氣化煤氣與熱解煤氣共制合成氣的多聯(lián)產(chǎn)應用的基礎研究

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)應用的基礎研究產(chǎn)應用的基礎研究首席科學家：謝克昌謝克昌太原理工大學太原理工大學起止年限：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，碳轉化率較低等問題。綜合考慮國內(nèi)外技術現(xiàn)狀，以及本多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特性，應該發(fā)展以高壓“低溫”流化床氣化為主體，耦合CFBC或近灰熔點高溫氣流床氣化，在滿足煤氣

2、化過程效率最高的熱力學和動力學條件，在降低氧耗、煤耗，達到系統(tǒng)的高轉化率的同時，匹配焦爐煤氣。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論，它包括流化床氣化與近灰熔點氣流床氣化耦合系統(tǒng)、流化床與CFBC耦合系統(tǒng)的構建及工程放大原理，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)及反應與結構尺寸的關系和影響因素、參數(shù)的優(yōu)化和模擬，以及與焦爐煤氣的工藝匹配等。涉及此關鍵科學問題的主要研究內(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)的構成和驗證，器內(nèi)的流動、傳熱、傳質(zhì)及反應與結構尺寸的關系和影響因素；加壓氣化過程數(shù)學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溫度條件下的氣化動力學工程特性研究；加壓氣化過程煤灰低熔點共融物形成機理及分離特性研究；大型高溫高壓旋風分離器的捕集效率研究、細粉流動特性及在線循環(huán)系統(tǒng)操作特性研究。1.2.2高溫炭存在下焦爐煤氣和氣化煤氣重整反高溫炭存在下焦爐煤氣和氣化煤氣重整反應規(guī)應規(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排出CO2調(diào)整H2和CO的比例達到合成單元高轉化率的要求。在本多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中采用在高溫炭體系CH4CO2重整反應將焦爐煤氣中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，從而實現(xiàn)CO2減排。在高溫炭體系中，焦爐煤氣和氣化煤氣中CH4、CO2、CO、H2、H2O和C等物種形成了一個復雜反應體系。其特點是高溫、多組分、多雜質(zhì)（焦油和S）和多

5、反應。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、孔結構和所含礦物質(zhì)種類、結構等；（2）化學反應過程、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的作用機理等；（3）焦爐煤氣、氣化煤氣在高溫炭體系中的流體力學、傳質(zhì)、傳熱規(guī)律。研究和理解這種復雜體系中高溫炭的“催化”本質(zhì)是實現(xiàn)本多聯(lián)產(chǎn)工藝低能耗免變換和CO2減排的關鍵。涉及此關鍵科學問題的主要研究內(nèi)容有：氣化煤氣與焦爐煤氣復雜體系中CH