气流床加压煤气化技术研究进展 气流床加压煤气化技术研究进展

气流床加压煤气化技术研究进展

  • 期刊名字:神华科技
  • 文件大小:517kb
  • 论文作者:赵鹏飞,赵代胜
  • 作者单位:中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司
  • 更新时间:2020-07-12
  • 下载次数:
论文简介

第14卷第1期神苯科技2016年1月VOL.14 NO.1Jan.2016气流床加压煤气化技术研究进展赵鹏飞赵代胜(中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司,北京,10011)摘要:气流床加压气化技术是煤清洁利用的关键技术,由于其具有煤种适应范围广,气化温度高、压力大,适于大规模等优点,成为现代煤气化技术的主流趋势。本文介绍了GE、E- -Gas华理多喷嘴对置式气化技术、多元料浆气化技术和非熔渣-熔渣分级气化技术等水煤浆进料气流床技术,也介绍了Shell.GSP、神宁煤业集团炉气化技术、华理干煤粉气化技术和西安热工院两段干煤粉气化技术等干煤粉气流床技术,综述了上述气流床煤气化技术的特点及应用现状,并展望了气流床加压技术的应用趋势。关键词:煤气化气流床水煤浆干煤粉中图分类号:TQ54文献标识码:B文章编号:1674- -8492(2016)01-074-04购)在重油气化基础上开发的水煤浆气流床加压气化1前言技术”。1983年,世界首套大型Texaco煤气化装置在我国是--个以煤炭为主要能源的国家,实现煤的美国伊斯特曼公司投产,耗煤量820t/d,生产甲醇等综合利用及清洁利用具有重要意义。煤气化技术是煤产品。随后,GE技术先后在日本宇部合成氨、德国鲁炭清洁低碳转化的龙头和关键技术,是发展煤制油、尔合成气、美国坦帕ICCC等项目中广泛应用。煤制烯烃等煤化I工业的基础1-2。在众多煤气化技我国山东鲁南化肥厂最早引进GE气化技术,并术中,气流床加压煤气化技术由于具有煤种适应范围于1993年投产。神华包头煤化工有限责任公司采用广,气化温度高、压力大,适于大规模等优点, 成为现GE水煤浆气化技术,气化压力6.5MPaG,生产合成气代煤气化技术的主流趋势。53万Nm2/h(CO+H2),供后续装置生产聚烯烃产品,并气流床加压煤气化技术按照进料方式不同,分为于2010年- -次投产成功。水煤浆气化技术和干煤粉气化技术。国内外气流床加我国陕西渭南化肥厂、安徽淮化集团、金陵石化压煤气化技术有:①采用水煤浆进料的GE(Texaco)等单位也引进该技术,用于合成氨、甲醇及城市煤气气化技术E--Gas气化技术、华东理工大学多喷嘴对生产,运行效果良好。目前,公司某项目通过技术招标置式水煤浆气化技术、西北化工研究院多元料浆气化确定采用GE水煤浆气化技术(激冷流程),配置8台技术和清华大学非熔渣熔渣分级气化技术等。②采气化炉,5开3备,单炉投煤量1950t/d, 气化压力用干煤粉进料的Shell气化技术、GSP气化技术、神宁6.5MPaC,单炉合成气10万Nm/h(C0+H2),进行生产煤业集团炉气化技术华东理工大学干煤粉气化技术30万t/a低密度聚乙烯,38万t/a聚丙烯。其水煤浆气和西安热工院两段干煤粉气化技术等。本文将国内外化性能保证值为:有效气含量(CO+ H)>74v%(干不同形式的气流床加压煤气化技术,进行了归纳总结基),比煤耗<653kg/ 1000Nm' (CO+H2),比氧耗<和评述,以期给相关的研究者提供参考。425Nm'/1000Nm2(CO+H2)GE气化技术是水煤浆气流床加压气化技术的典2水 煤浆气流床加压气化技术研究进展型代表,采用单喷嘴下喷式进料,炉壁为耐火砖。该技2.1 GE(Texaco)气化技术术工艺流程主要包括磨煤及煤浆制备、气化、黑水处GE气化技术是美国Texaco公司(后被GE公司收理等工序。原料煤、水及添加剂等送人磨机,磨成一-定中国煤化工作者简介:赵鹏飞( 1983-),男,硕士研究生,工程师,现任职于中国神华煤制油化工有限公司北.MYHCN MH GT艺技术管理及设计管理.Tel: 8001285433, E-mail: zhaopengfei@esclec com第1期赵鹏飞等:气流床加压煤气化技术研究进展●75.粒度分布的水煤浆(浓度60%以上),由高压煤浆泵送为原料制备合成气的过程,采用预膜式喷嘴,与GE预至气化炉喷嘴,与空分来的O2混合进人气化炉,进行混式喷嘴相比,更利于煤浆雾化和气化反应,并且通气化反应生成粗煤气,经气化炉底部的激冷室激冷过多喷嘴进料,在气化炉内形成撞击流场,相比Shell.后,气体与固态渣分离,粗合成气经文丘里洗涤和洗炉内的旋转流场,更易于混合和热质传递。另外,在洗涤塔除尘后进入下一个工段,熔渣被激冷固化后,排涤冷室采用喷淋床与鼓泡床的复合床,增加传递面出炉体。积,有利用解决合成气中带水带灰问题。GE气化技术按照合成气冷却方式可分为激冷流2.4多 元料浆气化技术程和废锅流程,具有原料适应性好气化压力较大,有多元料浆气化技术产生于20世纪70年代,由西利于化工合成工艺,气化炉内结构简单,操作性好,可北化工研究院开发而成。该技术已成功应用于浙江丰靠程度高。但是该技术也存在冷煤气效率较低,碳转登化工3000/a合成氨、浙江巨化6000/a甲醇、山东化率较低,喷嘴和耐火砖寿命较短等问题。华鲁恒升30000/0合成氨项目等51。2.2 E-gas气化技术多元料浆气化技术是湿法气流床加压气化技E-gas气化技术是美国DOW化学公司于20世纪术,是指对固体或液体含碳物质与流动相,通过添加70年代开发的一种水煤浆气流床气化技术。2003年,助剂所制备的料浆,与O,进行反应,生产CO+H2为主美国Conoco Phillips 公司收购了该技术专利权,更名的合成气。该技术工艺过程包括料浆制备、料浆气为E-gas气化技术。化粗煤气洗涤净化、灰渣排放、灰水处理等过程。多截止目前,我国还未引进E-gas气化技术。E- -gas元料浆气化炉在内衬耐火层与保温层之间设置盘管气化技术为多喷嘴对喷上行制气工艺,该技术采用两式水冷壁,复合组成气化炉半水冷壁结构。多元料浆段进料,由两个气化段和一个激冷室组成。E-gas气气化技术具有独特的料浆制备技术,气化原料与助化炉第一-段喷人部分水煤浆进行反应,第二段喷入剂经一次湿磨,可制成黏度达800~1500mPa.s、浓15% ~ 20%的水煤浆,与第- - 段产生的高温煤气相作度为60%~70%的料浆,也具有原料适应性广的优用,进行部分气化反应的同时,也将粗煤气从高温降点。其原料可采用煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液到800 ~ 900C,使煤气中夹带的高温熔渣激冷成固态化残渣、生物质等含碳物质及纸浆废液、有机废水等颗粒,便于在后边除去。此外, E-gas气化炉产生的合液体废弃物,可见,该技术比较适合用于废液排放的成气中含有甲烷,该技术应用于煤制天然气项目,具.企业。有一定优势。2.5非熔渣-熔渣分级气化技术2.3多喷嘴对置式水煤浆气化技术非熔渣-熔渣分级气化技术是北京达立科公司、多喷嘴对置式水煤浆气化技术是由华东理工大清华大学、山西阳煤丰喜肥业有限公司共同开发研制学兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司联合开的煤气化技术,第一次工业化应用于山西阳煤丰喜肥发的煤气化技术4。该技术于2001年进行22t/d多喷业有限公司10万t/a甲醇项目,2006年建成并投产[6。嘴对置式水煤浆气化炉中试试验,随后进入了工业示非熔渣-熔渣分级气化技术是将煤炭加工成浆范阶段。山东华鲁恒升化工公司大氮肥国产化工程,状,通过喷嘴进人气化炉第一段,以纯氧为气化剂,建设--台多喷嘴对置式水煤浆气化装置,单炉投煤量采用其他气体(如CO2、N2、水蒸气等)作为预混气体,750t/d,操作压力6.5MPa,并于2005年6月正式投产调节第一段O2加入比例,进而控制第--段操作温运行。度,保持在灰熔点以下。燃料在此阶段不产生熔渣,此外,国内的兖矿鲁南化肥厂、 江苏灵谷化工有以半焦的形式进人第二段气化炉。第二段气化炉补限公司、神宁煤业集团、宁波万华公司以及国外的美充部分氧气,未燃的物料与补人的O2进- -步反应,国Valero能源公司等也都采用多喷嘴对置式水煤浆使第二段温度达到煤的灰熔点以上,并完成全部的气化技术。氧化过程。多喷嘴对置式水煤浆气化技术拥有自主知识产该技术主要特卢星平田公部给每可以使主喷嘴权,是我国在长期研究国际大型气流床气化技术基础附近温度降低中国煤化工二次给氧技.上进行创新的煤气化技术。该技术是以纯氧和水煤浆术,也可减少气IHCNMHCEN MH比容积高于连神莘科技●76●第1期续气化,从而增加有效气含量。另外,该技术还需对不GSP气化炉是一种加压气流床液态排渣气化炉,同煤种进行试验,拓宽煤种的应用范围。采用干煤粉进料,气化炉内采用盘管式水冷壁,通过3干煤粉气流床加压 气化技术研究进展水冷膜壁水激冷合成气。GSP气化炉的烧嘴置顶,其组合烧嘴具有独有特点,采用多通道、多层内水夹套3.1 Shell气化技术设计,这样烧嘴受热均匀,可以有效延长烧嘴使用Shell气化技术是由荷兰Shell公司在渣油气化基寿命。础上开发的一种干煤粉气流床加压气化技术。经过德总体而言, GSP气化采用激冷流程,工艺流程简国哈尔堡炼油厂中试装置(单炉投煤量150t/d)、荷兰单,装置投资相对低,但仍需在单炉生产能力和长周Demkolec公司350MWIGCC装置(单炉投煤量2000t/d)期稳定运行方面,进-步验证与优化。等运行验证,Shell公司于2001年正式向市场推出3.3宁煤炉气化技术Shell气化技术。宁煤炉是神宁煤业集团开发的一种具有自主知2001年6月,Shell公司和湖北双环科技股份有限识产权的干煤粉加压气化技术。神宁煤业集团在引进公司签订国内第一- 套煤气化技术转让协议,由此揭开消化吸收GSP气化技术、GE水煤浆气化技术,以及华了国内采用Shell煤气化技术进行工业化生产的新篇东理工大学四喷嘴水煤浆气化技术的基础上,结合自章。我公司鄂尔多斯煤制油工厂采用Shell气化技术,身运行经验,于2014年成功推出每日投煤量2200t级单炉投煤量200/d,操作压力3.6 ~ 3.7MPaG ,操作温宁煤炉,直径4.7m高度21.6m,总重约290t。度1450C ~ 1500C,碳转化率9%以上,煤气中有效宁煤炉外壳(GrMo钢内覆耐热衬里)及环形空间气含量约84% ~ 86%,比煤耗约553kg/ 1000Nm*(CO+侧的水冷璧管抗腐蚀性强,下降管上部采用水冷盘管H2),比氧耗约321Nm/1000Nm2(CO+H2)。现在,国内进行保护;采用新型组合烧嘴,进行“低旋转半径+强其他企业也采用此技术,生产氢气(油品)、合成氨、甲旋转分量”和“紧凑嵌人式结构”设计,并集成火焰检醇、聚烯烃、醋酸等产品。测、火焰温度、火焰图像三合- - 监测系统,提高了烧Shell气化技术是干煤粉气流床加压技术的典型嘴使用及操作的可靠性;具有高效的合成气洗涤系代表,该工艺流程为废锅流程,煤粉与气化剂一起通统,合成气经水浴冷却除尘之后,进人后续- -级文丘过喷嘴进人气化炉内,进行气化反应,反应产生的液里+分液罐+ :二级文丘里+洗涤塔进行分级洗涤,出界态渣,在下流至炉底渣池,经冷却水淬激成细小颗粒,区合成气正常含尘量≤1mg/Nm'。排出炉体;气化产生的高温粗煤气从炉顶引出,且与目前宁煤炉处于技术推广阶段,即将进行投料经冷却后的煤气激冷后进人废热锅炉,之后进入下一试车的神宁煤业集团400万tla间接液化项目,气化个工段。Shell炉壁为水冷壁,4个喷嘴位于气化炉下装置其中使用了4台宁煤炉(另有24台GSP炉),为宁部,并沿圆周均匀分布。该技术具有煤种试用范围广、煤炉的推广 提供了- -个施展平台。气化温度高、合成气质量好(有效气成分达到90%)、3.4华东理工大学干煤粉气化技术热效率高、自动化程度高等优点,但也存在气化炉和华东理工大学干煤粉气化技术由华东理工大学等废热锅炉结构复杂,加工难度大,投资费用高等不足单位共同开发,并依托兖矿集团贵州开阳化工有限公之处。司50万t/a合成氨项目,于2012年建成并运行千吨级四3.2 GSP 气化技术喷嘴水冷壁气化示范装置。目前该技术正进行工业化GSP气化技术是20世纪70年代由前民主德国燃推广,主要技术指标为:有效气含量(CO+ H)89%~料研究所开发,并投人商业运行的气流床加压气化技93% ,碳转化率98% ~99% ,比煤耗530~540k/1000Nm'术”。目前该技术属于西门子公司。2005年5月,神宁(CO+H2),比氧耗300~320Nm/1000Nm*(CO+H2)。煤业集团首次引进GSP气化技术,生产50万t/a聚丙3.5两段式 干煤粉气化技术烯,该气化炉高17.2m,内径3.3m,重达194t。另外,山两段式干煤粉气化技术是西安热工研究院,基于西兰花煤化工晋城3052项目(30万t/a合成氨,52万t/aIGCC发电而开发的有古知的商杷的煤气化技尿素)、中电投新疆伊南60亿Nm/a煤制天然气项目术。 经过小试、中记1H中国煤化工证后,现在-期工程等,也采用CSP气化技术。两段式干煤粉气仁,CNMHG段"。美国第1期赵鹏飞等:气流床加压煤气化技术研究进展夕法尼亚IGCC项目、内蒙士林化工公司30万t/a甲(3)对于E-gas气化技术为两段制气技术,采用醇项目、华能满洲里煤化工公司60万t/a甲醇项目等,水煤浆进料上行制备合成气,利用分级气化方式实现都采用两段式干煤粉气化技术。合成气的冷却。两段式干煤粉气化炉配制废锅流程,采用常规备(4)对于干煤粉进料的气流床加压煤气化技术,煤工艺、废热锅炉工艺、干法除尘工艺和灰渣处理工Shell 气化技术具有干煤粉进料上行制备合成气的特艺,比较适用于IGCC发电项目;若采用激冷流程,配点,以水冷壁为气化炉的耐火衬里,采用合成气激冷备的工艺有常规备煤工艺煤气激冷水洗工艺和灰渣方式实现气化炉出口合成气的冷却。处理工艺,该技术比较适用于化工领域。此外,该技术(5)对于GSP、宁煤炉以及华东理工大学干煤粉采用两段式气化,可以显著降低气化炉出口的合成气气化技术,采用干煤粉进料下行制备合成气,以水温度,进而减小后续系统尺寸,降低系统造价。冷壁为其耐火衬里,利用水激冷技术进行合成气的3.6航天炉气化技术冷却。航天炉气化技术是由北京航天万源煤化工工程(6)对于西安热工院两段干煤粉气化技术采用技术有限公司研发的一-种技术,其借鉴Shell干煤粉两段气化技术,具有多喷嘴干煤粉进料上行制气的进料,GSP盘管式水冷壁,GE合成气水激冷等技术,特点,采用合成气激冷方式进行气化炉出口合成气又配制自主研发的盘管式水冷壁气化炉,组合式气化的冷却。烧嘴,承压破渣机等技术,从而研制出航天炉。当前,我国气流床加压煤气化技术已经取得瞩目但是航天炉气化技术未经过小试和中试,直接应的研究成果。但是,与国外的气流床加压煤气化技术用于工程示范。河南濮阳、安徽临泉先后建成2套单相比,我国气流床技术尚存在- -定 差距。今后我国需炉投煤量720t/d的示范装置,并于2008年先后投料进一步开发单炉生产能力高,稳定运行时间长,煤气成功。航天炉是一种水冷壁式气流床粉煤气化炉,与化生产成本低的国际先进气流床煤气化技术,尽快实国外GSP炉相似。该技术适用于中型气化装置,投煤现气流床大规模、高效化的跨越,满足煤炭高效清洁量在500~000d情况下比较合适。目前,航天炉气化利用及可持续发展的需求。技术仅应用于工业示范,进行大规模推广还需- -定的参考文献:时间。4结论及展望economical pathway to a sustainable energy future [J]. Intermna-tional Journal of Coal Geology , 2006, 65:173- 190.气流床加压煤气化技术,通常以水煤浆或细煤粉[2]徐红东,门长贵.气流床加压气化进料技术的现状及发展趋势[]为原料,在高温、加压条件下与气化剂进行瞬间燃烧、.煤化工,2007,5:13-16.气化反应,生成以CO、H2为有效成分的粗合成气的一-[3]于广锁,牛苗任,梁钦锋,等.气流床水煤浆气化技术的应用现状种煤气化过程。具有煤种适应范围广、气化温度高、压及开发进展[].煤化工2004,3:1-5.力高、适于大规模等优点,在煤化工领域中得到了广[4]路文学.新型多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业化应用[J].现代化工,2006, 26(8):52-54.泛应用,并逐步成为现代煤化工发展的主流。(1)对 于水煤浆进料的气流床加压煤气化技术、[5]张晓慧.多元料浆气化装置的设备布置及工艺配管设计[J]化肥设计,2009,47(1):35-37.GE气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、非熔[6]夏洪强.清华炉气化技术的原料及在煤化工行业的应用[].广东渣-熔渣分级气化技术等,均采用水煤浆进料下行制化工,2011,38(9):169-170. .备合成气,以耐火砖为耐火衬里,通过水激冷方式实[7]谭成敏,曹召军. GSP粉煤气化技术引进方案的优化[J].煤化工,现合成气冷却。2008,1:10-12.(2)对 于多元料浆气化技术具有水煤浆进料下行[8]许世森,王保民两段式干煤粉加压气化技术及工程应用[].化工进展,2010, 29(增刊):290-294.制备合成气的特点,以水激冷方式进行合成气冷却,(下转第81页)耐火衬里采用半水冷壁。中国煤化工MHCNMHG第1期赛庆新:荒煤气制氢工艺中脱硫问题的探讨●81●和不足。在充分考虑保证荒煤气制氢量和降低脱硫难因此,改进方案可大幅降低脱硫装置的处理气度与投资成本的基础上,结合全项目硫回收需求,从量,不需要再增加克劳斯硫回收装置和氨法硫回收装整体上提出了改进方案。改进方案主要体现在:①将置,有效降低脱硫装置整体投资操作运行成本,以及脱硫工艺位置,由原来的变换工艺之后,改到变压吸占地面积,实现总体经济性最优化。附氢气提浓VPSA-I工艺之后,以VPSA-I工艺的逆参考文献: .放气和解吸气以及全项目其他高浓度酸性气,作为脱硫的原料气。②将原来的MDEA脱硫工艺,改为新的[1]程增余.脱硫方法在焦化副产焦炉煤气系统中的应用[J].安徽化湿法脱硫工艺,即常温吸收脱硫+自吸式空气氧化再工,2012,38(4).[2]韩新萍.焦炉煤气脱硫工艺分析与优化[J].武钢技术, 2010, 48(1).生工艺。Problem and Discuss of Aste Gas Desulfurization in HydrogenProduction ProcessSAI Qingxin(Coal-to-oil Branch of Shenhua Erdos, Erdos, Inner Mongolia, 017200)Abstract: The desulfurization technology for waste gas and the position selection of desulfurization process,waste gas hydrogen production process had a great of influence on the investment, operation cost and environ-mental emissions in the waste gas hydrogen production of LAN charcoal industry. This paper focused on theright selection of , waste hydrogen gas desulphurization scheme for Shenhua Xinjian LAN charcoal project interms of energy- -saving, clean and efficient development for the entire LAN charcoal industry.Key Words: Low Temperature; Pyrolysis; Waste Gas; Desulfurization(收稿日期:2014-12-23责任编辑:杨 静)(上接第77页)Research Progress of Coal Entrained Flow Pressurized Gasification TechnologyZHAO Pengfei, ZHAO Daisheng(China Shenhua Coal to Liquid and Chemical Co, Ltd, Bejing Engineering Company, Beijing, 10011)Abstract: Entrained flow pressurized gasification is the key technology of clean utilization of coal. Becauseof its excellent properties of wide accommodation of coal rank,high temperature and pressure in gasification,application in a large scale, entrained flow pressurized gasification technology is becoming the main trend ofmodern coal gasification technology. The characteristics of entrained flow pressurized gasification technologywith water coal slurry including GE、E- gas 、Multi- nozzles opposed type ( EastChinaUniversityofScienceandTech-nology)、Multi- component slurry gasification, (non)- molten- slag grading gasification are introduced. In thmeantime, the features of this technology with dry pulverized coal including Shell. GSP、Ning Coal Gas Stove 、Dry pulverized coal gasification (East China University of Science and Technology) 、Two stage pulverizedcoal gasification、 HT- Lare also summarized. The application status of entrained flow pressurized gasificationtechnology mentioned abovewas described. The development tendency (' 中国煤化工r troduced.Key Words: Coal Gasification; Entrained Flow; Water Coal Slurry; Dry1YHCNMHG15-10-20 贝任编辑:杨 静)

论文截图
版权:如无特殊注明,文章转载自网络,侵权请联系cnmhg168#163.com删除!文件均为网友上传,仅供研究和学习使用,务必24小时内删除。