Shell煤气化技术

第32卷第2期化工设计通讯Vol 32 No. 22006年6月Chemical Engineering Design CommunicationsJun.2006Shel煤气化技术吴迎(中国五环化学工程公司武汉430079)摘要炌介绍气化效率高、有利于环保、具有一定竞争力的She!煤气化工艺原理、技术特点及关键设备。建议尽快实现关键技术和设备的国产化。关键词She煤气化江艺原理技术特点庄要设备中图分类号:TQ54文献标识码:A文章编号:1003-6490(200602-0001-03概述2 Shell煤气化工艺原理、技术特点及主要设备谢尔粉煤加压气化工艺(简称She煤气化工艺)是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术,2.1Shl!煤气化工艺原理与先进的德士古 Texaco冰煤浆加压气化技术相比,Shell煤气化过程是在高温高压下进行的 ShellShell煤气化具有对煤质要求低合成气中有效组分煤气化属气流床气化。粉煤、氧气及水蒸汽在加压条αO+H>90%浛量高原煤和氧气消耗低环境污件下并流进入气化炉,在极为短暂的时间(3~10s)染小和运行费用低等特点已成为近年来国内外设计内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系单位和生产厂家首选的气化工艺列物理和化学过程其工艺流程如图1所示气化工我国正在设计和建设中的洞庭氮肥厂、柳州化学艺指标如表1所示。工业公司等厂家已将该技术应用于合成氨生产。湖助氨冷气循环北化肥厂和安庆化肥厂也准备将该技术用于本厂的〃油改煤"制氨流程。湖北双环科技股份有限公司引压蒸汽进Shll公司基础设计由我院做工程设计正在建设氧气规模为800/(相当于20万t/a的工业示范装置即中压蒸汽L斑爆化合成气将投运。 Shell煤气化技术是我国建设大型煤化工项确酸飞灰[湿洗]净化目或中氮肥改造的主要方向。 Shell工艺虽属先进,但投资偏高一般企业不易接受建议尽快实现关键氧气处理][碱同以技术和设备的国产化。中国煤化工CNMHG图1Shll煤气化工艺流程示意图收稿日期2005-11-10作者简介吴巡1973-),女1906年毕业于武汉化工学院工程师。从事管道设计及化学工程工艺系统工作。化工设计通讯第32卷表1Shl煤气化工艺指标用渣层的隔热功能以渣抗渣以渣护炉壁使气化炉序号项目工艺特点热损失减少到最低以提高气化炉的可操作性和气化140-160效率。环形空间位于压力容器外壳和膜式水冷壁之耗氧量(OO+H2m(标ykm(标)330-360间即内简与外筒之间有空隙气层,设计环形空间的碳转化率/%目的是为了容纳水/蒸汽的输入/输出管和集气管同冷煤效率/%80-85时环形空间还有利于检查和维修。其内筒仅承受微小压差。气化炉烧嘴是Shel煤气化工艺的关键设备合成气OO+H2y%90及核心技术之一,与其它气化炉不同的是 Shell气化2.2技术特点炉采用侧壁烧嘴根据气化炉能力由4~8个烧嘴呈a.煤种适应性广。中心对称分布。气化炉外壳为压力容器一般小直径从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦化均可气化对煤气化炉用钨合金钢制造其它用低铬钢制造。由于气的灰熔融性适应范围宽即使高灰分、高水分、高含硫化炉的特殊设计,保证了Shl煤气化工艺指标先进量的煤种也同样适应。可靠。b.气化温度约1600℃碳转化率高达99%以上产品气体洁净不含重烃,甲烷含量低煤气中有效气体CO+H2高达90%以上。c.氧耗低单炉生产能力大。氧气消耗低比水煤浆气化工艺低15%-25%,因而配套的空分装置投资相对降低;目前已投入运转的单炉气化压力3.0MmPa,日处理煤量已达2000t因此单炉生产能力大,目前更大规模的装置正在工业d.热效率高排渣易处理。煤中约83%的热能转化为合成气约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽总的热效率为98%其气化炉高温排岀的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒性质稳定对环境几乎无影响氕气化污水含氰化物少易处理e.S}hell气化炉关键部件烧嘴的设计寿命为8000h已有使用4a仍未更换的记录;另外控制系统安全可靠设有必要的安全联锁,使气化操作始终处于最佳状态下运行。f.Shel气化炉炉壁采用水冷壁结构无耐火砖衬里维护量少气化炉内无传动部件运转周期长,无需备炉。2.3主要设备Shel气化装置的核心设备是气化炉和废热锅中国煤化工炉。气化炉结构如图2所示CNMHGShel!煤气化炉由内筒和外筒两部分组成,包括膜式水冷壁、环形空间和高压容器外壳。内筒采用水冷壁结构仅在向火面有一层薄的耐火材料涂层其图2 Shell煤气化炉结构简图为了减少热损失淇二主要是为了挂渣,充分利(下转第10页)化工设计通讯第32卷力小触媒温度分布合理能耗低等特点。是一种先进成熟的氨合成塔內件。表2部分运行参数表时间系统压力循环塔顶温塔壁温度/℃C口二层入口三层入口/MPa含量/%含量/%甲烷/%H/N度/℃上中08下温度/温度/温度/C005,1112.70.193,4918.815.316.452,3682005.1212.50.183.3918.915.516.502.4155375359006.0111.80.17317.313.956.608M刚15916015806,0212,00.193,4018.114.76,48l55375触媒层温度/℃005,114334654334344374814783683773793772006.014334294763772006.02431468434435436481480365375触媒层温度/℃39841440937349345344005,1237141340937435034941341037637(上接第2页)体为可调的先进加压气化技术十分重要。Shl气化废热锅炉用于回收高温煤气的显热其內件由圆技术代表当今气化工艺发展方向适合我国大多数煤筒形水冷壁和若干层盘管形水冷壁组成,盘管形水冷灰熔融性温度偏高的囯情该工艺是我国建设大型煤壁各层之间密封分隔。为消除水冷壁上的积灰、设置化工项目或中氮肥改造的主要方向。 Shell工艺虽属了气动敲击除灰裝置定期或不定期进行振动除灰。先进但投资偏高一般企业不易接受降低造价的办气化炉和废热锅炉顶部用导气管连接导气管内部也法是采用国内专利技术走国产化道路。建议在引进为水冷壁结构和改进 Texaco水煤浆加压气化技术和 Shell粉煤加压气化技术的同时,尽快实现关键技术和设备的国3结语产化。[参考文献]煤气化技术是煤炭洁净、高效和综合利用的基础[11郑振安、S煤气化技术(SCP特点,煤化工200(2)7技术和关键技术其应用领域极为广泛。因此大力开发煤种适应性强单炉生产能力高煤气成本低气[2]汪寿建Sl煤气化关键设备.化工设计通讯20032X3)34(上接第6页)6与相关生产厂家进行横向交流共同探讨有关问题2加大吸收塔排氯口的排放量和排放频率減少酸中的(-防止贵金属的溶解和系统过大的腐蚀。13待探讨的问题3丶证循环水系统无泄漏发生防止铬酸盐进入酸系统中国煤化工铵呈现人肉眼可以观4腔制工艺条件减少亚硝酸的生成防止亚硝察到红CNMHG探究基铁盐的形成从红色硝酸铵中提取红色物质,进行定性分5加大氨系统排油的排放频率防止引入钴离子。析找出红色化合物的基本组成