的灰分、金属杂质以及S、O、N等原子消除，使烯烃和芳烃类化合物变饱和，从而生产出品质优良的柴油馏分与石脑油馏分的一种固定床加氢处理的技术。而根据有关调查统计，当煤焦油在被加氢之后，其生产出的石脑油中N、S含量都在50ppm以下，而柴油馏分的S含量低于50ppm，N含量则低于500ppm，那么，在了解了这门技术之后，就更加有利于研究人员的进一步分析与运用。

二、煤焦油加氢技术的研究价值

我国的社会经济建设正处于不断的发展与完善的阶段，再加上目前国际市场中的石油价格不断飙升，促使了石油产品的需求规模和数量进一步扩大，随着价格的涨幅超出了原有的预期价格，越来越多的相关企业开始考虑开发新型生产技术，进而更加充分合理的利用煤炭资源，通过从煤焦油中生产出轻质的燃料油产品，来有效增加企业的经济效益，这种合理利用煤炭资源的加工技术将大大降低了对环境的污染，在引入了加氢法工艺之后，获得了所需要的燃料油产品，并且这项工艺技术已经被顺利的应用成功，可谓十分难得。

三、影响加氢工艺处理的几点因素

（1）反应温度与压力的因素影响。在煤焦油加氢工艺操作的过程中，在加氢处理装置操作周期、产品质量与收率方面都会受到不同程度的影响，一般情况下，一旦提高了反应温度，那么其消耗氢气量以及反应速率都会加快，例如：由于温度太高致使芳烃加氢饱和深度因为催化剂的降低变得更加困难，进而促使焦炭逐渐形成，催化剂失去应有的作用，使用效率变低，与此同时，反应器压力的提高不但促使芳烃化合物加氢后变饱和，而且有效降低了催化剂的使用成本费用，增加了其使用寿命，延缓了催化剂的结焦时间。

（2）氢油体积比与体积空速的因素影响。除了上述两个影响因素之外，氢油的体积比也是其中的一个重要因素，而所谓氢油体积比一般是对加氢进料时所需要的氢气量的相对大小的说明，为加氢进料中需要的含氢量提供了可靠的依据，那么为了保证煤焦化加氢的有效性，要求需要一定量的氢油比，而且这个比重很高，其中的原因表现在通过氢油比较高，来实现反应器中存有较高纯度的氢气，确保可以维持分压，而且反应热量也会随着大量氢气散发掉，另外，提高氢气处理装置的加工能力可以利用提升反应体积空速的办法，当反应体积空速加快时，大大减少了催化剂和反应容积的使用用量，从而达到节省费用开支的目的。

四、煤焦油加氢工艺的流程

在目前的煤焦油加氢工艺中，以中低温煤油为主，在利用石油馏分油的加氢工艺基础上发展研究出来的，针对其不足之处，经过大量的实践与研究，进行了有效调整与改进，进而创造出新型的煤焦油加氢工艺，在其工艺操作的流程当中，需要注意几点问题，例如：针对加氢反应容器口处的压力一定不能大于15.0mp，体积空速为0.25-4.0h，初始的反应温度应该在300-390°之间等，同时还要保证催化剂的质量合格，有效实用，必须是专门为煤焦油加氢工艺而专门研发设计的材料，千万不可随意乱用，否则将对整个工艺流程产生不利影响，而煤焦油依然带有自身的特点，其含有的硫、氮、氧含量比较高，尤其重要的是芳烃含量也高，促使粘度、密度都相应增大，机械杂质变多，使得加工起来异常困难，当煤焦油加热到一定温度时，通常会最终反应产生焦炭，不但很难进行处理，而且严重降低了催化剂的活性，使其难以正常发挥出作用，并且导致设备产生结垢，那么在这种情况下，对其进行加氢处理显得尤为必要，而针对上述流程操作的过程，不难得出一些重要的结论，首先，煤焦油很难处理，在对其加氢处理时，进料应该是切尾煤焦油，自身所包含的沥青与金属含量都比较高，其次，燃料油可以选取柴油馏分，因为其所含有的硫氮量不高，最后，对加氢原料的有效处理，将起到很大作用，例如：通过对加氢原料的除杂处理之后，通常会使反应装置的有效运转时间延长，加快了煤焦油馏分幻化速率，进而出现可生产硫氮含量比较低，芳烃含量较高的柴油馏分，对增加生产效益十分有帮助，所以，针对煤焦化加氢工艺的探究与实践的工作还应该继续不断地改进与完善。

五、总结

综上所述，煤焦油加氢工艺技术作为一种新型的煤焦油的生产加工技术，自身具备一定的优势与特点，因而也越来越受到欢迎，并逐渐开始被广泛的应用，一旦这项工艺被有效合理地运用到煤焦油加工项目之中时，将会产生明显的效果，因此，为了环境的健康、企业的经济效益，进一步对煤焦油加氢工艺技术进行深入的分析与研究，不断总结经验教训，以保障其生产加工工艺的不断提升。

参考文献：

[1]倪晓亮，吴青. 延迟焦化-加氢裂化-催化裂化联合工艺的应用[J]. 石油炼制与化工，2002.

第7篇：煤气化制氢技术范文

关键词：甲醇； 工艺工程； 三废

中图分类号：TU996文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）04-177-001

焦炉煤气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料气，净化后的焦炉煤气除用作城市燃气外，还可以用于制造甲醇、合成氨、提取氢气和发电。若将全国每年排空浪费的约350×108m3／a焦炉煤气全用于制造甲醇，可产甲醇1600×104t/a，可大大缓解我国石油供应的紧张局面，从而带动经济高速发展[3]。

一、焦炉煤气制甲醇工艺过程

首先，焦炉煤气中含有一定量的硫、氮等污染物．需要深度净化处理，以消除对催化剂的影响；第二，煤气中含有一定的焦油、烃类组分，需要使其饱和，以减少过程升温；第三，煤气中的甲烷也需进一步转化成合成气体；第四，合成反应中一氧化碳与氢气的理论比有一定的要求，焦炉煤气中氢气含量较高，可形成多种工艺组合；最后，甲醇合成属气相反应，一般要在高压、高温、催化剂存在的条件下才能进行。

1.精脱硫

焦炉煤气中含有机和无机硫约l～3g／m3，其形态复杂，湿法脱硫后一般只能达到20mg／m3左右[5]。干法脱硫和加氢再脱硫是常用的精脱硫方法。一般采用铁钼加氢串氧化锰法，在合成氨工艺中已用多年。选择此法，在氧化锰槽后再串钴钼加氢串氧化锌工艺，以满足转化和甲醇合成触媒对硫含量的严格要求。第一加氢转化器将气体中的有机硫转化为无机硫，不饱和烃加氢饱和。第二加氢转化器将残留的有机硫彻底转化，再经中温氧化锌脱硫，使硫含量≤0.1ppm。

2.催化氧化

焦炉煤气催化氧化又称焦炉煤气增碳，是使煤气中的甲烷和烃类等通过氧化转为一氧化碳，转化工艺有蒸汽转化法、催化部分氧化法和间歇催化转化法几种。目前，常采用纯氧催化部分氧化转化工艺。对于钢铁联合企业，利用高炉煤气中的一氧化碳进行增碳，理论上也是可行的。

3.甲醇合成

甲醇催化合成按压力分类，可分为高压、中压、低压法。反应器主要是管壳式等温反应器，管内装有甲醇合成触媒，壳程为沸腾热水。本着国内加工的原则，常采用低压合成技术。反应产生的热量用来生产中压饱和蒸汽。以此控制反应温度。产品经换热冷却后，在甲醇分离器内进行气液分离。分离出的气体，一部分作为循环气进入循环压缩机，升压后与原料气混合去合成甲醇，进行下一循环；另一部分作为排放气，经洗醇塔洗涤回收甲醇后送燃料气系统。

二、甲醇精馏

由于合成产品中含有一定量的杂醇，粗甲醇须经过进一步精馏得到精甲醇。工艺采用多塔精馏。预精馏塔首先蒸去轻组分，预精馏塔底部来的甲醇液由给料泵加压送入加压塔，塔顶蒸出的甲醇蒸汽再进入常压塔再沸器二次蒸馏，甲醇蒸汽冷凝热作为常压塔热源。由常压塔再沸器出来的甲醇液再迸加压塔回流槽。一部分由加压塔回流泵加压后送回加压塔作为回流液，其余部分经精甲醇冷却器冷却到40℃作为合格产品去精甲醇槽。

参考文献：

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第8篇：煤气化制氢技术范文

关键词：褐煤　煤化工　热解提质　液化　气化

中图分类号：TD84　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)09-034-01

我国褐煤资源丰富，褐煤资源量为3194.38×108t，占我国煤炭资源总量的5.74％；褐煤探明保有资源量为1291.32×108t，占全国探明保有资源量的12.69％；主要分布于内蒙古东部、黑龙江东部和云南东部。褐煤煤化程度较低，属于低阶煤，发热量低、水分高、易风化自燃、热稳定性差，不适宜长途运输，长期以来没有得到合理应用。但是近年来褐煤产量增长迅速，并且成本低廉。褐煤的加工与利用逐步被人们所重视，本文主要探讨褐煤的煤化工技术现状及以后的发展前景。

1、褐煤的煤化工技术及应用

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学品的过程，生产出各种化工产品的工业。由于褐煤的煤化程度最低，其化学反应活性比较好，且无粘结性，褐煤的这些特性决定了它十分适宜进行就地综合加工和利用。而且煤化工技术也日趋成熟，这使得褐煤在煤化工应用中有很大的优势。目前褐煤煤化工技术主要有褐煤的热解提质，褐煤的气化，褐煤的液化等。

1.1　褐煤的热解提质

褐煤热解(干馏)提质是指在隔绝空气(或在惰性气体、或在氢气存在)条件下将褐煤加热，最终得到焦油、热解煤气和半焦产品的加工方法。热解后产生的热解煤气可以直接作为生活燃料用气或化工合成气，得到的半焦具有低灰、低硫、固定碳高的特点，可以用于合成气、电石等行业的生产，也可用作铜矿或磷矿等冶炼时的还原剂或用作炼焦配煤，也是生产活性炭等化工产品的原料。由于上个世纪70年代石油危机后，人们重新重视廉价的褐煤资源的开发利用，对褐煤热解工艺进行了研究，开发了一些新的加工工艺。国内外典型的褐煤热解工艺包括：德国的Lurqi―Ruhurgas低温热解工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、中国的多段回转炉工艺、中国固体热载体新法干馏工艺等。

1.2　褐煤的气化

褐煤的气化是指在一定温度和压力下，用气化剂对褐煤进行热化学加工，将固体的褐煤转变为煤气的过程。对所产煤气进一步深加工，可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。褐煤气化技术是洁净、高效利用褐煤的重要技术之一。它是煤炭化工合成、煤炭直接／间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。

褐煤是化学活性非常好的煤种，与烟煤和无烟煤相比，更容易气化，褐煤气化技术已经非常成熟，其气化工艺主要有固定流化床、流化床气化、气流床气化和熔浴床气化等工艺。褐煤气化在我国也已得到广泛应用，目前，有化肥厂利用小龙潭褐煤生产合成氨，沈阳加压气化厂利用沈北褐煤生产城市煤气，第一汽车制造厂用舒兰褐煤生产燃料煤气。另外大唐发电股份有限公司也规划利用内蒙古褐煤资源生产城市煤气。

1.3　褐煤的液化

煤的液化方法主要分为煤的直接液化和煤的间接液化两大类。(1)将煤在氢气和催化剂作用下通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化。裂化是一种使烃类分子分裂为几个较小分子的反应过程。因煤直接液化过程主要采用加氢手段，故又称煤的加氢液化法。(2)煤间接液化间接液化是以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化工产品的过程。

褐煤碳含量相对比较低，氢碳比高，其结构单元中含有较多的羰基，羧基，亚甲基和氧桥，具有较高的液化活性，是比较适宜直接液化的煤种。目前，我国褐煤液化投产的有云南先锋煤液化厂，采用直接液化技术，规模为年处理(液化)褐煤原煤257万t。神华集团对日本NEDOL和美国HTI工艺的技术进行集成和创新，开发了煤的直接液化工艺和新型的高效煤液化催化剂，煤的转化率和液化油产率都已达到国际领先水平，并申请了发明专利。

2、褐煤煤化工技术发展前景

我国褐煤煤化工技术发展前景主要如下：

(1)目前我国褐煤资源主要用来发电，由于褐煤本身含水量较高，所以发电厂在用褐煤发电前要进行脱水，这一过程不仅消耗大量的动力和资金，而且对褐煤资源也比较浪费，如果将褐煤资源进行煤化工加工，将使产品具有更高的附加值，更高的利用价值。

(2)由于国际性油价上涨和供油的不稳定性，使得煤化工产业发展非常迅速，可以利用煤化工技术将褐煤加工成可代替石油化工产品如柴油、汽油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料等。

第9篇：煤气化制氢技术范文

[关键词]焦炉气；利用；研究进展

中图分类号：TQ522.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0321-02

焦炉气是炼焦过程中产生的副产品，随着钢铁及炼焦行业的发展，焦化产业产生的焦炉气也逐渐增多，这不仅对环境的污染较大，而且也是对资源的浪费。近年来，国家提高焦化产业准入门槛，要求焦炉气必须合理回收利用，能否变废为宝。因此研究焦炉气的综合利用具有重大的现实意义。

1 焦炉气的组成及利用现状

焦炉气是炼焦过程中产生的可燃气体，主要分为粗煤气和净煤气。典型焦炉气的主要成分是氢气、甲烷，CO以及C2以上不饱和烃、CO2，另外还含有少量的H2S、COS、CS2、噻吩、硫醇、萘、苯等成分。焦炉气用途广泛，我国焦化产业每年产生焦炉煤气在数百亿立方米以上，大多数都无法充分利用，造成资源浪费了及环境污染，因此焦炉气的有效利用对于节能减排具有重要意义。本文主要从焦炉气生产甲醇、制合成气、制天然气及用于煤的热解和液化四个方面综述了焦炉气的综合利用。

2 焦炉气制甲醇

2.1 焦炉气合成甲醇的意义

甲醇作为一碳化工的基本原料，不仅可以用来生产烯烃、二甲醚等化工产品，而且自身还是一种清洁燃料。随着中国经济的不断发展，对甲醇的需求快速增长，甲醇的价格也逐渐上涨。用相对廉价的焦炉气制甲醇能降低甲醇的生产成本，具有重大的经济价值。

2.2 焦炉气合成甲醇的主要工艺及技术

根据所用催化剂的不同，焦炉气合成甲醇分为高压和低压两种工艺流程，低压法应用居多[1]。

焦炉气在合成甲醇过程中包括一系列的工艺技术。首先是焦炉气中硫的脱除及净化，随着环境污染的加重，人们对有害物质的排放进行了严格的规定，特别是硫氮等有害元素，它们不仅对大气造成严重的污染，而且对合成甲醇有副作用。目前，焦炉气的脱硫主要有湿法脱硫和干法脱硫，现代企业一般先采用NHD湿法脱硫，脱出大部分的无机硫和有机硫，使总硫

其次是焦炉气中CH4的转化，甲烷转化方法主要有蒸气转化法和催化部分氧化法。该工艺具有诸多优点：（1）工艺流程和设备构造简单，材料经济。（2）氧化反应的反应热提供给烃类蒸气转化反应，不需要外部提供热量，减少能耗。（3）预热反应过程中不易产生积碳。（4）焦炉气转化前的饱和塔，不仅节约了蒸气用量，而且使冷凝液得到合理的利用。

最后是甲醇合成及精馏，甲醇一般合成依靠低压甲醇合成催化剂，操作压力根据反应装置及生产规模而定，一般在7MPa左右，反应器一般采用转化率高、压缩功耗低的绝热等温混合型管壳式低压合成反应器[3]。甲醇的精馏可选用塔精馏或三塔精馏。两塔精馏工艺投资成本少，但是能耗相对较高，而三塔精馏工艺投资高但是能耗相对较低。因此规模大的装置一般采用三塔精馏工艺。实际生产中应综合考虑各个因素合理采取的精馏工艺。

3 焦炉气制合成气、天然气

3.1 焦炉气制合成气

焦炉气富含CH4和H2，变换为合成气是焦炉气合理利用的有效途径之一。焦炉气在组成上与天然气蒸汽转化工艺中一段变换的气体组成基本一致[4]，因此，天然气蒸汽转化工艺中的催化部分氧化工艺可以用于焦炉气转换[5]。焦炉气制合成气主要有非催化部分氧化和催化部分氧化工艺两种，两种工艺既存在联系又存在差别。对于非催化部分氧化工艺中，转化炉是关键的部件之一，在转化炉内存在射流区、回流区和管流区，在射流区内主要发生焦炉气燃烧的反应，在管流区和回流区主要发生焦炉气变换反应。当炉内转化温度达到1200℃时，不会发生CH4的裂解反应，造成析炭现象。长期实践研究发现对于焦炉气非催化部分氧化转化过程中转化压力的不同，氧气与焦炉气存在着一个适宜的体积比，一般0.22～0.28之间。

同非催化部分氧化法相比，焦炉气制合成气催化部分氧化法首先需要在催化剂作用下完成，催化剂一般选用镍基催化剂，以氧化镁/氧化铝作为载体。焦炉气与氧气在催化转化炉内燃烧反应，反应速度极快，其火焰属于湍流扩散火焰，由于完全燃烧反应后，混合气中的氧气耗尽后，部分甲烷未能转化，它们与水蒸气和CO2发生了进一步变换反应。变换过程中为了增加催化床层内的镍催化剂寿命，转化炉内上部温度不宜太高，一般控制在1100～1400℃之间。另外催化部分氧化法需要大量的外加蒸汽，其整体能耗液比较大，而且脱硫工艺也十分复杂。[6]

3.2 焦炉气制天然气

焦炉气制天然气是新兴的焦炉气综合利用技术，主要有两种工艺，一是通过焦炉气甲烷化来制备天然气的甲烷化工艺，二是通过焦炉煤气分离制备天然气的分离工艺。

甲烷化工艺是把焦炉气通过加入水蒸汽、多级串联、气体循环等甲烷化工艺流程，在催化剂存在的条件下合理控制反应温度，实现焦炉气的甲烷化反应。焦炉气中的CO、CO2和H2发生如下反应：

CO+3H2=CH4+H2O（g） -206kJ/mol （1）

CO2+4H2=CH4+2H2O（g） -165kJ/mol （2）

2CO=C+CO2 -173kJ/mol （3）

CH4=C+2H2 750kJ/mol （4）

以上反应中（1）（2）（3）为放热反应，移除多余的热有利于反应的进行，同时（1）比（2）更易进行反应，速度也更快；对于甲烷化反应体积是缩小的，因此反应压力增加有利于反应进行；对于反应（3）和（4）是造成析碳的主要反应，温度高时两个反应会加剧。析碳沉积在催化剂表面容易造成催化剂失活，严重影响焦炉气合成甲烷顺利进行。所以将甲烷化工艺中及时移走反应热或者抑制甲烷化反应深度是非常关键。

分离法制备天然气是通过物理法制备天然气，多采用变压吸附和深冷分离等相结合的手段，然后将 CH4深冷液化或膜分离等处理，储存和运输。杜文广等在[7]发明了一种用焦炉气作为原料生产液化天然气的方法，首先将焦炉气预处理，使其成分中所含的焦油、萘、苯等杂质得到深度净化，再经压缩、脱硫后甲烷化反应，最后深冷分离得到含CH4体积分数85%以上的液化天然气产品。刘新厚等[8]发明了一种利用膜分离与低温精馏从焦炉气中提取氢和甲烷的方法，该方法在膜分离装置中H2与CH4、N2和CO分离后，分离的氢气压缩到2.0～5.0MPa进入液氢装置得液氢。张武等[9]发明了一种焦炉气制取液化天然气的分离设备，之后又对分离工艺优化研究，提出采用低温精馏液化的方法制备液化天然气，他的分离工艺主要包括焦炉气气压缩冷却、在换热器中交换热量、在分馏塔分馏即得到液化天然气。

4 焦炉气气氛下煤的热解和液化研究

4.1 焦炉气下煤热解研究

传统的煤加氢热解工艺是在氢气气氛下对煤进行热解处理。但是H2制造成本高，价格昂贵，加之气体的净化、分离等过程操作费用高、设备投资大，因此煤加氢热解工艺发展受到了限制。长期以来，人们进行了大量的探索，但都未能从根本上解决问题。近些年来，用廉价富含氢气的焦炉气作氢源进行煤的加氢热解显示出优越的效果，不仅大幅度降低了生产成本和投资费用，而且使焦炉气充分合理的利用。

上图是兖州烟煤在焦炉气气氛下的TG/DTG曲线，从图上可以看到煤样在300～500℃出现较大失重峰，450℃左右出现最大失重峰，600～700℃又有一个小的失重峰，这与煤在氢气气氛下热解行为大致是一样的。

研究发现在焦炉气下进行煤的热解具有较好的脱硫和脱氮效果，焦油产率较高，同时得到半焦的特性与氢气气氛下所得到的性质基本一致。在国内廖洪强等[10]对在焦炉气下的煤热解进行了研究，通过在模拟焦炉气（50%CH4+50%H2）气氛下热解产品收率与相当氢压下加氢热解产品收率的比较，发现两者产品收率基本相当，说明甲烷在实验压力（0.1MPa―15MPa）和温度（793K～973K）下相当于惰性气体，对热解反应无影响。在相同压力下，煤-焦炉气共热解转化率分别介于H2和N2气氛下热解产率之间。但该产率高于相当氢压下加氢热解的转化率。在900℃左右，焦炉气气氛下热解焦油产率与纯H2气氛下热解焦油产率相当（压力相同），这说明H2与CH4在高温下存在协合作用。而纯CH4作热解气时，在较高温度下PCX有最大值，说明有甲基取代酚的作用。

4.2 焦炉气下煤直接液化研究

发展清洁高效的煤直接液化技术已成为解决石油短缺的重要途径。但是煤直接液化技术投资成本高，其一次性投资约为同等规模石油加工企业的6-7倍。一些学者也在探讨如何降低煤直接液化的成本，他们主要把重心放在廉价的替代气体的研究，包括焦炉气，甲烷气、合成气、CO和水等用于煤直接液化。但直接将真实或模拟焦炉气应用于煤直接液化的研究并不多，目前研究现状仍停留在对焦炉气中的一个或多个成分对煤直接液化特性或者分析焦炉气气氛下煤的热解特性上。氢气和甲烷是焦炉气中的主要成分，其中氢气占总体积的一半以上，活性氢的含量高。若用焦炉气作为煤直接液化的气氛，甲烷的作用是关键因素之一，但目前甲烷气在煤的热解和液化中的作用无统一认识。

Yang K.等[11]考察了甲烷和甲烷-氢气气氛对Illinosi6号煤的液化反应特性，发现甲烷和氢气在煤的液化中存在协同效应。得到的产品选择性与纯氢气气氛很接近。陈明秀等[12-13]研究发现，在氢气和甲烷混合气体气氛下，澳大利亚Millmeran煤在400℃，Ni-Mo催化剂，无溶剂参与的条件下，反应64h后，随着氢气分压的逐渐升高，油产率增加，油品中C含量及C/H比例升高，油品趋重，他认为这是由于煤分子碎片缩合成大分子碎片导致的。刘霁斌[14]在氢气和甲烷混合气体下进行胜利褐煤的直接液化，发现当H2/CH4的摩尔比大于等于3时，得到的油产率与纯氢气气氛的油产率相差不大。由于焦炉气成分复杂，直接将真实的焦炉气用于煤的直接液化报道较少，对于焦炉气在煤直接液化中的作用还需要深入研究。

H.Yamaguchi等[24]研究发现在380-440℃，杂酚油和循环溶剂，赤泥和硫质量比1：1催化下，进行煤的液化。无催化剂时，无论什么气体，煤的转化率都低于77%，氢耗小于0.2%，作者认为煤液化需要的氢主要来自煤裂解和溶剂，氢气的作用很小。而有催化剂时，氢耗增加，高于无催化剂下，同时纯氢气下的煤转化率和油产率比焦炉气下的高。

分析认为焦炉气及其中的各种成分在煤直接液化中有一定的应用可行性，但是其基础应用研究还有很多需要做的工作，将焦炉气应用于煤直接液化既有现实意义也有理论价值。将真实的焦炉气应用于煤直接液化还处于深入研究阶段，这也是未来焦炉气下煤液化的研究方向。

5 结语

本文综述了焦炉气生产甲醇、制合成气、制天然气及用于煤的热解和液化四种焦炉气合理利用的途径，特别是用于制天然气、煤的热解和液化是解决能源瓶颈的有效途径，具有广泛发展前景，同时显示出更大的经济、环境和社会效益。

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