石油焦气化工艺
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预膜式 高效(雾化粒径小) 节能(氧气压降低) 长寿命(磨损小) 不会回火－扩散火焰
～25％氧气 煤浆 ～75％氧气
喷嘴结构
GE水煤浆气化
预混式 雾化粒径较大 氧气压降较高 寿命较短(磨损大) 可能回火－预混火焰
～15％氧气 煤浆 ～85％氧气
煤浆形成膜， 煤浆氧气预混，
两侧气体剪切
雾化效果差
喷嘴冷却水 进口
煤浆速度高，
d1
喷嘴冷却水 出口
煤浆速度低
约25m/s
喷嘴冷却水 进口
喷嘴冷却水 h
出口
洗涤冷却室
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
喷淋、鼓泡复合床
无腾涌现象 避免带水带灰 液位容易控制 交叉流式洗涤冷却器，
强化热质传递
破泡 板
上升管、下降管激冷方式 有腾涌现象 带水带灰 液位难控制
高硫石油焦制氢工艺及分析
教育部煤气化重点实验室 王辅臣
一、工艺过程介绍
—— 兼论GE技术与多喷嘴技术的异同
二、石油焦气化的关键问题 三、石油焦成浆性能 四、石油焦气化性能 五、Valero 应用案例
一、工艺过程介绍
—— 兼论GE技术与多喷嘴技术的异同
1. 水煤浆气化工艺流程
1-磨煤制浆 2-煤浆槽 3-气化炉 4-激冷室 5-锁渣斗 6-捞渣机 7-洗涤塔 8-闪蒸罐 9-换热器 10-澄清槽
激冷流程Texaco水煤浆气化工艺流程图
2.多喷嘴对置气化技术研发历程
3.多喷嘴与GE气化技术比较
多喷嘴水煤浆气化
பைடு நூலகம்
气化炉结构
GE水煤浆气化
多喷嘴撞击流
多喷嘴——处理负荷高 对置式(侧置)——消除短路 雾化＋撞击实现混合——
混合效果好 不存在短路物流——
转化率高 平推流长——气化反应进行
激冷水
旋风 分离器
合成气
洗涤水 旋风 分离器
灰水去 闪蒸
文丘里+筛板塔 细灰颗粒在一个塔内洗涤 洗涤效果差 黑水含固量高
粗合成气 文丘里 洗涤器
激冷水
合成气
上段 筛板塔结构
下段 套筒结构
洗涤水
黑水去闪蒸
渣水处理系统
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
蒸发热水塔(闪蒸＋直接换热) 耐结垢、堵灰 换热效果好，热传递效率
方便
闪蒸+间接换热 易结垢、堵灰 换热效果差 开停车水循环流程切换复 杂
4.多喷嘴对置水煤浆气化应用
应用单位 华鲁恒升 兖矿国泰 兖矿鲁化 江苏灵谷 江苏索普 凤凰化肥 神华宁煤 宁波万华 杭州半山 山东久泰 安徽华谊 山东盛大 上海焦化 兖矿新疆 兖矿内蒙 Valero
气化压力MPaG) 6.5 4.0 4.0 4.0 6.5 6.5 4.0 6.5 3.5 6.5 6.5 6.5 4.0 6.5 6.5 6.2
管流区
烧嘴 回流区
射流区
管流区
多喷嘴对置式气化炉流场结构
引进水煤浆气化炉流场结构
停留时间分布（宏观混合效果）
多喷嘴对置式气化炉 停留时间分布密度
GE水煤浆气化炉 停留时间分布密度
GE气化炉 多喷嘴气化炉
1.5秒前离开气化炉 物料比例 4%
0.9%
平均停留时间前 离开气化炉物料比例
62%
58%
多喷嘴水煤浆气化
气化炉设置(台) 1
3 (2+1) 2
2 (1+1) 3 (2+1) 3 (2+1) 3 (2+1) 3 (2+1)
高 开停车水循环流程简单、
方便
闪蒸+间接换热 易结垢、堵灰 换热效果差 开停车水循环流程切换复 杂
气化炉结构
多喷嘴水煤浆气化
多喷嘴撞击流
多喷嘴——处理负荷高 对置式(侧置)——消除短路 雾化＋撞击实现混合——
混合效果好 不存在短路物流——
转化率高 平推流长——气化反应进行
有腾涌现象， 脉动频率1赫兹
激冷水 A 水
激冷环
合 成 气 下降 管
气化室底部
合成气出口
A A 上升 管 黑水出口 水
渣
多喷嘴水煤浆气化
气体初步净化系统 GE水煤浆气化
混合器+旋风分离器+水洗塔 分级净化－先粗分再精分 洗涤效果好，合成气洁净 黑水水质好 高效节能(合成气压降低)
粗合成气 混合器
喷嘴冷却水 h
出口
洗涤冷却室
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
喷淋、鼓泡复合床
无腾涌现象 避免带水带灰 液位容易控制 交叉流式洗涤冷却器，
强化热质传递
破泡 板
上升管、下降管激冷方式 有腾涌现象 带水带灰 液位难控制
有腾涌现象， 脉动频率1赫兹
激冷水 A 水
激冷环
合 成 气 下降 管
～25％氧气 煤浆 ～75％氧气
喷嘴结构
GE水煤浆气化
预混式 雾化粒径较大 氧气压降较高 寿命较短(磨损大) 可能回火－预混火焰
～15％氧气 煤浆 ～85％氧气
煤浆形成膜， 煤浆氧气预混，
两侧气体剪切
雾化效果差
喷嘴冷却水 进口
煤浆速度高，
d1
喷嘴冷却水 出口
煤浆速度低
约25m/s
喷嘴冷却水 进口
完全，气化指标优 独特的托砖架——热电偶寿
命延长
GE水煤浆气化
单喷嘴受限射流
单喷嘴——负荷受限 顶置式——存在短路 雾化实现混合——混合效果
受限 存在短路物流——
碳转化率受限 平推流段短——气化反应进
行程度受限
多喷嘴水煤浆气化
预膜式 高效(雾化粒径小) 节能(氧气压降低) 长寿命(磨损小) 不会回火－扩散火焰
气化室底部
合成气出口
A A 上升 管 黑水出口 水
渣
多喷嘴水煤浆气化
气体初步净化系统 GE水煤浆气化
混合器+旋风分离器+水洗塔 分级净化－先粗分再精分 洗涤效果好，合成气洁净 黑水水质好 高效节能(合成气压降低)
粗合成气 混合器
激冷水
旋风 分离器
合成气
洗涤水 旋风 分离器
灰水去 闪蒸
完全，气化指标优 独特的托砖架——热电偶寿
命延长
单喷嘴受限射流
单喷嘴——负荷受限 顶置式——存在短路 雾化实现混合——混合效果
受限 存在短路物流——
碳转化率受限 平推流段短——气化反应进
行程度受限
V
III
IV
A
II
I
AA
A
III
射流区、撞击区、
撞击流股、回流
VI
区、折返流区、
文丘里+筛板塔 细灰颗粒在一个塔内洗涤 洗涤效果差 黑水含固量高
粗合成气 文丘里 洗涤器
激冷水
合成气
上段 筛板塔结构
下段 套筒结构
洗涤水
黑水去闪蒸
渣水处理系统
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
蒸发热水塔(闪蒸＋直接换热) 耐结垢、堵灰 换热效果好，热传递效率
高 开停车水循环流程简单、
～25％氧气 煤浆 ～75％氧气
喷嘴结构
GE水煤浆气化
预混式 雾化粒径较大 氧气压降较高 寿命较短(磨损大) 可能回火－预混火焰
～15％氧气 煤浆 ～85％氧气
煤浆形成膜， 煤浆氧气预混，
两侧气体剪切
雾化效果差
喷嘴冷却水 进口
煤浆速度高，
d1
喷嘴冷却水 出口
煤浆速度低
约25m/s
喷嘴冷却水 进口
喷嘴冷却水 h
出口
洗涤冷却室
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
喷淋、鼓泡复合床
无腾涌现象 避免带水带灰 液位容易控制 交叉流式洗涤冷却器，
强化热质传递
破泡 板
上升管、下降管激冷方式 有腾涌现象 带水带灰 液位难控制
高硫石油焦制氢工艺及分析
教育部煤气化重点实验室 王辅臣
一、工艺过程介绍
—— 兼论GE技术与多喷嘴技术的异同
二、石油焦气化的关键问题 三、石油焦成浆性能 四、石油焦气化性能 五、Valero 应用案例
一、工艺过程介绍
—— 兼论GE技术与多喷嘴技术的异同
1. 水煤浆气化工艺流程
1-磨煤制浆 2-煤浆槽 3-气化炉 4-激冷室 5-锁渣斗 6-捞渣机 7-洗涤塔 8-闪蒸罐 9-换热器 10-澄清槽
激冷流程Texaco水煤浆气化工艺流程图
2.多喷嘴对置气化技术研发历程
3.多喷嘴与GE气化技术比较
多喷嘴水煤浆气化
பைடு நூலகம்
气化炉结构
GE水煤浆气化
多喷嘴撞击流
多喷嘴——处理负荷高 对置式(侧置)——消除短路 雾化＋撞击实现混合——
混合效果好 不存在短路物流——
转化率高 平推流长——气化反应进行
激冷水
旋风 分离器
合成气
洗涤水 旋风 分离器
灰水去 闪蒸
文丘里+筛板塔 细灰颗粒在一个塔内洗涤 洗涤效果差 黑水含固量高
粗合成气 文丘里 洗涤器
激冷水
合成气
上段 筛板塔结构
下段 套筒结构
洗涤水
黑水去闪蒸
渣水处理系统
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
蒸发热水塔(闪蒸＋直接换热) 耐结垢、堵灰 换热效果好，热传递效率
方便
闪蒸+间接换热 易结垢、堵灰 换热效果差 开停车水循环流程切换复 杂
4.多喷嘴对置水煤浆气化应用
应用单位 华鲁恒升 兖矿国泰 兖矿鲁化 江苏灵谷 江苏索普 凤凰化肥 神华宁煤 宁波万华 杭州半山 山东久泰 安徽华谊 山东盛大 上海焦化 兖矿新疆 兖矿内蒙 Valero
气化压力MPaG) 6.5 4.0 4.0 4.0 6.5 6.5 4.0 6.5 3.5 6.5 6.5 6.5 4.0 6.5 6.5 6.2
管流区
烧嘴 回流区
射流区
管流区
多喷嘴对置式气化炉流场结构
引进水煤浆气化炉流场结构
停留时间分布（宏观混合效果）
多喷嘴对置式气化炉 停留时间分布密度
GE水煤浆气化炉 停留时间分布密度
GE气化炉 多喷嘴气化炉
1.5秒前离开气化炉 物料比例 4%
0.9%
平均停留时间前 离开气化炉物料比例
62%
58%
多喷嘴水煤浆气化
气化炉设置(台) 1
3 (2+1) 2
2 (1+1) 3 (2+1) 3 (2+1) 3 (2+1) 3 (2+1)
高 开停车水循环流程简单、
方便
闪蒸+间接换热 易结垢、堵灰 换热效果差 开停车水循环流程切换复 杂
气化炉结构
多喷嘴水煤浆气化
多喷嘴撞击流
多喷嘴——处理负荷高 对置式(侧置)——消除短路 雾化＋撞击实现混合——
混合效果好 不存在短路物流——
转化率高 平推流长——气化反应进行
有腾涌现象， 脉动频率1赫兹
激冷水 A 水
激冷环
合 成 气 下降 管
气化室底部
合成气出口
A A 上升 管 黑水出口 水
渣
多喷嘴水煤浆气化
气体初步净化系统 GE水煤浆气化
混合器+旋风分离器+水洗塔 分级净化－先粗分再精分 洗涤效果好，合成气洁净 黑水水质好 高效节能(合成气压降低)
粗合成气 混合器
喷嘴冷却水 h
出口
洗涤冷却室
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
喷淋、鼓泡复合床
无腾涌现象 避免带水带灰 液位容易控制 交叉流式洗涤冷却器，
强化热质传递
破泡 板
上升管、下降管激冷方式 有腾涌现象 带水带灰 液位难控制
有腾涌现象， 脉动频率1赫兹
激冷水 A 水
激冷环
合 成 气 下降 管
～25％氧气 煤浆 ～75％氧气
喷嘴结构
GE水煤浆气化
预混式 雾化粒径较大 氧气压降较高 寿命较短(磨损大) 可能回火－预混火焰
～15％氧气 煤浆 ～85％氧气
煤浆形成膜， 煤浆氧气预混，
两侧气体剪切
雾化效果差
喷嘴冷却水 进口
煤浆速度高，
d1
喷嘴冷却水 出口
煤浆速度低
约25m/s
喷嘴冷却水 进口
完全，气化指标优 独特的托砖架——热电偶寿
命延长
GE水煤浆气化
单喷嘴受限射流
单喷嘴——负荷受限 顶置式——存在短路 雾化实现混合——混合效果
受限 存在短路物流——
碳转化率受限 平推流段短——气化反应进
行程度受限
多喷嘴水煤浆气化
预膜式 高效(雾化粒径小) 节能(氧气压降低) 长寿命(磨损小) 不会回火－扩散火焰
气化室底部
合成气出口
A A 上升 管 黑水出口 水
渣
多喷嘴水煤浆气化
气体初步净化系统 GE水煤浆气化
混合器+旋风分离器+水洗塔 分级净化－先粗分再精分 洗涤效果好，合成气洁净 黑水水质好 高效节能(合成气压降低)
粗合成气 混合器
激冷水
旋风 分离器
合成气
洗涤水 旋风 分离器
灰水去 闪蒸
完全，气化指标优 独特的托砖架——热电偶寿
命延长
单喷嘴受限射流
单喷嘴——负荷受限 顶置式——存在短路 雾化实现混合——混合效果
受限 存在短路物流——
碳转化率受限 平推流段短——气化反应进
行程度受限
V
III
IV
A
II
I
AA
A
III
射流区、撞击区、
撞击流股、回流
VI
区、折返流区、
文丘里+筛板塔 细灰颗粒在一个塔内洗涤 洗涤效果差 黑水含固量高
粗合成气 文丘里 洗涤器
激冷水
合成气
上段 筛板塔结构
下段 套筒结构
洗涤水
黑水去闪蒸
渣水处理系统
多喷嘴水煤浆气化
GE水煤浆气化
蒸发热水塔(闪蒸＋直接换热) 耐结垢、堵灰 换热效果好，热传递效率
高 开停车水循环流程简单、