煤气化及多元料浆气化技术简介

煤气化及多元料浆气化技术简介

(西北化工研究院) 2007-03-07

多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。

1 开发背景

本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因：

(1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。

(2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。

(3)获得自主知识产权、节省技术引进费。

(4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。

在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。

2 技术特点、创新点和关键技术

多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。

工艺技术包括：

料浆制备

料浆气化

粗煤气洗涤净化

灰水处理

主要技术特点：

(1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。

(2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。

(3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。

(4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。

(5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。

(6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。

(7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。

(8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。

(9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。

(10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。

(11)通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的气化专利技术。

技术主要创新点：

(1)多元料浆组成的优化设计，提高料浆有效组成，降低消耗的系统技术；

(2)多元料浆制备工艺技术和添加剂技术；

(3)多元料浆气化工艺技术；

(4)新型结构的气化炉；

(5)灰水处理系统及排渣技术；

(6)系统放大技术；

(7)多元料浆气化软件评价体系。

技术所形成的关键技术：

(1) 完备的多元料浆制备技术

料浆组成优化技术，研磨体级配技术，难成浆原料的料浆制备工艺技术，添加剂技术，料浆长距离输送技术等。

(2)系统的多元料浆气化技术

料浆气化工艺技术，气化喷嘴技术，新型结构气化炉，煤气激冷系统，排渣系统，气化过程自控及测温系统等。

(3)一体化的粗煤气洗涤净化及灰水处理技术

简洁的换热闪蒸技术、真空过滤技术等。

3 工业化应用业绩

已工业化并实现长周期稳定运行的装置：

浙江丰登公司，3万吨/a合成氨装置

浙江巨化公司，6万吨/a甲醇装置

山东华鲁恒升公司，30万吨/a合成氨装置

已签订技术转让合同并开工建设的项目：

山东华鲁恒升化工股份有限公司，二期20万吨/a甲醇项目

内蒙古三维资源集团有限公司，20万吨/a甲醇项目

华亭中煦煤化工有限责任公司，60万吨/a甲醇项目

内蒙伊泰煤制油有限公司，16万吨/a煤制油项目

久泰能源内蒙古有限公司，60万吨/a甲醇项目

陕西咸阳化学工业有限公司，60万吨/a甲醇项目

山西华鹿煤炭化工有限公司，20万吨/a甲醇项目

淮南化工集团有限公司，30万吨/a合成氨项目

内蒙古奈伦集团有限责任公司，30万吨/a合成氨项目

4 多元料浆项目与工程公司合作情况

浙江丰登项目，与浙江省化工设计院合作；

浙江巨化项目，与巨化集团公司设计院合作；

久泰项目，与天辰公司(一院)合作；

伊泰项目，与中石化宁波工程公司(五院)合作；

淮南项目，与东华工程科技有限公司(三院)合作；

其余项目均与华陆工程科技有限公司(六院)合作。

5 多元料浆气化技术主要工作内容及进度

1．原料选择及评价

(1)原料的分析：工业分析、元素分析、发热量、灰熔点、灰组成、可磨指数、反应活性等。

(2)成浆性能试验：浓度、粘度、稳定性、PH值、重度、流动性、粒度分布、添加剂种类及加入量筛选等。

(3)气化性能评价：对气化温度、压力、气体组成、碳转化率、产气率、冷煤气效率、比原料消耗、比氧气消耗等进行模拟计算和预估。

(4)推荐设计基础数据：推荐设计基础数据主要是为PDP设计提供基础和依据。主要内容包括：装置产品、生产规模、生产系列、压力等级的选择、原料性能、多元料浆性能、气化性能指标、主要原料的消耗、主要产品的生成量、三废排放量等。

上述工作内容的时间为一个月。

2．工艺设计软件包(PDP)的内容

(1)设计基础

工作范围、设计基础、项目设计数据

(2)原料的确定

(3)工艺过程(PFD)

多元料浆制备、多元料浆气化、工艺气洗涤、灰水处理，物热平衡、公用工程及化学品概要、装置排出物概要。

(4)设备规格

设备清单、设备制造厂清单、设备数据表及设备结构简图(容器、换热器、槽罐、泵及其它设备)。

(5)材料选择原则

(6)带控制点的工艺流程图(PID)

(7)特殊仪表控制系统

(8)装置操作手册

(9)分析及其它

上述工作内容的时间为三个月。

3．人员培训

分析人员培训、工艺操作人员培训，由西北化工研究院负责联系工业生产装置进行现场培训。

4．试车现场技术服务

5．收费标准

技术转让费按所建装置的生产规模收取，收费标准为：24小时CO+H2总量×4元人民币(每立方米CO+H2收费4元人民币)。不再另收煤种试验评价、工艺设计软件包(PDP)编制、技术服务和人员培训等费用。

煤气化技术方案比较及选择

何正兆，宫经德，郑振安，汪寿建（五环科技股份有限公司，湖北武汉 430079） 2005-09-16