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1、分类号 单位代码 11395 密 级 学 号 0706210143学生毕业设计（论文）题 目煤制甲醇Shell煤炭气化工艺分析 作 者王 贝 院 (系)化学与化工学院 专 业化学工程与工艺指导教师刘 慧 瑾答辩日期 2011年5月21日榆 林 学 院毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确
2、方式标明。本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年 月 日 摘 要甲醇作为石油的代用燃料，不仅可以解决我国的能源危机，而且能够缓解日益恶化的环境问题。甲醇(CH3OH)还是重要的有机化工原料，甲醇生产工艺简单，它的生产方法主要是合成法，煤制甲醇技术已是非常成熟的工业甲醇生产工艺。陕北神府煤田储量丰富，占全国探明储量的15，是世界八大煤田之一。本论文以神府矿区丰富的煤炭为原料，对目前已经实现工业化生产的五种煤制甲醇煤炭气化工艺进行比较分析，选出由荷兰壳牌公司开发的Shell煤气化工艺。Shell煤气化技术是先进的干粉煤气流床气化技术，原煤通过制粉系统、
3、粉煤仓及粉煤锁斗对原料进行预处理，再经加压氮气或二氧化碳将干燥的粉煤送入气化炉内，在气化炉内原料粉煤、氧气、水蒸气发生化学反应，出气化炉的粗煤气经合成器冷却器(废热锅炉)冷却并进行净化，除去粉尘、有害气体并回收硫，生产出符合甲醇合成标准的原料合成气（CO+H2）。关键词：甲醇；煤炭；气化；净化论文类型：理论研究ABSTRACTMethanol as alternative fuel oil can not only solve our energy crisis, but also to alleviate the worsening environmental problems. Metha
4、nol is an important organic chemical raw material, methanol production process is simple, its production method is the synthesis. Coal methanol technology is very mature industrial methanol production process. Shenfu mining in Northern of China .The coal is abundant, accounting for 15% of proven res
5、erves, is one of the worlds eight major coalfields.In this thesis, the coal of Shenfu mining is rich for raw materials, industrial production has been achieved on the current five coal-methanol gasification technology for comparative analysis, selected by the Dutch Shell, Shell Coal Gasification Pro
6、cess Development. Shell coal gasification technology is an advanced dry gas flow gasification technology, coal through the milling system, coal storage and coal lock hopper pretreatment of raw materials, and then the pressurized carbon dioxide or nitrogen to dry pulverized coal into gas of the furna
7、ce, the raw coal in the gasifier, oxygen, water vapor chemical reaction, the crude gasifier synthesis gas by the cooler (waste heat boiler) for cooling and purification, remove dust, harmful gas and sulfur recovery, methanol production to meet the standard of raw materials - synthesis gas (carbon mo
8、noxide and hydrogen).Key Words: methano; coal; process flow; gasification; purificationThesis: theory research目录目 录1 绪论11.1煤炭资源11.1.1神府矿区煤质特性11.2甲醇的性质及用途21.2.1甲醇的性质21.2.2甲醇的用途21.3煤制甲醇工业化生产工艺31.4煤制甲醇煤炭气化工艺选择原则31.4.1各类煤气化工艺541.4.2各种煤炭气化工艺比较62 煤制甲醇Shell煤炭气化工艺82.1 Shell煤气化工艺82.1.1 Shell煤气化工艺原理82.1.2 主要设
9、备892.2原料的预处理工艺92.2.1原料的预处理92.3粉煤气化9102.4 煤气净化工艺102.4.1合成气冷却及干法除尘10102.4.2 湿法洗涤112.4.3合成气中其他杂质组分的净化12123 总结14参考文献15致谢16I榆林学院本科毕业设计1 绪论自20世纪70年代石油危机以来，中国和美欧等许多国家在甲醇汽油方面都做了大量的实验、示范和实际应用。例如，3%5%的甲醇与汽油掺烧，这实际上相当于在汽油中加了一点增氧剂，在欧洲和中国都曾广泛应用，结果是不仅没有影响汽油的动力性能，而且增加了辛烷值，减少了排气污染。随着汽车技术的发展及甲醇汽油配制技术的突破，甲醇汽油作为我国新的车用燃
10、料替代产品。榆林神府有丰富的煤矿藏，基于煤制甲醇煤炭气化工艺合成甲醇原料气是非常成熟的工艺技术。据此，本文绪论部分就甲醇性质、用途与煤制甲醇煤炭气化工艺作一简要论述。1.1煤炭资源 陕北神府煤田，成煤于一亿四千万年的侏罗纪时期，又称侏罗纪煤1。侏罗纪煤田总面积27140km2，仅埋藏于1000m 以上浅的煤炭资源就达1400 多亿t，占全国探明储量的15相当于50个大同矿区、100个抚顺矿区。神府矿区与俄罗斯的顿巴斯、 德国的鲁尔等并列成为世界七大煤田。煤质优良，可燃元素较多且波动范围不大，化学成份中有害元素很低，各项指标均居世界领先地位，是国内外罕见的优质动力、 液化、 化工用煤,是陕北国家
11、级能源化工基地综合开发利用主要目标。区内建成了神府煤炭工业开发区,规划在建榆神煤电化工业区、榆横煤化工及载能区集中发展煤炭化工产业。矿区煤层稳定、煤质优良、开采技术条件简单, 适合于大型机械化开采,且地理位置优越, 处于我国东西部结合部位,是我国煤炭工业战略西移的首选基地。神府矿区有多年的开发史, 已初步建成一个现代化矿区。1.1.1神府矿区煤质特性(1)储量大 神府煤田是世界上有名的特大煤田, 煤炭种类为不粘煤和长焰煤, 其发热量平均在6550cal/g，即27.39MJ/kg，根据国标GB/T15224.3定为高热值煤。 (2)灰分 大部分属特低灰煤，但也有一些低灰煤，低中灰分煤平均灰分在
12、10% 以下。 (3)全硫 一部分属特低硫煤，全硫含量在0.5%以下，一部分煤属低硫煤，硫含量在1% 以下。神府煤平均硫含量在0.7%以下，属优质环保煤。 (4) 粘结性 粘结指数多属弱粘结，低变质的烟煤。(5) 焦油产率 这一指标是评价煤的综合利用重用指标之一，神府煤属富油煤，焦油产率高，平均为9.15%，最高可达12.0%。(6) 煤对CO2 的反应性( 也称活性)这一指标是评价气化用煤的主要指标。如果活性强，则气化过程中耗煤少，效率高，反应速度快，神府煤在高温时(1100)活性平均为80% 以上，属化学反应性强的煤，即在气化过程中省煤、效率高，反应迅速。(7) 热稳定性 这一指标是指煤在
13、高温燃烧时，保持原来粒度的性质。热稳定性好的煤，在燃烧过中不易碎成小块。神府煤炭具有热稳定性高的特点。(8)煤灰成份 神府煤的灰成份以SiO2、Al2O3、CaO 为主，次之为Fe2O3、SO3、Na2O、K2O依次递减。其中碱性氧化物平均占到35% 以下, 酸性氧化物占到60% 以下。 (9)煤的结渣性 煤的结渣性是指煤在气化和燃烧过程，灰渣受热软化熔融而结渣的性质。 用易结渣的煤，气化效率低，结渣严重时，可停炉停产，因此气化时，必须了解煤的结渣性以保证气化过程的正常进行，神府煤结渣率大部分在25%以上，属强结渣煤。(10)煤的可磨性 随着粉煤液化技术发展，粉煤的应用越来越广泛，在设计和改进
14、制粉系统。计算磨粉机的产量和电耗时，必须了解煤的可磨性，可磨性指数越小，煤越硬，越难磨，耗电越多，反之，可磨性指数越大，煤越好磨。神府煤的可磨性指数平均为58，接近中等可磨煤。 神府煤，属不粘煤，长焰煤，其灰分、硫分很低、活性高、热稳定性好、粘结性差、机械强度好，作为气化用煤是很不错的。北京煤科院曾对神府煤作了工业化试验， 取得了满意的结果。由于其煤质好，获得了高质量的煤气，灰渣中，可燃物含量少，具有较高的气化效率和热效率。神木煤机械强度高，热稳定性好，不会因运输、装卸和加料过程中破碎，产生过多的粉煤而使反应层阻力增加。 在煤炭科学研究总院的报告中指出：神木煤灰分特别低，煤灰在反应中浓度相对较小，灰渣炼结的可能性也就相应减少，灰分低是神木煤气化成功的主要原因之一。特低灰使其成为优质的气化用煤。1.2甲醇的性质及用途1.2.1甲醇的性质 甲醇是最简单的饱和醇，分子式：CH3OH，常温常压下纯甲醇是无色透明、略带醇香味的液体2。易挥发且易燃易爆，甲醇有毒，内服58 ml有失明的危险，30ml能致人死亡，因此，空气中允许最高甲醇蒸汽浓度为0.05 mgL。 甲醇是饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性质。甲醇可进行脱水、氧化、酯化、羰基化、胺化等反应。其中，甲醇的氧化反应在电解银催化剂上可被空气氧化成甲醛，是重要的工业制备甲醛的方法。1.2.2甲醇的用途(1) 甲醇用于化学品的基础原料
