浅谈水煤浆加压气化

第40卷,第3期徽化48Vol 40. No. 32014年6月ANHU CHEMICAL INDUSTRYJun.2014浅谈水煤浆加压气化徐博,王昌济(淮北建设监理公司,安徽淮北235000)摘要:介绍了水煤浆加压气化工艺的特点、原理,探讨了影响工艺运行的主要因素。通过对水煤浆加压气化装置工艺的研究与总结,可以更充分、科学、合理地利用煤炭资源,特别是对“油改煤”工程的设计、操作等具有一定的借鉴意义关键词:多元料浆气化;气化炉;优化doi:10.3969is.1008-553X2014.03.018中图分类号:TQ541文献标识码:A文章编号:1008-553X(204)03-0048-021引言类。此过程比较短促。随着能源的紧缺以及人们环保意识的增强,发展低(2)燃烧及气化反应。煤裂解后产生的煤焦一方面碳经济成为世界大趋势。我国是一个富煤、少油、缺气的与剩余的氧气发生燃烧反应,生成CO、CO2等气体,放国家,煤气化技术对国内化肥、甲醇等企业来说至关重出反应热;另一方面煤焦又和水蒸汽、CO2等发生气化要。目前,工业化的煤气化技术有She煤气化技术、反应,产出CO+H2Texco煤气化技术、鲁奇固定床加压气化技术以及国产(3)气化反应。经过以上两步反应,气化炉中的氧化技术。这些先进的煤气化技术,在国内都已有工业化气已经完全消耗。这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水的装置。各种工艺相较而言,国产化技术转化率高、投资蒸汽、CO2发生的气化反应,生成CO和H2省,适合我国国情。相比国外而言,该项技术结合了德士般认为,气化炉中主要进行以下反应古煤气化等多项工艺的优势,在气化炉、灰水处理等方部分氧化反应:CHSr+m2O2=mCO+(m/2-r)H2+面具有独创性,工艺气化反应温度更均匀,返混少,碳转HS+Q化率高,而灰水处理采用直接逐级换热回收热能,大大煤的燃烧反应: CH Sr+(m+n4-r2)O2=(m-nCO降低了投资成本。该工艺是以纯氧(99.6%以上)和多元+m/2H2O+rCOS+Q料浆为原料,采用气流床反应器,在加压无催化剂条件煤的裂解反应下进行部分氧化反应,生成以一氧化碳和氢为有效成份CmH Sr=(n/4-r/2)CHa +(m-n/4-r/2)C +rHS-Q的粗合成气,作为合成氨生产的原料气。该装置主要采CO2还原反应:C+CO2=2CO-Q用激冷流程、三级闪蒸的工艺路线,主体分为制浆、气碳的完全燃烧反应:C+O2=CO2+Q化、渣水、氮气压缩、火炬系统五部分非均相水煤气反应:C+HO=CO+H2-Q2工艺原理C+2HO=CO,+2H,-0多元料浆和纯氧经工艺烧嘴呈射流状态进入气化甲烷转化反应:CH4+HO=CO+3H2-Q炉,在6.5MPa、温度1350~1450℃下进行部分氧化反应逆变换反应:CO2+H2=CO+HO-Q生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。气化炉内进行还有可能发生以下副反应的反应相当复杂,一般认为分三步进行COS +H20=Hs+cO2(1)煤的裂解和挥发份的燃烧。多元料浆和氧气进C +O2+H2= HCOOH入高温气化炉以后,水份迅速蒸发为水蒸汽。煤粉发生N2+3H2=2NH3裂解,并释放出挥发份。裂解产物及挥发份在高温、高氧中国煤化工HCN浓度下迅速完全燃烧,同时煤粉变成煤焦,放出大量的3水煤CNMHG反应热。因此,在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃3.1煤质的影响收稿日期:2014-02-18作者简介:徐博(1984-),男,安徽准北人,毕业于安徽理工大学,助理工程师,从事工程施工管理工作,18119539185,0557-3981332,174358580@qcom。徐博,等:浅谈水煤浆加压气化该工艺要求煤质具备较高的发热值、较好的可磨氧煤比相同。性、较高的反应活性、较低的灰熔点、较好的粘温特性、3.5助熔剂的影响较低的灰份以及合适的进料粒度。多元料浆气化是在灰熔点以上操作,因此灰熔点32多元料浆浓度的影响高,操作温度就会相应提高,氧气消耗会增大,对耐火材多元料浆浓度及性能对气化效率、煤气质量、原料料要求更为苛刻。为了降低灰熔点,可采用添加助熔剂消耗、多元料浆输送及雾化都有很大影响。冷煤气效率的方法,如添加CaCO3Ca(OH)2、铁渣等,可使SiO2+Al2O3是指煤气化后煤气中可燃含碳气体中碳和煤气中总碳CaO+MgO-FeO3的比值下降,达到降低灰熔点的目的。量的比值。36反应压力的影响气化反应是体积增大的反应,虽然提高压力对化学冷煤气效率%平衡不利,但普遍应用加压操作,主要因为:①加压气化增加了反应物的浓度,加快了反应速度,提高了气化效率;②加压气化有利于提高多元料浆的雾化质量;③设备体积减小,单炉产气量增大,便于实现大型化;④加压气化可以降低压缩功耗。多元料浆浓度%4结束语3.3氧煤比本文概述了水煤浆加压气化的反应机理,分析并探氧煤比是指氧气与多元料浆的体积比,它是气化炉讨了影响气化效率的影响因素。近年来,水煤浆气化技术操作的重要参数,对碳的转化率、冷煤气效率、产气量日渐成熟,国产工艺装置陆续上马,系统运行更加信息气化温度、CO2含量、比氧耗、比煤耗有着重要的影响。化、集成化、自动化操作更加简便,运行周期大幅延长比氧耗、比煤耗是指每生产1000准立方米有效气的且安全稳定性更高。相信经进一步的技改与优化,一定氧耗和煤耗可以实现水煤浆气化高技术转化为高效益的良性循环。参考文献碳转化率%冷煤气效率%]周夏,黄敏,丁汉虎,等.水煤浆加压气化技术的国产化与问题探讨(华鲁恒升化工股份有限公司),2007-3-82]郑宝祥,史建辉浅谈德士古气化炉稳定运行的要点肌西部煤化工,2003(1):20-22「3]孙鸿,丛玉梅.德士古水煤浆加压气化的几个重要影响因素(贵州开阳化工有限公司),2007-8-17氧煤比Nm/kg(干)氧煤比Nmkg(干)赵天卓,孙德海水煤浆及其添加剂技术发展状况综述U大化科技,2007(1):4-834反应温度的影响5]章荣林对水煤浆加压气化工艺技术的评述(中国天辰化学工反应温度即气化炉的炉温。碳的燃烧释放热供给甲程公司),2006-11烷、碳与水蒸汽和二氧化碳的气化反应所需要的热量。61李玉成·多元料浆气化装置的运行及问题探讨(山东华鲁恒升反应温度是由氧煤比决定的,因此,它对气化的影响和化工股份有限公司),2008-7□Introduction of Coal-water Slurry Pressurized GasificationXU Bo, WANG Chang-Huaibei Construction SuAbstract: This paper mainly introduced the characteristics and principlecm H中国煤化工CNMH Gzed gasification processand also discussed the influencih and summary of coal-water slurry pressurized gasificationunit process, more fully in the future, scientific and rational use of coal resources, especially for the design and operation ofoil to coal project" has certain reference significanceKey words: multivariate slurry gasification; gasifier; optimization