氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究

1、項目名稱：氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯(lián)氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究產(chǎn)應(yīng)用的基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家：謝克昌謝克昌太原理工大學(xué)太原理工大學(xué)起止年限：2005.122005.12至2010.112010.11依托部門：教育部教育部單爐處理能力低；（2）飛灰?guī)С鲚^多，碳轉(zhuǎn)化率較低等問題。綜合考慮國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀，以及本多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特性，應(yīng)該發(fā)展以高壓“低溫”流化床氣化為主體，耦合CFBC或近灰熔點(diǎn)高溫氣流床氣化，在滿足煤氣

2、化過程效率最高的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，在降低氧耗、煤耗，達(dá)到系統(tǒng)的高轉(zhuǎn)化率的同時，匹配焦?fàn)t煤氣。為此，必須建立雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中煤的大規(guī)模氣化工程理論基礎(chǔ)論，它包括流化床氣化與近灰熔點(diǎn)氣流床氣化耦合系統(tǒng)、流化床與CFBC耦合系統(tǒng)的構(gòu)建及工程放大原理，大型加壓流化床氣化爐及其耦合系統(tǒng)內(nèi)的流動、傳熱、傳質(zhì)及反應(yīng)與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系和影響因素、參數(shù)的優(yōu)化和模擬，以及與焦?fàn)t煤氣的工藝匹配等。涉及此關(guān)鍵科學(xué)問題的主要研究內(nèi)容有：加壓大尺寸流化床及與氣流

3、床耦合煤氣化系統(tǒng)的構(gòu)成和驗(yàn)證，器內(nèi)的流動、傳熱、傳質(zhì)及反應(yīng)與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系和影響因素；加壓氣化過程數(shù)學(xué)模型建立及操作參數(shù)優(yōu)化和分析；中國典型動力煤種和流化床飛灰半焦在高壓近灰熔點(diǎn)溫度條件下的氣化動力學(xué)工程特性研究；加壓氣化過程煤灰低熔點(diǎn)共融物形成機(jī)理及分離特性研究；大型高溫高壓旋風(fēng)分離器的捕集效率研究、細(xì)粉流動特性及在線循環(huán)系統(tǒng)操作特性研究。1.2.2高溫炭存在下焦?fàn)t煤氣和氣化煤氣重整反高溫炭存在下焦?fàn)t煤氣和氣化煤氣重整反應(yīng)規(guī)應(yīng)規(guī)律及無

4、律及無變換調(diào)氫變換調(diào)氫在以煤化為源頭的單純的合成過程中，合成氣要通過變換反應(yīng)排出CO2調(diào)整H2和CO的比例達(dá)到合成單元高轉(zhuǎn)化率的要求。在本多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中采用在高溫炭體系CH4CO2重整反應(yīng)將焦?fàn)t煤氣中CH4和氣化煤氣中CO2重整來調(diào)整合成氣中H2和CO的比例，無需變換反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)CO2減排。在高溫炭體系中，焦?fàn)t煤氣和氣化煤氣中CH4、CO2、CO、H2、H2O和C等物種形成了一個復(fù)雜反應(yīng)體系。其特點(diǎn)是高溫、多組分、多雜質(zhì)（焦油和S）和多

5、反應(yīng)。在這個體系中有許多影響因素，如（1）高溫炭的原始煤種、比表面積、孔結(jié)構(gòu)和所含礦物質(zhì)種類、結(jié)構(gòu)等；（2）化學(xué)反應(yīng)過程、CO2、CH4的吸附、解離和脫附以及在這些過程中，高溫炭（或礦物質(zhì)）與CO2的作用機(jī)理等；（3）焦?fàn)t煤氣、氣化煤氣在高溫炭體系中的流體力學(xué)、傳質(zhì)、傳熱規(guī)律。研究和理解這種復(fù)雜體系中高溫炭的“催化”本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)本多聯(lián)產(chǎn)工藝低能耗免變換和CO2減排的關(guān)鍵。涉及此關(guān)鍵科學(xué)問題的主要研究內(nèi)容有：氣化煤氣與焦?fàn)t煤氣復(fù)雜體系中CH