气流床粉煤加压气化制备合成气新技术

第6期(总第121期)煤化工No 6(Total No 121)2005年12月Coal Chemical IndustrDec.2005气流床粉煤加压气化制备合成气新技术龚欣1郭晓镭1代正华1于遵宏1郭宝贵2赵瑞同2贺克农3谭可容4(1.华东理工大学,上海200237;2.兖矿鲁南化肥厂(水煤浆气化与煤化工冈家工程研究屮心),膝州277527;3.中国天辰化学工程公司,天津300400;4.国家科技部高新司材料处,北京100862)摘要介绍了我国自主创新的气流床粉煤加压气化制备合成气新技术,给出了该技术在国内首套中试装置上的运行数据与工艺技术指标;运行结果表明,其合成气中有效气成分为89%-93%,碳转化率≥98%,各项技术指标达到国际先进水平,具有广阔的应用前景。同时,介绍了目前在国际上尚未见报道的以CO2为粉煤输送介质进行气化反应的合成气成分关键词粉煤气流床加压气化煤气化文章编号:1005-9598(2005)-06000504中图分类号:TQ54文献标识码:A我国是当今世界上能源结构以煤为主的少数国成了自主知识产权的四喷嘴对置式气流床煤气化技家之一,这种现状在长时间内不会改变。近年来,国际术。2004年底,国内首套粉煤加压气化制备合成气中石油价格的不断上涨,对我国国民经济产生了巨大影试装置建成并运行,标志着我国已经攻克了粉煤加压响。一些以油为原料的化肥企业,逐步由盈利转向亏密相输送、屮试装置设计、建设与操作等关键技术,并损,迫使企业寻求以煤为原料先进的煤气化技术取而取得技术指标达到国际领先水平的重大成果。随后又代之。面对日益严峻的国际能源形势和网内能源供需率先在国际上实现了以CO2为输送介质的粉煤气化矛盾,我国化学工业的原料与产品结构正在进行着重中试运行,获得了重要的工艺运行数据大调整,利用煤炭清洁高效转化技术,发展现代煤化工的时代已经到来1工艺过程与关键技术气流床煤气化技术具有气化温度与压力高、碳转化率高、生产强度大、易于大型化等特点,已经广泛应粉煤加压气化制备合成气中试系统共含四个单用于化肥行业。十多年来,国内市场一直被引进技术元,即磨煤干燥单元、粉煤供料与密相输送单元、气化所垄断,先是20世纪80年代初的 Texaco水煤浆气单元和初步净化单元(见图1)。其中磨煤干燥单元的化技术,随后又是近几年引进的正在建设中的12套主要作用是为气化反应和粉煤密相输送制备出符合Shell粉煤气化技术,而目前GSP粉煤气化技术又开定粒度与湿含量要求的煤粉,确保在短停留时间的始了其在国内的大力宣传气流床气化炉内能够充分反应,在通过输送管道与气作为煤资源大国,现代煤化工的发展必须立足于化喷嘴等关键部件时不发生堵寨。通常控制煤粉湿含自主知识产权的核心技术。在国家科技计划支持下,量在2%以下,煤粉的平均粒度为60μm-70um。为安经过“九五”、“十五"期间的产学研联合攻关,终于形全起见,采用氮气作为干燥气体,并严格控制制粉系统的氧气含量,一般氧含量控制在5%以下。基金项目:“十五”国家科技攻关计划(2001BA30LB01);家重点基础研究发展计划(2004CB217702);国家自然科学基金资助项目(B060901)TH中国煤化工气化分离CNMHG收稿日期:200508-10加热气体氮气/氧气作者简介;龚欣(1959-),女,1986年毕业于华东理工大二氧化碳水蒸气学,获硕土学位,教授,从事气流床煤气化方面研究工作图1粉煤加压气化制备合成气中试系统示愈图6煤化工2005年第6期供料尤其是密相输送是粉煤加压气化的关键技后蒸发至气相,随热气体带出a同时,磨细的煤粉也在术之一。中试装置采用了拥有自主产权的粉煤密相输气流携带下离开磨机,经过分离器后,合格煤粉存于送与控制技术,从一个粉煤加压料罐底部并联接出四料仓屮。含有蒸发水分的热低压氮气少量放空,大部根粉煤管线,同时向四喷嘴气化炉输出煤粉,采用煤分可循环使用。料仓中的煤粉先后经过低压料仓和高粉调节器与输送压差协同作用,实现髙压下煤粉均压料仓最终被粉煤加压料罐输送至四个对置式排列匀、稳定与可控密相输送。所用输送气体可以是氮气,的气化喷嘴并进入气化炉。气化剂氧气、蒸汽也通过也可以是二氧化碳气体。以二氧化碳气体为输送介质喷嘴进入气化炉,并在高温、高压下与煤粉进行气化时,部分二氧化碳还可以充当气化剂的作用,与煤焦反应。出气化炉的高温合成气经水激冷和洗涤后进入反应生成一氧化碳,其主要作用在于降低合成气中的后处理工段利用。熔融灰渣在气化炉激冷室屮被激冷氮气含量。由于粉煤输送管径较细,采用进冂电容式固化,经锁斗收集,定期排放。另外,为了在开乍投料固体质量流量计測量加压管道中的粉煤流量,该仪器之前建立粉煤流量,还分别设置了四路粉煤循环管在国内首次用于加压密相输送系统,其标定工作量线,将煤粉循环到粉煤料仓当中。大,经历了相当长的摸索过程。循环氮气粉煤气化炉为“九五”科技攻关研发成功的四喷嘴对置式气化炉,应用撞击射流原理,强化了气化炉除尘}一空的内热质传递过程,有利于获得良好的工艺与工程效果。气化炉内衬耐火砖,气化温度一般控制在1300℃~原煤磨煤煤粉氮气/二氧化碳l400℃,气化压力为2.oMPa~3,OMPa。根据一对喷嘴输送和四喷嘴运行情况不同,气化炉运行负荷为每天15t~45t煤氧气过与水煤浆气化相比,粉煤加压气化系统刈设备、蒸汽仪表有更特殊的要求,其安全连锁控制标准吏高。在合成气尚无任何同类引进技术运行经验参照的条件下,经过洗涤不断探索与实践,掌握了该系统的一系列运行与控制灰水规律,为该技术的工程放大积累了宝贵经验:特别对四喷嘴对置气化炉的开停车升降压过程、连投操作、图2粉煤加压气化制备合成气中试流程示意图运行过程中-对喷嘴停与开的切换运行操作等运用得灵活自如。在运行过程中,充分体验了粉煤物料开2中试装置运行条件车管线处理的便利性以及四喷嘴对置气化炉调整负荷与投料的灵活性2.1媒质粉煤加压气化制备合成气中试流程示于图2。原中试装置运行时,采用鲁南化肥厂 Texaco水煤煤由运输设施送至磨煤机磨碎,磨机内通入经过蒸汽浆气化工业装置用煤(北宿精洗煤),使获得的数据更加热的低压氮气将煤粉加热,煤中的大部分水分受热其有可比性。煤质分析见表1。表1煤质分析结果L业分析元素分析/%灰熔融性M。/%Aa/%A4%V/%FC/%S,d/%温度/℃0.769.149.214.4852.733.6178.508.568495.631.281.426.867:611360中国煤化工22工艺条件即煤CNMHGh。氧气压力约为中试装置气化温度为1300℃-140℃,气化压4.0MFa,预恐方温度约120℃,水气压力约3.2Pa力2.oMPa-3.oMa,根据一对喷嘴或四个喷嘴运行情氧煤比为0.5~0.6(m/kg),蒸汽煤比为0.0-0.3况不同,装置操作负荷可调范围较大,为15t/d-45t/d,(kg/kg)。2005年12月龚欣等:气流床粉煤加压气化制备合成气新技术表2气流床气化合成气成分3中试装置运行结果技术种类H2 CO,N.+,本技术31合成气成分(N2输送)58-6229-322-4在述工艺条件下,分别采用氮气和二氧化碳为本技术粉煤输送介质进行气流床粉煤加压气化反应,获得的C2输送)59~6428-311.5-7.00.7-0.989-9Texaco水煤浆典型合成气成分见表2。其屮以二氧化碳为输送介质气化技犬45-4735-3613~160.3~0.880-83进行气流床粉煤加压气化的运行数据在国际上还未Shell粉煤见报道。显然,采用二氧化碳为输送介质后,合成气中气化技术64.6027534.1891.80的氮气含量明显降低,这对于粉煤加压气化技术更好(N2输送)地应用于生产甲醇、二甲醚、醋酸、烯烃、F-T合成等GSP粉煤气化技术68.923.63.14.092.5方面具有重要意义。表2还同时列出了其他国外气流(N2输送)床煤气化技术的合成气成分。可以看到,该气化技术的合成气中有效气成分较水煤浆气化高出约6%~产量的煤耗与氧耗即比氧耗与比煤耗以及碳转化率。10%,与 Shell、GSP技术基本一致。表3在给出本装置工艺技术指标的同时,也列出了其32工艺技术指标他技术的相应指标便于比较,包括相同装置下水煤浆评价气流床煤气化技术的先进性通常用以下几为原料的运行结果,相同煤种的水煤浆气化工业装置项技术指标,分别是有效气(CO+H1)成分、单位有效气运行指标,以及Shel、GSP粉煤气化技术指标。表3几种不同气化装置运行指标比较比煤耗装置/原料形态(CO+H2)碳转化率比氧耗/m02[1000m3(C0+H2)]1kg煤·[100m(CO0+H2)煤种%鲁化生产装置用煤四喷嘴粉煤89~9398300-320530-540(灰分9.14%)对置气化炉水煤浆550原鲁化生产装置用煤(灰分7.67%)Shell粉煤灰分18%粉煤92.5315鲁南煤浆鲁化生产装置用煤生产装置(灰分9.14%)由表3数据可知,本技术的各项工艺技术指标与技术指标先进;(4)为环境友好清洁生产技术;(5)工ShelⅠ和GsP煤气化技术基本上处于同一水平。与水程技术上易于放大,操作安全,适用于大规模煤气化煤浆气化的技术指标相比,该技术节煤2%~4%,节氧装置。专家一致认为“该项成果对于清洁、高效利用我16%~21%,表现出明显的低消耗优势。国丰富煤炭资源,满足国民经济与社会可持续发展需技术前景求具有重要意义,已具备工业化的技术应用条件,前景十分厂闊。粉煤加压气化中试装置的建成与成功运行,在国目前,该技术拟用于滕州凤鳳化肥有限公司的“粉内首次展现了先进煤气化技术——粉煤加压气化的煤加压气化国产化大化肥”项目,实施自主创新的粉煤优越性,是我国煤气化技术进入国际先进行列的又一加压气化技术产业化。项目规模为24万t/a合成氨与个里程碑。作为国家“十五”科技攻关计划课题,72h24万t/a甲醇,单台气化炉规模为日处理1200t煤现场考核与验收专家均对其作了充分肯定和高度评共H中国煤化工已在山东省立项,并价,专家认为:“该技术具有自主知识产权,填补国内进着我国现代煤化工空白,工艺指标达到了国际先进水平。”专家委员会对的重CNMHG制备合成气这一具该技术的突出特点作了如下概括:(1)煤种适应范围有明显优势的新技术必将会得到广泛应用宽;(2)气化炉负荷调节范围大,调节方便;(3)工艺参考文献:(略)煤化工2005年第6期A New Entrained-flow Pressure Gasification Technology with Pulverized CoalGong Xin', Guo Xiaolei, Dai Zhenghua, Yu Zunhong, Guo Baogui, Zhao Ruitong, He Kenong and Tan Kerong(1. Institute of Clean Coal Technology, East China University of Science and Technology, Shanghai 2002372. National Research and Engineering Center for Coal-water Slurry Gasification and Coal Chemical IndustryYankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant, Tengzhou 2775273. China Tianchen Chemical Engineering Corporation, Tianjin 3004004. Material Section of High Latest Technology Development and Industrialization DepartmentMinistry of Science and Technology, Beijing 100862)Abstract A new entrained-flow pressure gasification technology with pulverized coal which bears Chinese intellectualproperty right is introduced. The test results from a pilot plant have exhibited advanced performances in comparison with otherexisting coal gasification technologies in the world: the effective composition of the syngas ranges from 89% to 93%and thecarbon conversion rate is over 98 along with low oxygen and coal consumptions. In addition, the product gas composition us-ng CO, as carrier gas of pulverized coal instead of n2 is presented, which has never before been reported in the worldKey words pulverized-coal pressure gasification, entrained-flowation, coal简讯焦化产品市场行情(11月28日-12月2日煤焦油:主流价格2000元t左右;粗苯:3200元/t-3500元/t;焦化苯:4300元/t-5000元/t;焦化甲苯:5300元/t-5600元/t;焦化二甲苯:5300元/t-5500元/t;L业萘:5300元t-5600元/t;粗酚:5200元/t-5500元/t;蒽油2600元/t-2800元/t;洗油:3100元/t-3300元/t;沥青:中温沥青1500元/t左右,改质沥青1600元/t~1800元/t宁煤集团二甲醚、烯烃项目同时举行开工奠基205年l1月18日,宁煤集团煤基二甲醚(一期20万t/a)、煤基烯烃(最终产品52万t/a聚丙烯)两大煤化工项目同时开工奠基。该项目是宁东能源化工基地一期重点开工项日,均釆用了先进成熟的德国未来能源公司GSP干煤粉气化技术,预计208年建成投产。该项目对进步延伸煤炭产业链,实现煤炭就地转化,提升宁夏地区产业结构和产品档次具有重要意义。*·*庆贺中国石油和化工网创建五周年首页全新攻版www,chemall.com.cn中国石油和化工网是经济日报集团中国化工报社创办的大型行业门户网站。中国石油和化工网通过子网——中国石油和化工网、报——《中国化工报》、刊——《化工中间体》”一体化模式运作。中国石油和化工网向会员提供每日快讯、国际国内行业动态、石油化工价格、行业经贸动态决策信息等海量行业资讯。甲醇子网化肥子网农药子网涂料子网有机子网无机子网塑料子网橡胶子网化工因区设备购展中心拟在建项目数据库招投标项目数据库进出口数据库中国石油和化工网在企业的关注和市场的洗礼中成长,将再接再厉,不断进取,扎实服务于行业企业,成为我国石油和化工行业企业的得力助手和紧密合作伙伴地址:北京市西城区六铺炕北小街甲2号邮编中国煤化工传真:0108203294邮箱CNMHG咨询热线:010-8203294500-8203294543令令◆令令**◆令今*…令令**