碎煤加压气化技术

第35卷第4期Vl.35,No.42012年4月HEBEI HUAGONGApr.2012碎煤加压气化技术万保健(晋煤金石化工投资集团有限公司,河北石家庄050041)摘要:综述了碎煤加压气化技术的优势和流程。该技术成熟可靠煤种适应范围广,是大型氮肥企业可选用的气化技术之一。关键词:碎煤;加压气化;气化炉中图分类号:TQ546.2文献标识码:A文章编号:1003-5095(2012)04-0003-0Pressurized gasification Technology of Broken CoalWAN Bao-jian(Shanxi Coal Jinshi Chemical Industry Investment Group Co., Ltd, Shijiazhuang 050041, China)Abstract: To summary broken coal pressure gasification technology and processes which is mature and reliable, a widerange of coal species and one of the gasification technologies used in the large nitrogenous fertilizer enterprKey words: broken coal; pressurized gasification gasification fumace目前,国内外以煤为原料生产化工产品的企业各有40台内径为38m、能力为41000m/h的MKⅣ中,采用了多种煤气化工艺,如常压固定床间歇气型气化炉, SASOL鲁奇气化炉设备利用率达94%。化、碎煤加压气化、粉煤流化床气化、粉煤气流床气鲁奇碎煤气化炉国内成功应用范例有:山西化化,包括Shel炉、GSP炉、 Texaco炉等等,各种气化肥厂一期工程,4台气化炉;山西化肥厂改造工程,方法均有各自的优缺点对原料煤的品质有一定的增建1台气化炉;哈尔滨依兰气化厂,5台气化炉;云要求,同时,在工艺的先进性、技术成熟程度上也存南解化煤制氨,共14台气化炉;河南省义马气化厂在差异。因此应根据采用的煤种、技术成熟可靠期,3台气化炉;河南省义马气化厂二期工程2台度、产品结构及投资等来选择气化方法。气化炉;山西潞安煤基16万t合成油示范工程,4台气化炉。目前在建的新疆广汇80万t二甲醚一期工概述程、大唐国际SNG的化工厂,均采用该气化工艺。目前,鲁奇气化炉是世界上加压煤气化工艺中鲁奇碎煤气化技术有以下优点:再运装置和业绩最多的炉型,迄今为止世界上最为(1)可以气化劣质煤,结合了成熟的移动床加压成功也是唯一的大型煤制油化工联合体为南非SA-气化技术和高效的熔渣气化技术的优点;(2)碎煤炉SOL公司,其应用的煤气化技术均为德国鲁奇加压气是逆向气化,煤在炉内停留时间长达1h,反应炉的化技术。全公司共有97台气化炉,其中 SASOLⅠ厂操作温度和炉出口煤气温度低;(3)氧耗很低,目前有17台(13台MKⅢ型、3台MKⅣ型和1台能力为在三类气化方法中氧耗量最低;(4)热效率高于流化66000m3h的MKV型), SASOLⅡ厂和 SASOLⅢ厂床气化技术;(5)可中国煤化工其它气CNMHG收稿日期:2012-02-04作者简介:万保健(1968-),男,工程师,从事管理及技术工作,E- mail: hgwanbj@126cm。河北化工 Hebei Chemical Industry第35卷化技术;(6)经过大量工业化应用验证,技术可靠;()机)传动。液压传动具有调速方便、结构简单、工作原料煤中的碳几乎全部利用,碳转化率>995%,无平稳等优点,但为液压传动提供动力的液压泵系统资源浪费;8粗气中的焦油分离后即可加工成副产设备较多,故障点增多。由于气化炉直径较大为使品,也可注入气化炉气化;(废水处理装置较小,气炉篦受力均匀,采用2台电动机对称布置。化炉排渣无污染,可筑路;(10低投资,高性价比。煤锁与灰锁的上、下锥形阀采用硬质合金密封2气化炉面,使煤、灰锁的运行时间延长,故障率减少。南非SASOL公司在煤灰锁上、下锥阀的密封面采用了碳碎煤加压气化炉带有夹套锅炉,每台气化炉配化硅粉末合金技术,使锥形阀的使用寿命延长到18有1台煤锁、台灰锁、1台洗涤器1台废热锅炉和1个月以上。台灰锁膨胀冷凝器。加压气化炉炉内设有搅拌装置用于气化强黏3工艺流程结性烟煤外的大部分煤种。为了气化有一定黏结加压气化装置由气化炉及加煤煤锁和排灰灰性的煤种,气化炉在炉内上部设置了布煤器与搅拌锁组成煤锁和灰锁均直接与气化炉相连接。装置器,它们安装在同一空心转轴上,其转速根据气化运行时,经破碎筛分后5~50mm的煤经由自动操作用煤的黏结性及气化炉生产负荷来调整,一般为的煤锁加入气化炉,装满煤之后,对煤锁进行充压,20rh。从煤锁加入的煤通过布煤器上的2个从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完布煤孔进入炉膛内,平均布煤厚度为15~20mmr,煤之后,煤锁再卸压至常压,以便开始下一个加煤从煤锁下料口到煤锁之间的空间,约能储存05h气循环过程化炉用煤量,以缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉中的气化炉连续供煤的粗煤气使煤锁分两步充压;煤锁卸压的煤气收集在炉内,搅拌器安装在布煤器的下面,一般设于煤锁气气柜并送住燃料气管网。减压后,留在有上、下2片搅拌桨叶。桨叶深入到煤层里的位置煤锁中的少部分煤气,用喷射器抽出。经煤尘旋风与煤的结焦性能有关,其位置深入到气化炉的干馏分离器及布袋除尘器除去煤尘后排入大气层,以破除干馏层形成的焦块。桨叶的材质采用耐气化剂-蒸汽、氧气混合物,经安装在气化炉下热钢,其表面堆焊硬质合金,以提髙桨叶的耐磨性部的旋转炉篦喷入,在燃料区燃烧一部分煤,为吸能。桨叶、搅拌器和布煤器都为壳体结构,外供锅热的气化反应提供所需的热。在气化炉的上段,刚炉给水通过搅拌器、布煤器,煤首先进入搅拌器最加进来的煤向下移动,与向上流动的气流逆流接下底的桨叶进行冷却,然后再依次通过冷却上桨触。在此过程中,煤经过干燥、干馏和气化后,只有叶、布煤器间的空间返回夹套形成水循环。该锅炉灰残留下来,灰由气化炉中经旋转炉篦排入灰锁,水的冷却循环对布煤搅拌器的正常运行非常重再经灰斗排至水力排渣。灰锁也进行充压、卸压的要。因为搅拌桨叶处于高温区工作,水的冷却循环循环其中充压用过热蒸汽来完成。不正常将会使搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水,从气化炉为带夹套的MakⅣ型,每台气化炉配有而造成气化炉运行中断。1台煤锁、1台灰锁、1台洗涤器和1台废热锅炉。煤该炉型也可不安装布煤搅拌器,用于气化不黏锁与灰锁装卸料的频率取决于产气量。离开气化结性煤种。整个气化炉上部传动机构取消,只保留炉的煤气首先进入洗涤冷却器,在此,煤气用循环煤锁下料口到炉膛的储煤空间,结构简单。煤气水加以洗涤并使其饱和。洗涤冷却器的用途炉篦分为5层,从下到上逐层叠合固定在底座首先是将煤气温度降至200℃,其次是除去可能夹上,顶盖呈锥形,炉篦材质选用耐热耐磨的铬锰合带的大部分颗粒物。金钢铸造。最底层炉炉篦的下面设有3个灰刮刀安饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉,通过生产装口,灰刮刀的安装数量由气化原料煤的灰分含量0.5MPa(表压)低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽来决定,灰分含量较少时安装1~2把刮刀,灰分含的冷凝热。多余的煤气水送往煤气水分离装置。量较高时安装3把刮刀。支承炉篦的止推轴承体上离开气化工中国煤化工MPa(g)、温度开有注油孔,由外部高压注油泵通过油管注入止推为181℃的HCNMHG管进入煤气轴承面进行润滑。该润滑油为耐高温的过热缸冷却工段。油。炉篦的传动采用液压电动机(采用变频电动(下转第6页)6河北化工 Hebei Chemical Industry第35卷催化剂层,覆盖在催化剂表面,羰基铁在催化剂表面另外,可在水冷器壳程的上水管处加蒸汽管上的积累越多,高级醇及烷烃(即石蜡)的生成量就先将上水阀关死,然后通入蒸汽,管程内壁附着的越大,从而造成甲醇产品、设备、管道和阀门结蜡。石蜡受热融化流出,达到除蜡的目的。2.2温度的影响针对结蜡现象,可采取以下预防措施:生产实践证明,在甲醇生产过程中,合成塔反(1)提高催化剂的质量,降低催化剂中Fe、N等应温度控制太低,使入塔气在低于催化剂正常活性有害元素;温度的情况下进入催化剂层,生成的粗甲醇中就会(2)正常生产中,合成塔操作温度控制在190~带有大量石蜡,主要是在开车投料阶段,合成塔反300°℃,停车置换期间,合成塔温度≥190°℃,并且应温度还未达到正常操作值(<190℃)时或在停车置换彻底,CO+CO2)含量<0.5%;过程中,合成塔反应温度下降,而原料气又未置换(3原料气中的CO含量不能太高,可适当提高干净,因此产生的石蜡最多。CO2含量操作过程中,温度波动幅度大,也容易结蜡(4)定期清洗,检修期间对水冷器、分离器及阀合成反应中,当合成反应温度>300℃时,有利于副门里的蜡和Fe等杂质全部清理。反应的生成,加速了石蜡的生成。4结论2.3原料气的影响甲醇合成过程中,合成气中CO含量过高,合成甲醇生产过程中,普遍存在结蜡现象,会对生空速过低,使气体与催化剂的接触时间长,转化率产造成影响。石蜡的产生比较复杂通过分析结蜡高,但造成纯度下降,石蜡等副产物增多。当合成原因,并在生产中采取有效措施,预防并减少石蜡气入塔温度控制过高时合成气中的水蒸气在含有的生成,可实现稳定生产Fe的催化剂的作用下与CO反应生成石蜡,同时还参考文献会生成乙醇。[]陈子欣甲醇生产过程结蜡的原因及解决方法门中氮肥,20013石蜡的处理方法及预防(4):35-37[2]王磊,张国连我厂甲醇合成系统运行情况总结[山东化工甲醇合成过程中结蜡现象严重,会造成系统的200231(3):28-29管道、设备、阀门堵塞。当水冷器的堵塞严重时,使3罗学良对甲醇合成过程中结蜡现象的探讨氮肥情报,194,操作温度明显升高,影响生产。通过提高甲醇水冷(1):18-20.器的操作温度(冷却甲醇水冷器进水、关闭出口,但14黄金钱合成甲醇过程中结蜡的原因及处理措施门化学工业与技不能关死),将水冷器中的石蜡融化,降低水冷器的术,2006,(4):44-46■操作温度,可维持正常生产。hint1 ::3tt18333301018t81888,1出出么比1 111431111111112331,么LLLL么L出出么出出出LLLL么L后LL(上接第4页)中的油、尘、酚、氨等进行分离、回收,这样一方面回4污水处理工艺收了废水中的有价物质,可产生一定的经济效益另一方面也使废水能够达到一般废水处理方法的碎煤加压气化产生的粗煤气中含有大量的水进水要求。蒸气、粉尘和碳化的副产物——焦油、轻油、萘、酚根据碎煤加压气化工艺的特点,其废水处理工脂肪酸溶解的气体和无机盐类等而且温度也较艺流程中,经过焦油粉尘分离后的水大部分返回高。因此需要进行冷却和洗涤以降低温度和除工艺装置循环使用,多余的水作为工艺废水,再逐去粗煤气中的有害物质。在粗煤气的洗涤和冷却步的经过酚氨回收生化处理等工艺过程处理最过程中,这些杂质成分便进入水中,形成了有气、终使废水达到国家排放标准后排放。液、固三态存在的多成分煤气水。碎煤加压气化过程中产生的废水成分较为复5结语杂。一般含有焦油酚、氨、尘等多种杂质。它们在随着碎煤中国煤化工司推广应用水中的含量较高,虽然由于煤种的不同,各种成分它作为一种成HHCNMHG不仅适用于的含量也不尽相同,但这种废水用常规的生化、过长焰煤、贫煤、无烟煤甚至一些型煤,还解决了复杂滤、反渗透等方法不能直接处理。都必须首先将水的废水处理难题