现代煤化工技术手册

《现代煤化工行业节能降碳改造升级实施指南》重点技术与实施要点石油和化学工业规划院　韩红梅主要内容1.《实施指南》现代煤化工用能排碳现状2. 节能降碳改造升级重点技术与实施要点《实施指南》现代煤化工用能排碳现状《实施指南》现代煤化工产业范围与特征产业范围——煤制甲醇——煤制烯烃——煤制乙二醇产业特征——煤气化为龙头——化学品为目标——产业化成熟度高——产业化规模大煤化工《实施指南》现代煤化工碳排放2020年，煤制甲醇/烯烃/乙二醇合计二氧化碳排放量约2.4亿吨，占石化化工行业17%，占煤化工行业约35%产量，万吨CO2排放量，万吨2020年石化化工重点子行业碳排放分布加工能力亿方含：煤制合成氨76%天然气制合成氨含：煤制甲醇85%(含煤制烯烃的甲醇）7262885320煤化工碳流向原料煤的氢碳比低，下游合成要求的氢碳比高（全氢或2或3）中间变换反应使大量有效CO转化为无效CO2，形成工艺过程碳排放燃料煤燃烧，提供蒸汽，供压缩机透平/冰机透平/合成气压缩机透平等驱动，同时煤中的碳全部转化为CO2，形成燃动过程排放碳多氢少氢多碳少变换反应CO+H2O＝H2+CO2煤化工生产过程特点(耗能原因）✓物质频繁变化✓压力高低变化✓温度高低变化✓大量热交换✓大量动力驱动　（蒸汽驱、电驱）✓低压余热量大✓“三废”产生✓CO2产生1000~1500℃-50 ~ -60℃200~400℃~450℃210~300℃反应400~500℃再生 550~700℃主反应320~675℃高温320~350℃低温220~250℃DMO 80~150℃加氢 225 ℃低浓度CO2高浓度CO2常压/4.0/6.5/8.7MPa低压 15MPa中高压 22MPa低压5.5－8 MPa0.1－0.3 MPa2-3 MPa2-4 MPaDMO 0.5MPa加氢 3 MPa煤化工生产过程能耗分布原料煤3600备煤气化-1313粗煤气2730变换-30变换气2640净化-345净化气2610压缩-78新鲜气2610甲醇合成-479粗甲醇2109烯烃及其它1963甲醇制烯烃-83954134418401191905工艺装置CO26404公用工程及辅助设施燃料煤1935各等级蒸汽脱盐水锅炉给水循环水新鲜水电公用工程CO25418 14360321783662入口料kg标煤/t 烯烃工艺装置能源消耗出口料公用工程折能图工艺CO2排放kg/t 烯烃kg标煤/t 烯烃空分-581581氧气煤化工主要耗能工序：气化、空分、合成、净化、压缩、变换、辅助工序主要用能设备：压缩机、泵等动设备例：煤制烯烃主要耗能工序分布节能降碳改造升级重点技术与实施要点节能——节能即少用，少用即少排，少排即少治，能耗总量和强度下降——技术+意识+管理——进入全面节能时代，现有企业要加大节能力度，跟上节能标准步伐——细致、全方位、多角度、时空结合、内外结合降碳源头降碳——配合绿氢、天然气等高氢原料，与煤中的碳搭配利用中间用碳——降低变换负荷直至取消，避免CO转化为CO2，减少工艺过程CO2产生和排放产品固碳——多产含碳产品；具体应结合产品市场、技术、企业发展意愿等、综合衡量再决定、碳治理 ——捕集与封存节能降碳层次和维度行 业产业布局优化产业结构升级原料路线/企业规模/技术水平用能结构升级电驱气驱代替燃煤锅炉重大项目统筹核准/入规划/窗口指导用能标准提高单位产品综合能耗限额产业政策从严（绿色低碳）《产业结构调整指导目录》修订行业融合发展绿色金融支持增量（新建/改扩建项目）生产管理安稳长满优运行原料产品仓储物流管理综合能源管理产排污安全管理……必要技改满足能效管理政策要求升级技术/设备/自控/节能降耗措施……产业政策——符合准入技术水平——行业先进生产规模——经济规模（或以上）原料路线——绿色低碳项目选址——符合规划、进入园区用能环保——能效标杆值、环保最严格市场定位——具有竞争力存量（现有企业）企 业近期 技术+经济 可行远期 技术+经济 可行中期 技术可行、经济不可行技术经济《实施指南》重点技术加强前沿技术开发应用高性能复合新型催化剂加快研发自主化成套大型空分、大型空压增压机、大型煤气化炉示范应用合成气一步法制烯烃、绿氢与煤化工项目耦合等前沿技术开发应用加强成熟工艺普及推广绿色技术工艺：大型先进煤气化、半/全废锅流程气化、合成气联产联供、高效合成气净化、高效甲醇合成、节能型甲醇精馏、新一代甲醇制烯烃、高效草酸酯合成及乙二醇加氢、一氧化碳等温变换等重大节能装备：高效煤气化炉、合成反应器、高效精馏系统、智能控制系统、高效降膜蒸发技术、高效压缩机、变压器等能量系统优化：热泵、热夹点、热联合等余热余压利用：余热作压用于副产蒸汽、加热锅炉给水或预热脱盐水和补充水、有机朗肯循环发电公辅设施改造：新型、高效、低压降换热器，高效机泵和高效节能电机等废物综合利用：高浓度二氧化碳捕集、利用及封存试点，二氧化碳制甲醇、可降解塑料、碳酸二甲酯等产品，灰、渣资源化综合利用全过程精细化管控：强化现有工艺和设备运行维护，减少非计划启停车催化剂 + 工艺技术 + 装备 + 系统 + 余能利用 + 公辅设施 + 废物综合利用 + 运行管理高性能复合新型催化剂煤化工常用催化剂变换反应催化剂（例：宽温（耐硫）钴钼系催化剂）甲醇合成催化剂（铜基催化剂）甲醇制烯烃（MTO、MTP)催化剂各种烯烃聚合催化剂（不同类型、不同型号的聚乙烯、聚丙烯）合成气制乙二醇催化剂（CO脱氢催化剂、CO羰基合成催化剂、草酸二甲酯加氢催化剂）脱硫催化剂高性能复合新型催化剂是化学反应与化学合成的“魔术师”。

贵州理工学院教案2015 ~2016学年第二学期学院（部、中心）化学工程学院课程名称能源化工工艺学专业、年级、班级煤磷131、132主讲教师张万红教案编写说明教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。

任课教师应根据专业的培养方案，紧扣教学大纲，认真分析教学内容，切合学生实际，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。

教案编写说明如下：1、编号：按施教的顺序标明序号（每堂课一个序号）。

2、教学时数：指完成一个授课题目所用教学时间。

理论课通常以学时数为单位（一般2学时），而实践课则以学时数，天数或周数为单位。

3、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。

4、题目：标明章、节或主题。

5、教学目的要求。

6、教学重点、难点。

5、教学方式和手段。

6、教学过程（含复习旧课、引入新课、组织教学、启发思维等）。

将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排。

本部分不同专业的授课可有自己的特色。

7、讨论、思考题和作业。

8、参考资料：列出参考书籍、有关资料。

9、日期的填写系指本堂课授课的时间。

授课教案应根据专业技术领域发展、教学要求变化、学生实际水平，以及教师以往教学的课后小结、批注等进行补充、修改或重写，以保持教学内容的先进性和适用性。

请妥善保存各阶段的教案，并配合好学院的教学检查和归档等工作。

贵州理工学院教案编号：1备注：电子版的字体为宋体。

贵州理工学院教案编号：2备注：电子版的字体为宋体。

贵州理工学院教案编号：3备注：电子版的字体为宋体。

贵州理工学院教案编号：4备注：电子版的字体为宋体。

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贵州理工学院教案编号：11备注：电子版的字体为宋体。

现代煤化工新技术唐宏青第一章科学发展煤化工煤炭属低效、高污染能源。

现代煤化工必须走出一条科技含量高、资源消耗低、环境污染少、经济效益好的新的发展路子。

第二章发展煤化工的热点问题一吨原煤转化为0.20吨油（合成油品），或以一吨原煤转化为300标米甲烷（合成天然气）第三章第四章4.1 概述Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺简称TCGP。

采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点。

TCGP技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术，其核心和关键设备是气化炉。

该气化炉主要结构是采用单喷嘴下喷式的进料方式，壁炉是耐火砖。

反应后的气体采用水激冷流回收热量。

单炉容量目前最大可达日投煤量2000t，操作压力大多为4Mpa、6.5Mpa，少数项目已达到8.45Mpa。

操作温度为1350℃，产物中的有效气体（CO+H2）含量为82%。

山东鲁南化肥厂，于1993年投产。

渭河化肥厂的运煤系统在地下，输送系统是密封的，环保效果不错，有“花园式工厂”的美称。

水煤浆技术的主要优点是流程简单、压力较高、技术成熟、投资低。

不足之处是该技术对煤质有较高的限制（灰熔点〈1250℃），气化效率和碳转化率相对较低，比氧耗略高，总能耗略高，耐火砖寿命不到2年，喷嘴运行3个月要维修。

TCGP过程是水煤浆与限量的氧气进行反应，是一种非催化的部分氧化反应。

气化过程是在高温、高压、非均相、湍流条件下进行。

过程中的氧炭比、出口工艺气的水汽比、物料在气炉内的停留时间、急冷室的调节和控制以及灰水系统pH值的控制就显得尤为重要。

4.2.1 TCGP原理水煤浆与99.6%纯氧经TCGP烧嘴呈射流状进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成CO+H2（合成气）。

4.2.2 TCGP的主要影响因素（1）煤质的影响。

水煤浆具有较高的浓度（58%～65%）、较好的稳定性（煤浆不易分层沉降）及较好的流动性（黏度〈1200mPa·S）。

原煤：较好的反应活性；较高的发热量；较好的可磨性；较低的灰熔点；较好的黏温特性；较低的灰分；进磨机的煤粒度合适。

教学大纲《现代煤质技术》教学大纲一、性质与任务本书根据现代煤化工项目目前集中出现的煤质相关问题，运用理论与实践相结合的方法，全面阐述了现代煤质技术在项目前期资源选择、运营管理等方面需要注意的问题及当前在煤化工项目设计中需要解决的迫切问题的途径与方法，具有较强的针对性。

主要包括中国煤炭资源概况、煤炭转化工艺对煤质的要求、现代煤化工项目设计煤种和校核煤种、煤化工项目煤质的均质化举措、现代煤化工煤质标准化、新型煤炭加工提质技术等内容。

本书强调理论与实践一体化原则，将实际工作中的具体问题以案例的方式引入到教材中去，以案例为主线，将案例教学贯穿于全书。

根据所用到的知识点，一步步深入展开介绍，并在每个章节采用不同的案例详细生动地分析，做到简洁明了、通俗易懂，增强学生的实际应用能力。

二、目的要求（一）知识目标：（1）初步了解现代煤质技术的知识体系，包括中国煤炭资源概况、煤炭转化工艺对煤质的要求；（2）熟悉现代煤质技术工作的主要内容；（3）熟悉现代煤化工煤质标准化；（4）熟悉企业现代煤化工项目设计煤种和校核煤种的主要内容；（5）掌握新型煤炭加工提质技术的基本方法；（二）能力目标（1）在初步了解现代煤质技术知识体系的基础上，有进一步学习现代煤质技术知识的能力；（2）能初步分析与判断煤炭转化工艺对煤质的要求的能力；（3）能够发现、分析管理中存在的问题，并提出相应的解决方案。

（三）综合素质：（1）明确任何社会一个人都必然处于某一管理系统之中，无论是管理者，还是被管理者，都必须接受管理规范的约束；（2）每一个人的职业提升和发展都要以具备一定的管理知识为基础。

三、教学内容安排本课程总学时72学时，其中理论课44学时，实验课0学时，习题课10学时，考试4学时，复习4学时，机动6学时，劳动实践4学时。

各章教学时数安排及考核方式如下表：四、选用教材和参考书1.教材现代煤质技术，白向飞，丁华主编，中国石化出版社，2016年10月2.参考书（1）煤矿安全规程，中国法制出版社，2016年4月（2）煤质及化验知识问答第三版，陈文敏,丁华,刘淑云主编，化学工业出版社， 2016年3月（3）煤质分析应用技术指南第二版，李英华主编，中国标准出版社，2009年3月（4）化工生产技术（第二版），陈群主编，化学工业出版社， 2015年5月五、本课程与其他课程的关系现代煤质技术是应用化工技术专业及煤炭深加工与利用专业的重要专业基础课，它与有机化学、仪器分析、工业分析等课程密切相关。

大唐国际煤化工项目筹备处 煤化工工艺手册目录1、煤化工产业发展状况综述 (2)2、气化炉介绍 (8)Destec气化炉（气流床） (12)高温温克勒气化炉（HTW）（流化床） (13)鲁奇干法排灰炉（移动床） (14)MBEL气化炉（流化床） (16)Prenflo气化炉（气流床） (17)Shell气化工艺（气流床） (17)德士古气化工艺（气流床） (19)3、气化工艺的选择 (22)4、国内外煤气化工艺概况 (25)5、现代煤气化工艺介绍 (27)国际煤气化工艺技术 (27)一、荷兰壳牌（SHELL）粉煤加压气化工艺 (27)二、美国德士古（TEXACO）水煤浆加压气化工艺 (45)三、美国DYNEGY公司的DESTEC加压气化工艺 (55)四、德国KRUPP UHDE公司的普伦弗洛(PRENFLO)粉煤气化技术（加压K－T法） (66)五、德国鲁奇（LURGI）粉碎煤加压气化工艺 (73)六、德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化工艺 (98)国内煤气化工艺技术 (122)一、恩德粉煤气化技术 (122)二、西安热工研究院-两段式干煤粉加压气化技术 (133)三、中国航天科技集团公司第十一研究所HT-L煤气化技术 (138)四、华东理工大学-多喷嘴对置水煤浆气化技术 (151)五、西北化工研究院-多元料浆气化工艺 (153)6、国内外现代煤气化工艺的简要评述 (157)7、我厂煤气化工艺选择的建议 (161)附录： (165)煤化工产业科技发展现状 (165)国企挺进新煤化工时代 (184)壳牌煤气化技术在中国的应用 (188)1、煤化工产业发展状况综述我国是一个煤炭资源丰富，油、气资源相对不足的大国，目前已发现煤炭资源量超过1万亿吨，占我国化石能源资源的90%以上。

它不仅是重要的工业燃料，同时还是重要的化工原料。

但除煤的焦化和气化之外，其他深度化学转化一直未实现大规模商业运营。

进入21世纪，环保受到前所未有的重视，洁净能源安全稳定的供应也成为经济持续发展的重要条件，这都为煤化工提供了难得的发展机遇。

现代煤化工技术手册2004年3月288.00本手册全面介绍了煤炭转化及煤化工的新技术、新工艺、新材料、新设备，全面探讨了煤炭作为能源与化工原料的利用化学及方法。

手册共分11篇，54章近282万字。

详细介绍煤田地质，煤的储运、燃烧、气化、焦化、液化的方法及物化基础、工艺流程、工艺条件选择，主要设备结构与材质及其相关的环保、安全、仪表自控等的公用工程。

手册内容有以下特点。

①技术先进，方法全面。

反映了20世纪国际煤化工的现代技术水平；如气化技术中流化床水煤浆加压气化，粉煤加压气化，流化床的灰熔聚炉气化技术、煤的地下气化技术等；焦化中焦油煤化工产品的分离与提取技术，煤液化的直接与间接液化技术等。

②全书理论联系实际，内容实用、可操作性强。

③煤的利用涉及面广，如燃煤气化联合循环发电、燃料电池、碳素材料、由合成气制取氨、甲醇、二甲醚、低碳醇和羟基合成多种化工产品等均有介绍。

④手册中有大量图解、数据、公式，文字通达。

⑤手册是权威性专著，国内第一次问世。

作者集中了全国一流的专家、学者。

煤化工专业实训指导2005年1月19.00本书是教育部高职高专规划教材，是根据教育部对高职高专教育人才培养工作的指导思想编写的。

本书是煤化工专业的一门具有重要实践意义、培养学生实践技能、应用技能的实训教材。

内容精选了煤化工企业中典型的、重要的生产岗位进行介绍，力求对学生更加具有明确的指导意义。

本书根据煤化工专业培养计划，从煤化工专业在实际生产中的各个重要设备、主要的工艺流程、关键的控制点的实际操作规程到实际操作的工艺指标控制，作为本教材的突出方向。

内容包括实训的基本要求、实训安全规程，洗煤、炼焦、煤气化、炼焦产品回收与精制岗位实训指导。

本教材是煤化工专业课教材之一。

主要适用于受高等职业技术教育的学生，供煤化工企业工程技术人员参考，也可作为煤化工企业技术工人岗位培训的参考教材。

煤化工安全与环保2005年2月21.00书是教育部高职高专煤化工专业规划教材之一。

《煤化工生产技术》课程标准一、课程定位煤化工工艺学是应用化工技术专业的专业选修课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。

通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工生产技术的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。

二、工作任务和课程目标（一）工作任务及职业能力本课程主要任务是培养煤化工生产一线的化工产品生产工艺管理与操作，其工作任务包括：工艺条件控制；化工产品生产操作；原料消耗分析等。

课程内容是煤化工产品生产工艺管理与操作岗位要完成的工作任务。

课程通过项目化教学，培养学生学会运用其知识、技能解决产品生产中的实际问题，以及积极进取，团结协作、实事求是、用心做事的工作态度。

工作任务与职业能力分析表（二）课程目标学生完成本课程学习后，学生将具备煤化工生产技术的基本理论和基本知识，对煤化工生产的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解。

以煤化工生产过程的开发思想和思路为重点，能运用其知识、技能对工艺过程进行分析，对煤化工产品生产中的实际问题提出改进建议，职业态度端正，并具备可持续发展能力。

其具体目标如下：知识目标①能讲述煤化工过程分析与产物的分离与提纯的方法；②学会煤化工产品信息和文献资料获取方法；③能正确讲述常见煤化工产品生产原理、生产工艺流程；④对煤化工生产的原料选择、工艺路线的分析与选择、催化剂的选择与使用、主要设备的选择、生产操作与控制及化工工艺的实现等有深刻的理解；⑤能正确讲述煤化工生产中的安全要求与三废治理方法。

《现代煤化工技术手册》作者：编委会出版社：化学工业出版社开本：16开上中下三册精装定价800元优惠价：480元手册共分11篇，54章近318万字。

详细介绍煤田地质，煤的储运、燃烧、气化、焦化、液化的方法及物化基础、工艺流程、工艺条件选择，煤化工的主要设备结构与材质及其相关的环保、安全、仪表自控等的公用工程。

手册内容有以下特点。

①技术先进，方法全面。

反映了21世纪国际煤化工的现代技术水平；如气化技术中气流床水煤浆加压气化，干粉煤加压气化，流化床的灰熔聚炉气化技术、煤的地下气化技术等；焦化中焦油煤化工产品的分离与提取技术，煤液化的直接与间接液化技术等。

②全书理论联系实际，内容实用、可操作性强。

③煤的利用涉及面广，如煤气化联合循环发电、燃料电池、碳素材料、由合成气制取氨、甲醇、二甲醚、低碳醇、低碳烯烃、乙二醇和羟基合成多种化工产品等均有介绍。

④手册中有大量图表、数据、公式，文字通达。

⑤ 手册是权威性专著，集中了全国一流的专家、学者。

本手册可供煤炭、煤化工领域的科研、设计、生产的工程技术人员使用；也可供相关专业大中专院校师生参考目录第一篇绪论第一章煤炭在能源中的地位第二章现代煤化工及洁净煤技术第三章现代煤化工重点产品第四章现代煤化工发展模式第二篇煤炭及其储存运输、洗选与加工第一章煤的组成和性质第三章煤焦的储存、运输及制备第四章型煤的制造第五章水煤浆制备第三篇煤的燃烧第二章煤燃烧数学物理模型第三章煤炭燃烧设备第四章煤燃烧的环保控制第四篇煤炭的气化第一章煤炭气化的物理化学基础及气化技术分类第二章常压固定床气化第三章碎煤固定层加压气化生产过程第四章流化床煤气化第五章干法气流床煤的气化第六章湿法气流床加压气化第七章多喷嘴对置式气流床水煤浆气化技术第八章地下煤气化第九章多元料浆新型气化技术第十章煤制代用天然气（SNG）第十一章其他煤气化方法第十二章空气分离第五篇煤炭的焦化第一章煤炭的热解技术第二章煤的焦化技术第三章煤焦油及深加工第四章焦炉煤气及其利用第五章循环流化床煤热电气焦油多联产技术第六篇煤气的净化第一章煤气的除尘第二章湿法脱硫第三章干法脱硫第五章煤气中砷的脱除第七篇煤的直接液化第一章煤直接液化的基本原理第二章煤炭直接液化工艺第三章液化油提质加工第四章煤直接液化主要设备第五章中国煤直接液化的研究与开发第六章神华集团煤直接液化示范项目第八篇煤炭间接液化第一章概述第二章CO加H合成液体燃料第三章CO加H合成低碳醇第四章中国煤基合成油工业技术开发进展第五章CO加H合成二甲醚第九篇煤转化后的产品及综合利用第一章电石及乙炔第二章合成氨及下游产品第三章甲醇及下游产品第四章甲醇制低碳烯烃第五章合成氨、甲醇聚结式分离系统第六章杭州林达均温甲醇合成反应器第七章羰基合成产品第八章碳素材料第九章整体煤气化联合循环发电第十章燃料电池第十一章其他产品第十篇煤化工对环境的影响及治理第一章煤化工相关废水处理技术第二章煤化工相关废气处理技术第三章煤化工炉渣和粉煤灰的第四章煤化工相关环境标准第十一篇煤化工工程的仪表与自控第一章德士古（Texaco）水煤浆气化工艺装置的仪表与自控第二章灰融聚流化床粉煤气化工艺装置的仪表与自控附录一法定计量单位与非法定计量单位换算因数附录二常用单位换算表附录三物性参数附录四各国标准筛系对照表。