IGCC联产甲醇变换工艺的选择

第21巷第3期《燃气轮机技术Vol 21 No. 32008年9月GAS TURBINE TECHNOLOGYsept.,2008IGCC联产甲醇变换工艺的选择张雷,陆丽萍(兖矿国泰化工有限公司,山东滕州277527)摘要:我公司是以新型对置式多喷嘴气化炉为龙头的化电联产新型洁净煤利用企业,其中IGCC联产甲醇工艺为国家“863”示范装置。自2005年10月投产以来运行十分稳定,其变换工艺既满足甲醇生产的需要,又满足IcCC中燃气轮机的需要,由于其设计合理,对全系统的经济、稳定运行,优化IGCC联合循环发电的排放指标,起到了非常突出的作用。关键词:变换;ICCC;CoS;NHD;脱硫中图分类号:TM611.3文献标识码:B文章编号:1009-28892008)03-0008-09我公司设计的日处理100煤新型气化炉及配和水洗后送到变换与燃气热回收工序。水煤气先进套24万t甲醇18MW发电装置,其中的“IGCc联水煤气废热锅炉回收部分热量然后进人水煤气产甲醇系统关键技术的研发与示范是国家“863”计分离器分离冷凝水后分成两部分:一部分进入变换划项目,属能源技术领域洁净煤利用技术中的一个炉使部分CO和水蒸气发生变换反应生成H2和重要课题。项目始建于2003年,2005年10月一次CO2,再经余热回收和脱硫脱碳后合成甲醇;另一部投料成功,并于当年实现全面达产。分进入中温有机硫水解槽将绝大部分COs水解成我公司变换与燃气热回收工艺概述HS再经过余热回收后又分成两路,一路配入变换气中调节C0含量,另一路经燃气脱硫后送往燃气新型对置式多喷嘴气化炉产生的煤气经过分离发电,见图1。c0在线分析废热锅炉水冷器变换气脱硫、脱碳合成甲醇水煤气水煤气废锅气脱硫燃气发电水煤气分高器废热锅炉水冷器中温有机硫水解福图1我公司变换与燃气热回收工艺简图中国煤化工收稿日期:2008-01-27改稿日期:2008-0-06作者简介:张雷(1978-),男,山东曲阜人,2003年毕业于武汉工业YHCNMHG工程师。从事甲醇生产技术工作,现就职于兖矿国泰化工有限公司生产技术部。第3期IGCC联产甲醇变换工艺的选择2装置工艺特点工艺的流程,但是这种工艺也有较大缺点,由于新型对置式多喷嘴气化炉使用的是高硫煤,因此煤气中变换与燃气热回收工序的主要目的是调节精制含有较高的COS(约500pm,在煤气变换的过程中气中HC比,以满足甲醇生产需要的HC为2.05~部分cOS水解生成H2和CO2,一般变换炉出口215之间,同时回收余热,并使燃气中的绝大部分C0s含量可降至100pm以下),另外部分不经过变coS水解生成H2S,以提高后续脱硫的效果,从而优换炉的煤气进人后系统,其携带有较高的Cos,由于化IcCC联合循环发电的排放指标。常温下NHD溶液对COs的吸收率较低,因此加重了IGCC发电的主要优点在于环保和较高的总能NHD脱硫和后续精脱硫系统的负荷;另外不经过变利用率,由于气化水洗塔之后的煤气温度大约在换炉的这部分煤气由于没有经过变换催化剂床层的200℃以上,NHD脱硫需要在常温下进行,因此需要过滤作用,其携带的粉尘也容易造成脱硫NHD溶液对煤气进行余热回收,再经过NHD脱硫以后才送入中粉尘颗粒增加,使NHD溶液起泡、脱硫塔压差升到燃气发电系统。这部分燃气不需经过变换,由于高快闻等后果,从而影响脱硫效果。变换过程中CO和水蒸气反应生成H2和CO2,会使(3)IGCC发电燃气脱硫的需求煤气的热值降低,不利于燃气轮机的运行和总能利我公司气化工艺釆用的是新型对置式多喷嘴气用效率的提高。化炉,煤是当地高硫煤,S含量约3%,因此气化后煤(1)与全气量变换工艺的比较气中含有较高的coS(约500ppm),由于常温下NHD甲醇装置中的全气量变换是将气化来的所有气溶液对COs的吸收率较低,同等条件下其溶解度仅量全部经过变换炉(2],通常通过控制入变换炉的汽/相当于HS的1/4左右3,如果COS不经水解处理,气比和严格控制变换炉催化剂的装填量来控制变换将极大地影响NHD常温燃气脱硫的效果,因此需要炉出口的CO含量达到后系统的生产需要。由新型将部分C0s水解生成H2S。我公司工艺设计通过增对置式多喷嘴气化炉来的煤气中C0含量大约在加一个中温有机硫水解槽,将煤气中的cos绝大部45%-50%左右,这种工艺要求控制入变换炉的汽/分水解转化成HS,使出口COS含量可降至50ppm气比在03左右,以使变换炉出口C0含量控制在以下,而CO不发生变换反应,保证了燃气的热值没21%左右,由于汽气比较低,调节余地十分有限,因有损失。然后经余热回收后降温至40℃再送到此催化剂装填量需要严格计算,如果装填量过少或NHD燃气脱硫工序,使燃气中的硫得到高效脱除,催化剂使用后期,变换炉出口CO含量可能过高,不优化了IGC发电的排放指标,保证其长期稳定运利于甲醇合成催化剂的长期使用和甲醇产品质量的行。调优,同时也不利于甲醇系统生产的优化运行;如果(4)我公司变换与燃气热回收工艺的优点催化剂装填量过多,变换炉出口的CO含量可能就我公司在设计过程中就注意到以上几种工艺的会过低精制气中HC比过高,甲醇合成放空气量不足,虽然我们选择了部分气量变换的工艺流程,但大、能耗高,也不利于甲醇系统的最优化运行。同时没有采用变换炉增加副线的部分气量变换的工艺流在变换炉下层由于汽气比过低,而且温度多在程,而是一部分气通过变换炉,控制较高的汽/气比,400℃以上,还容易发生甲烷化反应,使炉温失控,因能防止变换炉床层超温和甲烷化发生的可能,同时此其调节余地较小,对工艺操作条件要求相对比较不需要严格控制变换炉出口的CO含量,因此工艺严格。条件要求相对宽松。另一部分气通过一个中温有机(2)与部分气量变换工艺的比较硫水解槽,将煤气中的COs绝大部分转化成H2S,经由于全部气量变换的调节余地较小,对工艺条余热回收后降温至40℃,一部分送到NHD燃气脱硫件要求比较严格,因此,有些甲醇厂对全部气量变换工序,脱硫后再送去发电;另外一部分配入到变换炉工艺流程进行了技术改造,改造的途径大多是给变后的变换气中,来调节变换气中的CO含量,满足后换炉增加一条副线,通过调节变换炉的副线来控制系统部分气量不经过变换炉直接到变换炉出口,来调节换流“中国爆化工求相对比较严格既避免了全气量变变换后的CO含量,从而消除全气量变换的不利因的不CNMHG气量变换的工艺流素。这就是大部分甲醇生产厂采用的部分气量变换程中C0S对后系统的影响和煤气中夹带的粉尘对燃气轮机技术第21卷NHD脱硫溶液的污染问题,还满足了IGCC发电高优化运行。由于有中温有机硫水解槽的COs水解效脱硫的需要。由于C0s在变换与燃气热回收工作用,减少了带人后系统的cOS含量,保证了变换序中的较好处理,使变换脱硫和燃气脱硫指标均远气脱硫和燃气脱硫系统的稳定运行。此变换与燃气优于设计指标,变换脱硫的设计指标为80ppm,实际热回收工艺在我公司的成功应用,也对其他洁净煤运行只有20~40ppm;燃气脱硫设计指标为100ppm,利用企业变换工艺的选择和优化IGC发电系统的实际运行只有40~50pm同时由于发电的煤气量排放指标有很大的启示。和生产甲醇的煤气量可以相互调节,保证了我公司IGCC-甲醇联产系统发电和甲醇生产的相互调节,参考文献使系统运行更加经济合理)[1]刘风蛾史向东盖玉利浅谈IGCC型洁净煤发电技术[J]东北电力技术,2000(13结束语[2]朱敏孙西英,孙水壶甲醇一热电联合生产装置净化工艺的选择[刀.中氮肥,2006(2)我公司自2005年投产以来变换与燃气热回收【3]林民鸿,周彬,樊玲,NHD净化技术的应用与开拓(门化肥工业,系统运行十分稳定,在NHD脱硫前增加了CO在线2005(1)检测分析仪,通过调节配入变换气中的燃气量,保证4]何网康亚利李德明甲醇NHD脱硫系统阻力增大原因及措施了去合成甲醇的精制气中CO含量稳定,并能根据[J].中氮肥,2006(1)甲醇合成催化剂使用的不同阶段调节CO含量、甲[5]卓之兵肖云汉,李现勇王彦峰GC电一甲醇联产系统的协调控制分析[门系统工程理论与实践,2003,8醇生产与燃气轮机的运行负荷,使系统始终达到最Selection of the transformation technology for IGCC combined methanol productionZHANG Lei, LU Li-ping(Yankuang Cathay Coal Chemicals Co Ld, Tengzhou, 277527 ChiAbstract: Our company is a new elean coal utilization enterprise, that combined power and chemicals production using multi-spray nozzle gasifier. Its technology for IGCC combined methanol production is the demonstrating unit of"863"plan in our country. Since October 2005 this unithas been operating very stably, Its transformation technology not only applied methanol production but also applied gas turbine operation inIGCC.Because the design is rational, it plays a key role for economic and stable operation of this system and reducing emission of ICCC powerKey words: transformation; IGCC; COS; NHD; desulphurization简讯CIN蒸汽注射限制NOx排放低于5据( Gas Turbine World)2008年3-4月刊报道,国际动力技术公司(IP)在一台 Allison501-KB5燃气轮机上应用 Cheng Low NOx(CLN)喷嘴按保守的蒸汽一燃料注射比注射蒸汽,已经取得了极低的NOx排放值。IPT公司的总裁 Randy Turley说,这是一个里程碑,在证实CLN注射蒸汽可实现一位数的低NOx排放的同时,还提高了设备的效率和输出功率现在,P公司提出保证,501-KB5燃气轮机按商业的cN喷嘴注射蒸汽运行时,具体有:排放:对于商业改造机组的性能,P公司保证在1895下)诱平讲囗温时NOx为5pm,CO为80ppm或更低中国煤化工预算价格:总承包价235000-29500美元,不包括燃烧CNMHG设备。(万点摘译)