科林高压干粉煤气化工艺技术分析_赵小倩

科林高压干粉煤气化工艺技术分析_赵小倩
科林高压干粉煤气化工艺技术分析_赵小倩

科林高压干粉煤气化工艺技术分析

赵小倩,胡长胜

(大唐能源化工有限责任公司 北京 100000)

摘要 介绍了科林高压干粉煤气化的工艺流程、工艺特点。对该气化技术的可操作性进行了分析,并与国内应用的2种煤气化工艺(干粉煤废锅气化工艺和水煤浆加压气化工艺)数据进行了简单对比。科林高压干粉煤气化工艺具有设备结构简单、煤种适用性更宽、消耗低和设备国产化程度高的特点。

关键词 粉煤气化 工艺特点 技术分析

本文作者的联系方式:changs h engzydh @163.co m

Technol ogical Anal ysis on Choren H igh -Pressure Pulverized

Coal G asification Process

Zhao X iaoqian ,H u Changsheng

(Datang Energy and Che m ica l I ndustry Co .,Ltd . Beiji n g 100000)

Abst ract The process and features of Choren h i g h -pressure pulveried coal gasifi c ation are presented .Operab ility o f the gasification techno logy is ana l y sed .And t h e operati o n data as co m pared

w it h the other t w o coal gasification pr ocesses ,.i e .pulverized coal gasification processw it h w aste heat bo iler and coa-l w ater slurry pressure gasification process ,usi n g i n Ch i n a are described briefly .Cho ren h igh -pressure pu l v erized coal gasification process is featured w ith si m ple i n equip m ent str ucture ,w ider app licab ility of coal variety ,lo w er consum ption and high loca liza ti o n of equip m en.t

K eyw ords pulver ized coal gasification process feature techno l o g ica l analysis 煤气化工艺在很大程度上影响到煤化工产品(电力)的成本和效益,选择高效、低耗、无污染的煤气化技术是发展煤化工的前提。现就国内近期引进的激冷流程的科林高压干粉煤气化技术进行总结,以供参考。

1 技术来源及发展历程

科林高压干粉煤气化炉简称为CCG 炉(Cho ren Coal Gasifier)。该技术起源于前东德燃料研究所,于20世纪70年代末开始开发,目的是利用当地褐煤生产城市燃气。1979年在弗莱贝格市建立了1套3MW 中试装置,完成了一系列基础研究和工艺验证工作,试验煤种分别来自德国、中国、前苏联、南非、西班牙、保加利亚、澳大利亚、捷克等国家。1984年在黑水泵市(SC HWARZ PUM PE)建立了1套130MW (日投煤量为720t)

水冷壁煤气化炉工业化装置,气化当地褐煤制取

城市燃气,有8年的工业化生产经验。燃料研究所和黑水泵厂的技术骨干发起成立了科林的前身公司,继续致力于煤气化技术的研发,并把运行中出现的问题进行了设计更改和完善,推出了一套完整优化的气化技术。

2 科林CCG 技术与西门子GSP 技术的

联系和区别

科林公司和西门子公司所提供的煤气化技术均是在前东德燃料研究所早年的过期专利和黑水泵厂130MW 气化炉的基础上进行放大和改进,

然后形成了各自新的专利体系。

两种技术均以干粉煤进料,磨煤和干燥的要求相似;均采用环状盘管水冷壁结构;化工项目均采用全激冷流程,西门子为I GCC 发电项目也开

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发了部分激冷流程;均为烧嘴顶置下喷,不同的是西门子采用了组合烧嘴设计,将点火烧嘴与粉煤烧嘴集成在一起,而科林公司沿用了经黑水泵气化炉验证的多喷嘴设计。由于在烧嘴上的不同布置,使得两种技术具有了一定的独立性,均有各自的专利保护,避免了知识产权冲突。组合烧嘴和多烧嘴虽各有优劣,但由于都是顶置下喷设计,其实并不构成本质差异。

西门子公司在传统上是一家设备制造公司,所以除了收取专利费和设计费外,要求烧嘴、气化炉甚至给料斗都必须从西门子公司购买。而科林公司是一家专利商,只要求用户从科林公司购买其生产的烧嘴,可以做到95%的设备国产化,如兖矿贵州开阳500kt/a合成氨项目采用的科林气化炉就是由大连金州重型机械厂整体制造。这就构成了气化岛投资的巨大差异:西门子公司的宁煤项目采用了5台日投煤量为2000t的气化炉,气化岛造价为25~28亿元;科林公司的兖矿贵州开阳项目采用2台日投煤量1500t的气化炉,气化岛造价约为5亿元。

3工艺流程

与其它粉煤气化工艺一样,CC G气化工艺过程也主要是由给料系统、气化炉和粗煤气洗涤系统组成,即备煤、气化和气体处理三部分组成。原料煤被碾磨为100%的粒度<100L m和80%的粒度<65L m后进行干燥,然后通过浓相气流输入系统送至烧嘴,在反应室内与工业氧气和水蒸气在高温、高压条件下反应,产生合成气。

根据煤炭的组分和灰熔特性,通过氧煤比调节气化温度(控制炉内化学反应的剧烈程度),一般控制在1400~1700e。反应室内壁为水冷壁,在水冷壁传热面形成固定渣层,进行炉壁冷却并防止流动渣对炉壁的冲刷。

生成的合成气及液态灰渣离开反应室向下流动,在激冷室中被水冷却,液态灰渣被水浴固化成颗粒状。灰渣经锁斗系统排出,然后从排放水中分离并通过捞渣机运出。合成气被蒸汽饱和,离开气化炉的温度约为210e。气化炉外壳的表面温度低于100e。

原料气化和达到气体平衡所需的热量由原料碳氧化成CO2和CO所提供。气化温度的选择是由原料煤的物理和化学性质(如灰熔点等)决定。4技术特点

(1)CCG气化炉为多喷嘴顶置的形式,分为1个引燃烧嘴和3个煤粉烧嘴。在开车和停车时,利用液化气混合氮气作为引燃烧嘴的燃气。在气化炉运行过程中,出于安全考虑,引燃烧嘴在较小的功率下运行(长明灯),可以利用循环回送的合成气作为引燃烧嘴的燃料。由于长明灯反应放热也是气化反应所需的,所以并不会造成额外的能量损耗。

(2)煤粉、氧气和水蒸气通过烧嘴进入反应室,发生部分氧化反应。反应室是由齿形蛇管卷水冷壁围成的圆柱形空间,上部为烧嘴,下部为排渣口,粉煤与氧气、水蒸气的气化反应在此空腔内进行。第1次开车后,水冷壁被挂上1层渣,在后续运行中利用以渣抗渣的原理保护水冷壁。正常运行时,炉体内温度为1400~1700e,经过渣层后温度降至500e左右,再经过16.5mm厚的屏壁和Si C填充物,温度降至270e左右,水冷壁内的加压冷却水的温度为250e左右。水冷壁气化炉的优点是炉体实际承受的温度较低,水冷壁承温<500e,外层壳体内壁温度<250e,气化炉外壳的表面温度<100e,不易损坏,故可以气化灰熔点较高的煤种。

(3)粉煤在烧嘴内移动的速率约为10m/s,主要靠高速的氧气带动粉煤形成旋流参与反应,因此磨蚀不严重,喷嘴寿命可达5年以上,仅需每年检修头部向火面。检修更换烧嘴仅需8h。

(4)由于气化温度高,碳转化率可达99%。

(5)合成气中有效成分(CO+H2)体积分数高达90%~93%。

(6)冷煤气效率高达80%~83%。

(7)适应的煤种广泛,褐煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、石油焦都能适用。

(8)生产1000m3有效气(CO+H2)煤耗为550~600kg,氧耗为290~360m3(标态)。

(9)氧耗比水煤浆法低15%~20%,因此可节省配套空分装置的投资。

(10)因采用顶置多喷嘴操作,生产负荷可调节幅度为50%~110%,也易于放大装置能力。

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5可操作性分析

事实证明,各种气化技术在低负荷(60%~ 80%)、频繁停车的情况下,碳转化率、冷煤气效率、有效气含量、比煤耗及比氧耗都难以达到设计要求,甚至偏差很多。因此,提高装置的可操作性,达到装置长周期、高负荷运行是增效降耗的唯一途径。

(1)备煤系统能否正常运行是影响气化负荷的一个重要因素。科林粉煤制备系统改变了其它粉煤低压输送采用落差和螺旋输送机的方式,全部采用低压气力输送,避免了由于动设备故障导致粉煤供应不足而造成气化装置降负荷运行,甚至停车。

(2)采用多喷嘴同向顶置下喷设置,避免了烧嘴间的磨蚀,大大延长了烧嘴寿命,不会出现烧嘴罩泄漏的现象。

(3)采用激冷流程,避免了由于废热锅炉换热管积灰导致换热器出口温度高而影响高负荷生产的问题,同时也避免了由于高温高压过滤器滤棒断裂导致的停车事故。高温高压陶瓷过滤器的过滤元件国内目前尚不能制造,每年需更换1次,费用为500万元。

(4)废锅流程的气化炉、合成气冷却器(对流式废热锅炉)、输气导管的内件、烧嘴、粉煤阀、渣阀、灰阀、陶瓷过滤器内件等国内尚不能制造,需耗费大量外汇;气化炉、合成气冷却器、输气导管、陶瓷过滤器、高压氮气缓冲罐等属大型超重设备,其运输和吊装比较困难。由于CC G气化工艺采用激冷流程,设备结构简单,外形尺寸小,装置投资少;对于投煤量相同的气化炉,激冷流程气化框架高度只有废锅流程的一半,质量只有其20%左右;气化岛投资只有其50%~60%。CCG气化技术的煤种适应性更宽,煤、水、电耗量少,连续运行时间长。总体而言,CCG气化技术效率和消耗与干粉煤废锅技术基本相当,而投资大大低于干粉煤废锅技术。

(5)喷嘴顶置下喷的方案可以使高温粗煤气及灰渣流向相同,以确保燃烧室排渣顺畅。

6气化工艺对比

几种主要的气化工艺对比见表1。

表1几种主要气化工艺对比

项目干粉煤废锅气化技术水煤浆加压气化技术科林CCG气化技术原料的适应性适应各种煤适应成浆性好、灰熔点低的各种煤适应各种煤、油、气1000m3(标态)有效气煤耗/t~0.69~0.72~0.69

1000m3(标态)有效气氧耗/m3~330~389~330

气化温度/e1400~17001300~15001400~1700

气化压力/M Pa[4.00[8.54[ 4.00

最大单炉处理煤能力/(t#d-1)300015001500

气化炉配置单炉需有备用炉单炉或多炉

单炉烧嘴配置多组对置单个顶置或多个对置多个顶置

气化炉结构水冷壁耐火衬里水冷壁

气化炉直径/mm5450052794(53175)52900

热回收废锅、水冷壁废锅或激冷激冷

煤气除尘冷煤气激冷,过滤,洗涤洗涤洗涤

主要易损件高温过滤器,烧嘴耐火衬里,烧嘴烧嘴

输煤方式气体压送水煤浆泵送气体压送

单炉连续运行周期/月~123~4~12

磨煤方法干磨同时干燥湿磨干磨同时干燥

气体与炉渣流向逆流顺流顺流

国产化水平关键设备引进国产化率高国产化率高

工业应用业绩

国外用于联合循环发电,国内

用于合成氨和甲醇生产

国内外成功用于联合循环发电、

合成氨和甲醇等

国外成功用于联合循环

发电和甲醇等

投资比较/%150~17090~110100 8

7结语

通过干粉煤废锅气化技术、水煤浆加压气化技术及科林CCG气化技术比较可看出,这3种气流床气化工艺都是先进的煤气化技术。

干粉煤废锅气化技术气化效率较高,煤种适应性强。但其工艺流程长,设备结构复杂,国产化率低,设备运输和安装难度大,建设周期长,一次投资大,干法过滤器使用寿命短;进入中国市场的时间较短,生产装置开车还不太顺利。

水煤浆加压气化技术的开发和进入中国的时间较早,在国内外的合成气生产中得到了广泛应用,可靠性高,在技术开发、工程设计、设备制造、工程建设、生产管理和操作运行等方面积累了丰富的经验,设备国产率高,国内的技术支持性更好,装置的建设投资较低。但其耐火砖和烧嘴连续使用寿命短,气化炉难以长周期连续运行,煤种的适应性相对较差。

科林CC G气化技术设备结构简单,煤种的适应性更宽,煤、水和电耗量少,连续运行时间长。科林CC G气化技术的效率和消耗与干粉煤废锅气化技术基本相当,更适合于化工生产,而投资却大大低于干粉煤废锅气化技术。

(收到修改稿日期2010-05-05)

(上接第5页)

用系统,形成低投入、低消耗、低排放和高效率的增长方式。实现/资源-产品-消费-废弃物再资源化0全周期清洁闭环的流动模式,构建绿色磷化工产业链。

目前,我国磷化工行业中废弃物再资源化还是一个重大的课题。例如在黄磷生产中,1t黄磷可副产2800~3000m3尾气,经净化提纯后,C O 体积分数可达95%左右,是生产甲醇、甲醛、甲酸、甲酸钠等重要化工产品的基本原料。

在湿法磷酸生产中,我国年副产磷石膏超过50000k,t但其利用率还不到10%。磷石膏的堆放不仅占用大量土地,而且还会造成对环境的污染,其综合利用已成为制约磷复肥行业可持续发展的关键因素之一。目前,国内磷石膏主要用于生产建筑材料、造纸填充剂、石膏粉体材料和肥料等,其中磷石膏制硫酸联产水泥工艺可形成绿色生态产业链,体现出原子型经济效应的循环经济路线,在国内已有初步发展,但由于投资和能耗等问题,尚受到制约,有待进一步配套、完善和推广。同时,根据中国磷矿应用的具体情况,开发适合中国国情的磷石膏净化和利用路线,尤其是含杂质较高的中、低品位磷矿副产磷石膏的利用,从而改变国内的磷石膏利用现状,促进行业的节能降耗和循环经济发展。

对于大型磷化工企业,应在维持原有产品生产的同时,加强与相关产业的交叉耦合和横向多元化拓展延伸,促进磷化工与盐化工、煤化工、石油化工、精细化工和功能材料业的紧密结合,实现资源综合利用、产品结构和产业结构合理,真正将化工产业做大、做强、做精。

3.4强化磷化工行业的科技创新

科技创新是创造和应用新知识、新工艺、新技术,包括自然科学知识的新发现和工艺技术的创新,可以分为知识创新、技术创新和管理创新3种类型。创新是以新思维、新发明和新描述为特征的概念化过程,是一个行业兴旺发达的力量源泉。

尽管我国已经是磷化工生产大国,但是磷化工行业的总体技术水平与国际先进水平和国内实际需要相比仍有很大差距,面对国外大型磷化工企业的技术优势及其在国内外磷化工市场的竞争,国内磷化工企业将面临严峻的挑战。因此,强化磷化工行业的技术创新,加快磷化工高新技术和产品的研究开发,对于促进资源合理充分利用和降低能耗、提高磷化工行业的国际竞争力,均具有重要意义。

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肥,2010,(5):1-6.

(收稿日期2010-04-13)

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50万吨年煤气化生产工艺

咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文(设计) 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言 煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富,分布面广,品种齐全。据中国第二次煤田预测资料,埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t,占全国总资源量的94%;其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%,东北三省占 1.6%,华东七省占2.8%,江南九省占1.6%。 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程,它是以煤或煤焦原料,以氧气(空气或富氧)、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气,所用的设备称为煤气发生炉。 煤气化技术开发较早,在20世纪20年代,世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代,用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化,这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代,由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快,大大降低了制造合成

气的投资和生产成本,导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主,使煤气化新技术开发的进程受阻,20世纪70年代全球出现石油危机后,又促进了煤气化新技术开发工作的进程,到20世纪80年代,开发的煤气化新技术,有的实现了工业化,有的完成了示范厂的试验,具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉(ETIW)及干粉煤加压气化炉等。 近年来国外煤气化技术的开发和发展,有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义 煤与氧气或(富氧空气)发生不完全燃烧反应,生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气(富氧空气)气化、空气—水蒸气气化和氢气气化;按操作压力分为:常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高,对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前,将气化压力在P>2MPa 情况下的气化,统称为加压气化技术;按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣;按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分,主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应 煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应,是一个十分复杂的体系,这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应,也包括碳与反应产物之间进行的反应。 习惯上将气化反应分为三种类型:碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应 碳与氧之间的反应有: C+O2=CO2(1)

四种煤气化技术及其应用

四种煤气化技术及其应用 李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴 (成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012) 摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。 关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉 中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04 Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati on L I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu, QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing (Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.l K ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove 1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气 1.1壳牌工艺技术的特点 壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的,是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为,由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。 壳牌粉煤气化的技术特点:1干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化操作稳定。气化温度高,煤种适应性广,从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化,对煤的活性几乎没有要求,对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。o气化温度约1400~1700e,碳转化率高达99%以上,产品气体相对洁净,不含重烃,甲烷含量极低,煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。?氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。?单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。?气化炉采用水冷壁结构,无耐火砖衬里,维护量少,气化炉内无转动部件,运转周期长,无需备炉。?热效率高,煤中约83%的热能转化在合成气中,约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽,总的热效率为98%左右。?气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少,容易处理,必要时可做到零排放,对环境保护十分有利。à壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年 收稿日期:2007-10-13 作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。

壳牌煤气化技术简介

主流煤气化技术及市场情况系列展示(之五) 壳牌煤气化技术 技术拥有单位:壳牌全球解决方案国际私有有限公司 壳牌是世界知名的国际能源公司之一。壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。气化炉的操作压力一般在,气化温度一般在1400~1700摄氏度。在此温度压力下,碳转化率一般会超过99%,冷煤气效率一般在80~83%。对于废热回收流程,合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽;如配合采用低水气比催化剂的变化工艺,在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求,剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网,获得可观的经济效益。 目前,壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可,工艺设计以及技术支持。2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心,2012年初,壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国,这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视,同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力,贴近市场,为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。目前,在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。 一、整体配套工艺 根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划,壳牌开发了下面3种不同炉型: 壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可,而且在线率也在不断创造新的世界纪录,大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话,采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。 壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种;适合大型项目,此外投资低,可靠性高。对于比较关注在线率和低投资的业主,采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。

煤气化工艺的优缺点及比较

13种煤气化工艺的优缺点及比较 我国是一个缺油、少气、煤炭资源相对而言比较丰富的国家,如何利用我国煤炭资源相对比较丰富的优势发展煤化工已成为大家关心的问题。近年来,我国掀起了煤制甲醇热、煤制油热、煤制烯烃热、煤制二甲醚热、煤制天然气热。有煤炭资源的地方都在规划以煤炭为原料的建设项目,这些项目都碰到亟待解决原料选择问题和煤气化制合成气工艺技术方案的选择问题。现就适合于大型煤化工的比较成熟的几种煤加压气化技术作评述,供大家参考。 1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm 粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气,不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001年单炉配套20kt/a合成氨工业性示范装置成功运行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉,床层温度达1100℃左右,中心局部高温区达到1200-1300℃,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200℃,所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。缺点是气化压力为常

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。

煤气化工艺流程

精心整理 煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业,主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用,形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施,是城市现代化的重要标志之一,用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率,减少煤烟型大气污染,改善大气质量行之 化碳 15%提 作用。 2 。净化 装置。合成甲醇尾气及变换气混合后,与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后,进入煤气冷却干燥装置,将露点降至-25℃后,作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置,分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收,回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理,达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤,作为锅炉燃料,送至锅炉装置生产蒸汽,产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽

,一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统: (1)原煤破碎筛分贮存系统,汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后,6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓,小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 缓 可 能周期性地加至气化炉中。 当煤锁法兰温度超过350℃时,气化炉将联锁停车,这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时,气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。 气化炉:鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉,并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器,内表层为水夹套,外表面为承压壁,在正常情况下,外表面设计压力为3600KPa(g),内夹套与气化炉之间压差只有50KPa(g)。 在正常操作下,中压锅炉给水冷却气化炉壁,并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1

各种煤气化工艺的优缺点

各种煤气化工艺的优缺点 1、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)气化技术 这是目前我国生产氮肥的主力军之一,其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气,要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭,进厂原料利用率低,单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。从发展看,属于将逐步淘汰的工艺。 2、常压固定层间歇式无烟煤(或焦炭)富氧连续气化技术 这是从间歇式气化技术发展过来的,其特点是采用富氧为气化剂,原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭,提高了进厂原料利用率,对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低,适合于有无烟煤的地方,对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。 3、鲁奇固定层煤加压气化技术 主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤,要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性,适用于生产城市煤气和燃料气,不推荐用以生产合成气。 4、灰熔聚流化床粉煤气化技术 中科院山西煤炭化学研究所的技术,2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运 行,实现了工业化,其特点是煤种适应性宽,可以用6-8mm以下的碎煤,属流化床气化炉, 床层温度达1100C左右,中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融,而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。床层温度比恩德气化炉高100-200C,所以可以气化褐煤、低化 学活性的烟煤和无烟煤,以及石油焦,投资比较少,生产成本低。缺点是气化压力为常压,单炉气化能力较低,产品中CH4含量较高(1%-2%,环境污染及飞灰综合利用问题有待进 一步解决。此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。 5、恩德粉煤气化技术 恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉,适用于气化褐煤和长焰煤,要求

煤气化工艺流程

煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业,主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用,形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施,是城市现代化的重要标志之一,用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率,减少煤烟型大气污染,改善大气质量行之有效的方法之一,同时也方便群众生活,节约时间,提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程,(其一期工程)每年还可减少向大气排放烟尘1.86万吨、二氧化硫3.05万吨、一氧化碳0.46万吨,对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。 甲醇是一种重要的基本有机化工原料,除用作溶剂外,还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品,此外,还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料,或进一步合成汽油,在燃料方面的应用,甲醇是一种易燃液体,燃烧性能良好,抗爆性能好,被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油,在国外一般向汽油中掺混甲醇5~15%提高汽油的辛烷值,避免了添加四乙基酮对大气的污染。 河南省煤气(集团)有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源,对循环经济建设,把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。 2、工艺总流程简介: 原煤经破碎、筛分后,将其中5~50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉,在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气,粗煤气经冷却后,进入低温甲醇洗净化装置

,除去煤气中的CO2和H2S。净化后的煤气分为两大部分,一部分去甲醇合成系统,合成气再经压缩机加压至5.3MPa,进入甲醇反应器生成粗甲醇,粗甲醇再送入甲醇精馏系统,制得精甲醇产品存入贮罐;另一部分去净煤气变换装置。合成甲醇尾气及变换气混合后,与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后,进入煤气冷却干燥装置,将露点降至-25℃后,作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置,分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收,回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理,达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤,作为锅炉燃料,送至锅炉装置生产蒸汽,产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽,一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统: (1)原煤破碎筛分贮存系统,汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后,6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓,小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 (2)最终筛分系统:块煤仓内块煤经8#、9#皮带运至最终筛分楼驰张筛进行检查性筛分。大于6mm块煤经10#皮带送至200#煤斗,筛下小于6mm末煤经14#皮带送至缓冲仓。 (3)电厂上煤系统:末煤仓内末煤经12#、13#皮带转至5#点后经16#皮

煤气化工艺方案的选择

初探煤气化工艺方案的选择 1 几种煤气化工艺及特点介绍 煤气化是煤化工的龙头技术,是煤洁净利用技术的重要环节,C1化学的基础。煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础,是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术,对我国经济和保障国家安全具有重要的战略意义。 煤气化过程采用的气化炉炉型,目前主要有以下3种: 固定床﹙UGI、鲁奇﹚; 流化床﹙灰熔聚、UGAS、鲁奇CFB、温克勒、KBR、恩德等﹚; 气流床﹙Texaco、Shell、GSP、PRENFLOW、国产新型水煤浆、二段干煤粉、航天炉等﹚。 1.1固定床制气工艺 1.1.1常压固定床间歇制气工艺 工艺特点是:常压气化,固体加料10-50mm,固体排渣,间歇气化,空气和蒸汽作气化剂,吹风和制气阶段交替进行,适用原料白煤和焦碳,气化温度800~1000℃。代表炉型有美国的U.G.I型和前苏联的U.G.Ⅱ型。工艺过程都比较熟悉,这里从略。 技术优点:历史悠久,技术成熟,设备简单,投资省,生产经验丰富。

技术缺点:技术落后,原料动力消耗高,炭转化率低70~75%,产品成本高,生产强度低,程控阀门多,维修工作量大,废气、废水排放多,污染严重,面临淘汰。 1.1.2常压固定床连续制气 常压固定床连续制气工艺的技术特点:常压气化,固体加料,床体排渣,连续制气,富氧空气﹙氧占50%﹚或氧气加蒸汽做气化剂,无废气排放,适用煤种白煤和焦碳。 技术优点是:连续制气,炉床温度稳定,约为900~1150℃,操作简单,程控阀门少,维修费用低,生产强度大,碳转化率高,约80~84% 。 技术缺点:需要空分装置,投资比较大。 固定床连续制气工艺的技术突破在于以氧气或富氧空气加蒸汽做气化剂,由于气化剂中氧含量的增加,气化反应过程中,燃烧产生的热量与煤的气化和蒸汽分解所需要的热量能够实现平衡,可以得到稳定的反应温度和固定的反应床层,可以实现连续制气,不用专门吹风,无废气排放,生产强度和能源利用率都有了很大的提高。 1.1.3 固定床加压气化工艺:前西德鲁奇公司(Lurgi)开发。 工艺特点:加压气化,固体加料,固体排渣,连续气化,氧气和蒸汽作气化剂,设有加压的煤锁斗和灰储斗,适用煤种:褐煤、次烟煤、活性好的弱粘结煤。 技术优点:加压气化3.1 MPa,生产强度大,碳转化率高约90%。 技术缺点:反应温度略低700~1100 ℃,甲烷含量较高,煤气当中含有焦油和酚类物质,气体净化和废水处理复杂,流程较长,投资比较大。 1.2 流化床工化工艺 流化床气化工艺的总体特点是:以粉煤或小颗粒的碎煤为原料气化,气化剂以一定的速度通过物料层,物料颗粒在气化剂的带动下悬浮起来,形成流化床,由于物料层处于流化状态,煤粉和气化剂之间混合更允分,接触面积更大,煤粉和气化剂迅速地进行气化反应,反应产生的煤气出气化炉后去废热回收和除尘洗涤系统,反应产生的灰渣由炉底排出。气流床反应物料之间的传热和传质速率更快,过程更容易控制,生产能力也有了较大的提高。下面就流化床气化工艺发展过程中的几种工艺的技术特点分别作一下介绍。

煤气化制甲醇工艺流程

煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a)煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂,为了调整煤浆的PH值,加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%,排入磨煤机出口槽,经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细,再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种,棒磨机与球磨机;棒磨机与球磨机相比,棒磨机磨出的煤浆粒度均匀,筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配,本项目拟选用三台棒磨机,单台磨机处理干煤量43~ 53t/h,可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度,使煤浆具有良好的流动性,需加入添加剂,初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6~8,可用稀氨水或碱液,稀氨水易挥发出氨,氨气对人体有害,污染空气,故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值,碱液初步采用42%的浓度。 为了节约水源,净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b)气化 在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应: CmHnSr+m/2O2—→mCO+(n/2-r)H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa(G)、1350~1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来,排入锁斗,定时排入渣池,由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。 c)灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后,通过气液分离器分离掉冷凝液,然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽,澄清槽上部清水溢流至灰水槽,由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽,少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛,种类很多,目前在国内应用的主要有:传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等,下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后,发展迅速,目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行,在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石<助熔剂)、添加剂和NaOH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;煤浆同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洗涤器进入碳化塔,冷却除尘后进入CO变换工序,一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水,经泵进入气化炉,另一部分灰水作废水处理。 其优点如下: <1)适用于加压下<中、高压)气化,成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下,可以降低合成气压缩能耗。 <2)气化炉进料稳定,因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送,所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节,使装置具有较大的操作弹性。 <3)工艺技术成熟可靠,设备国产化率高。同等生产规模,装置投资少。 该技术的缺点是: <1)因为气化炉采用的是热壁,为延长耐火衬里的使用寿命,煤的灰熔点尽可能的低,通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤,为了降低煤的灰熔点,必须添加一定量的助熔剂,这样就降低了煤浆的有效浓度,增加了煤耗和氧耗,降低了生产的经济效益。而且,煤种的选择面也受到了限制,不能实现原料采购本地化。 <2)烧嘴的使用寿命短,停车更换烧嘴频繁<一般45~60天更换一次),为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3)一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队,经过20多年的研究,和兖矿集团有限公司合作,成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术,并成功地实现了产业化,拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。

煤气化技术及其工业应用

煤气化技术及其工业应用 摘要:我国是一个以煤炭为主要能源的国家,煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。本文介绍了我国的煤化工行业的发展现状以及煤气化技术的工业应用。 关键词:煤化工,煤气化技术,工业应用 我国是一个以煤炭为主要能源的国家。近几十年来,煤炭在我国的一次能源消费中始终占据主要地位,以煤为主的能源格局在相当长的时间内难以改变。中国传统的煤炭燃烧技术存在综合利用效率低,能耗高、煤炭生产效率低、成本高、环境污染严重等问题,煤炭气化技术的发展对我国的经济建设和可持续发展都有具有重要意义。 以煤气化为基础的能源及化工系统,不仅能较好的提高煤转化效率和降低污染排放,而且能生产液体燃料和氢气等能源产品,有效缓解交通能源紧张。煤气化技术正在成为世界范围内高效、清洁、经济地开发和利用煤炭的热点技术和重要发展方向。煤炭的气化和液化技术、煤气化联合循环发电技术等都已得到工业应用。 煤气化技术包括:备煤技术、气化炉技术、气化后工艺技术三部分,其核心是气化炉。按照煤在气化炉内的运动方式,气化方法可划分为三类,即固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法,必须根据煤的性质和对气体产物的要求选用合适的煤气化方法。 1煤气化工艺概述 煤炭气化是煤洁净利用的关键技术之一,它可以有效的提高碳转化率、冷煤气效率,降低气化过程的氧耗及煤耗。煤气化工艺是以煤或煤焦为原料,氧气(空气、富氧、纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂(或称气化介质),在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为煤气的热化学加工过程。 目前世界正在应用和开发的煤气化技术有数十种之多,气化炉也是多种多样,最有发展前途的有10余种。所有煤气化技术都有一个共同的特征,即气化炉内煤炭在高温下与气化剂反应,使固体煤炭转化为气体燃料,剩下的含灰残渣排出炉外。气化剂为水蒸气、纯氧、空气、CO2和H2。煤气化的全过程热平衡说明总的气化反应是吸热的,因此必须给气化炉供给足够的热量,才能保持煤气化过程的连续进行。 煤气化根据供热原理大致可分为3种: (1)热分解(约500-1000℃):加热使煤放出挥发分,再由挥发分得到焦油和燃气(CO、CO2、H2、CH4),必须由外部供热,残留的固态炭(粉焦和焦炭等)作它用; (2)部分燃烧气化(约900-1600℃):煤在氧气中部分燃烧产生高温,并加入气化剂(H2O、CO2等),产生可燃气(CO、CO2、H2)和灰分;

煤气化技术的现状及发展趋势分析

煤气化技术是现代煤化工的基础,是通过煤直接液化制取油品或在高温下气化制得合成气,再以合成气为原料制取甲醇、合成油、天然气等一级产品及以甲醇为原料制得乙烯、丙烯等二级化工产品的核心技术。作为煤化工产业链中的“龙头”装置,煤气化装置具有投入大、可靠性要求高、对整个产业链经济效益影响大等特点。目前国内外气化技术众多,各种技术都有其特点和特定的适用场合,它们的工业化应用程度及可靠性不同,选择与煤种及下游产品相适宜的煤气化工艺技术是煤化工产业发展中的重要决策。 工业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余年。根据发展进程分析,煤气化技术可分为三代。第一代气化技术为固定床、移动床气化技术,多以块煤和小颗粒煤为原料制取合成气,装置规模、原料、能耗及环保的局限性较大;第二代气化技术是现阶段最具有代表性的改进型流化床和气流床技术,其特征是连续进料及高温液态排渣;第三代气化技术尚处于小试或中试阶段,如煤的催化气化、煤的加氢气化、煤的地下气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。 本文综述了近年来国内外煤气化技术开发及应用的进展情况,论述了固定床、流化床、气流床及煤催化气化等煤气化技术的现状及发展趋势。 1.国内外煤气化技术的发展现状 在世界能源储量中,煤炭约占79%,石油与天然气约占12%。煤炭利用技术的研究和开发是能源战略的重要内容之一。世界煤化工的发展经历了起步阶段、发展阶段、停滞阶段和复兴阶段。20世纪初,煤炭炼焦工业的兴起标志着世界煤化工发展的起步。此后世界煤化工迅速发展,直到20世纪中叶,煤一直是世界有机化学工业的主要原料。随着石油化学工业的兴起与发展,煤在化工原料中所占的比例不断下降并逐渐被石油和天然气替代,世界煤化工技术及产业的发展一度停滞。直到20世纪70年代末,由于石油价格大幅攀升,影响了世界石油化学工业的发展,同时煤化工在煤气化、煤液化等方面取得了显著的进展。特别是20世纪90年代后,世界石油价格长期在高位运行,且呈现不断上升趋势,这就更加促进了煤化工技术的发展,煤化工重新受到了人们的重视。 中国的煤气化工艺由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向世界最先进的粉煤加压气化工艺过渡,同时国内自主创新的新型煤气化技术也得到快速发展。据初步统计,采用国内外先进大型洁净煤气化技术已投产和正在建设的装置有80多套,50%以上的煤气化装置已投产运行,其中采用水煤浆气化技术的装置包括GE煤气化27套(已投产16套),四喷嘴33套(已投产13套),分级气化、多元料浆气化等多套;采用干煤粉气化技术的装置包括Shell煤气化18套(已投产11套)、GSP2套,还有正在工业化示范的LurgiBGL技术、航天粉煤加压气化(HT-L)技术、单喷嘴干粉气化技术和两段式干煤粉加压气化(TPRI)技术等。

煤气化工艺资料

煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料以及化学品的过程,生产出各种化工产品的工业。 煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。煤的气化、液化、焦化,煤的合成气化工、焦油化工和电石乙炔化工等,都属于煤化工的范围。而煤的气化、液化、焦化(干馏)又是煤化工中非常重要的三种加工方式。 煤的气化、液化和焦化概要流程图 一.煤炭气化

煤炭气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。 煤的气化的一般流程图 煤炭气化包含一系列物理、化学变化。而化学变化是煤炭气化的主要方式,主要的化学反应有: 1、水蒸气转化反应C+H2O=CO+H2 2、水煤气变换反应CO+ H2O =CO2+H2 3、部分氧化反应C+0.5 O2=CO 4、完全氧化(燃烧)反应C+O2=CO2 5、甲烷化反应CO+2H2=CH4 6、Boudouard反应C+CO2=2CO 其中1、6为放热反应,2、3、4、5为吸热反应。 煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。 煤炭气化按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分,主要有: 1) 固定床气化:在气化过程中,煤由气化炉顶部加入,气化剂由气化炉底部加入,煤料与气化剂逆流接触,相对于气体的上升速度而言,煤料下降速度很慢,甚至可视为固定不动,因此称之为固定床气化;而实际上,煤料在气化过程中是以很慢的速度向下移动的,比

较准确的称其为移动床气化。 2) 流化床气化:它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料,在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中,煤粒在沸腾状态进行气化反应,从而使得煤料层内温度均一,易于控制,提高气化效率。 3) 气流床气化。它是一种并流气化,用气化剂将粒度为100um以下的煤粉带入气化炉内,也可将煤粉先制成水煤浆,然后用泵打入气化炉内。煤料在高于其灰熔点的温度下与气化剂发生燃烧反应和气化反应,灰渣以液态形式排出气化炉。 4) 熔浴床气化。它是将粉煤和气化剂以切线方向高速喷入一温度较高且高度稳定的熔池内,把一部分动能传给熔渣,使池内熔融物做螺旋状的旋转运动并气化。目前此气化工艺已不再发展。 以上均为地面气化,还有地下气化工艺。 根据采用的气化剂和煤气成分的不同,可以把煤气分为四类:1.以空气作为气化剂的空气煤气;2.以空气及蒸汽作为气化剂的混合煤气,也被称为发生炉煤气;3.以水蒸气和氧气作为气化剂的水煤气;4.以蒸汽及空气作为气化剂的半水煤气,也可是空气煤气和水煤气的混合气。 几种重要的煤气化技术及其技术性能比较 1.Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高,只能用弱粘结块煤,冷煤气效率最高,气化强度高,粗煤气中甲烷含量较高,但净化系统复杂,焦油、污水等处理困难。 鲁奇煤气化工艺流程图

煤气化技术那种最好

煤气化技术那种最好? 煤气化是煤化工的关键技术和龙头技术,核心是煤气化炉,包括固定床(移动床,记者误写,固定床是鲁奇气化或BGL等加压气化工艺,移动床就是传统的固定层气化工艺,概念不同)、流化床、气流床3 种类型,其中气流床成为当今煤气化技术发展的主流。近10年来,我国煤气化技术开发明显加快,相继开发成功清华气化炉、多喷嘴对置式水煤浆气化炉、航天加压粉煤气化炉、两段式干粉煤气化炉以及灰熔聚流化床粉煤气化炉等煤气化技术,形成了与国外技术竞相发展的局面。 “新型煤气化技术主要指粉煤加压气化技术和新型水煤浆气化技术。与固定床煤气化技术相比,新型煤气化技术在节能环保、煤种适应性等方面具有十分突出的优势。”中国化工信息中心副主任李中说,在此次煤气化技术/经济发展论坛上,国内自主煤气化技术与美国GE、壳牌、西门子GSP、科林CCG 等国外先进技术同台竞技,各展风采。由于是商业性会议、用户业主只来了10家左右、基本上是参会众多技术单位和专家自我欣赏居多! 记者注意到,国产化技术毫不逊色,一些甚至达到国际领先水平。“在第一代清华气化炉应用世界首个氧气分级气流床煤气化技术的基础上,我们又创新将燃烧凝渣保护和自然循环膜式壁技术引进气化领域,成功开发了新一代清华水冷壁气化炉,装置全部采用我国自主技术和国产设备,解决了水煤浆气化技术的煤种限制和高能耗点火问

题,形成了世界第一个水煤浆水冷壁煤气化工艺。” 清华大学盈德气体煤气化联合研究中心主任张建胜教授自豪地说,水冷壁保护结构水煤浆气化技术,具有水煤浆耐火砖和干粉水冷壁气化炉的优点,比如气化炉操作温度不再受耐火砖的限制,可以使用灰熔点更高的煤作为原料,煤种适应性更宽,覆盖了褐煤、烟煤到无烟煤全煤阶。除此以外,清华水冷壁气化炉的水冷壁按照自然循环设计,强制循环运行。即便在停电、停泵等事故状态下无法强制供水,水汽系统仍可自然循环,水冷壁不会损坏,保证气化炉安全停车。采用水冷壁结构,也不必每年停车更换锥底砖和全炉向火面砖,单炉年运转可达8000小时以上。与其他水冷壁炉相比,清华水冷壁气化炉系统压力高50%~100%,粗合成气中H2 含量高50%以上,后续变换、净化、合成等工序能耗降低,设备投资和运行成本大幅下降。去年9 月,清华水冷壁气化炉技术通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定,总体技术处于国际领先水平。 华东理工大学洁净煤技术研究所所长于广锁告诉记者,其多喷嘴对置式水煤浆气化炉由于采用四喷嘴对置设计,不存在短路物流现象,具有高效节能、碳转化率高等优点。今年4月,日处理煤2000吨级多喷嘴对置式水煤浆气化技术通过了中国石油和化学工业联合会成果鉴定,专家给予高度评价,认为该成果创新性强,总体处于同类技术的国际领先水平。 中国华能集团清洁能源技术研究院研发的两段式干煤粉加压气化技术,创新采用两室两段多喷嘴反应、分级气化,有效气含量可

煤气化制甲醇工艺流程

煤气化制甲醇工艺流程 煤气化制甲醇工艺流程简述 1)气化 a)煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤**t/h(干基)(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂,为了调整煤浆的PH值,加入碱液。 出棒磨机的煤浆浓度约65%,排入磨煤机出口槽,经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。 煤浆制备首先要将煤焦磨细,再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好。 用于煤浆气化的磨机现在有两种,棒磨机与球磨机;棒磨机与球磨机相比,棒磨机磨出的煤浆粒度均匀,筛下物少。 煤浆制备能力需和气化炉相匹配,本项目拟选用三台棒磨机,单台磨机处理干煤量43~53t/h,可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度,使煤浆具有良好的流动性,需加入添加剂,初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6~8,可用稀氨水或碱液,稀氨水易挥发出氨,氨气对人体有害,污染空气,故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值,碱液初步采用42%的浓度。 为了节约水源,净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b)气化 在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应: CmHnSr+m/2O2—→mCO+(n/2-r)H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa(G)、1350~1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来,排入锁斗,定时排入渣池,由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。 c)灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后,通过气液分离器分离掉冷凝液,然后进入变换工段汽提塔。

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