Texaco气化工艺、流程和主要设备
德士古煤气化工艺分析
德士古煤气化工艺分析作者：刘强来源：《环球市场》2017年第17期摘要：我国的德士古煤气运行水平明显低于国际水平，为了提高德士古运行水平，保证工作效率，因此有必要对德士古煤气化工艺进行分析。
文章指出德士古煤气化技术优势和劣势，通过分析德士古煤气化技术工艺组成部分指出其工艺要点，讨论了德士古煤气化技术废气、废气处理。
关键词：德士古；煤气化；工艺分析引言德士古（Texaco）水煤浆气化技术是国内外成功应用的煤气化技术之一，但据有关统计数据显示，国内装置的运行整体水平低于国际水平。
企业安全生产、提高经济效益的前提条件就是煤气化工艺及装置的长周期安全运行，因此煤气化工艺以及装置的长周期安全运行受到了高度关注，达到装置安、稳、长、满、优运行是企业迫切需要达到的目标。
1德士古煤气化工艺分析1.1德士古煤气化技术水煤浆加压气化技术，属气流床加压气化技术，原料煤磨制成水煤浆后经泵进入气化炉顶部单烧嘴下行制气，原料煤输送、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化要简单明了。
德士古煤气化技术原料煤适用范围广泛，烟煤、无烟煤、气煤、高硫煤、次烟煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等都可以用作气化原料。
1.2德士古煤气化技术优缺点1.2.1优点。
德士古气化工艺可以利用烟煤、次烟煤、石油焦以及煤加氢液化残渣等。
不受灰熔点限制，由于煤最终要磨制成水煤浆，所以煤的块度大小不受限制。
排渣经排渣系统固定程序控制，无需停车，气化开停车次数少，保证操作系统稳定。
炉内气化压力高，节约了能耗和成本；合成气质量较好，炉内气化温度高；安全性能较高，气化系统水在本系统循环使用，外排废水较少，比较环保。
1.2.2缺点。
煤在磨制成煤浆的过程中，由于磨料的相互碰撞，不可避免地产生噪音污染，一般制浆厂房的噪音都在95dB以上，给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。
煤浆泵备件消耗高，购买周期长，水煤浆气化耗氧量高，需要备用热源，气化炉耐火材料寿命短。
2德士古煤气化工艺分析2.1工艺流程水煤浆气化过程有煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石、添加剂称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆由高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300-1400℃下送入气化炉工艺喷嘴开始氧化成为粗煤气；经喷嘴洗涤器粗煤气进入碳洗塔，冷却除尘后进入一氧化碳变换工序；经灰水处理工段4级闪蒸处理后，一部分气化炉出口灰水返回碳洗塔作洗涤水，通过泵进入气化炉，剩余部分灰水作废水处理。
德士古气化
一、Texaco煤气化工艺介绍德士古水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司TEXACO在重油气化的基础上发展起来的。
1 945年德士古公司在洛杉矶近郊蒙特贝洛建成第一套中试装置，并提出了水煤浆的概念，水煤浆采用柱塞隔膜泵输送，克服了煤粉输送困难及不安全的缺点。
7 0年代开发并推出具有代表性的第二代煤气化技术，即加压水煤浆气化工艺，70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化，80年代投入工业化生产，成为具有代表性的第二代煤气化技术。
德士古水煤浆气化技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术。
先后在美国、日本、德国及我国渭河、鲁南、上海三联供建成投产多套工业生产装置，经多年的运行实践证明，德士古加压水煤浆气化技术是先进并成熟可靠的。
见下图。
水煤浆经高压煤浆泵加压后与高压氧气(纯度为98％以上)经德士古烧嘴混合后呈雾状，分别经喷嘴中心管及外环隙喷入气化炉燃烧室，在燃烧室中进行复杂的气化反应，反应温度为1350-1450℃，压力为4.0-6.0Mpa，生成的煤气(称为合成气)和熔渣，经激冷环及下降管进入气化炉激冷室冷却，冷却后的合成气经喷嘴洗涤器进入碳洗塔，熔碴落入激冷室底部冷却、固化，定期排出。
在碳洗塔中，合成气进一步冷却、除尘，并控制水气比(即水汽与干气的摩尔比)，然后合成气出碳洗塔进入后工序。
气化炉和碳洗塔排出的含固量较高黑水，送往水处理系统处理后循环使用。
首先黑水送入高压、真空闪蒸系统，进行减压闪蒸，以降低黑水温度，释放不溶性气体及浓缩黑水，经闪蒸后的黑水含固量进一步提高，送往沉降槽澄清，澄清后的水循环使用。
二、德士古水煤浆气化工艺的环保优势德士古水煤浆气化工艺的气化反应是在1200~1500℃的高温下进行的，炉膛中的还原气氛使煤或残留物的有机成分几乎完全分解，并且阻碍了有害于环境的新化合物例如烃类的生成。
典型的灰渣组成如下：灰分组成：这些灰渣与燃煤电厂的灰渣没有什么区别，也被广泛的应用在建材行业中。
Texaco合成气洗涤的两次改造
Texaco合成气洗涤的两次改造我公司Texaco合成气洗涤的两次改造夏洪强，陈方林（安徽淮化集团有限责任公司，安徽淮南 232038） 2004-12-160 前言我公司德士古水煤浆加压气化装置有3台气化炉，2开1备，由日本宇部公司(UBE)设计,于2000年8月化工投料试车一次成功, 成为国内继山东鲁化、上海焦化、陕西渭化之后的第4套德士古装置。
该装置设计灰分值为14.76%，但由于煤炭供应紧张，公司所用原料煤的灰分一直较高,灰分含量通常都在20%左右，有时甚至高达25%以上，由此造成洗涤塔阻力上升较快，致使其中1台气化炉运行不到20 d 就必须停炉清理；同时带来合成气带灰、带水及变换催化剂失活等问题。
本文就灰分高造成的合成气带灰、带水及洗涤塔阻力上升快等问题进行分析，并对实施的改造措施进行介绍。
1 Texaco气化系统粗合成气洗涤过程合格的水煤浆和从空分来的氧气经烧嘴喷入气化炉燃烧室, 氧气和水煤浆在1300～1400℃、4.0 MPa条件下进行部分氧化反应, 生成的水煤气和熔融灰渣经过均布激冷水的下降管进入激冷室的水浴中，大部分的熔渣经冷却固化后落入激冷室底部。
粗合成气沿下降管和上升管的环隙上升后，出气化炉激冷室。
在合成气出口管处设有冲洗水，以防气体中固体颗粒在出口管累积堵塞，同时给合成气增湿。
经过初步洗涤的合成气进入喷嘴洗涤器，在此加入大量增湿水，使合成气夹带的固体颗粒完全湿润，以便在洗涤塔内快速除去。
经增湿的合成气沿洗涤塔下降管进入底部水浴中，再向上穿过水层，大部分固体颗粒沉降到塔底部与合成气分离。
上升的合成气沿下降管和导气管的环隙向上穿过两层冲击式塔板，并与洁净的喷淋水逆向接触，洗涤余下的固体颗粒，再经除雾器除去雾沫后送往后工序。
要求出洗涤塔的合成气含尘量＜1 mg/m3。
我公司Texaco合成气洗涤流程示意图见图1。
图1 Texaco合成气洗涤流程示意图2 合成气洗涤的第一次改造2.1 合成气带灰、带水及洗涤塔阻力上升原因2001年下半年，煤的灰分通常都在16%～20%，1台气化炉清理后运行仅16 d左右就会出现洗涤塔合成气带灰、带水现象，20 d 左右带水已相当严重，且洗涤塔阻力上升至0.25 MPa以上,被迫停炉清理。
德士古煤气化技术及工艺流程
德士古煤气化技术及工艺流程德士古公司Texaco Inc德士古公司1902年成立于美国得克萨斯州的休斯敦，原名为得克萨斯公司，1959年改为Texaco(德士古)。
德士古公司是世界著名的跨国石油公司之一，主要从事石油和天然气的勘探、生产、炼制、运输和销售。
德士古的几个主要子公司情况如下：德士古美国公司(TEXACO U.S.A.)负责在美国的勘探、生产、炼制以及石油和油品的运输和销售。
德士古欧洲公司(TEXACO.EUROPE)负责在欧洲国家的勘探、生产、提炼和销售业务。
德士古中东/远东公司(TEXACO MIDDLE EAST FAR EAST)负责在沙特和印尼及该地区其他一些产油国的原油生产与供应活动。
加德士石油公司(Caltex Petroleum Corp.)负责在亚洲、东非及环太平洋地区55个国家的石油加工和销售业务，是德士古与谢夫隆公司的合资公司，德士古拥有加德士公司50%的股份。
加德士公司的炼油和销售活动遍及60多个国家，主要分布在苏伊士以东地区。
Texaco德士古煤气化技术Texaco-德士古煤气化技术的气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，但在IGCC发电项目的，也采用废锅流程。
单炉容量目前最大可达日投煤量2000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。
中国引进德士古煤气化技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，目前已有十来家使用德士古煤气化技术。
有着30年应用经验的德士古煤气化技术在中国应用也十几年了，是较成熟的煤气化技术。
从技术的掌握和操作的熟练，设备的国产化和配套的耐火材料的制造都有较大优势。
德士古煤气化技术的主要优点是水煤浆带来的，即较容易把压力升上去。
如南化的气化炉压力达到了8.4MPa，这样就可能实现不需压缩直接合成甲醇，节省了压缩能耗。
德士古煤气化技术的缺点也跟水煤浆有关，水煤浆中含有40%的水，使它的热值降低。
Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比
• 即选用GSP煤气化技术！
各性能对比见下表：
五、主要工艺指标对比
• 经过以上学习和对比，我组认为：
• 德士古技术是单喷嘴，进料流向不均匀， 煤炭浪费较多。 • shell必须用干粉煤，且煤气中焦油及酚含 量高，污水处理复杂，难以大规模推广. • GSP没有工业化经验，因而没有竞争力，而 相同煤化工规模投资额度比较：Shell>德士 古
3、GSP气化反应原理
GSP 连续气化炉是在高温加压条件下进行的，属 气流床反应器，几根煤粉输送管均布进入最外环隙， 并在通道内盘旋，使煤粉旋转喷出给煤管线末端与喷 嘴顶端相切，在喷嘴外形成一个相当均匀的煤粉层， 与气化介质混合后在气化室中进行气化，反应完后最 终形成以 CO、H2为主的煤气进入激冷室。 以上 3 种气化炉其反应原理基本相同，其反应均 为不完全氧化还原反应生成粗合成气；不同之处是 前者采用的是水煤浆气化，而后两者采用干煤粉气 化。
3、GSP气化炉工艺流程
将预处理好的原料煤在磨煤机内磨碎到适于气化的粒度（对不同煤种有不 同的要求）并进行干燥用输气（N2 或CO2）从加料斗中将干煤粉送到气化 炉的组合喷嘴中。 加压干煤粉，氧气及少量蒸汽通过组合喷嘴进入到气化炉中。气化炉的操 作压力为2.5~4.0MP，根据煤粉的灰熔特性，气化操作温度控制在 1350~1750 ℃。高温气体与液态渣一起离开气化室向下流动直接进入激冷 室，被喷射的高压激冷水冷却，液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒状，定 期的从排渣锁斗中排入渣池，并通过捞渣机装车运出。从激冷室出来的达到 饱和的粗合成气经两级文氏管洗涤后，使含尘量达到要求后送出界区。 激冷室和文氏管排出的黑水经减压后送入两级闪蒸罐去除黑பைடு நூலகம்中的气体成 分，闪蒸罐内的黑水则送入沉降槽，加入少量絮凝剂以加速灰水中细渣的絮 凝沉降。沉降槽下部沉降物经过滤机滤出并压制成渣饼装车外送。沉降槽上 部的灰水与滤液一起送回激冷室作激冷水使用，为控制回水中的总盐含量， 需将少量污水送界区外的全厂污水处理系统。
德士古气化技术
德⼠古⽓化技术Texaco Texaco（（德⼠古德⼠古））⽓化技术德⼠古⽓化是⼀种以⽔煤⽓为进料的加压⽓流床⽓化⼯艺。
⼀、德⼠古⽓化的基本原理德⼠古⽓化的基本原理德⼠古⽔煤浆加压⽓化过程属于⽓化床疏相并流反应，⽔煤浆通过喷嘴在⾼速氧⽓流的作⽤下，破碎、雾化喷⼊⽓化炉。
氧⽓和雾状⽔煤浆在炉内受到耐⽕砖⾥的⾼温辐射作⽤，迅速经历预热、⽔分蒸发、煤的⼲馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的⽓化等⼀系列复杂的物理、化学过程，最后⽣成⼀氧化碳，氢⽓⼆氧化碳和⽔蒸⽓为主要成分的湿煤⽓，熔渣和未反应的碳，⼀起同向流下，离开反应区，进⼊炉⼦底部激冷室⽔浴，熔渣经淬冷、固化后被截流在⽔中，落⼊渣罐，经排渣系统定时排放。
煤⽓和饱和蒸汽进⼊煤⽓冷却系统。
⽔煤浆是⼀种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达96~99%或更⾼,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同⽔平。
也是⼀种制备相对简单,便于输送储存,安全可靠,低污染的新型清洁燃料。
具有较好的发展与应⽤前景。
⽔煤浆的⽓化是将⼀定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的⾮⽜顿型流体,与氧⽓在加压及⾼温条件下不完全燃烧,制得⾼温合成⽓的技术,以其合成⽓质量好、碳转化率⾼、单炉产⽓能⼒⼤、三废排放少的优点⼀直受到国际社会的关注。
⼆、Texaco Texaco（（德⼠古德⼠古））⽓化炉技术特点德⼠古⽓化炉是⼀种以⽔煤浆进料的加压⽓流床⽓化装置，⽔煤浆由⽓化剂夹带由专门的喷嘴喷⼊炉内，瞬间⽓化。
优点优点：：（1）甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成（2）设备结构简单，内件很少；理论上可以⽤于任何煤种（3）具有较长的实际运⾏经验，操作危险性⼩，可⽤率达80%-85%（4）利⽤⽔煤浆便于⾼压泵送的特点，可以制备压⼒很⾼的粗煤⽓（5）能充分利⽤⼀切污⽔源制作⽔煤浆（6）⽓化炉的运⾏费⽤较低（7）后续的除灰系统⽐较简化缺点缺点：：对煤质要求⽅⾯，要求活性好，灰熔点低，由于其⼯艺原料是⽔煤浆（含碳60%左右）要求流动性、成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧认可，改变煤种也需要经过试烧认可。
Texaco-Shell-GSP煤气化技术比较
730 2200 小试厂
商业化装 压力 4.0MPa 1986 年 6
置，生产 温度 1500℃ 月建成，投
H2 和羰
资 2.2 亿马
基合成气
克
联合发电 压力 2.8-3.0 96 年 7 月 MPa，温度 投用，投资
1200-1500℃ 5.1 亿美元
小试装置 气化压力 1.4 小 试 厂 79
气化装 Φ2×10ft，二段反应
发电
年投运。 示 范 厂 83 年 7 月投运
1430 1832
商业化生 压力 2.1MPa 87 年 4 月 产装置， 一段温度 投运 联合循环 1316-1427 发电 ℃，二段
1038℃
中国水煤浆气化装置概况一览表
序 气化装 气化炉台数和形式
号置
煤浆制备
单炉干煤 用途
量（t/d）
主要工 艺条件
2、国内外水煤浆气化装置
到目前为止，国内外已建、在建和拟建德士古水煤浆加压气化装置，加上技 术上相似的道化学气化装置，已达 20 多座，如下表所示：
国外水煤浆气装置概况一览表
序 气化 气化炉台数和形式
号 装置
煤浆制备
单炉干煤 用途
量（t/d）
主要工 艺条件
备注
1 美国蒙 3 台，第 l 台为废锅 棒磨机，试烧评 15～20 中试装 第 1 台设计 3 台分别于
⑦、单台气化炉的投煤量选择范围大。根据气化压力等级及炉径的不同，单 炉投煤量一般在 400～1000t/d（干煤）左右，在美国 Tampa 气化装置最大气化能 力达到 2200t/d（干煤）。
一、Texaco 水煤浆纯氧加压气化技术
1、发展历史 鉴于在加压下连续输送粉煤的难度较大，1948 年美国德士古发展公司 （Texaco Development Corporation）受重油气化的启发，首先创建了水煤浆气化 工 艺 (Texaco coal gasification process) ， 并 在 加 利 福 尼 亚 州 洛 杉 矶 近 郊 的 Montebello 建设第一套投煤量 15t/d 的中试装置。当时水煤浆制备采用干磨湿配 工艺，即先将原煤磨成定细度的粉状物，再与水等添加物混合一起制成水煤浆， 其水煤浆浓度只能达到 50%左右。为了避免过多不必要的水分进入气化炉，采取 了将人炉前的水煤浆进行预热、蒸发和分离的方法。由于水煤浆加热汽化分离的 技术路线在实际操作中遇到一些结垢堵塞和磨损的麻烦，1958 年中断了试验。 早期的德士古气化工艺存在以下明显的缺点。如①、配置煤浆不会应用水煤 浆添加剂和未掌握粒级配比技术，煤浆浓度较低；②、水煤浆制备采用干磨湿配， 操作复杂，环境较差；③、煤浆在蒸发过程中易结垢和磨损；④、分离出的部分 蒸汽（约 50%）夹带少量煤粉无法利用，且在放空时造成污染。 由于在 20 世纪 50～60 年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，再加 上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了 10 多年，直到 20 世纪 70 年代初期发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。德士古发展公司重新 恢复了 Montebello 试验装置，于 1975 年建设一台压力为 2.5MPa 的低压气化炉， 采用激冷和废锅流程可互相切换的工艺，由于水煤浆制备技术得到长足的进步， 水煤浆不再经过其他环节而直接喷人炉内。1978 年和 1981 年再建两台压力为 8.5MPa 的高压气化炉，这两台气化炉均为激冷流程，用于煤种评价和其他研究。 1973 年德士古发展公司与联邦德国鲁尔公司开始合作，于 1978 年在联邦德 国建成了一套德士古水煤浆气化工业试验装置(RCH/RAG 装置)，该装置是将德 士古发展公司中试成果推向工业化的关键性一步，通过实验获得了全套工程放大 技术，并为以后各套工业化装置的建设奠定了良好的基础。
德士古气化装置流程.
气化
3.锁斗排渣
11
气化
12
气化
4.黑水处理
13
气化
14
气化
15
气化
16
气化
5.其他
17
气化
18
气化
19
气化
完！
20
气化
德士古气化装置流程
教师：刘春颖1气化来自Texaco工艺流程示意图
合成气去甲醇
氧气
除盐水 蒸汽
变换冷凝液
真空泵
除氧器 原煤 添加剂 德士古 气化炉 中压闪蒸 分离罐
真空闪蒸 分离罐 闪蒸汽去火炬
煤磨机
冷凝液泵
絮凝剂 洗涤塔 洗涤塔 循环泵 煤浆槽
高压煤浆泵
重力 沉降槽
中压 闪蒸罐 锁斗
压滤机
甲醇废水
新鲜水
锁斗冲 洗水罐 研磨水泵 锁斗 循环泵 渣池 粗渣
灰水槽
细渣
低压灰水泵
真空 闪蒸罐
高压灰水泵
渣池泵 研磨水池
沉降槽给料泵
废水去硝 化反硝化
气化
3
气化
1.水煤浆制备
2.气化和洗涤
3.锁斗排渣
4.黑水处理 5.其他
4
气化
1.水煤浆制备
5
气化
6
气化
7
气化
2.气化和洗涤
8
气化
9
气化
10
Texaco气化工艺
二、德士古煤气化工艺技术特点及应用
工艺技术特点：
• 水煤浆进料
• 纯氧气化
• 加压气化
• 液态排渣
• 自动化程度高
• 环境污染少
Texaco工艺与环保特点
水煤浆连续进料纯氧气化，耐火砖热壁炉，液态排渣，激冷 或废锅流程，生产能力大，流程简单，可靠，实现计算机集 散控制 原料适应性相对较宽，可气化广泛采用水力开采的粉煤、石 油焦、煤液化残渣等
•温度：60℃
•PH：7.5 •粘度分布： （棒） •通过8目：100％ •通过200目：40～55％
•通过325目：35～45％
LC
放空 氧气 煤浆 去后系统
P-3
FC
FC
LC
去闪蒸系统
去闪蒸系统
去闪蒸系统
激冷室
高位槽
低压灰水 卸压至渣池
FC FC
V-3
锁斗
循环泵 高压冷凝液
渣池
黑水闪蒸工艺流程图
• 炉内典型的反应可概括描述为： C+O2 CO
C+O2
CO2
CO2+H2 等
CO+H2O( g)
即C、H、N、S、O、Ash + O2 + H2O
CO、H2、CO2、H2O H2S、N2、CH4、NH3 COS、HCN 残C、粗渣、细渣
二、工艺流程（原理图）
流程总图
Texaco工艺流程示意图
→与系统压差<0.18MPa时，开KV02阀→关
KV07阀→开KV08阀，关KV10阀→集渣状态
第三章 关键设备
1. 磨煤机
• 为气化工艺提供合格的水煤浆 • 钢制筒体，内衬橡胶（或钢）衬里 • 研磨体：钢棒（或球）
德士古气化工艺流程五
三、煤浆的制备和输送
和煤合应度过的研固湿普法两如后过进点窄点到就浆，后设度需 制 为 ， 煤 破 3磨 要 送 顺 确 的 集 为 剂0基煤如煤的和中，粒合磨适筒度通高需气格用、程影磨体法遍又种要大一是适不中系输送是备右，而要浆了除泥碎粉进到利定浓中降的m浆右一煤浓的这尽格机的磨、过浓要本的 煤 的 黏 和 响 又 物 两 采 分 系 求的步得当能的统送到需水上对，m指工减特制，机入气进的度体低方非封的下次浆度停样可的就是机球磨度的部，冷 浆 基 度 物 ， 有 料 大 用 为 统。颗 研 到 的 太 固 需分要分磨、图以出艺少殊浆预。一化入前和现黏法封闭制图通同的留可能研变用，径机的粒分然却 的 本 、 料 而 着 的 类 的 封 。粒 磨 的 分 大 要级分含机所 达气 体的，磨情先研均炉气提颗在度以)外闭式备所过时要时以不磨得充妥及时煤度包后和 制 前 稳 的 这 密 研 。 是 闭再煤级增机 级量无示到化。 ， 物是都矿况破磨化。化下粒煤可降，式湿和示磨能求问保太，很填善球一浆。括经净备提定输些切磨制湿式返浆设中设相特该和。这，这含不是功碎好罐煤炉，的浆采低(如都湿磨输。机够。相证多选重球选数次，煤过化是。性送指的分取法和回粒稠进备应殊法废种就量煤煤管耗耗到的浆，取粒的用黏，用必磨系送该，满煤对较。择要或择，即并带浆等德煤等均标关为水，非到度化行的要的热方。意不经浆是能，粒煤是在决度黏加度然粉须系统法所足在长大要适，棒磨使能具称的士浆对有与系干煤这封。磨范的分就求煤哪大磨度浆否泵于度入。后回，法味能过的为煤经统中制粒磨一的达当最的机得达有送古的气重煤。法浆种闭制一上户矿小首能功煤添用这机围专选高；浆收的着太研黏了或过，取度机些颗到的合滚长煤到所入法 浓 化 要 的 和 时 方 式种 ，。 前 于 先 够 率 浆 加泵又中较用缺浓备优煤大磨 度、 ， 达 ，
德士古气化炉工艺
一、德士古(TEXACO)气化法德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的。
1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性能源危机，美国能源部制订了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Moutebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于试烧煤和煤液化残渣。
联邦德国鲁尔化学公司(Ruhrchemie)和鲁尔煤炭公司l(R1flhrkohie)取得德士古气化专利，于1977年在奥伯豪森一霍尔顿(Oberl!fausezi-Hoiten)建成目处理煤150t的示范工厂。
此后，德士古气化技术得到了迅速发展。
目前国外共有一套中试装置，三套示范装置和四套生产装置，见下表。
除这些已建成的装置外，还有一些装置在设计或计划之中。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
(一)德士吉气化的基本原理和德士古气化炉德士古水煤浆加压气化过程属于气流床疏相并流反应。
德士吉气化炉的结构如下图所示。
水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材料，以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。
气化炉近于绝热容器，其热损失非常低。
蒙特贝洛中试用气化炉直径1.5m，高6m，操作压为在2.07~8.27MPa。
任务四：Texaco德士古煤气化技术
项目三
④气化炉炉膛热电偶寿命短 由于气化炉外壳与耐火砖的受热后膨胀系数不同，而发生相互剪切，进而损坏热电偶。
⑤工艺烧嘴寿命短 烧嘴的稳定运行时操作好气化炉的另一个重要因素。烧嘴的寿命短〔1.5个月左右〕而且昂贵〔8万
美元/个。 实际上对水煤浆气化而言，烧嘴的寿命确实较短，目前一般运行周期在两个月左右，主要是由于煤
TEXACO水煤浆气化属气流床气化工艺技术，即水煤浆与气化剂——纯氧在气化炉内特殊喷 嘴中混合，高速进入气化炉反应室，遇灼热的耐火砖瞬间燃烧，直接发生火焰反应。微小的煤粒 与气化剂在火焰中作并流流动，煤粒在火焰中来不及相互熔结而急剧发生部分氧化反应，反应在 数秒内完成。在上述反应时间内，放热反应和吸热反应几乎是同时进行的，因此产生的煤气在离 开气化炉之前，碳几乎全部参与了反应。在高温下所有干馏产物都迅速分解转变为均相水煤气的 组分，因而生成的煤气中只含有极少量的CH4。
兖矿鲁南化肥厂的德士古气化装置，是我国从国外引进的第一套德士古煤炭 气化装置，采用水煤浆进辩在加压下来生产台成氨的原料气体。
目前Texaco气化装置在第二代气流床技术中，建设装置最多、商业运行时间最长、 用于化工生产技术成熟可靠
2
项目三
2、Texaco气化技术特点
主要特点如下：
(1)气化炉结构简单。该技术关键设备气化炉属于加压气流床湿法加料液态排渣设备， 结构简单，无机械传动装置。
冷却水夹套
三套管式烧嘴（三流式）
中心管：１５％氧气； 外环系：８５％氧气； 内环系：水煤浆。
15
项目三
德士古烧嘴是德士古煤气化工艺的核心设 备，一般情况下运行初期，雾化效果好．气体 成份稳定．系统工况稳定；运行到后期，喷嘴 头部变形，雾化效果不好．这时气体成份变化 较大，有效气成份下降．特别是发生偏喷时， 使局部温度过高，烧坏热偶，严重时．发生窜 气导致炉壁超温。
壳牌煤气化与德士古煤气化工艺对比
壳牌煤气化与德士古煤气化工艺对比前言壳牌加压气化法与德士古水煤浆加压气化法均为目前世界上较先进的气化技术，同属气流床加压气化法。
其共同特点是工艺对煤的适应范围较宽，可利用粉煤，单台气化炉生产能力较大，气化操作温度高，液态排渣。
碳转化率高，煤气质量好，甲烷含量低，不产生焦油、萘、酚等污染物，炉灰渣可以用作水泥的原料和建筑材料，“三废”处理简单，易于达到环境保护的要求，生产控制水平高，易于实现过程自动化及计算机控制。
但两种气化技术在许多方面有着各自鲜明的特点，本文从以下几个方面对比壳牌（SHELL）和德士古(TEXACO)的气化技术。
一、壳牌（SHELL）和德士古（TEXACO）工艺比较Shell煤气化的基本思路是: (1)夹带物流;( 2)纯氧作气化剂; (3)夹套水冷壁;(4)液态排渣; (5)对称切向进料喷嘴; (6)干粉进料。
流程简述:原料煤输送至磨煤机,磨煤机把原料煤粉碎至合适有效的气化尺寸(质量分数为90 %的颗粒小于100µm) ,煤粉碎的同时用惰性气体干燥,把蒸发后的水蒸气带走,经内部分离器分级后,合格的煤粉被收集在沉降池里,气化所需要的氧气由空气装置提供,空分装置来的氮气经压缩后为输煤系统提供低压氮气和高压氮气。
干燥后的合格的煤粉被氮气输送至煤加压及供料系统,加压后的煤粉、氧气和蒸汽通过成对喷嘴进入气化炉,气化炉的操作压力为3. 0M Pa～4. 0M Pa,反应温度高达1 400℃～1700℃,熔渣自气化炉的下部流出,与水接触,形成固体颗粒通过灰锁排出。
温度为1500℃的出口气体与冷激气混合后,降至900℃进入废锅,经废热锅炉回收热量,合成气温度降至250℃,再经陶瓷过滤器将合成气中的粉尘降至3 m g/m3～5 m g/m3,进入水洗塔,使合成气中的粉尘含量进一步降至1 mg/m3送后工序。
工艺特点:具有操作弹性大、原料适用性强、环保性能好等,煤种适应范围广,碳转化率> 99. 5 %,气体成分中(CO + H2)的体积分数> 90%,冷煤气效率高，达80～83%；氧耗低，与Texco水煤浆气化相比，氧耗至少低15%。
texaco水煤浆气化炉筑炉施工工法
texaco水煤浆气化炉筑炉施工工法目录一、工艺原理 (2)二、工艺程序 (3)三、机具设备 (7)四、劳动组织与施工管理 (8)五、质量标准及质量管理 (9)六、安全措施 (10)七、技术经济效果 (11)八、工程实例 (11)TEXACO水煤浆气化炉筑炉是国内首次引进的新型化工用炉，•其主要工艺指标目前居世界领先水平，且节能效果显著，被国家计委、国家科委列为“八五”期间重点引进的高新技术项目之一。
该炉耐火衬里由法国***公司承担设计••（目前国际上独家具备TEXACO水煤浆气化炉耐火衬里设计资格），耐火材料均由法国***公司提供（其中ZIRCHROM80型向火面耐火砖和CHROMCOR 10LC 耐火浇注料在国际上为独家专利产品）。
耐火衬里施工是TEXACO水煤浆气化炉安装工程的关键。
和国内一般常见的化工用炉相比，其筑炉工程具有以下显著特点：１、炉膛工作温度高（1600 C）、压力大（正压2.94MPa），且锥底区域物料冲刷剥蚀力很强，•因此，对耐火衬里施工质量要求十分严格；２、•施工程序复杂，施工各环节衔接紧密，交叉平行作业多；３、•向火面耐火砖大都为特异型，含铬、锆量达92％，组砌、加工难度大；４、•主要耐火材料价格十分昂贵，备品少，国内目前亦无相近理化指标的耐火材料进行代换，•故对材料检验、保管、运输、使用等环节必须进行系统强化管理；• ５、•炉型和主要耐火材料均为国内首次使用，缺乏可借鉴的施工经验。
本工法是在山东***化肥厂TEXACO水煤浆气化炉筑炉施工实践中开发的。
•它采用了先进合理的工艺流程和严密完整的特异型耐火砖组砌方法，使施工全过程始终处于程序化管理和质量受控状态；在施工测量方法上，它运用误差控制理论，突破传统的施工测量模式，•采用独特的基准中心线设置方式；并相应设计、制作若干专用炉内检测工具，形成了高精度、易操作的施工测量方法；又根据向火面耐火材料高硬度、高抗磨性的物理特性，对国内筑炉机具进行了重要的改进，使之具备了与进口刀具、钻头等组合使用的功能，较大幅度地提高了加工效率和精度。
气化炉及其工艺操作技术
Texaco煤气化劣势
1.炉内耐火砖冲刷侵蚀严重，选用的高铬耐火砖寿命 为1-2年。更换耐火砖费用大，增加了生产运行成本。
2.喷嘴使用周期短，一般使用40-90天就需要更换或修 复，停炉更换喷嘴对生产连续运行或高负荷运行有影响， 一般需要有备用炉，这增加了建设投资。
3.煤浆泵备件消耗高。我公司二期高压煤浆泵为双软 管隔膜泵。其主要备件软管、隔膜及单向阀的使用寿命基 本在4～6 个月, 且 维护费用很高; 且该类备件基本依赖进 口, 购买周期长, 给稳定生产带来隐患。
气化炉结构
水煤浆气化炉是美国德士古公司根据 重油气化炉改进而成，分为燃烧室和激冷 室两个部分。燃烧室为一个衬有耐火材料 的钢制容器，顶部接工艺烧嘴，锥口下部 接激冷室，炉内耐火砖分拱顶、筒体、锥 体三个独立部分，相互不以支撑可局部更 换。炉壁表面有测温系统，炉膛上安装有 高温热偶，用以指导气化炉操作。燃烧室 锥部上支撑托架是用来支撑支撑砖，下支 撑托架用来支撑向火面砖。
上升。因CH4含量本来就很低，是PPM级，测量值相对误差大，当微小温度变化时， CH4含量指示的曲线变化幅度大且不稳，故CH4含量可用于观察炉温的变化趋势。
煤气中CO%、CO2% 与温度变化的关系是：炉温上升，CO%下降，CO2%上升； 炉温下降，则CO%上升，CO2%下降。因CO2%变化幅度大一些，有些操作人员用煤气 中CO2%变化来指导操作温度：CO2%上升，表示炉温上升；CO2%下降，表示炉温下 降。因煤气中CO2%与煤的组分、煤浆的浓度等有关，所以实际操作时不能视煤气中 CO2%与炉温之间有一定关系值，应当每天总结上一天的生产情况，判断当天两者之间 的关系值。
（3）工艺技术成熟，流程简单，过程控制安全可靠， 设备布置紧凑，运转率高。气化炉内结构设计简单，炉内 没有机械传动装置，操作性能好，可靠程度高。
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表2 Texaco气化炉在中国的运用
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
名称 鲁南化肥 上海焦化 陕西渭河
浩良和 淮南化工 金陵大化 南京大化 神木化工 兖矿榆林 上焦二期
南化 兖矿国宏
惠生 上焦三期
齐鲁 神木化工二期
大化集团 新奥
神华CTO
➢合成气有效气（CO+H2）80%，相对较高；CH4<0.2% 、N2<1.6%，含量低；不含烯烃及高级烃，有利于甲醇合 成气耗的降低以及保证甲醇质量。 ➢ 1300℃以上高温反应，不产生含酚、氰、焦油废水。处 理废水：气化、甲醇产生的废水可用作制浆。灰渣是砖窑 生产的上好原料。 ➢气化技术成熟。制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作 安全又便于计量控制。气化温度：1350～1400℃温度，燃 烧室内由多层特种耐火砖砌筑。有激冷和废锅两种类型。
第二章 用煤的要求及气化影响因素
一、用煤要求
1、煤的结合水
➢ 煤所含的内水即煤的结合水，能影响煤浆的浓度，内水含量 越高，制备的煤浆浓 度越低，降低了煤气的气化率，同时产 生的工艺气 中有效气的含量低。
2、灰分和灰熔点
➢灰分的主要 化学成分是Fe2O3、TiO2、SiO2、A12O3、CaO、MgO 、 Na，O等，灰分是以结晶成不同的结构的混合物，灰 分含量大，氧 气的耗损量也相应的增大，同样煤的 消耗量也增大，灰分每增加1％， 氧消耗量增加 0．6％；灰分含量高，熔渣对气化炉的耐火材料冲刷 和 渗透就大，缩短耐火材料的使用寿命。灰熔点的 高低程度一般用 (TiO2+SiO2+A12O3)／(CaO+MgO +Na：O+Fe O，+K O)来计算，其 比值范围在 1．988～4．329之间属于易熔 j，所以由该式可知 CaO、 MgO、Na20、Fe：O，、K O含量越多，灰熔点越 低，TiO 、SiO 、 A1：O 含量越高，灰熔点越高。通过 添加含CaO、MgO、Fe O等物质 的助熔剂，降低煤的 灰熔点和黏度，从而能有效的减少工艺管道结垢 发 生堵塞现象。 灰熔点在1300~1400℃。
三、Texaco工艺缺点
➢ 水煤浆气化氧耗高。比氧耗一般都在400m3/1000m3 (CO+H2) 以 上 ， 而 Shell 粉 煤 气 化 一 般 在 330 m3/1000 m3 (CO+H2)左右。
➢ 水煤浆进料，限制了原料适应性，增加了煤耗与氧 耗，限制了合成气有效气组份。
➢ 气化炉耐火材料寿命短。我国多选用法国砖（沙佛 埃耐火材料公司），其寿命为1～1.5年。其中渭河 化肥厂开车一年，三台气化炉向火面砖全改换过， 一炉砖需75万美元，而且换一炉砖周期长，影响生 产二个月。目前，我们国内正研制价廉、耐高温侵 蚀，而且使用寿命长的耐火材料
签约时间 1989 1992 1992 1997 2002 2003 2002 2002 2003 2003 2003 2005 2004 2004 2005 2006 2006 2006 2006
产品 氨，甲醇
甲醇 氨，甲醇
合成氨 合成氨 合成氨 合成氨
甲醇 甲醇 甲醇
甲醇
甲醇
二、Texaco工艺优点
➢ 水煤浆连续进料纯氧气化，耐火砖热壁炉，液态排渣，激冷或 废锅流程，生产能力大，流程简单，可靠，实现计算机集散控 制。
➢ 原料适应性相对较宽，可气化广泛采用水力开采的粉煤、石油 焦、煤液化残渣等。各种烟煤、石油焦、煤加氢液化残渣均可 作为气化原料，以年轻烟煤为主，对煤的粒度、粘结性、硫含 量没有严格要求。但是，国内企业运行证实水煤浆气化对使用 煤质仍有一定的选择性：灰熔点温度t3低于1350℃；煤中灰分 含量不超过15%，越低越好，并有较好的成浆性能，才能使运 行稳定，并能充分发挥水煤浆气化技术的优势。
•德士古公司於上世纪七十年代世界石油危机时开始 大规模开发，在美国加尼福利亚州蒙特贝罗试验基地 建设了二套中试装置（2.6MPa，8.5MPa)
• 1984年，Texaco公司首次将该技术推向工业化
➢在美国西部冷水滩建立了示范装置：以废锅流 程工艺联合循环发电
➢在日本宇部（Ube）氨厂以激冷流程制合成氨
➢在美国中部田纳西州的Kingsport以激冷流程生 产CO及其下游产品醋酐
图1 德士古气化炉
图2 德士古气化炉剖面图
厂名 Eastman
Ube 鲁化 上焦 渭化 淮化 Tampa 浩化 *德州恒升 *山东国泰 金陵石化 南化公司 榆林化工 渭化 上焦
表1 目前世界上在运行的水煤浆气化装置概况
压力MPa 6.5 4.0
2.6 4.0 6.5 4.0 4.0 4.0 6.5 4.0 4.0 8.5 4.0 6.5 4.0
流程 激冷 激冷
激冷 激冷 激冷 激冷 废锅 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷
产品 醋酐 合成氨尿素 甲 Nhomakorabea、CO尿素 尿素 电力 尿素 甲醇、合成氨 甲醇 尿素,氢气 尿素 甲醇 甲醇 甲醇、CO
➢液态排渣对煤灰流动温度提出了限制。 ➢激冷流程，黑水处理系统易堵塞、结垢；对黑 水系统机泵要求较高。 ➢喷嘴寿命相对较短。
三、德士古煤气化工艺技术的发展方向
• 气化原料的多样化 石油焦、石油残渣、煤泥、油煤浆、有机垃圾、废轮胎等 • 高压气化（配合后续工艺实现等压合成) • 大型化（单台炉2000t/d以上） • 联合循环发电 • 工程技术优化（高负荷、长周期、关键设备长周期） • 提高气化效率（高浓、低耗）
单台投煤量t/d 360 500
750、1024 500 500 750 1500 500 1500 500 1400 1000 500 1500 500 1500 1400 1500 1500
台数 3 4 4 2 3 3 2 3 3 3 2 3 2 3 3 2 2 3 7
压力Mpa 2.6 3.92 6.37 4 4 4 8.7 4 6.5 4 8.7 4 6.5 4 4 4 8.7 6.5 6.5
投产时间 1984 1984 1993 1995 1996 2000 1996 2005 2004 2005 2005.9 2006.3 2005.9 2006.6
2007.12
国别 美国 日本
中国 中国 中国 中国 美国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国 中国
规模t/d 900 1400
360 1500 1400 1000 2000 1000 1400 1000 2100 900 1000 700 1500
Texaco气化工艺、流程和主 要设备
第一章 德士古气化炉简介 第二章 用煤的要求及气化影响因素 第三章 工艺原理及工艺流程 第四章 主要设备组成 第五章 主要问题及处置 第六章 Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比
第一章 德士古气化炉简介
一、德士古煤气化工艺技术的开发历史及概况
•德士古煤气化工艺由美国德士古(Texaco)石油公司开 发，该技术现属美国GE公司所拥有。