1.1.3　煤气化技术发展进程

煤气化发展始于18世纪后半叶，用煤生产民用煤气。煤气化技术是现代化学工业的基础。第二次世界大战时期，煤炭气化工业在德国得到迅速发展。在1920年，Fischer和Tropsch开发了一种将气化炉产生的H2和CO 催化转化为液态烃类的技术。1932年采用CO与H2通过F-T合成法生产液体燃料获得成功。1934年德国鲁尔化学公司应用此研究成果创建了第一个F-T合成油厂，1936年投产。1935～1945年期间德国共建立了9个合成油厂，总产量570kt。到了20世纪30年代中期，在德国的气化厂几乎每年生产两百万升的汽油和其他油类，早期一台单独的Fischer-Tropsch反应器每天生产大约5000L汽油，这样的气化厂有100台这样的气化炉。二战期间，煤转化的油是德国合成燃料油的一个来源。

南非开发煤炭间接液化历史悠久，早在1927年南非当局注意到依赖进口液体燃料的严重性，基于本国丰富的煤炭资源，开始寻找煤基合成液体燃料的新途径，1939年首先购买了德国F-T合成技术在南非的使用权。在20世纪50年代初，成立了SASOL公司，采用了F-T气化工艺。从1955年开始，SASOL气化厂由煤生产液态燃料，该厂的反应器比二战期间德国气化厂使用的反应器大100倍。1977～1982年间，通过扩容，SASOL厂气化能力又增加了10倍。1982年，SASOL厂使用鲁奇固定床气化炉，其生产能力达到了250万加仑汽油和其他油。SASOL厂拥有目前世界上数量最多的气化炉，包括80台鲁奇炉为Fischer-Tropsch炉生产所需的原料气。

在20世纪20年代Carl von Linde实现了商业化的低温分离空气，至此采用纯氧连续气化生产合成气的过程得以实现。这一时期发展的一些重要气化过程是当今成熟的气化技术的前身，如1926年温克勒流化床，1931年鲁奇移动床加压气化过程，20世纪40年代K-T气流床气化过程。随着技术的进步，新的气化技术的气化能力稳步提高。在20世纪初，气化技术广泛使用将煤和重油转化为合成气，进一步生产氨气和肥料。自20世纪50年代以来，气化技术是由煤、重油和石油焦生产合成气的主要技术支撑，为化学工业和炼油工业提供气头。70年代末在炼油厂和化工厂，使用了Texaco、Dow气流床和U-GAS流化床。在1977年，美国通过了清洁空气法修正案，这促进了整体煤气化联合循环技术（IGCC）的发展，整体气化联合循环装置中被应用于电力工业，提高了煤的化学能转化为电能的总体效率，实现了煤的高效清洁利用，被认为是一种能够应对全球气候变化挑战的先进技术。1984年美国对油产品出口国控制油价做出响应，在北达科他州开发了合成天然气项目。像SASOL厂一样，这种大规模的示范厂选择了鲁奇固定床气化技术。

在20世纪50年代，随着大量的石油和天然气的发现，气化技术的重要性下降，但是合成气的需求没有下降，生产化肥需要的氨气仍呈指数增长。由天然气和由粗汽油经蒸汽重整生产的氨气难以满足需求，Texaco（后来的通用电气）和壳牌石油开发了新的气化技术，虽然该新技术在氨气生产过程中的应用远没有蒸汽重整技术使用广泛，但是很好弥补了天然气和粗汽油供应不足的状况。20世纪70年代早期，第一次石油危机到来，加上天然气潜在短缺，使人们认识到煤气化技术对于生产液体和气体燃料的重要性，煤炭气化又重新引起人们重视，世界各国广泛开展了煤炭气化技术研究。作为石油和天然气的代替品，新气化技术得到发展，许多研究都集中在煤的加氢气化技术。虽然煤的加氢气化可以生成甲烷，但此过程需要高压，使得加氢气化过程难以实现商业化。而煤气化技术进一步发展，始于20世纪90年代初，鲁奇公司与英国天然气公司合作在现有技术的基础上开发了鲁奇液态排渣炉，Koppers和Shell联合生产了加压Koppers-Totzek气化炉，Rheinbraun开发了高温Winkler（HTW）流化床工艺。