淮南煤用于德士古水煤浆加压气化技术研究

总第141期2006年第3期安徽化工31淮南煤用于德士古水煤浆加压气化技术研究陈政(安徽淮化集团有限公司技术开发处,淮南232038)摘要:概述了德士古水煤浆加压气化的局限性,介绍了淮化在高灰熔点淮南煤气化方面的研究成果关键词:德士古;气化;高灰熔点中图分类号:TQ546.2文献标识码:A文章编号:1008-553X(2006)03-031-031德士古水煤浆加压气化技术现状定运行的要求。但多年来运行经验也显示:德士古水煤德士古气化工艺是1978年推出的世界上第二代煤浆气化技术存在严重的缺陷,就是对原料煤灰熔融性的气化工艺,装置采用湿法进料系统,煤与水研磨成浆后苛刻要求。为了保证德士古水煤浆气化炉的高效运行用泵送入气化炉。与干法进料系统相比,湿法进料工艺陕西渭河和山东鲁南都分别调整了原料煤种类,如陕西简单,安全可靠,进料灵活性高。其技术特点是对煤种的渭河由原先设计的黄陵煤改用华亭煤,山东鲁南由“七适应性较宽,对煤的活性没有严格的限制,但对煤的灰五”煤改烧混配洗精煤。熔点有一定的要求(一般要低于1400℃);单炉生产能力安徽淮化集团是多年从事煤化工生产和开发的综大;碳转化率高,达96%-98%,生产废水中不含焦油、酚合性企业,近年来淮化集团技术人员对淮南煤及义马等污染物;煤气质量好,有效气(CO+H)高达80%左右,华亭煤煤质指标进行了分析研究,提出了利用配煤技术甲烷含量低,适宜做合成气。该工艺为了增加液渣的流及添加助熔剂技术,对淮南煤在德士古气化炉上部分或动性,实现液态排渣,均采用1400℃左右的高温操作全部应用,进行了多次试验,获得了一定的经验及成果。上世纪末国内鲁南、上海、渭河、淮南等厂家引进2研究内容德士古气化工艺,并相继建成投产运行,积累了较丰富2.1淮南煤煤质指标的生产操作经验,已经达到了长周期、高负荷、安全、稳淮南煤田是全国十大煤田之一,煤炭远景贮量444收稿日期:200601-12作者简介:陈政(1968-),男,安徽淮南人,工程师,现在安徽淮化集团有限公司技术开发处工作,0554-6875974,13866304026,zheng5974@163.com4]靳通收,乔俊茶,靳军,等合成化学J,1997,5(4):399-4017] Jurgens U. The routine determination of hydantoin in urine by5]范富龙,杨士英,易腊庚,等.从乙醛酸钙合成苯基乙内酰脲化HPLC using an automatic colums witching techniques. J Chro-合物J化学世界,1994,35(8):418-422matography,1983,275(2):335343.□6 Kanegafuchi. Chem. Industry, Co Ltd. Brit, 1 572316[P1, 1980The Synthesis of 5-(P-hydroxyphenyl)Hdantoin by"One-Pot"MethodZHANG He-mao', ZHANG Rong-fang, JIANG Jun-shu(1. Chemical Industry School of Anhui Province, Anqing 240026; 2. Bengbu Jianghuai Wheel limited Company PhysicsChemistry Room, Bengbu 233010; 3. National Agriculture Vice-processing中国煤化工 . enter, Hefei230022Abstract: Under acidic condition, 5-(P-hydroxyphenyl )hydantion wasCN MH Gon of glyoxylic acidphenol, uren and so on as a raw material, in the presence of methanol as catalyst. The effects of the reaction conditions onthe yield was found by the orthogonal design test method. Receiving rate of 5-(P-hydroxyphenyl) hydantion is 81. 1% byglyoxalic acid. Purity above 99.5Key words: " one-pot"method; 5-(P-hydroxyphenyl) hydantion; glyoxalic acid; synthesis总第141期2006年第3期安徽化工表1淮南煤煤质指标(wt全水份%灰份%挥发份低位发热量MJ/Kg全硫%真密度gcm3哈式可磨磷%20.5-23.555-750.01-0.05氢%氮%氧%氟ppr灰熔融性HT58-643.8-4.20.9-126.5-8.00.01-0.03150-240>1500>1500>1500煤灰成分%TONa. o53.0-58.02.5-4.530.0-34.01.2-3.00.6-1.81.2-1.80.8-1.50.3-0.80.5-1.2表2义马煤、华亭煤煤质指标(wt工业分析%元素分析煤种热值全水份灰份挥发份C义马煤8.225ppm华亭煤8912.310.4219ppm27.0灰份分析灰熔点℃煤种MgcFeoAl,O3SiO义马煤983.7750.911481293华亭煤6.246.7828.0151.6124812541256亿吨,探明贮量300亿吨(-1200米以上),保有储量153研究表明:煤灰熔融温度与煤灰中矿物组成和化学亿吨。淮南煤储量占华东地区一半,是山东、江苏两省总成份有关。一般煤灰中的主要化学成份是SiO、ALO3和。2003年淮南矿区总生产煤炭3500万吨,2004年全re3O3、TiO2、CaO、MgO、SO3、NaO、K0O等,煤灰中酸性氧年开采煤炭3800万吨。淮南煤利用方式主要是发电和化物AlO3和TiO2始终起提高煤灰熔融温度的作用,碱直接燃烧,化工用煤比例极小,利用方式粗放,效率低,性氧化物中的CaO、FeO3一般有降低煤灰熔融温度作造成了严重的环境污染和能源浪费。用,而SiO2含量与煤灰熔融温度的关系不明确。在复杂淮南煤以气煤和1β3焦煤为主,煤质属中等挥发的煤灰体系中,CaO、Fe2O3(特别是在弱还原性气氛下的分,特低硫,特低磷,高热值,粘结性好,可曆性好,碳含FeO)与SiO、AO3等组分易生成低熔点化合物,从而降量高,是一种优质的动力煤和化工原料煤(表υ)。由于ˆ低煤灰熔融温度,改善粘温特性,如 Cao-sio-AlO3体煤的灰熔点高(1500℃以上),灰份高(29%),在煤化工系,当它们适当配比时,其熔点仅为1200℃。的应用上受到限制。高灰份就要求气化炉设计复杂的排2.3配煤研究渣系统,高灰熔点为了满足液态排渣要求,气化炉炉壁从煤灰熔融性角度岀发,参照无机硅酸盐化学和熔必须耐高温1π00℃左右,目前淮化的德士古气化炉耐高盐化学理论,通过配煤或添加某些矿物,将淮南煤灰分温1360℃,现有的耐火材料无法满足1π00℃的高温。因的化学成份调整在适当范围內,来降低淮南煤或混合煤此,现有的煤气化技术方案不能满足淮南煤的要求,必须的煤灰熔融温度,改善灰渣的粘温特性,做到既降低煤在气化炉原料和排渣、灰水系统设计上进行全新的构想。灰熔融温度,又不增加或仅少量增加灰渣总量,使其适2.2义马煤、华亭煤煤质指标用于德士古气化装置。因此我们提出了以下两种方案从表Ⅰ、表2看:表Ⅰ淮南煤煤灰化学成份以SiO2其目的都是为了改变煤灰组成,从而改善煤灰粘温特和A2O3为主,二者总计占灰份的83%-92%。表2义马性,降低灰熔点,达到在德士古炉部分或全部气化高灰煤和华亭煤的煤灰化学成份SiO2也高,50%以上,但其熔点淮南中国煤化工灰熔点低,可见SiO对提高灰熔点没有影响。三种煤2.3.1配CNMHGAl2O3含量相当,而CaO、Fe2O3含量淮南煤比义马、华亭选择CaO、Fe2O3含量高,AlO3、TiO2含量低的煤种煤低的多,可见这两种物质对灰熔点的影响很大,所以我与淮南煤配合,使配煤灰中CaO、Fe2O3比例增加,而们就设想通过添加CaO、Fe3O3等物质来使煤灰份达到或A2O3、TiO2比例有所下降,从而达到调整煤灰份,改善煤接近义马、华亭煤灰份指标,从而降低煤灰熔融温度粘温特性,降低灰熔点目的。用配煤工艺将20%的淮南陈政:淮南煤用于德士古水煤浆加压气化技术研究33煤直接用于德士古水煤浆加压气化,该方案实验室论证在气化高灰熔点煤时,为了灰渣能够顺利流出反应可器,往气化炉内加入大量石灰石来降低煤的灰熔点,增2.3.2添加助熔剂工艺加煤灰的流动性。这种钙的增加超岀了洗涤水系统所要通过添加caCO3、Fe2O3等矿物质,使其煤灰中求的钙的范围,增加了系统的钙离子含量,破坏了水系CaO、FeO3比例增加,而AO3、TiO2比例有所下降,从而统的离子平衡。为此在黑水进入沉降槽时,设计水软化达到调整煤灰份,降低灰熔点目的。在助熔剂选择上,由裝置。如上图所示:真空闪蒸冷凝液(流量控制)先与氨于Feω3原料倛应、价格问题,我们选择易于接受的石灰(控制流量)混和,混和后的水流又与C2(控制流量)混石CaCO3。表3是淮南煤在不同碳酸钙添加比例下煤灰和,NH3和CO2的增加摩尔量一样,这三种物质混和的熔点情况。水流为碳酸氬铵,进入碳酸氢铵制备罐,最后在流量控表3在助熔剂不同添加比例下的淮南煤灰熔点制下进入沉降槽,在沉降槽中与黑水中钙离子反应,生CaO/灰0.00.170.230.300.40成碳酸钙沉淀,在沉降槽底部聚集排岀界外,从而使灰DT>15001354132912301201水在返回系统时钙离子浓度达到规定的要求。灰熔点ST>15001390135912931219(℃)HT>150013981373132213133研究的必要性及意义>15001423141813591343在全球经济迅速发展的今天,石油供需矛盾日益突从表3可以看出,随着CaCO3添加比例的增加,煤出,我国石油进囗依存度越来越高,已严重威胁到我国灰熔点呈降低趋势,可见助熔剂达到一定比例后高灰熔能源安全和经济建设。寻求新的替代能源势在必行,目点淮南煤应用于德士古气化炉是可能的。前只有通过煤炭液化,合成燃料甲醇、燃料二甲醚途径以上两种工艺虽然在一定程度上能解决淮南煤气才可能得到解决,这些技术的核心都必须首先解决煤的化问题,但必然带来系统渣含量的增加和系统钙离子含气化问题,尤其要解决高灰熔点煤的气化问题。量增加。渣总量增加,可以通过缩短排渣时间和增大锁改变传统的利用方式,发展先进洁净煤技术已成为斗体积解决。而系统钙离子的增加将导致系统pH值增我国煤化工、工业燃气及电力工业技术升级的重大关键高和管道中碳酸钙的聚集,最终导致系统堵塞、停车。为性技术。而将储量丰富的高灰熔点煤排除在外的煤气化此我们设想在渣水工号添加水软化裝置,使灰水在返回技术具有极大的局限性,高灰熔点煤气化技术才是真正系统前,其中钙离子以碳酸钙形式沉淀下来,流程简图意义上的先进煤气化技术。如下用高灰熔点淮南煤直接作为德士古水煤浆加压气化原料煤至今在国内外仍是空白。高灰熔点煤作为我国类煤的代表,其储量约占我国煤炭储量的50%,在我真空闪蒸静态混利静态混和器NHHCO国能源消费结构中具有举足轻重的作用。解决其气化技冷凝液备罐术难题,不仅解决淮南煤化工基地建设瓶颈问题,而且无水氨真空闪蒸黑水沉对我国能源结构调整,环境污染治理,拓展延伸煤化工产业链,煤炭资源综合利用等方面都具有重要的指导意Caco义和示范作用。口沉淀外排Technology-Research for Texaco Pressurization Gasification of Huainan Coal SlurryCHEN Zhen(Anhui Huainan Chemical Group Co.Ltd Company, Huainan 232038, China)Abstract The article describes the limitation of Texaco pressurized gasificagasification of Huainan coal with high ash fusion temperatureH中国煤化工 the research result forCNMHGKey words: Texaco; gasification; high ash fusion temperature