德士古气化工艺

（4）碳的转化率高。碳的转化率高达98%。
（5）气化炉结构简单生产能力大 .一台 Φ3200mm的气化炉气化压力4.0MPa生产的合 成气可以日产合成氨760t以上。


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。同时水煤浆 中含35%水分，因此比氧耗高，比煤耗高。同时气 化炉喷嘴使用周期短，耐火材料容易侵蚀损坏，灰 水处理系统较大，湿灰处理较困难，对厂区环境影 响教大。
2
3 2 2 3
6.5
4 4 8.7 6.5
2004
2004 2006 2006 2006 甲醇 甲醇
二.德士古水煤浆气化工艺条件及工艺流程
工艺条件： 1、煤浆浓度 2、气化温度和气化压力 3、氧碳比 4、对煤种的要求 （1）总水分 （2）挥发份及固定碳 （3）煤的灰份 （4）煤的灰熔点 （5）元素分析 （6）发热量
3.氧碳比
氧碳比是指气化过程中氧耗量与煤中 碳消耗量的比值。它与煤的性质、煤浆 浓度、煤浆粒度分布有关，其值一般在 0.9-0.95之间，显然，氧碳比愈高氧消耗 量就愈大，这将影响经济指标。
4.对煤种的要求
（1）总水分 总水分：包括外在水分和内在水分 外在水分是煤粒表面附着的水分，来源于人为 喷洒和露天放置中的雨水，通过自然风干即可水 失去。外在水分对德士古煤气化没有影响，但如 果波动太大对煤浆浓度有一定影响，而且会增加 运输成本，应尽量降低。 内在水分是煤的结合水，以吸附态或化合态形 式存在于煤中，煤的内在水分高同样会增加运输 费用，但更重要的是内在水分是影响成浆性能的 关键因素。内在水分越高成浆性能越差，制备的 煤浆浓度越低，对气化时的有效气体含量、氧气 消耗和高负荷运行不利。
（2）挥发份及固定碳
煤化程度增加，则可挥发物减少，固定碳增加。 固定碳与可挥发份之比称为燃料比，当煤化程度增 加时，它也显著增加，因而成为显示煤炭分类及特 性的一个参数。 煤中的挥发份高，有利于煤的气化和碳转化率的 提高，但是挥发份太高的煤种容易自燃，给储煤带 来一定麻烦。
（3）煤的灰份
灰份虽然不直接参与气化反应，但却要消耗煤在 氧化反应中所产生的反应热，用于灰份的升温、熔化 及转化。灰份含有率越高，煤的总发热量越低，浆化 特性也较差。根据资料显示，同样反应条件下，灰份 含量每增加1%，氧耗约增加0.7%-0.8%，煤耗约增加 1.3%-1.5%。
③耐火砖： 耐火砖要承受高温（1400 ℃）气流及煤熔渣 的冲蚀与渗透侵蚀，要抗炉温急冷急热的条 件变化，还要承受一定的压力（上部砖的应 力）。工作环境恶劣，条件苛刻。 耐火砖（向火面）是制约德士古煤气化技术 发展的关键材料 向火面耐火砖主要以Cr-Al-Zr（铬-铝-锆）砖 为主




（5）元素分析 煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素 构成，碳是其中的主要元素。煤中的含碳量随煤化 程度增加而增加，氢和氧含量随煤化程度加深而减 少，氮在煤中的含量变化不大，硫则随成煤植物的 品种和成煤条件的不同而有较大的变化，与煤化程 度无关。 气化用煤希望有效元素碳和氢的含量越高越好， 其他元素含量越低越好。 （6）发热量 发热量是煤的主要性能指标之一，其值与煤的可 燃组分有关，热值越高每千克煤产有效气量就越大， 要产相同数量的有效气体煤耗量就越低。
②激冷室
激冷室为高温合成气及熔渣与水进行热交 换及熔渣固化的钢制外壳容器，在该容器 内实现高温合成气的冷却、熔融渣的固化 及气（汽）液（水）的分离。
• 由于合成气及黑水中含有一定的硫化物，所
以将对激冷室壳体造成一定的腐蚀。为此在
设计制造时，在激冷室内壁堆焊（或复合）
了一层（约6mm）不锈钢材料。






工艺喷嘴的主要磨损耗为中喷嘴头部，寿命在30～ 60天（～90天）,新型烧嘴能达180天左右。 喷嘴性能主要表现在碳转化率、渣中残碳、CO＋ H2的含量等。 喷嘴的蚀损还表现在头部H2S的腐蚀、冷却盘管与 喷嘴连接焊缝的热应力裂纹，以及顶部端头的龟裂 纹。

喷嘴端部的修复主要采用堆焊后加工至设计尺寸， 并经热处理。
德士古淬冷型气化炉
Hale Waihona Puke Baidu
k-t煤气化炉，德士古煤气化炉

目前国内大化肥装置较多采用德士古气化 炉，并且世界范围内联合循环发（IGCC） 电站多采用德士古式气化炉。 我国的德士古气化炉典型的产品有：渭河 气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华 气化炉等。

•目前我国运行的水煤浆气化装置概况：
厂名 鲁化 上焦 渭化 淮化 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 投产时间 1993 1995 1996 2000 2005 2004 2005 2005.9 2006.3 2005.9 2006.6 2007.12 规模t/d 360 1500 1400 1000 1000 1400 1000 2100 900 1000 700 1500 压力MPa 2.6 4.0 6.5 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 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷 激冷 产品 尿素 甲醇、CO 尿素 尿素 尿素 甲醇、合成氨 甲醇 尿素,氢气 尿素 甲醇 甲醇 甲醇、CO
五.德士古气化炉主要问题及处置

1.激冷室带水

现象：提高进激冷室水量，仍无法提高激冷液位， 合成气将水大量带入后序洗涤塔，使洗涤塔液位 难以控制，严重时水带入变换系统，造成系统停 车。 原因：激冷室内传热传质工况恶化（单位面积热 负荷、分离空间）
Texaco气化炉在中国的运用
序号 1 2 3 名称 鲁南化肥 上海焦化 陕西渭河 单台投煤量t/d 360 500 750、1024 台数 3 4 4 压力Mpa 2.6 3.92 6.37 签约时间 1989 1992 1992 产品 氨，甲醇 甲醇 氨，甲醇
4
5 6 7 8 9 10
浩化
淮南化工 金陵大化 南京大化 神木化工 兖矿榆林 上焦二期

装置特点： （1）原料适应广。各种烟煤、气煤、肥煤，都可以 用来制气，对煤的水分、灰分、可然雾含量、灰熔 点等没有苛刻的要求，这有利于厂家就近选煤，可 大大节约成本。 （2）气体有效成分高。排渣无污染，污水污染小易 处理。因高温气化，气体中含甲烷很低 （CH4≤0.1%），无焦油，废渣可以综合利用。 （3）气化压力范围大。从2.5~6.5MPa皆有工业化装 置，以4.0MPa较为普遍，气化压力高可节省合成气 压缩功。

在气化炉中，工艺气和灰渣经下降管进入激 冷室， 激冷室上部有激冷环，下部进入水中，煤气中 的 熔渣迅速冷却后分离下来，并沉降在激冷室底 部， 随后进入渣灌，由排渣系统定时排放 ；冷却后 的 工艺气在水中激冷至露点温度，使其处于水蒸气 饱和状态满足变换反应要求，经过侧壁上的出口 离 开气化炉的工艺气进入洗涤工序经冷却净化后 送 人变化工序；气化炉排出的灰水经4级闪蒸后， 一部 分循环利用，另一部分作废水处理。
德士古煤气化工艺
化工09-四班 徐宁 2009301766
主要内容

一.德士古气化炉的运行概况 二.德士古水煤浆气化工艺条件及工艺流程 三.德士古气化炉技术的优缺点



四. 德士古气化工艺的关键设备
五.德士古气化炉主要问题及处置

一.德士古气化炉的运行概况

德士古气化炉是一种以水煤气为进料 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。
耐火砖的使用寿命 焦化：8000～9000小时（0.02mm/h) 渭河：15000小时（0.012mm/h) 淮化、鲁南：11000～12000小时 （0.016mm/h)

影响耐火砖寿命的因素
耐火砖质量 筑炉质量 砖型设计及与气化炉、喷嘴的匹配 砖的使用

开停炉次数 操作温度 煤灰性质 操作负荷
（4）煤的灰熔点
煤灰的熔融性习惯上用4个温度来衡量，即煤灰 的初始变形温度T1，软化温度T2，半球温度T3， 和流动温度T4，煤的灰熔点一般是指流动温度， 它的高低与灰的化学组成密切相关。 SiO2、Al2O3、CaO、和Fe2O3组分约占灰份组成 的90%-95%，它们的含量相对变化对灰熔点影响 极大，一般认为，灰份中Fe2O3、 CaO、MgO的 含量越多，灰熔点越低；SiO2、Al2O3含量越高， 灰熔点越高。
500
500 750 1500 500 1500 500
2
3 3 2 3 3 3
4
4 4 8.7 4 6.5 4
1997
2002 2003 2002 2002 2003 2003
合成氨
合成氨 合成氨 合成氨 甲醇 甲醇 甲醇
13
14 16 17 18
惠生
上焦三期 神木化工二期 大化集团 新奥
500
1500 1500 1400 1500

3.气化工艺喷嘴

德士古煤气化工艺的核心设备。 采用三流外混式，利用高速喷出的氧气动能 充分雾化水煤浆，使水煤浆与氧气能在极短 的时间（4～5秒）内充分地完全反应。 中心氧量占总氧量12～16％左右，起到预混 作用。 喷嘴本体采用Inconel 600（600合金镍－铬－ 铁 ），喷头采用Mco-50或Haynes 188（高温合 金）耐磨材料。
四.德士古气化工艺的关键设备

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）
主要内容

2.气化炉、激冷室
① 气化炉 气化炉为一钢制外壳，内衬耐火材料与保温 材料的立式反应器。在反应器内煤与氢气发 生部分氧化反应生成主要含CO+H2的合成气.



1.煤浆浓度
煤浆浓度是德士古气化法独特的控制指 标， 这也是一个极为重要的工艺参数。 煤粒度越小，煤浆浓度越高，黏度愈大。 碳转化率或气化效率愈高，但是也会引起 煤浆黏度剧增，给气化炉加料带来困难， 因此不同的煤种都有一个最佳的粒度和浓 度。需预先进行试验选择 。
2.气化温度和气化压力
气化温度对于气化过程的影响是很显著的。为 了提高气化温度和气化效率，缩短反应时间， 与其他气流床气化方法一样，德士古炉的气化 温度比较高，并且采取液态排渣。故操作温度 必须大于煤的灰熔点，考虑到炉壁耐火材料的 耐高温性和使用寿命，一般控制在1000-1350℃， 当煤的灰熔点高于此温度时，需加助溶剂。 气化炉的生产能力与压力的开方成正比，升高 压力，有利于提高气化炉的单炉生产能力，一 般在10MPa以下。炉内气化压力高低的确定还 取决于产品煤气的用途。生成合成氨一般为8.510MPa，如用于合成甲醇则为6-7MPa为宜，这 样后面的工序不需再增压。
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
三.德士古气化炉技术的优缺点

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： （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.
Texaco工艺流程示意图
合成气去甲醇 氧气 除盐水 蒸汽 除氧器 原煤 添加剂 德士古 气化炉 变换冷凝液
真空泵
真空闪蒸 分离罐 中压闪蒸 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


工艺流程：
Texaco气化炉分为淬火型气化炉和配置有 辐射制冷器的气化炉(又称全热能回收型) 。 如图(1) 和图(2)所示。两种气化炉的上部结 构和气化工艺是 相同的，下部合成器的冷 却方式不同。Texaco水煤 浆气化工艺过程 包括煤浆的制备和输送、煤浆气化 和热量 回收、煤气的冷却和净化、闪蒸及水处理 等 工序。