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煤氣化制氫技術范文1

關鍵詞：芪參二蓮湯；肝纖維化；細胞外基質；基質金屬蛋白酶-1；金屬蛋白酶抑制劑-1；大鼠

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2017.05.013

中圖分類號：R285.5 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5304（2017）05-0052-05

Effects of Qishen Erlian Decoction on Serum MMP-1 and TIMP-1 in Liver Fibrosis Model Rats YUAN Xing-xing1， GUO Lei2， WANG Bing-yu1， YANG Lei1， LIU Chang-fa1， ZHANG Ya-li1 （1. Nangang Branch of Heilongjiang Academy of Traditional Chinese Medicine， Harbin 150001， China； 2. Qiqihar Hospital of Traditional Chinese Medicine， Qiqihar 161000， China）

Abstract： Objective To investigate the effects of Qishen Erlian Decoction on serum MMP-1 and TIMP-1 levels in thioacetamide （TAA） induced liver fibrosis rats； To discuss its mechanism of action. Methods Liver fibrosis model was created by the TAA gavage method. 120 SD male rats were randomly assigned to control group， model group， colchicine group， Qishen Erlian Decoction low-， medium- and high-dose group （20 in each group）. Each medication group was given relevant medicine for gavage. Control group and model group were given the same amount of normal saline for gavage， once a day for 5 weeks. HE staining and Masson trichrome staining were used to observe the pathological changes in liver tissue and liver tissue damage. Biochemistry， radioimmunoassay， and ELISA were used to detect the serum liver function， hepatic fibrosis index， MMP-1 and TIMP-1 levels. Results Compared with the model group， serum ALT， AST， TBIL， γ-GGT， HA， LN， Ⅳ-C and PCⅢ levels， MMP-1 and the ratio of MMP-1/TIMP-1 increased significantly and level of TIMP-1 decreased significantly in Qishen Erlian Decoction groups， with statistical significance （P

Key words： Qishen Erlian Decoction； liver fibrosis； extracellular matrix； MMP-1； TIMP-1； rats

肝纖維化是在體內有害因素的持續刺激下，肝臟內彌漫性細胞外基質（ECM）的合成和降解失去平衡的一種病理變化，屬于肝損傷后組織修復過程中的一種代償反應，也是肝硬化發展的必經階段。而基|金屬蛋白酶類（MMPs）和金屬蛋白酶抑制劑（TIMP）兩者的平衡在ECM的合成與降解中發揮重要作用。有研究發現，通過對MMPs/TIMPs平衡的干預，可抑制ECM合成，促進其降解，故其已成為逆轉肝纖維化的重要方法[1]。芪參二蓮湯為黑龍江省中醫藥科學院著名肝病專家張雅麗教授治療肝纖維化經驗方，具有益氣扶正、活血解毒、化痰通絡的功效。我們前期研究發現，芪參二蓮湯可通過減輕炎性細胞因子對肝細胞的直接損傷，抑制炎癥向肝細胞浸潤，具有明顯的抗炎、保肝及調節免疫的功能，對肝纖維化具有一定拮抗作用[2-4]。為了進一步探究其對肝纖維的逆轉作用，本實驗采用硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）灌胃法制備肝纖維化模型，通過檢測大鼠肝功能、肝纖維化指標，監測ECM代謝因子MMP-1、TIMP-1水平及其比值變化，探討芪參二蓮湯對大鼠肝纖維化的作用機制。

1 材料與方法

1.1 動物

SPF級SD大鼠120只，雄性，2月齡，體質量（200±20）g，黑龍江中醫藥大學實驗動物中心，動物合格證號[黑動字第]P00102005。飼養于黑龍江省中醫藥科學院實驗動物中心，室溫18～25 ℃、相對濕度50%～60%、人工12 h晝夜循環照明環境，分籠飼養，自由攝食飲水。

1.2 藥物

芪參二蓮湯（黃芪15 g，茵陳蒿10 g，虎杖10 g，西洋參10 g，半邊蓮10 g，半枝蓮10 g，貓爪草10 g，石見穿10 g，女貞子15 g，墨旱蓮15 g，五味子15 g，甘草15 g），上述飲片購自黑龍江省中醫藥科學院中藥房，本院煎藥室制備并濃縮；秋水仙堿片，昆明制藥集團股份有限公司，0.5 mg/片，批號201410213，用前研細粉過100目篩，用蒸餾水配成混懸液。TAA，上海麥克林生化科技有限公司，批號MFCD00008070。

1.3 主要試劑與儀器

丙氨酸氨基轉移酶（ALT）試劑盒、天門冬氨酸氨基轉移酶（AST）試劑盒，中生北控生物科技股份有限公司，批號20142301、20141161；總膽紅素（TBIL）試劑盒，上海榮盛生物藥業有限公司，批號20140806107；γ-谷氨酰轉酞酶（γ-GGT）檢測試劑盒，桂林優利特醫療電子集團公司，批號25120784；透明質酸（HA）、層黏連蛋白（LN）、Ⅲ型前膠原（PCⅢ）、Ⅳ型膠原（Ⅳ-C）試劑盒，南京建成生物工程研究所，批號20100514；大鼠MMP-1、TIMP-1 ELISA試劑盒，美國RapidBio Lab. Calabasas，批號分別為13070822、13070866；Masson三色染色試劑盒，南京森貝伽生物科技有限公司，批號20140514。石蠟切片機（RM2145，德國Leica），石蠟包埋機（EG1140，德國Leica），熒光顯微鏡（DM1L，德國Leica），酶標儀（Benchmark plus型，美國Bio RAD），全自動生化分析儀（日立7600-020，日本HITACHI），CO2培養溫箱（3949型，美國Forma Scientific）。

1.4 分組、造模與給藥

大鼠適應性飼養1周后，按體質量隨機分為正常組、模型組、秋水仙堿組和芪參二蓮湯低、中、高劑量組，每組20只。除正常組大鼠常規飼養外，余組大鼠采用TAA灌胃法制造肝纖維化模型[5-8]，隔日1次，連續7周。藥物組按照秋水仙堿（0.105 g/kg）和芪參二蓮湯低（5 g/kg）、中（10 g/kg）、高（15 g/kg）劑量灌胃給藥，正常組和模型組給予等量生理鹽水灌胃。給藥體積均為8 mL/kg，每日1次，連續5周。

1.5 標本制備

實驗結束后，所有大鼠腹腔注射3%戊巴比妥鈉（1 mL/100 g）麻醉，靜脈取血，靜置，5000 r/min離心7 min，收集血清，-80 ℃冰箱保存備用，于肝左葉距邊緣0.5 cm處取2塊1 cm×1 cm×0.5 cm大小組織塊。

1.6 指標檢測

1.6.1 肝組織病理形態 HE染色將肝組織切片經二甲苯Ⅲ、二甲苯Ⅱ、二甲苯Ⅰ、100%乙醇Ⅱ、100%乙醇Ⅰ、95%乙醇、90%乙醇、80%乙醇、70%乙醇、50%乙醇、蒸餾水、蘇木素染液、鹽酸乙醇溶液、清水、清水、氨水溶液、伊紅染液、蒸餾水、50%乙醇、70%乙醇、80%乙醇、90%乙醇、95%乙醇、100%乙醇Ⅰ、100%乙醇Ⅱ、二甲苯Ⅰ、二甲苯Ⅱ、二甲苯Ⅲ后入通風櫥封片。Masson染色切片將肝組織脫蠟、蘇木素染、流水稍洗、1%鹽酸乙醇分化、流水沖洗、麗春紅酸性品紅液染、蒸餾水、1%磷鉬酸水溶液、2.5%亮綠液染色、1%冰醋酸、95%乙醇、100%二甲苯。鏡下觀察肝臟組織病理形態及肝損傷程度。

1.6.2 肝功能檢測 采用全自動生化分析儀，對血清ALT、AST、TBIL、γ-GGT進行檢測。

1.6.3 肝纖維化指標檢測 放射免疫分析法檢測血清HA、LN、PCIII、Ⅳ-C含量，嚴格按照試劑盒說明書進行操作。

1.6.4 血清基質金屬蛋白酶-1及其抑制劑測定 采用ELISA試劑盒及酶標儀測定大鼠血清MMP-1、TIMP-1含量，取出96孔板，設置標準品孔、空白孔、模型孔、秋水仙堿孔和芪參二蓮湯低、中、高劑量孔，加入標準品50 μL預計的標準品濃度梯度；按照順序在待測樣本孔中加入待測樣本10 μL，再加樣本稀釋液40 μL，重復洗板3次后加酶標工作液，然后按順序每孔先加入顯色劑A液50 μL，再加入顯色劑B液50 μL，于37 ℃恒溫箱中避光顯色15 min。用酶標儀檢測。

1.7 統計學方法

采用SPSS19.0統計軟件進行分析。實驗數據以―x±s表示，采用方差分析，組間兩兩比較用LSD法檢驗，等級資料多組獨立樣本用秩和檢驗。P

2 結果

2.1 一般情況

正常組大鼠與芪參二蓮湯高劑量組營養狀況良好，飲食和體態正常，反應靈敏，眼光有神，皮毛密集伴有光澤，體質量自然增加。余各組大鼠一般情況差，飲食少，皮毛發黃黯淡無光，伴輕度脫毛，潮濕成縷，體形消瘦，反應遲鈍，煩躁易激惹。實驗過程中大鼠部分死亡，原因可能為灌胃損傷或對藥物耐受性差異等，模型組大鼠死亡3只，秋水仙堿組和芪參二蓮湯低、中劑量組各死亡2只。

2.2 芪參二蓮湯對大鼠肝臟組織病理形態的影響

HE染色結果顯示，正常組大鼠肝組織的肝小葉完整，肝細胞排列整齊，肝細胞圍繞中央靜脈呈放射狀排列，無變性壞死，未見纖維組織增生；模型組肝小葉結構破壞，肝細胞索排列紊亂，肝細胞變性，部分壞死，伴有炎性細胞浸潤，纖維組織大量增生；各給藥組肝臟損傷程度均較模型組明顯減輕，肝小葉結構破壞減輕，肝臟膠原纖維增生減輕，肝細胞水腫好轉，變性情況明顯改善，炎細胞浸潤減少，其中以芪參二蓮湯高劑量組肝臟結構改善最為明顯。結果見圖1。

Masson染色結果顯示，正常組大鼠肝細胞索排列整齊，在匯管區與間質的小血管壁上少量藍色的膠原纖維分布；模型組膠原纖維明顯增多，多分布在匯管區和血管周圍，形成纖維間隔，破壞肝小葉結構；各給藥組均較模型組減輕，膠原纖維組織增生均有不同程度的減少，纖維化程度有明顯好轉，部分較細的藍色纖維走行于血管周圍，其中以芪參二蓮湯高劑量組肝臟結構改善最為明顯。結果見圖2。

2.3 芪參二蓮湯對模型大鼠血清肝功能的影響

與正常組比較，模型組ALT、AST、γ-GGT、TBIL水平顯著升高（P

2.4 芪參二蓮湯對模型大鼠血清肝纖維指標的影響

與正常組比較，模型組HA、LN、Ⅳ-C、PCⅢ水平顯著升高（P

2.5 芪參二蓮湯對模型大鼠血清基質金屬蛋白酶-1及其抑制劑-1水平的影響

與正常組比較，模型組MMP-1、MMP-1/TIMP-1比值顯著降低（P

3 討論

中醫學認為，肝纖維化屬“積聚”“Y瘕”范疇，其病機為絡氣不足，氣虛血瘀，外感濕熱久羈，凝聚成痰，發為本病證。故肝纖維化多為本虛標實，虛實夾雜。芪參二蓮湯用藥以益氣扶正為主，兼以解毒化痰逐瘀。本方重用黃芪，其為補藥之長，氣充帥血，祛瘀散結；西洋參、五味子、墨旱蓮、女貞子滋補肝腎、活血通絡，養血以柔肝體；半邊蓮、半枝蓮清利濕熱；石見穿、貓爪草化痰散結，解毒化瘀；茵陳蒿、虎杖、甘草散瘀退黃，清血分肝絡之毒。綜觀全方，扶正祛邪，扶正不助邪，逐瘀與化痰并行，共奏益氣扶正、活血解毒、化痰通絡之功。

本課題結合肝臟組織病理學、肝功能、肝纖維化四項檢測，對芪參二蓮湯治療肝纖維化的療效進行研究，通過HE與Masson染色聯合對照觀察。結果顯示，正常組大鼠肝臟組織均無明顯異常改變；模型組肝小葉結構破壞，肝細胞索排列紊亂，肝細胞變性，部分肝細胞壞死，伴有中性粒細胞及淋巴細胞浸潤，纖維組織大量增生，個別大鼠可見假小葉形成；各給藥組肝臟損傷程度均較模型組減輕，而且芪參二蓮湯能夠明顯改善肝纖維化大鼠ALT、AST、TBIL、γ-GGT及HA、LN、Ⅳ-C、PCⅢ水平，其中以芪參二蓮湯高劑量組療效最佳。

肝臟的ECM過度沉積形成肝纖維化，而ECM在肝內過度沉積不僅僅是由于ECM合成增多，更大程度上是由于ECM降解減少[9]。然而，機體主要是通過MMPs與TIMPs的動態平衡來調節ECM的生成和降解，MMP-1能降解纖維化肝組織中ECM的主要成分Ⅰ、Ⅲ型膠原，而ECM主要是Ⅰ、Ⅲ型膠原的沉積[10]。TIMP-1可抑制MMP-1的活性，導致ECM降解減少。當MMP-1和TIMP-1比例失調時，導致膠原酶活性減弱，使肝組織內膠原代謝紊亂，Ⅰ、Ⅲ型膠原降解減少而沉積，造成肝纖維化的進一步惡化[11]。史玉嶺[12]使用ROC曲線評估TIMP-1診斷肝纖維化的敏感度、特異性，結果顯示其明顯高于肝纖維化標志物HA、PCⅢ、Ⅳ-C、LN，提示血清TIMP-1診斷肝纖維化有較高的敏感度和特異性，其水映肝纖維化程度。本研究結果顯示，TAA誘導肝纖維化模型大鼠較正常組大鼠血清MMP-1水平明顯降低，TIMP-1較正常組明顯升高，MMP-1/TIMP-1較正常組明顯降低，與近年來肝纖維化形成過程中有關MMPs與TIMPs表達的相關研究結果一致[13]。而芪參二蓮湯能顯著提高MMP-1水平，降低TIMP-1水平，從而調整MMP-1/TIMP-1的平衡，達到逆轉肝纖維化的目的。

綜上，芪參二蓮湯能明顯改善肝纖維化大鼠肝功能及肝纖維化指標，促進MMP-1/TIMP-1平衡，從而達到防治肝纖維化的作用，且存在一定的量效關系。

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煤氣化制氫技術范文2

1產污環節分析

目前，我國大規模生產的現代煤化工產品有油品、甲醇、烯烴、二甲醚等。涉及的工藝主要包括煤直接液化、煤間接液化和煤氣化。這三大工藝過程也是工藝廢氣中二氧化硫的重要排放來源。煤化工工藝過程的二氧化硫排放節點主要是自備電熱站或加熱爐、硫磺回收裝置以及生產單元在正常生產及開、停車、事故狀態下的排放。本文主要研究生產工藝過程氣中酸性氣體的處理及二氧化硫的排放特征，因此暫不考慮來自電熱站或加熱爐的燃料型二氧化硫。下面分別分析不同煤化產品的生產工藝流程及二氧化硫產生環節。

1.1煤制天然氣煤制天然氣的主要生產工藝包括備煤、煤氣化、甲烷化等環節。其中煤氣化系統是整個流程中的中心環節，也是最重要的二氧化硫產生源。具體的工藝流程為:原煤經備煤單元處理后進入氣化爐，經過干燥、干餾、氣化和氧化后，反應生成粗煤氣，經急冷、洗滌并回收熱量后送入變換單元。粗煤氣經過部分變換和工藝廢熱回收后進入酸性氣體脫出單元，脫出硫化氫后進入甲烷化反應器進行甲烷化反應。在酸性氣體脫除單元濃縮的含H2S酸性氣，以及來自酚氨回收單元和煤氣水分離單元的酸性氣送往硫回收單元制得硫磺產品。煤制天然氣工藝過程中的二氧化硫來源主要為硫磺回收單元的尾氣排放及非正常情況下的排放。其中，硫磺回收裝置將來自氣化、變換、低溫甲醇洗工段的酸性氣體和硫回收再生塔的酸性氣體轉化制硫，凈化后的尾氣進入尾氣焚燒爐燃燒，殘余的H2S轉化成SO2，由煙囪排出。非正常排放則主要由以下幾種情況產生:(1)開、停車排氣和一般事故排氣生產裝置開、停車或檢修時會產生一定量的不合格氣體，由于不能滿足后續工序的工藝要求需直接排入火炬。一是氣化爐開車。氣化爐開車時爐氣成分不合格，會有短時外排，工藝氣中的H2S經火炬燃燒后轉化成SO2排放。二是一般事故排氣。當煤氣化、變換、低溫甲醇洗、甲烷化等裝置出現故障或一般性事故時，因氣體組分不合格，為避免引起催化劑中毒，系統需要排氣，排放的氣體送火炬燃燒。(2)設備超壓排氣工藝生產過程中的主要設備、壓力容器、管線系統均設有安全放空系統，當系統壓力超過設定規定值時，安全閥啟跳泄壓，物料通過放空管線直接排入大氣。盡管裝置開、停車及一般事故性排放并非持續性的，但其瞬間排放濃度很高，一般均在1000～2000mg/m3。

1.2煤制油煤制油工藝的主要流程分為:備煤、加氫裂化、分餾、加氫穩定四部分。首先，原煤經備煤裝置加工成煤粉后送入煤液化裝置，與催化劑及供氫溶劑在高溫、高壓、臨氫的條件下發生加氫裂化反應，反應后分離氣體進入輕烴回收裝置，分別產出液化氣、酸性氣體及含硫污水，其中液體物料經加氫穩定和加氫改質后產出石腦油、柴油等產品。煤液化、煤制氫、輕烴回收及含硫污水汽提等裝置脫出的硫化氫經硫磺回收裝置制取硫磺。在整個工藝過程中，二氧化硫主要來自于兩個部分:硫磺回收裝置的尾氣焚燒爐和非正常情況下的排放。其中硫磺回收裝置主要是將煤氣化氣提塔、酸性氣體脫除工序熱再生塔、脫硫化氫塔、氨吸收塔、再生塔頂回流罐、水洗塔、煤液化、煤制氫、輕烴回收及含硫污水汽提等裝置脫出的酸性氣體硫化氫進行回收并制取硫磺。凈化氣中殘余的H2S在硫磺回收裝置的尾氣焚燒爐內燃燒生成二氧化硫由煙囪排放。非正常排放則主要發生在兩種情況下:①生產裝置(如煤直接液化項目的煤制氫裝置氣化爐)在開車時，爐溫未達到一定溫度，或者在故障停車時，粗煤氣均無法進入凈化系統，而只能直接送至火炬系統燃燒后排放;②裝置(如硫磺回收裝置或含硫污水汽提裝置)事故狀態下排放的廢氣根據其放空壓力，分別接入不同壓力等級的放空管網，經分液后進入主火炬或酸性氣火炬燃燒后排放。

1.3煤制甲醇以煤為原料生產甲醇的工藝過程包括空氣分離、煤氣化、一氧化碳變換、合成氣凈化、甲醇合成等工藝單元。其中，煤氣化單元與煤制天然氣過程類似，即原煤經加工后的料漿在氣化爐中完成氣化反應生成粗煤氣。煤氣在變換工序進入耐硫變換爐，將CO轉化為CO2，以調節碳氫比例。出變換系統的工藝氣進入脫硫脫碳凈化系統脫除H2S及CO2等酸性氣體后，作為甲醇合成新鮮氣送甲醇合成裝置。脫出的H2S氣體送往硫回收系統回收硫磺。凈化后的合成氣在甲醇合成塔內反應生成甲醇，經精餾提純制得精甲醇或滿足后續工序要求的粗甲醇。整個工藝過程產生二氧化硫的環節為:硫磺回收裝置、低溫甲醇洗尾氣洗滌塔尾氣和氣化爐開車升溫廢氣、氣化爐停車(事故)排氣等非正常排放。其中，硫磺回收裝置回收氣化過程的氣化灰水閃蒸汽、變換工段汽提塔尾氣、甲醇液再生酸性氣中的酸性氣體。硫磺回收裝置和低溫甲醇洗尾氣洗滌塔的尾氣最終均進入火炬排放。非正常情況下的二氧化硫產生機理同煤制天然氣工藝過程類似。

1.4煤制烯烴煤制烯烴工藝過程是在煤制甲醇的基礎上增加一套甲醇轉化制低碳烯烴系統，即甲醇轉化制烯烴技術(MTO系統)或甲醇轉化制丙烯技術(MPO系統)、一套聚乙烯裝置或聚丙烯裝置。甲醇進入甲醇轉化制低碳烯烴系統后，經加熱氣化送入到流化床催化反應器。通過一系列催化反應、氧化物分離、洗滌、干燥。煤制烯烴工藝過程中的二氧化硫產生環節及機理與煤制甲醇過程相同，即主要包括硫磺回收裝置、低溫甲醇洗尾氣洗滌塔尾氣和氣化爐開車升溫廢氣、氣化爐開停車時和裝置事故排氣等非正常排放。

2二氧化硫排放情況測算

通過對全國大型煤化工企業進行調研，以A、B兩廠為例做硫平衡分析，并估算C廠氣化爐開、停車及事故排放量。由于對于非正常情況下直排火炬的排放情況，既無在線自動監控設備，也無法開展人工監測，目前也缺乏統一、準確的測算方法，因此，現階段只能根據物料衡算法估算其排放量。A廠是一套規模為52萬噸/年的煤制甲醇項目，年消耗原料煤91萬噸，按照0.33%的含硫率計算，總硫投入量為3003噸。最終硫元素的支出途經主要包括氣化灰渣、凈化尾氣、排空火炬、硫回收煙氣、去污水處理氣化廢水和硫磺副產等。其中，近2000噸的硫經硫磺回收裝置轉化為硫磺產品，其次，則基本都轉化成二氧化硫排入大氣中。其中，通過硫回收裝置的尾氣焚燒爐排放的硫僅為266噸。非正常情況下直排火炬的排放量約660噸，是煤制甲醇工藝過程中最主要的二氧化硫排放環節。B廠是一套規模為60萬噸/年的煤制烯烴項目，年消耗原料煤中的總含硫量為1.3萬噸，其中83%的硫元素都轉化為硫磺產品，除去氣化渣之外，剩余的大部分硫基本都是在氣化爐切換及裝置異常排放過程中以二氧化硫的形式排放入大氣中，年排放量約245噸。

煤制二甲醚的工藝過程是在煤制甲醇的基礎上，增加甲醇氣化、二甲醚合成等工藝環節。二氧化硫主要來源于制甲醇的環節。C廠也是一套煤制烯烴項目，一年中氣化爐的最長連續運行時間為71天，平均為60天。因此，每年需進行大約28～30次氣化爐開、停切換操作，損失原料煤約2.8萬噸/年。按照工藝設計煤中硫轉化率為83.7%進行估算，直接通過高壓富氫火炬排放的SO2約為274噸/年。因裝置開停車、事故狀態下氣化裝置與硫回收裝置不同步運行，期間消耗原料煤約0.5萬噸/年，經估算，因此造成的酸性氣不經凈化系統直排入酸性氣火炬焚燒排放SO2504/年。因此，這套煤制烯烴項目，每年非正常排放二氧化硫總量約778噸。根據上述硫平衡分析及排放量測算結果可以看出，煤化工工藝中二氧化硫的主要來源是裝置開停車、生產裝置發生故障等非正常情況下的排放。

3管理對策與建議

煤氣化制氫技術范文3

關鍵詞：IGCC；煤氣化；燃氣輪機；余熱鍋爐

1 概述

IGCC又稱為整體煤氣化聯合循環發電（Integrated Gasification Combined Cycle），是將煤炭氣化和燃氣-蒸汽聯合循環發電系統有機集成的一種潔凈煤發電技術。在IGCC系統中，采用原料煤作為燃料，經過氣化爐將其轉化為煤氣，并經除塵、脫硫等凈化工藝，使之成為潔凈的煤氣供給燃氣輪機燃燒做功。燃氣輪機排出的高溫煙氣經余熱鍋爐加熱給水產生過熱蒸汽，帶動蒸汽輪機發電，從而實現煤氣化聯合循環發電過程。IGCC主要有以下幾方面優點：

(1)粉塵、NOx、SOx的排放量小，能滿足嚴格的環境要求。

(2)供電效率高。供電效率能達到42%～45%，最終可達50%～52%，有利于減少CO2的排放。

(3)燃煤后的副產品如熔渣和飛灰可作建筑水泥材料，煤脫硫后的副產品可制得單質硫或硫酸，對環境無害，可以實現零排放。

(4)可以通過合理選擇氣化爐形式和氣化工藝，燃用各種品位的煤種。

(5)氣化的合成煤氣，也可制取甲醇、汽油、尿素等化學品，使煤得以綜合利用。

（6）節水

2 發展概況

IGCC技術始于上世紀70年代初，1984年，美國“冷水”IGCC電站試驗成功，宣告了IGCC發電技術的可行性，并取得了極好的環保效果。此后，英國，美國，日本，荷蘭等國家紛紛建立了IGCC的示范電站。

我國從上世紀80年代起就跟蹤IGCC技術的發展，并且將其列入國家重點科技發展項目。如2004年華能集團推出了“綠色煤電”發展計劃，即與7家發電、煤炭、投資公司共同成立綠色煤電公司，形成以煤氣化制氫、氫氣輪機聯合循環發電和燃料電池發電為主、并進行CO2分離和處理的、適合中國國情的煤基綠色能源系統；此外大唐、中電投、華電、國華等發電集團也有IGCC項目正在進行中。

3 典型的IGCC工作系統

IGCC電站一般由以下系統組成，即氣化系統，煤氣凈化系統，空分系統以及動力系統，是一個多種設備，多種技術性能集成的復雜系統。因此，IGCC整個系統的性能取決于子系統的性能及各子系統間的匹配，而各子系統的組合及其性能都直接影響整個系統的性能指標。整個系統如下圖所示。

4 關鍵技術

4.1 氣化爐系統

氣化爐為IGCC系統的關鍵，依據氣化爐的操作狀態不同，煤氣化可以劃分為不同的類別。按照最常用的流體力學狀態和物料的運動方式分類，主要有固定床、流化床和噴流床三種類型。噴流床氣化爐有Texaco爐、Destec爐、PRENFLO爐、Shell爐等類型。流化床氣化爐有KRW爐、U-Gas爐等。固定床氣化爐有魯奇爐和BGL爐等。

1）固定床。煤（焦）由氣化爐頂部加入，自上而下經過干燥層、干餾層、還原層和氧化層，最后形成灰渣排出爐外；氣化劑自下而上經灰渣層預熱后進入氧化層和還原層（兩者合稱氣化層）。固定床氣化爐的負荷調節性能較好，煤氣中CH4的含量較大，有利于提高煤氣的發熱量。固定床氣化的局限性是對床層均勻性和透氣性要求較高，入爐煤要有一定的粒(塊)度（約6-50mm）及均勻性。煤的機械強度、熱穩定性、粘結性和結渣性等指標都與透氣性有關，因此，固定床氣化爐對入爐原料有很多限制。爐內需要有運動部件，運行可靠性差，煤氣中含有焦油、酚類、NH3的數量較多，需要復雜的煤氣凈化設備。由于煤氣流速和設備體積的限制，固定床氣化爐煤氣生產能力較低，不利于向大型化方向發展。

2）流化床。流化床氣化爐是利用流化床工藝，煤粒在815～1038℃溫度下氣化，通過向流化床內添加石灰石或白云石，脫除大部分的H2S，因而適用于氣化高灰分和高硫分的煤種。由于流化床氣化爐的氣化溫度較低，因而其碳轉化率較低，優點是燃料適應性廣，煤氣成分穩定，大部分硫化物能在床內脫除，使后續精脫硫過程簡化，爐膛的工作溫度較低，耐火材料較易解決，其使用壽命也較長。

3）噴流床。原料煤由氣化劑夾帶入爐并進行燃燒和氣化，受反應空間的限制，氣化反應必須在瞬間完成，為彌補停留時間短的缺陷，必須嚴格控制入爐煤的粒度（＜0.1mm），以保證有足夠的反應面積。在并流氣化反應中，煤和氣化劑的相對速度很低，氣化反應是朝著反應物濃度降低的方向進行，碳的損失不可避免，為增加反應推動力，必須提高反應溫度即反應速度，火焰中心溫度在2000℃以上，采用液態排渣。可靠性較差。

總的來說，以上三種氣化方式各有利弊。對于IGCC而言，與常規的燃氣-蒸汽聯合循環相比，所不同的主要是煤的氣化和凈化系統。開發大容量、轉化效率高的氣化爐，是最終實現IGCC發電方案的關鍵。由于噴流床氣化爐的生產能力大，能量轉換效率高，燃料適應性廣，因而，噴流床氣化爐，特別是干粉供煤方式，將是未來的主要發展和研究方向。

4.2 煤氣凈化系統

煤氣化制氫技術范文4

關鍵詞 煤化工技術；現狀；突破

中圖分類號TQ53 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）103-0184-02

1 我國煤化工迅速發展

我國煤化工迅速發展的原因主要有以下幾點：一是我國經濟的快速增長，對新材料的需求不斷增加；二是我國煤炭資源十分豐富；三是國際油價的長期高位運行導致我國對外進口依存度逐漸增加，2011年已高達56.8%；四是經過30年的時間積累，技術已進入到產業化階段。而煤化工項目的特點可以概括為“三個密集”，即資源密集、技術密集和資金密集。資源密集是對資源的需求較高，尤其對水資源的要求；技術密集是指大規模工業化生產過程中需要應用到氣體凈化、污水處理及其他節能減排技術等；資金密集是指每萬噸的產品投資需要消耗一個億左右。

2 煤化工技術還不成熟

拓展煤炭產業鏈的主要途徑是發展煤化工，確定拓展煤炭產業鏈的發展方向對調整產業結構、實現煤炭礦區經濟穩步健康發展具有十分積極的現實意義，但要注意的是拓展煤炭產業鏈并不意味著能從源頭上解決資源短缺的問題，何況某些拓展項目屬新興的朝陽產業，其科技含量之高、投入資金之多、存在風險之大都是難以估量的，因此煤化工的發展之路并非一馬平川。

新型煤化工是一個技術與人才高度密集的現代產業，現在很多大型的新型煤化工技術尚處于初步試點階段，要想真正實現大規模的工業化推廣還有一段很長的路要走，這其中需要引入大量設計研發、生產施工、管理運營等相關的高素質專業人才，但我國從事煤化工生產及研發的工作人員多由石化行業或其他關聯領域轉行過來的，可以說現階段制約煤化工現代化發展的主要因素之一便是高素質專業人才的不足。

大型現代煤化工技術多是首次在大規模的工業化中應用，所以下列風險不可避免：技術在初步試點階段雖然可行，但沒經過實踐長時的運行檢驗；當前煤化工中關于“三廢”的處理技術尚不完善，距離真正實現“零排放”還有幾步之遙；經濟、技術等方面還沒得到驗證，因此要想完善技術必須進行深層次的集成優化與升級示范；投資強度大必然會造成部分投資者望而卻步，總之要想新型煤化工的現代化發展一帆風順，必須做好事先的經濟風險評估。

煤炭是我國的基礎能源，煤氣化是煤炭高效、清潔利用和轉化的核心技術，是發展煤基化學品、IGCC發電、制氫等工業的基礎。大規模氣化技術的應用對引領煤化工行業的轉型發展、促進我國化學工業可持續健康發展、保障國家能源安全具有重要意義，然而在一些產業鏈延伸項目在實施過程中仍存在較大的技術風險。

3 新型煤化工技術問世

我國的芳烴年消費量超兩千萬噸，其為大宗基礎有機化工原料，作為化纖、塑料等領域的關鍵生產原料成功覆蓋了服裝面料、航空航天、交通運輸、裝飾裝修、電器產品、移動通訊等行業。市面上的芳烴有不小于97%都源于石油原料，而我國石油產能不足，40%的芳烴依賴國外進口，而由我國自主研發的煤制芳烴技術的成功問世成為了新型煤化工現代化發展之路上的一個里程碑突破，不僅有利于推動石化原料的多元化發展，也有利于應對市場快速增長的需求，對保障國家能源安全是有百利而無一害的。

當前用煤炭資源代替石化生產原料成為新型煤化工現代化發展的重點方向，同時要求真正實現煤炭資源的“零排放”，這一點已被國家能源局寫進了““十二五”科技發展規劃。煤制芳烴技術以煤炭資源為主要生產原料，由煤氣化、合成氣制甲醇和甲醇制芳烴三大關鍵技術組成，其中國內外關于煤氣化與合成氣制甲醇的生產技術都已純熟，唯有甲醇制芳烴這一生產技術還是白紙一張。而經由我國清華大學自主研發成功且當作催化劑的甲醇制芳烴和能夠應用于大規模工業生產的流化床甲醇制芳烴填補了此項國際空白，對我國發展安全新能源具有重要的保障意義。

經清華大學各位專家們數十年技術攻關而成功研發的流化床甲醇制芳烴在煤制芳烴技術領域里可謂具有劃時代意義，其成套技術的創新性之強在技術領域的發展史中都是“前無古人后無來者”的且將同類技術遠遠地甩在了身后。流化床甲醇制芳烴成套技術的先進性表現在操作流化床裝置時，雖然彈性較大，但是非常平穩、易于控制，其自動化與連續性非常高，甲醇不費吹灰之力便可全部轉化成所需要的芳烴，同時還會產生大量的氫氣，真正實現三廢“零排放”、環境“零污染”。清華大學各位專家們在研發煤制芳烴技術的過程中始終堅持“綠色化學”的理念，煤基甲醇生產在經過脫硫、脫氮等程序后，生產處的芳烴必然是干凈的、不含絲毫雜質的；甲醇轉化成芳烴的過程中產生的大量氫氣并非無用武之地，其可以回爐用來調整合成氣的碳氫比；甲醇轉化成芳烴的過程中產生的甲烷和乙烷可用作燃料或制氫原料，并且在下一道工序中還能再次轉化為芳烴，可謂一舉多得，真正實現了物盡其用、物盡其責，很大程度上推動了環境友好型城市的建設。

當今社會科技是第一生產力，企業要想長期在競爭激烈的市場和煤化工領域中站穩腳跟、占據技術高地必須大力發展科技，不斷突破創新。這就要求企業要積極研發煤制芳烴技術的延伸產業鏈，不斷優化產業結構，形成企業與眾不同的技術核心競爭力，繼續探索被視為最符合中國國情的企業科技創新途徑的產學研合作模式并發展運用這種模式，促進企業的科學、可持續、快速發展。因為誰能在新能源戰略競爭中取得優勢，誰就能在下一場產業革命中充當領跑者。需要強調的是，我國中西部地區的煤炭資源相對比較豐富，而研發煤制芳烴技術的延伸產業鏈勢必會帶動相關下游產業的發展，這不僅有利于實現東部地區共享中西部地區豐富的煤炭資源，還有利于促進中西部地區的經濟又快又好的發展，對實現西部大開發具有十分重要的戰略性與現實性。研發煤制芳烴技術作為實現新型煤化工的現代化發展的第一步，一定不能出絲毫差錯，后續的很多相關工作都要穩扎穩打，堅決杜絕急于求成。

煤氣化制氫技術范文5

1、引言

中國是一個富煤貧油少氣的國家，能源結構表現在80年代前，煤炭占80%以上。目前仍然以煤炭為主，約占65～70%。2013年國家統計局統計表明：2012年煤炭消費量比上年增長2.5%；原油消費量增長6.0%；天然氣消費量增長10.2%；電力消費量增長5.5%。從1993年我國已成為石油進口國。同時，我國目前也正在積極開發其他能源：水力資源；核能；天然氣。

能源是一個國家生產技術水平的重要標志，沒有能源就沒有工業因此，能源問題是世界各國，尤其是工業發達國家最先考慮發展的問題。在應對當今石油供需矛盾和貫徹節能減排政策中，煤炭液化不僅具有重大的環保意義，煤炭液化技術也將成為新型煤化工產業的重要方向之一，而且具有保障能源安全的戰略意義。因此，煤炭液化將是未來煤代油的重要途徑之一。

所以，從世界到我國來看，能源結構的發展趨勢進入了群雄并起，各自發揮自身優勢的階段。 應該清醒地看到我國是世界上少數幾個以煤炭作為主要能源的國家之一。我國煤炭探明儲量為114500億噸，名列世界第三，占世界儲量的12.6%。綜合我國能源消費特點：以煤炭為主；人均消費水平低，單位產值能耗高；人均能耗是世界平均水平的1/2，單位產值能耗是世界平均水平的近4倍（3.95倍）.

綜上所述，為了更好地解決我國未來的能源問題，除了應大力發展其他能源外（核能、水力能、太陽能），還要大力加強煤炭的綜合利用，提高煤炭的利用率是極其重要的。

2、煤炭液化工藝

煤炭液化是把固體狀態的煤炭經過一系列化學加工過程，使其轉化成液體產品的潔凈煤技術。這里所說的液體產品主要是指汽油、柴油、液化石油氣等液態烴類燃料，即通常是由天然原油加工而獲得的石油產品，有時候也把甲醇、乙醇等醇類燃料包括在煤液化的產品范圍之內。煤炭液化主要有2種方法：間接法和直接法。

間接法：

煤先進行氣化，氣化氣中的CO與H2在催化劑的作用下反應生成烷烴和烯烴而獲得液體產品。間接液化開始于1923年，由德國Franz Ficher和Hans Tropsch提出，因此稱為F-T合成。世界目前最為成功的是南非SASOL。

南非因不產石油和天然氣，而煤炭儲量豐富且價格低廉，在1955年建立了Sasol-Ⅰ合成油廠，生產柴油、石蠟等產品，以后又建立了Sasol-Ⅰ、Sasol-Ⅱ廠，分別于1980、1982年投產，主要生產汽油，Sasol 3個廠每年可生產450萬t車用燃料和有價值的化工產品。

Sasol煤氣化全都采用魯奇固定床氣化爐，煤氣凈化工藝采用低溫甲醇洗滌法。F-T合成工藝，Sasol公司開發2大系列工藝，即高溫（300～350℃）F-T3 - & 合成，主要產品是汽油和輕稀烴，所用反應器是循環流化床和固定流化床，另一類是低溫F-T合成，主要產品是蠟和餾出物，所用反應器是固定床和漿態床反應器。

山西煤化所低溫漿態床合成技術，鐵系催化劑，700t/a級試驗平臺，完成4000多小時考核運行，柴油餾分70%，十六烷值達到70。成立中科煤制油公司，已經進行3個（神華、山西潞安、內蒙伊泰）十六萬噸示范工廠的建設。

兗礦集團： 2003年-2004年建成5000噸/年低溫漿態床FT合成中試裝置與鐵系催化劑制備裝置，2004年11月26日完成4706小時連續平穩考核運行，合成產品以柴油為主（70%以上，十六烷值70）；2005年1月29日通過鑒定，同年年底啟動百萬噸級工業化示范工程。

直接法：將煤磨碎制漿，而后加入供氫溶劑及氫氣，在高壓高溫下加氫液化。

從20世紀30年代起，世界上許多國家都在研究開發煤直接液化制油技術，二戰時期的德國曾將直接液化技術工業化，產量達到400萬t/a。早期的技術液化壓力高，油收率低，投資大，50年代由于世界石油廉價而無競爭力停產。隨著70年代世界上出現石油危機，美國、日本、俄羅斯、澳大利亞、加拿大、中國、英國等又重新研究開發煤制油技術，近年來該技術在降低加氫液化壓力、催化劑的使用、油渣分離等方面有了很大進展，提高了該法的整體效率。目前，世界上較先進成熟的直接液化技術主要有：

H—Coal工藝。是美國碳氫化合物研究公司研制。以褐煤、次煙煤或煙煤為原料，生產合成原油或低硫燃料油。原料煤經破碎、干燥后與循環油一起制成煤漿，加壓至 21MPa并與氫氣混合，進入沸騰床催化劑反應器進行加氫液化反應，經分離、蒸餾加工后制得輕質油和重油。該工藝的特點是：高活性載體催化劑，采用固、液、氣三相沸騰床催化反應器；殘渣作氣化原料制氫氣。建有600t/d工業性試驗裝置。

SRC溶劑精煉煤工藝。以高硫煤為原料，將煤用供氫溶劑萃取加氫，生產清潔的低硫低灰的固體燃料和液體燃料。可分為SRC-Ⅰ及SRC-Ⅱ法，SRC-Ⅰ法以生產固態溶劑精煤為主，SRC-Ⅱ法以生產液體燃料為主。主要有以下特點：反應條件緩和，固液分離分別采用過濾和減壓蒸餾技術；煤中黃鐵礦就是催化劑，不外加催化劑，反應劑活化氫主要來源于供氫溶劑。建有50t/d的中試裝置。

CTSL工藝。是美國碳氫化合物公司在H—Coal工藝基礎上發展起來的催化兩段液化工藝。特點是反應條件緩和，采用2個與H—Coal工藝相同的反應器，達到全返混反應器模式；催化劑采用專利技術制備的鐵系膠狀催化劑，催化劑活性高、用量少；在高溫分離器后面串聯有加氫固定床反應器，起到對液化油加氫精制的作用；固液分離采用臨界溶劑萃取的方法，從液化殘渣中最大限度回收重質油。

EDS供氫溶劑工藝。是美國埃克森公司于1977年開發成功。原料煤經破碎、干燥與供氫溶劑混合制成煤漿，與氫氣混合預熱后進入反應器，進行萃取加氫液化反應，煤液化產物進入分離后得到氣體、石腦油、重油和殘渣。該工藝的主要特點：采用供氫溶劑對煤進行萃取加氫液化；采用了循環溶劑，非催化反應，循環溶劑在進入煤的加氫反應前先在固定床反應器中用高活性催化劑加氫使其成為供氫溶劑；溶劑加氫和煤萃取加氫是分別進行；采用減壓蒸餾進行固液分離。1985年完成了日處理煤250t的工業性試驗裝置。

IGOR工藝。德國直接液化新工藝—IGOR+工藝。德國開發的IGOR工藝是在IG工藝的基礎上改進而成的。原料煤經磨碎、干燥后與催化劑、循環油一起制成煤漿，加壓至30MPa并與氫氣混合，進入反應器進行加氫液化反應。液體產物經 （ 個在線固定床反應器加氫后，分離成汽油、柴油等。該工藝特點是將液化油二次加氫反應器與高壓液化裝置聯合為一個整體，省去了由于物料進出裝置而造成的能量消耗及工藝設備。1981年在Bottrop建成日處理煤200t的工業性試驗裝置。

此工藝的特點；1固液分離采用減壓蒸餾。生產能力大，效率高 2循環油不含固體，也基本上排除瀝青，溶劑的供烴能力增強，反應壓力降至30MPa；3液化殘渣直接送去汽化制氫；4把煤的糊相加氫與循環溶劑加氫和液化油提質加工串聯在一起套在高壓系統中，避免了分立流程物料降溫降壓又升溫升壓帶來的能量損失量降低限度；5煤漿固體濃度大于5%，煤處理能力大，反應器供料空速可達0.6%Kg.Lh（daf）.經過這樣的改進，油收率增加，產品質量提高，過程氫耗量降低。總的液化廠投資可節約20%左右。能量效率也有較大提高，熱效率超過60%。

NEDOL工藝。20世紀80年代，日本開發了NEDOL煙煤液化工藝，該工藝世紀是EDS工藝的改進型，在液化反應器內加入鐵催化劑，反應壓力也提高到17-19MPa，循環溶劑是液化重油加氫溶劑，供氫性能優于EDS工藝。NEDOL工藝過程由5個主要部分組成1煤漿制備2加氫液化反應3液固蒸餾分離4液化粗油二段加氫5溶劑催化加氫反應。此工藝的特點；1總體流程與德國工藝相似2反應溫度455-465℃，反應壓力17-19MPa，空速36t/m3，h 3催化劑使用合成硫化鐵或天然黃鐵礦；4固液分離采用減壓蒸餾的方法5配煤漿用的循環溶劑單獨加氫提高溶劑的供氫能力，循環溶劑加氫技術是引用美國eds工藝的成果，6液化油含有較多的雜原子。進行加氫精制，必須加氫提高來獲得合格產品；7 150t/d裝置建在鹿島煉焦廠旁邊

FFI低壓加氫液化工藝。是俄羅斯在開發研制的煤直接加氫液化成液體燃料的新工藝。以褐煤和煙煤為原料生產液體燃料產品和化工產品。利用此工藝于1987年建立了日處理煤5～10t的工藝開發裝置，還進行了年生產300萬t液體產品的工業企業的工廠設計。該工藝的特點是：原料準備階段采用了先進的高效振動碾磨機；采用了瞬間煤渦流艙干燥技術，使煤發生爆炸式濕度分離、熱粉碎和氣孔爆裂，干燥時間大大減少；采用了高效可再生催化劑鉬酸銨和三氧化二鉬，85%～90%的催化劑可以經再生回收；煤液化壓力降至6～10MPa，降低了設備制運費用、減少了氣體壓縮及液體泵送的電能消耗。

神華集團煤直接液化技術。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//總第522期2013年第39期-----轉載須注名來源煤直接液化項目所選廠址位于陜西省榆林地區和內蒙古鄂爾多斯境內，神府東勝煤田屬世界七大煤田之一，資源賦存條件好，埋藏淺，煤炭屬低灰、特低硫、特低磷、中高發熱量優質動力煤和化工用煤.

由于神華集團綜合能力占據優勢，神華集團開發了中國神華煤直接液化工藝，世界上第一套大型現代煤直接液化工藝示范裝置。項目選址內蒙古鄂爾多斯市馬家塔。先期建設一條每天處理6000噸干煤的煤直接液化生產線，年產液化油100萬噸。 先期工程2004年8月現場開始開工建設，2007年建成投產，目前2012年連續運行時間243天，實際年產油品86萬噸，神華100萬噸工業示范工程對今后技術及產業發展至關重要。

延長煤油混煉技術。2012年4月，世界首個采用德國IGOR煤直接液化技術工藝煤油共煉工業示范項目在陜西靖邊開工建設，這意味著我國煤制油戰略又添新技術。一旦成功，將對我國乃至世界能源格局產生深遠影響。該煤油共煉試驗示范項目，將依托陜北地區油、煤資源優勢和榆煉的基礎設施條件，建設45萬噸/年 懸浮床加氫裂化裝置及相應配套技術研究設施。

目前國內為有多個設計院正在配合研究完成中國新工藝工藝開發的基礎研究，逐步形成國內工程設計、管理、施工能力、設備開發并逐步實現國產化，2010～2020年后是中國煤直接液化產業化發展重要時期。

3、煤間接液化和直接液化的優缺點

間接液化工藝

優點：

合成 條件較 溫和。無論是固定 床、流化床還是漿態床，反應溫度均低于350℃，反應壓力2.0—3.0MPa。

轉化率高。如SASOL公司SAS工藝采用熔鐵催化劑，合成氣的一次通過轉化率達到60%以上.循環比為2.0時，總轉化率即達90%左右。SheⅡ公司的SMDS工藝采用鈷基催化荊，轉化率甚至更高。

煤種適應性強。間接液化不僅適用于年輕煤種（褐煤、煙煤等），而且特別適合中國主要煤炭資源（年老煤、高灰煤等）的轉化。

間接液化的產品非常潔凈，無硫氮等污染物，可以加工成優良的柴油（十六烷值75），航煤，汽油等多種燃料，并且可以提供優質的石油化工原料。

工藝成熟，有穩定運行的產業化工廠。煤間接液化的大型工業過程在南非經過50年的生產實踐。目前已經形成了年產500多萬噸油品和約200萬噸化學品的產業，是南非的支柱產業。

缺點：

油收率低。煤消耗量大，一般情況下，約5—7t

原煤產lt成品油。

反應物均為氣相，設備體積龐大，投資高，運行費用高。

目標產品的選擇性較低，合成副產物較多。正構鏈烴的范圍可從C1至C100；隨合成溫度的降低，重烴類（如蠟油）產量增大。輕烴類（如CH4，C2H4，C2H6等）產量減少。

直接液化工藝

優點：

油收率高。例如采用HTI工藝。神東煤的油收率 可高達63%到68%。

煤消耗量小。一般情況下.1噸無水無灰煤能轉化成半噸以上的液化油，加上制氫用煤，約3—4噸原料產1

噸液化油。

餾份油以汽、柴油為主，目標產品的選擇性相對較高。

油煤漿進料，設備體積小，投資低，運行費用低。

缺點：

反應條件相對較苛刻。如德國老工藝液化壓力甚至高達

70MPa。現代工藝如IGOR、HTI、NEDOL等液化壓力也達到17-30MPa。液化溫度420—470℃。

煤種適應范圍窄。直接液化主要適用于褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤、弱粘煤等年輕煤。

出液化反應器的產物組成較復雜。液、固兩相混合物由于粘度較高，分離相對困難

氫耗量大，一般在6%-10%。工藝過程中不僅要補充大量新氫，還需要循環油作供氫溶劑，使裝置的生產能力降低。

工藝不夠成熟。目前國內只有神華一套產業化裝置在運行，而且運行不穩定

4、煤制油經濟性比較

表1是神華煤直接液化和間接液化的技術經濟對比，從表中可以看出，煤制油直接法的噸油成本是1400元，間接法的成本是1600元，每生產1噸油需要水5至6噸，而間接法需要9至12噸，直接法2.4噸煤可生產1噸油，而間接法需要4.4噸煤。采用直接液化法進行煤制油，煤的熱能利用率為47.6%，而間接液化法的利用率僅為28.6%，即大部分熱能在煤制油的過程中被消耗掉。正是由于煤制油需要大量的水及能量的巨大浪費，使得我們國家難以下決心進行大規模的進行煤制油的產業建設。

由于直接法對煤的質量要求較高，需要質量較優的煤，因而其應用受到原料的限制。

關于經濟性問題；與直接液化相近與產品結構及市場價格關聯緊密、原油價格關系，高油價下有較好的經濟效益。

5、未來煤液化的發展方向

煤炭的清潔高效利用既是我國能源發展的戰略選擇，也是當前節能減排最重要、最現實的手段。從電力和優質燃料兩個方面的重大需求看，煤基多聯產系統顯然是未來潔凈煤發展的重要方向，煤基多聯產是指利用從單一的設備（氣化爐）中產生的"合成氣"（主要成分為CO+H2），來進行跨行業、跨部門的生產，以得到多種具有高附加值的化工產品、液體燃料（甲醇、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤氣、氫氣）以及用于工藝過程的熱和進行發電等。

該技術以煤炭氣化為“龍頭”，將多種煤炭轉化技術通過優化組合集成在一起，以同時獲得多種高附加值的化工產品和多種潔凈的二次能源。煤基多聯產系統通過氣化把兩大系統：燃料/化工產品生產系統、動力生產系統統一結合起來進行物質與能量交換，使動力系統達到合理利用能源和低污染排放，又使化工產品或清潔燃料的生產過程低能耗與低成本，是一個實現多領域功能需求和能源資源高增值目標的可持續發展能源利用系統。

國外發展現狀：

自20世紀80年代起，美國、歐盟和日本等國政府分別制定和實施了IGCC和煤炭聯產研發計劃。1998年，克林頓政府制訂了愿景（21Vision）能源工廠發展規劃，鼓勵煤炭聯產系統關鍵技術的研發。一些國際上著名公司，如BP公司、Texaco公司、GE公司、Shell公司等都在進行煤炭聯產系統的研發2003年初，美國政府宣布開始執行未來電力（Future Gen）項目，2008年初對該項目進行了重組，重點支持IGCC或其他先進燃煤電站。

自2004年歐盟開始執行HYPOGEN項目，該項目以建成煤氣化為基礎，生產電力和氫并進行CO2分離和處理的近零排放電站為目標。德國提出了COORETEC計劃，旨在研究開發以化石燃料為基礎的近零排放發電技術。

日本于1993年在“新能源產業技術綜合開發機構”（NEDO

）內設立“潔凈煤技術中心”（CCTC）制訂了陽光計劃。日本新能源開發機構于1998年提出了以煤氣化凈化、燃氣發電和燃料電池發電為主要內容的EAGLE多聯產計劃。

國內發展現狀：

國內研究所和大學與國際同步，在20世紀末開始了現代意義上的煤炭多產品聯產概念的探索，并已開始進行系統研究和相關單項技術的研究開發。

國家中長期科技發展規劃研究提出，“將多聯產技術作為能源科技發展的戰略重點方向之一”。煤氣化、煤制油、燃氣輪機等多項單元技術已被列入國家“973”、“863”計劃。

有關科研單位和企業分別提出了符合各自發展特點的多聯產工藝路線，有的已經開始進行系統集成研究。中科院工程熱物理研究所在國家863計劃和中科院知識創新工程重大項目的支持下，與山東兗礦集團合作進行76MW發電和年產24萬噸甲醇煤氣化合成甲醇、聯合循環發電部分聯產示范工程的建設，華能集團公司、神華集團公司等大型企業已經制定了多聯產發展規劃，計劃到2015年前后實現初級系統的工業應用，并逐步向先進系統發展。其中，中國華能集團公司處積極探索參加Future Gen國際合作項目的可能外，還對比美國“未來電力”項目提出了“綠色煤電”計劃。

目前， 中國“十五”期間啟動甲醇-燃氣發電示范工程、啟動兩項煤制油-聯產發電示范項目、兗礦集團陜北100萬噸合成油聯產發電示范、潞安礦業集團16萬噸合成油聯產發電示范、啟動三項IGCC發電示范項目（華能天津、華電浙江、廣東順德 ）

對我國發展煤基多聯產技術的建議

因地制宜，合理選擇技術路線，根據我國能源的供需特點，將發展煤化工、生產液體燃料和實現潔凈發電共同作為多聯產的發展方向。具體技術路線的選擇，應由企業根據國家導向、所在地區條件、煤種煤質、產品市場等情況自行確定。

加強規劃，完善政策，加強多聯產發展的整體規劃，做好科技規劃與產業規劃的銜接、產業規劃與配套政策的銜接，同步推進初級系統產業化和先進系統的技術研發。

啟動示范工程，加強技術攻關建議成立國家多聯產技術研究中心，集中優勢科研力量，對關鍵技術、系統技術和專屬性技術進行攻關。

加強領導，快速發展。以煤為主并且在相當才時間內難以根本改變的能源結構決定中國必須高效潔凈利用煤炭資源。從電力和優質燃料兩方面的重大需求和國內外煤基多聯產技術發展狀況來看，煤基多聯產系統顯然是未來潔凈煤發展的主流趨勢。多聯產能源系統是綜合解決我國21世紀面臨的能源問題的重要途徑，具有十分重要的現實意義。

（作者單位：延長油煤共煉新技術開發公司）

煤氣化制氫技術范文6

【關鍵詞】水煤漿氣化工藝；因素；分析

煤炭是我國的基礎能源和重要原料，在國民經濟和社會發展中具有重要的戰略地位。煤氣化技術是煤炭清潔轉化的核心技術之一，是發展煤基化學品、煤基液體燃料、IGCC發電、多聯產系統、制氫、燃料電池等過程工業的基礎。在眾多煤氣化技術中，水煤漿加壓氣化技術作為一種先進的新型氣化技術，因煤種適應范圍較廣、氣化溫度高、壓力高、易于大型化，成為煤氣化技術發展的主流方向在我國得到了較快的發展，自20世紀80年代至今，我國相繼建設了數十套水煤漿加壓氣化裝置，其合成氣用于生產合成氨、甲醇、丁醇、二甲醚、烯烴等化工產品。

1.國內氣化水煤漿制備工藝技術現狀

在水煤漿氣化行業中，工程技術人員和用戶非常重視氣化工藝和合成工藝等技術，往往忽視了水煤漿氣化的基礎環節—水煤漿制備。因此，氣化水煤漿的質量（濃度、粒度和穩定性等）相對較差，給后續生產環節帶來了諸多問題，如氣化效率低、能耗（煤耗、氧耗）偏高、生產成本增加等。目前，氣化水煤漿質量及其影響具體如下：

（1）水煤漿的濃度偏低（60%左右），致使單位合成氣所需氧耗偏高。

（2）水煤漿的粒度偏粗，霧化性能較差，氣化后灰中含炭量較高，致使單位合成氣所需煤耗偏高。

（3）水煤漿粒度分布不合理，漿體的流動性較差，致使煤漿管道、泵、閥門等磨損嚴重。

（4）水煤漿的穩定性較差，儲存期相對較短.僅為24h，給生產管理帶來一定難度。

2.制備高濃度水煤漿影響因素

2.1煤質特性

煤質特性是影響水煤漿制備的首要因素。一般來說，煤種制漿濃度隨其內在水分含量的增大而降低，較低的內水含量有利于制備較高濃度的煤漿。變質程度淺的煤種，其內水含量較高、含氧官能團多，制漿濃度較低；變質程度深的煤種，其內水含量較低、含氧官能團少，制漿濃度較高。煤的內在水分含量可反映煤的內孔表面和親水性能，其量較低時說明該煤的比表面積小或吸附水的能力差_2J。因此，制漿時煤粒上能吸附的水量少，形成的水化膜也較薄，致使占用的水量較少，所以在水煤漿濃度相同的情況下，固定于煤粒上的水量就相對較少了，從而導致懸浮體的自由流動相增多；也就是說，欲使水煤漿具有同樣的流動性，其濃度必然會增高。

從煤質角度考慮，要制備高濃度的水煤漿，選擇內水含量和含氧量少的煤種為宜。對于確定的煤種而言，影響成漿性的主要因素為煤粉粒度分布和煤漿添加劑。

2.2粒度級配對不同煤種制漿濃度的影響

在制漿過程中，為了制備高濃度的水煤漿，要求煤粉顆粒各粒徑的含量要有一定的分布，使大顆粒間的空隙為小顆粒所填充，以減少空隙所含水量，從而提高制漿濃度。水煤漿的最佳粒度分布可以用不同的數學模型來表述：①從煤粉的粒度分布數據來計算煤粒子的填充空隙率，空隙率最低的粒度分布制成的水煤漿濃度最高；②計算粒度分布指數，目前最常用的粒度分布是Rosin.Rammler函數的改進形式 R-R-B分布：R=100exp[-（d/d’）n，]，R是篩孔d時的網上粒子質量，d’為粒度特性值，相當于R=36.7%時的粒徑，n為粒度分布指數。一般認為n值越小，分布越寬，填充效率就越高。但是，粒度分布指數并非越小越好，無論是否加人分散劑，n值均在0.7-0.8的范圍內煤漿的粘度最低。粒度級配越好，堆積率越高，煤漿濃度越高。

2.3水煤漿添加劑

目前，對水煤漿添加劑的研究要多于對粒度分布的控制，因為水煤漿添加劑的使用更具有實用意義，使用添加劑后，不僅可以提高制漿濃度，而且可以降低煤漿粘度，提高流動性。水煤漿添加劑主要是一些不同性能的表面活性劑，主要有4類：①陰離子型表面活性劑；②陽離子型表面活性劑；③非離子型表面活性劑；④高分子化合物和元機鹽。

2.4制漿工藝

水煤漿制漿工藝主要是為了取得粒度組成的最佳級配，也就是最大堆積效率，便于制備高質量的水煤漿。氣化用水煤漿制備主要采用一次濕法制漿工藝。在磨機選定的情況下，制漿工藝影響水煤漿濃度的因素有入磨粒度、生產能力、研磨體級配。在工業化生產中，由于磨機連續作業，欲在達到生產能力條件下取得所需粒度的煤漿，需控制人磨機原料的粒度大小（一般

低階煤制備高質量水煤漿工藝主要創新點在于引入“多破少磨”、“分級研磨”和“優化粒度級配”的技術理念，明顯和有效地提高了制漿工藝對煤種的適應性，實現低階煤制取高質量水煤漿，大幅度降低氣化能耗（煤耗、氧耗）和生產成本。工藝特點如下：

（1）根據磨機的入、出料粒度組成特點，采用“分級研磨”，可獲得較高的磨礦效率和降低能耗，在同一磨礦濃度下較常規制漿電耗可以減少25%以上。

（2）采用高濃度粗磨選擇性磨機，不但進行研磨和防止粗顆粒的產生，尚可起到預混煤漿、改善粒度分布和提高煤漿質量的作用。

（3）填充率高（80%）的超細磨機用于中濃度的細粒級制備，然后按照一定比例配入選擇性磨機中，起到了“作用”、提高了煤漿磨礦效率，而且改善了煤漿堆積效率。

（4）通過“優化粒度級配”，明顯提高了工藝對煤種的適應性。該工藝不但適用于成漿性較難的煤種，對于容易成漿的煤種效果更加明顯，與常規高濃度工藝相比可以提高煤漿濃度3～5個百分點。

（5）將反擊式破碎與懸臂式粉磨相結合研發的高效破磨機，可將不大于50mm的煤粒破碎至不大于1mm占80%以上，遠遠低于常規制漿工藝中磨機不大于10mm的入料粒度。

2.5配煤技術

煤種成漿性能與煤質特征密切相關，變質程度較淺的煤種屬較難成漿煤種，較難制備高濃度水煤漿；而變質程度較深的煤種屬易成漿煤種，可制備出較高濃度的水煤漿。因此，對于難成漿煤種，改善其成漿性能的途徑，除了從原料煤種粒度級配、制漿工藝及添加劑技術等方面加以解決外，還可通過配人一定比例的易成漿煤種，達到改善其成漿性能的目的。不僅如此，配煤技術的實施，還可擴大原料煤種的適用范圍，實現原料多樣化及資源的合理利用。目前國內運行的幾套水煤漿加壓氣化制合成氣裝置，受原料煤質的限制，為了提高生產能力、降低氣化過程中的能耗、氧耗和煤耗，大都采用配煤技術來改善原料煤種的成漿性能，提高制漿濃度，實現水煤漿加壓氣化裝置的長周期安全穩定、經濟運行。因此，通過配煤技術來提高水煤漿制漿濃度，對于氣化裝置經濟穩定運行以及煤炭資源的合理配置具有很強的實用意義。

2.6添加助熔劑

在相同固含量情況下，水煤漿制備過程中助熔劑的加人，會使煤漿流動性和穩定性均有所改善。因此，對于制漿過程而言，助熔劑的加人并沒有負面影響，對成漿性還有一定的改善作用。

2.7 pH值選擇

水煤漿pH值在8-10時，煤漿表現出良好的成漿性能，在這一范圍內，隨著pH值升高，煤漿流動性有所改善。為克服實際應用過程中對設備、管道的酸性腐蝕，工業化制漿一般要求煤漿pH值>7。

3.結束語

（1）煤質是制備高濃度水煤漿的首要因素。煤種制漿濃度隨其內在水分含量的增大而降低，較低的內水含量有利于制備較高濃度的煤漿。