德士古水煤浆加压气化技术

德士古水煤浆加压气化技术

目录

第一章：德士古水煤浆加压气化技术概况

第一节：概述

第二节：国外发展情况

第三节: 国内发展情况

第四节：德士古水煤浆加压气化技术有待改进

第二章：煤及水煤浆的性质

第一节：煤的工业分析和元素分析

第二节：煤的工艺性试验

第三节：德士古对水煤浆性质的要求

第三章：气化原理及操作条件的选择

第一节：德士古水煤浆加压气化原理

第二节：气化反应条件的选择

第四章：德士古水煤浆加压气化工艺流程及主要设备

第一节：工艺流程叙述

第二节：主要设备介绍

第五章：开停车方法

第一节：原始开车前的检查准备工作

第二节：气化炉的烘炉

第三节：正常开车

第四节：正常停车

第五节：紧急停车

第六章：正常操作要点

第七章：PLC和DCS简介

第一节：联锁和可编程控制器（PLC）

第二节：集中分散控制系统（DCS）

第八章：一般故障及处理

第九章：安全生产

第一节：概述

第二节：装置设计中的防范措施

第三节：安全生产管理

第一章德士古水煤浆加压气化技术概况

第一节概述

****化学工业有限公司20万吨/年甲醇项目是新建一套利用神木本地所产烟煤作为原料，经空分、气化、净化、合成等几个化工工序，年产20万吨甲醇的生产装置。其中气化装置是采用德士古水煤浆加压气化工艺，向甲醇生产制备合格水煤气。

煤气化已有一百多年的发展历史，先后开发了一百多种气化工艺和气化炉型，有工业应用前景的十余种。煤气化分类无统一规定，最常用的是按原料在气化炉内的移动方式分为固定床、流化床和气流床三种：固定床气化是块煤从炉顶加入，自上而下经历干燥、干馏、还原、氧化和灰渣层，灰渣最终经灰箱排出炉外；气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层，生成的煤气显热用于煤的干馏和干燥。固定床气化的局限性是对床层均匀性和透气性要求很高，要求入炉煤要有一定的粒（块）度及均匀性，对煤的机械强度、热稳定性、含碳量、灰熔点、粘结性、结渣性等指标都有比较严格的限制。

流化床气化是气化剂由炉下部吹入，使细粒煤（﹤6mm）在炉内呈并逆流反应，为了维持炉内的“沸腾”状态并保证不结疤，气化温度应控制在灰软化温度（T2）以下，要避免煤颗粒相聚而变大以致破坏流态化，显然不能使用粘结性煤。由于炉温低，停留时间短，流化床

气化最大的缺陷就是碳转化率低，飞灰多，残碳高，且灰渣分离困难；其次是操作弹性小（控制炉温不易）。

气流床是原料煤（粉煤或水煤浆）由气化剂夹带入炉，进行并流式燃烧和气化反应。受气化空间的限制，反应时间很短（1—10秒），为了弥补反应时间短的缺陷，要求入炉煤粒度很细，以保证有足够的反应面积。并流气化气固相相对速度低，气化反应是朝着反应物浓度降低的方向进行，为增大反应推动力，提高反应速度，必须提高反应温度（火焰中心温度在2000℃以上）和反应压力，所以采用液态排渣是并流气化的必然结果。

采用廉价的普通煤做气化原料是气化工艺的发展方向。1993年5月18日鲁南化肥厂水煤浆加压气化装置试车成功，为我国煤化工拓宽原料路线提供了宝贵经验。其后十年，我国又先后在上海焦化厂、渭河化肥厂、安徽淮南化工集团引进建成四套水煤浆气化工业装置，均已稳定运行。我公司经过多次调研反复论证，决定采用大使馆福州公司专利由国内自行设计开发的煤的第二代气化技术——水煤浆加压气化工艺。该技术有以下特点：

1、煤种适应范围广

可以利用次烟煤、烟煤、焦、石油焦、煤加氢液化残渣等，不受灰熔点限制（灰熔点高可加助熔剂）；不受煤的块度大小限制，因最终要经湿磨制成水煤浆使用；不受煤的灰分高低限制，仅经济性有差异。

2、连续生产强

加工后的原料——煤浆，氧气可以连续不断地入炉，排渣也不需要停车，气化开、停车少，系统操作稳定。

3、气化压力高

气化压力高，单炉产量高。目前在美国已建成日处理煤量为2000吨／台，压力为6.7Mpa的生产装置。我公司首期建Φ2756mm 气化炉三台（两开一备），气化压力高，产品气具有高压，这就节省了煤气压缩所需要的能耗和费用，同时也实现了甲醇的等压合成。

4、合成气质量好

一般情况下，产品煤气中有效成分CO+H2≥80% (我公司采用神榆路煤和捣老鸟素煤CO+H2≥81.887%)。煤气中CH4﹤0.1%，可作为生产氨、甲醇、OXO产品的原料气，也可用于联合循环发电。

5、气化温度高

气化炉在1400℃左右操作，煤在熔融后呈液态排出燃烧室，碳转化率高达96%以上。生产的高温煤气我公司采用直接冷激回收热能，产生的蒸汽用于加热灰水。

6、有利于环境保护

由于气化温度高，煤中的挥发份直接燃烧，所以不生成焦油、酚等污染环境的副产物，废水主要成分是含氰化合物，远比炼焦产生的废水易于处理；同时气化系统的水在本系统内循环使用，外排废水很少，远比其它气化方法产生的废水量少；而且还可在配置水煤浆时，利用甲醇合成排出的残液，从而减轻对环境的污染。

对于固体排放物，在气化中没有飞灰等带出，生成的熔渣不污染环境，而且是良好的建筑材料。

总之，我公司的气化装置是当今世界最先进的生产工艺之一，设备精良，操作方便，生产线连续，全部机械化，工艺生产装置采用先进的DCS控制系统，对全装置的过程参数进行集中数据采集、过程监视和实行控制。

第二节国外发展情况

水煤浆气化工艺国外称作德士古煤气化工艺（TCGP），至今已有50多年的历史。1948年美国德士古石油公司受重油气化的启发，首先创造了水煤浆气化工艺，并在加州洛杉矶近郊蒙特贝洛建设第一套中试装置，规模约15t/d。这在煤气化发展史上是个重大的开端，但由于当时煤无法与天然气和石油相竞争，没有得道认可，直至第一次世界性石油危机（1973年），煤气化又被提到议事日程上来。其中包括德士古于1975年重建MRL的实验装置。1978年、1981年又分别建成两套中试装置。鉴于在加压下连续输送煤粉难度大，德士古公司提出水煤浆的概念，即将煤粉和水混配成可用泵输送的水煤浆。

经过多年的研究和发展，目前国外已有的中试装置，工作性示范装置和工业化装置如表Ⅰ所示：

表见《合成甲醇》工艺学P28