煤气化的原理

发生的主要反应方程式有：C+O2=CO2；2C+O2=2CO；C+H2O=CO+H2；C+2H2O=CO2+2H2；CO+H2O=CO2+H2；CO+3H2=CH4+H2O，还有很多中间反应。煤的气化是一个很复杂的过程，煤气化过程的两类主要反应：燃烧反应和还原反应。

煤炭气化

煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。对此气体产品进行进一步加工，可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。经气化，煤的潜热将尽可能多地变为煤气的潜热。

3.1固定床气化

固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。

固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。

3.2流化床气化

流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原料，这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。

流化床气化炉常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB是PFBC的气化部分）等。

3.3气流床气化

气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化，残渣以熔渣形式排出。在气化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤

煤炭气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体.

简单点说煤液化确实就是使煤这种复杂的物质在一定条件下转变成液态芳香烃类包括沥青、油类，这中间产物也会包括气态物质（但这不算气化）煤液化主要分为间接液化和直接液化。煤的直接液化是煤在适当的温度和压力下，催化加氢裂化生成液体烃类及少量气体烃，脱除煤中氮、氧和硫等杂原子的过程（这是传统液化，现在有人在做加氧制油的液化）。煤炭间接液化是指以煤为原料先经气化制合成气（CO+H2），再在催化剂的作用下，F-T(费托)合成，生成烃类产品和化学品的过程可以看出煤液化可以减少污染，并且将储量相对丰富的煤（包括褐煤）制备成人类需要的化工原料和石油，是解决石油枯竭的一个办法。也有人将煤液化定义为将煤转化成燃料和化工品。这样除了上面说的直接液化和加氢液化之外，煤的轻度氧化制备小分子酸（通常是化工原料，香草酸，苯羧酸）也可认为煤液化一种。气化是通过煤和水反应生成主要是氢气和一氧化碳的合成气，液化是在高温高压条件下通过加氢使煤转化为液体燃料。煤的气化，目前工业上有：水煤浆气化、干粉气化等。就水煤浆气化来说：从块煤-磨煤（磨机）-制浆（调节剂）-燃烧（激冷水）-粗煤气（以及一些别的成分）。这就是一个大概流程。煤的气化，可以看一下德士古、华陆公司的一些相关资料介绍。（关于设备，目前国内的清华炉，感觉不错。）

煤的气化和煤的液化都是化学变化。

煤的气化指煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程。有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固/液混合燃料气化等。

煤的液化指煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化。

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。

煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、固、液三相产物的过程。

煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气－固反应和均相的气相反应。不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。

参考资料来源：百度百科-煤炭气化

百度百科-煤炭液化

煤的气化和煤的液化都是化学变化。煤的气化指煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程。有固体燃烧气化、液体燃料气化、气体燃烧料气化及固/液混合燃料气化等。

煤的液化指煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料，或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化。

煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类。

(1)煤直接液化：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、醇类燃料和化学品的过程。

早在20世纪20年代，美国就已开始采用煤炭气化装置生产气态燃料。30年代初，美国有11000台煤炭气化装置进行生产。二次大战后，因受廉价石油和天然气的影响，煤炭气化工厂纷纷停工和倒闭。70年代以后美国又开始积极研究煤炭气化技术，尤其是煤炭气化发电技术。

美国的煤炭气化技术有移动床气化装置、流体床气化装置、夹带气化装置三大类。煤炭的综合气化装置具有第二代气化技术的特点，能保证发电厂机组发电能力达到100～300兆瓦，可与现有的商业性发电厂竞争。配备现有燃气轮机的综合气化联合循环系统与常规煤蒸汽发电厂相比，前者效率更高，热耗更小，投资费用更少。美电力研究所和电力工业部门因此在加州巴斯托附近建造一座100兆瓦的煤炭气化发电厂。这种方式将成为世界各国极为有利的选择方式。

煤炭气化工艺可按压力、气化剂、气化过程供热方式等分类，常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有：

1) 固定床气化：在气化过程中，煤由气化炉顶部加入，气化剂由气化炉底部加入，煤料与气化剂逆流接触，相对于气体的上升速度而言，煤料下降速度很慢，甚至可视为固定不动，因此称之为固定床气化；而实际上，煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的，比较准确的称其为移动床气化。

2) 流化床气化：它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。

3) 气流床气化。它是一种并流气化，用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内，也可将煤粉先制成水煤浆，然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应，灰渣以液态形式排出气化炉。

4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内，把一部分动能传给熔渣，使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。此气化工艺已不再发展。

以上均为地面气化，还有地下气化工艺。