殼牌氣化爐13、16單元簡(jiǎn)介

第29卷第5期天津化工Vol.29 No.52015年9月Tianjin Chemical IndustrySep.2015殼牌氣化爐13、16單元簡(jiǎn)介王慧,王艷波(河南能源化工集團中原大化公司甲醇事業(yè)部氣化廠(chǎng),河南457000)摘要:殼牌氣化爐采用比較先進(jìn)的煤制氣技術(shù)。根據工藝任務(wù)的不同,分為幾個(gè)工段。本文從設備結構,工藝流程,及熱量利用三個(gè)方面簡(jiǎn)單介紹了13、16工段,同時(shí)提及了其他工段。結合實(shí)際生產(chǎn)中的一些問(wèn)題提出了一些需要注意的參數。關(guān)鍵詞:殼牌;煤氣化;設備結構;分離;熱量;節能doi: 10.3969/jissn. 1008-1267.2015.05.016中圖分類(lèi)號:TQ545文獻標志碼:C文章編號:1008-1267(2015)05- 0047 -04殼牌煤制氣技術(shù)作為一項越來(lái)越成熟的工藝,+(1303]-一-- +[ V1302]已經(jīng)為越來(lái)越多的廠(chǎng)家所接受。更多的了解該設計的理念,是一項重要的工作。S-1501殼牌氣化爐研發(fā)始于1972年,是荷蘭殼牌公司V-1205AV-12058LC:1601廠(chǎng)十t甲解單元 ]的產(chǎn)品。自1994年起工業(yè)化應用,荷蘭比赫納姆的ICCC裝置消耗2000t/d的國際商品煤。中原大化公[ 17單元]司2004年購入該項目,2008年投入生產(chǎn)。殼牌裝置可分為11、12.13.14、15、16.17及公共單元。11[K1301 ]~單元的崗位任務(wù)是準備干煤粉; 12單元的崗位任務(wù)是儲存并輸送煤粉至13單元;13單元包括V-1301,圖1和V-1302兩個(gè)罐體, V-1303將兩個(gè)罐體相連。13各處的溫度穩定。外層與內層之間通過(guò)呼吸孔相單元是裝置的核心單元,反應室就內置在V-1301罐通,呼吸孔內外之間的壓差僅有3kPa左右，中原大體中。14 單元是收渣下渣單元; 15單元是收灰下灰化氣化爐(V-1301)的反應壓力設定在3.85~單元;16單元是粗合成氣的濕洗單元;17是廢水的3.90MPa之間,因此高壓主要由外層承受,反應溫度初級水處理單元;公共單元包括CO,管網(wǎng)和N2管網(wǎng),即內層設計溫度13TI9001大概在1550C左右,經(jīng)過(guò)以及I藝水罐,酸堿罐,儀表風(fēng)網(wǎng),工廠(chǎng)風(fēng)網(wǎng),為上膜式壁的降溫,環(huán)形空間的溫度只有240C度左右,述單元提供所需的吹掃氣，充壓氣,以及儀表動(dòng)因此高溫主要由內層承受。這樣雙層的結構避免力?？傮w來(lái)說(shuō),11、12單元屬于原材料的制備;13是了單層結構既要承受高溫,又要承受高壓的問(wèn)題,煤制氣的核心;14、15、16都屬于輔助分離單元。公可有效的降低工藝條件對設備材質(zhì)的要求,降低設共單元屬于服務(wù)單元吧。備成本。13,16的物料簡(jiǎn)圖如圖1。V-1301 V-1303、V-1302內層膜式壁由各個(gè)獨立的換熱器組成,按照合成氣的走向順序分別是:反1 V-1301、V-1303、V-1302的結構應室E-1320,激冷段E- 1301,輸氣段E-1302,氣體.1.1 內層與外層返回室E-1303A,換熱器E-1306、E-1303B/C/D。其V-1301與V-1302兩個(gè)罐體通過(guò)V-1303相中,E-1320、E-1301內嵌在V-1301中, E- 1302內嵌連。兩個(gè)罐體及V-1303均是雙層結構,外層與內層在V-1303中。其余的內嵌在V-1302中。E-1320又中國煤化工之間形成環(huán)形空間。內層是大量細管組成的膜式收稿日期:2015-壁,通過(guò)細管中的冷卻水及時(shí)移走熱量,保證罐體作者簡(jiǎn)介:王慧(YHCNMHG王艷波( 1981~),男,本料,助理工程帥。48天津化工2015年9月可細分為頂錐,反應段膜式壁,馬弗爐，底錐.熱裙及擋渣屏(從上至下)。E-1320 與E-1301之間有呼C+方0:→C0-110MJ/Kmol(1)吸孔.呼吸孔連通內層與外層。壓縮機K-1301送來(lái)C + H2O-→C0+H:+131MJ/Kmol的激冷氣先進(jìn)人環(huán)形空間,然后由反應室上面的呼其中負號表示生成反應熱。中原大化的o/C比吸孔進(jìn)人內層。值在0.89與0.95之間,而第一個(gè)反應0/C比是0.5,1.2 4燒嘴分布這說(shuō)明過(guò)量的氧氣與煤粉(簡(jiǎn)化為C)發(fā)生了第三個(gè)罐體的核心部位是反應室E -1320, 干煤粉在反.反應4]應室里實(shí)現合成氣的氣化。4個(gè)燒嘴直接插人到反C+O2→CO2 -393MJ/Kmole(3)應室的內層。這里為了體現V-1301的4燒嘴結構,該反應也是放熱反應。實(shí)際上.殼牌氣化爐的刻意將煤粉給料倉V-120SA/B分開(kāi)描述; V-1205A反應熱足夠滿(mǎn)足繼續反應的需要。反應進(jìn)行不需提供1#、2#燒嘴的供煤, V-1205B提供3# , 4#燒嘴的要提供額外的熱量,整體反應是放熱的，多余的反供煤。實(shí)際上4個(gè)燒嘴位于同--水平面上,逆時(shí)針應熱通過(guò)換熱器E-1320及時(shí)移走，以保證反應室的.分布順序為1# .4#、2#, 3#(俯視,從V-1301的上部溫度恒定。往下看),那么，1#和2#是相對的燒嘴;3#和4#是相反應物進(jìn)人反應室后,在合適的溫度及壓力條對的燒嘴(燒嘴連線(xiàn)近似與氣化爐剖面圓的直徑重件下，(中原大化氣化爐的壓力控制在3.85-合)。實(shí)際上,為了形成更好的流場(chǎng), 1#燒嘴所在的3.9MPa,反應室的溫度13T19001不能直接測量,經(jīng)過(guò)直線(xiàn)與2#燒嘴所在的直線(xiàn)夾角為15度;3#燒嘴所在熱量核算的粗算,實(shí)際在1470度左右),瞬間進(jìn)行反的直線(xiàn)與4#燒嘴所在的直線(xiàn)夾角為15度;這樣,當.應,煤粉被氣化成粗合成氣,粗合成氣夾帶著(zhù)不能干煤粉在V-1205與V-1301的壓力差下從燒嘴中噴反應的飛灰以及沒(méi)有來(lái)得及反應的煤粉螺旋上升,出的時(shí)候,相對燒嘴的噴向并不正對,而是交錯的，此時(shí)，由于停留時(shí)間的限制,不能反應的煤粉由于形成一個(gè)旋轉的湍流。溫度的作用處于熔融態(tài),在離心力的作用下,稍大1.3 煤燒嘴結構點(diǎn)的熔融態(tài)物塊被甩到E-1320內壁上,冷卻后流動(dòng)4燒嘴分布的單個(gè)燒嘴結構都是相同的:分為性下降,緩慢經(jīng)反應段膜式壁,部分經(jīng)馬弗爐,底內層和外層。內層煤粉進(jìn)人,純氧和水蒸氣從內層錐熱裙及擋渣屏流向渣口,去往14收渣單元。新與外層之間的夾套進(jìn)人;因為材料煤粉是燒嘴的顯的熔融態(tài)物塊又被持續的甩到冷卻壁上,形成流動(dòng)著(zhù)特征,所以燒嘴也稱(chēng)為煤燒嘴。性的渣壁。粗合成氣和小的飛灰則持續向上,行至1.4點(diǎn)火燒嘴和開(kāi)工燒嘴E-1301,在這里被K-1301送來(lái)的激冷氣直接冷卻,殼牌氣化爐開(kāi)車(chē)階段采用二級點(diǎn)火,點(diǎn)火燒嘴同時(shí)被E-1301的冷卻水間接冷卻至大約900和開(kāi)工燒嘴的軌道也直接插人到E-1320內層,點(diǎn)火(13T19002),之后繼續向下游前進(jìn),被E-1302、燒嘴的軌道口在下,開(kāi)I燒嘴的軌道口在上。開(kāi)工E-1303A冷卻,同時(shí)在E-1303A處轉向,因此燒嘴的軌道.與水平方向有1個(gè)向上的夾角,軌道口E-1303A又稱(chēng)氣體返回室。到達E-1306、E-1306基本與煤燒嘴在同- -個(gè)平面上。的冷卻介質(zhì)是V-1304(汽包)的飽和蒸汽,飽和蒸汽的溫度相對于對應的飽和冷卻水溫度更低,冷卻效2工藝動(dòng)態(tài)描述果更好,此處被冷卻至650攝氏度左(1(37T19003)、此處忽略開(kāi)車(chē)階段的過(guò)程,僅從穩態(tài)正常生產(chǎn)13T19001、137T19002、13T19003這三個(gè)溫度都不是實(shí)階段進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。測溫度,都是根據熱量衡算計算出來(lái)的。殼牌氣化經(jīng)過(guò)11單元處理后的原煤粉經(jīng)過(guò)12單元的加爐對于13T19003 的溫度有著(zhù)特別的要求:壓輸送從煤燒嘴的內層進(jìn)入氣化爐反應室E-1320,13T19003=T4*2/3-150, 其中, T4是指煤粉的流化溫與從煤燒嘴夾套中進(jìn)人反應室的純氧與水蒸氣混度(FT),因為E-1306這個(gè)換熱器位于粗合成氣的合物接觸，由于相對燒嘴夾角15度的設計,反應物流道上,導致粗合成氣的流通橫截面積減少.且粗從4燒嘴同時(shí)噴出,即形成旋轉的流場(chǎng)。合成氣夾帶的飛灰容易在此聚集,若是此處溫度過(guò)-般認為,煤粉在反應室里主要發(fā)生了如下兩高，飛灰粘中國煤化工果聚的可能性。個(gè)反應: .事實(shí)上,中MHCN MH己實(shí)多次因為這個(gè)原因導致租合成氣在此處的流通速度增大,第29卷第5期王慧等:殼牌氣化爐13,16單元簡(jiǎn)介19E-1306兩端壓差過(guò)高,存在膜式壁磨穿的風(fēng)險而停車(chē)。為了減少此處飛灰的聚集,除了溫度的控制外,[ 15作棉]殼牌還設計了一處反吹,通過(guò)8.7MPa的CO2反吹氣吹落停留在E-1306上的浮灰,保證合成氣的流通橫[ E-1320 ][ E:1301][ E-1306 ]|[ E-1302][ E-1303A[ E-1303B/C/D0」截面。以及遍布V-1301.V-1303. V-1302的59個(gè)敲擊振打裝置不間斷的逐個(gè)敲擊,以期振落各換熱器上的浮灰,保證換熱器的換熱效果。之后粗合成氣經(jīng)過(guò)E-1303B/C/D的冷卻,降溫至380C左右離開(kāi)V-1302 ,整個(gè)V-1302可以說(shuō)是由換熱器E-1303A.圖2E-1306、E-1303B/C/D所組成,這些換熱器的冷卻介V- 1304通過(guò)3臺循環(huán)水泵P- 1301A/B/C(圖中質(zhì)是來(lái)自鍋爐的鍋爐水,經(jīng)過(guò)合成氣的換熱后返回未標出)將鍋爐水送往各換熱器進(jìn)行冷卻,冷卻水得汽包V-1304,生成副產(chǎn)品中壓蒸汽,4.95-5.10MPa,到熱量,變成飽和蒸汽,回到V-1304,在V-1304實(shí)并人中壓蒸汽管網(wǎng),給整個(gè)系統提供伴熱及加熱低現氣液分離,之后的飽和蒸汽一部分送往15單元給溫介質(zhì),因此V-1302是合成氣冷卻器(SGC)的同其提供伴熱,防止15單元的飛灰溫度過(guò)低,其中的時(shí),也可稱(chēng)之為“鍋爐”。水蒸氣以水珠的形式出現,增加飛灰的黏性，導致下粗合成氣到達S- 1501(飛灰濾罐)后,利用24組灰不暢，- -部分送往E-1306跟粗合成氣換熱,變成濾棒,每組48根,通過(guò)過(guò)濾除去其中夾帶的飛灰。過(guò)熱蒸汽,并入中壓蒸汽管網(wǎng)。氣液分離后的24組濾棒的反吹氣也由8.7MPa的CO,提供,通過(guò)文V-1304罐中，下部是飽和水溶液，上部是飽和蒸丘里的減壓不間斷的逐組吹落在濾棒上的浮灰,保汽。罐上部用隔板把罐分為大小兩室,下部連通,因證濾棒的再生。此處設置壓差表可以反應濾棒的積為鍋爐水管道與大室底部連通,導致低溫鍋爐水直灰情況。被分離出的飛灰隨后落入V-1501,每3h接進(jìn)入了大室,根據“密相輸送"原理,大室液位略低一次被清理出系統。除灰后的合成氣-部分直接去于小室液位。鍋爐水溫度是140攝氏度左右,汽包往K-1301參與激冷,一部分送往C-1601濕洗,濕洗水溫度是265攝氏度左右,汽包壓力控制在4.95~所用的工藝水來(lái)自于空分工段的透平冷凝液或者脫5.10MPa。正是根據鍋爐水獲得的熱量等于合成氣鹽水。C-1601 濕洗罐的填料采用亂堆方式，合成氣失去的熱量,算得13T19001, 13TI9002, 13TI9003。自下往上,工藝水自上往下,通過(guò)填料組成的彎曲路上圖主要是為了說(shuō)明氣化爐的熱量衡算,因此兩處徑密切接觸,實(shí)現傳質(zhì)傳熱,最終,煤中的CI,F等元V-1304的排放未標出,一路是間斷排污,主要是排素燃燒后轉化成的對應的HCI, HF等及NH,和微量出V-1304中累計的SiO,Fe等雜質(zhì);-路是連續排固體從合成氣中被分離,濕洗后的廢水送往17單元污,主要是排出V-1304中的鹽分。此外,還有一路:進(jìn)行初級水處理,經(jīng)過(guò)濕洗后的合成氣以1:1.3的比汽包水去跟氧氣進(jìn)行了預熱;開(kāi)車(chē)階段,有一路開(kāi)工例分為兩股,較少的- -股送往甲醇工段合成甲醇,較蒸汽進(jìn)人汽包,隨著(zhù)循環(huán)水泵,給整個(gè)氣化爐升溫。多的一股與從S-1501出來(lái)的一部分匯合去K-1301附:中原大化中化室給汽包水做的分析項目及壓縮機做激冷氣。激冷氣的溫度大約在2409C。為分析結果為:pH9.51、電導14.03us/cm .SiO.43.2μgL了提升酸性氣的溶解度,C-1601中加人了21%(質(zhì)送往甲醇工段的合成氣組分(體積百分比/%)為量百分比)的NaOH。C067.39、H20.03、CO210.18、N1.50、0:+ A0.186 +K-1301做為激冷氣壓縮機,由電機帶動(dòng),電機H2S0.11x10*。的初始轉速經(jīng)過(guò)變速箱的兩次提速,高速軸帶動(dòng)葉輪給合成氣提供動(dòng)力,轉速可達8000~9000轉/4結語(yǔ)分。在實(shí)際生產(chǎn)中,高速軸的軸向震動(dòng)振值是殼牌氣化爐采用了先進(jìn)的煤制氣技術(shù),且實(shí)現54μm,是個(gè)必須關(guān)注的參數。了穩態(tài)連續生產(chǎn),對不同煤種也有一定的適應性。3氣包(V-1304)即水氣系統反應所需熱昌中后六白白的執縣坦供,沒(méi)有額外熱源,且提供中國煤化工,熱量都得到了氣化爐水汽系統的流程簡(jiǎn)圖如圖2。有效利用。TCHCNMHG的時(shí)候實(shí)現了.第29卷第5期天津化工Vol.29 No.52015年9月Tianjin Chemical IndustrySep.2015甲醇合成轉化率分析齊玉森,趙曉明(天津渤化永利化工股份有限公司,天津300402)摘要:本文從催化劑活性位吸附、可逆反應平衡及反應速率角度出發(fā),依據甲醇合成反應原理,分析了工藝條件對甲醇合成轉化率的影響,并結合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行討論,找出了影響甲醇合成轉化率高低的主要因素,進(jìn)而提出甲醇合成操作的合理運行條件。關(guān)鍵詞:甲醇;合成;催化劑;轉化率;工藝優(yōu)化doi: 10.3969/.issn. 1008- 1267.2015.05.017中圖分類(lèi)號:TQ223.12"1文獻標志碼:A文章編號: 1008-1267(2015)05-0050-04甲醇不僅是重要的化工原料,而且是具有重要程度差異。表1顯示，國外催化劑在催化劑的壽命、發(fā)展前途的能源物質(zhì)。為實(shí)現甲醇合成在高轉化高溫選擇性、粗甲醇中乙醇含量、結蠟情況及時(shí)空率條件下生產(chǎn),采用新型催化劑,優(yōu)化工藝操作,充收率等方面的性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)催化劑,因此,是分激發(fā)催化劑活性,保證其壽命,成為當前甲醇企大多數公司的首選叫。業(yè)工作的重中之重“2。2合成氣制甲醇原理及轉化率1工業(yè)甲醇合成催化劑簡(jiǎn)介2.1合成氣制甲醇基本原理表1國外催化劑與國內催 化劑性能對比H2O+C0SCO2+H2+Q(1)項目.國外催化劑國內催化劑3H2+CO2 ,CH,0H+H2O+Q壽命≥2a .1-2a2H2+CO5CH,0H +Q(3)高溫好差制甲醇所需合成氣中的主要成份為H、CO和.選擇性CO,生成甲醇時(shí)主要發(fā)生(1)~(3)所示反應,從碳< 200~300ppm≥300~400ppm源的角度來(lái)說(shuō),有CO碳源.CO2碳源和CO、CO2雙碳結蠟少?lài)乐卦慈N機理。從活性中心的角度來(lái)講,有Cu°、Cu"和情況時(shí)空初期0.8gmL.h' ;初期0.7gmL+h-1 ;Cu°-Cu"中心說(shuō)之分,學(xué)者們對上述機理均進(jìn)行了實(shí)收率250C時(shí)，> L.5gmL.h"' 250C時(shí) ，< 1.2gmL.h"驗驗證,并獲得相關(guān)支持,目前,雙碳源機理和目前,國內外甲醇合成催化劑均以銅鋅基合成Cu'-Cu*中心說(shuō)得到較普遍接受。該機理認為,CO2催化劑為主,采用AlO,作為載體,并含有石墨、金屬吸附在活性位上，加氫后形成表面甲酸基,進(jìn)一步氧化物等成分。其主要成分含量分別為:Cu%(w/加氫生成甲醇和羥基,CO再與上述羥基作用形成甲w) > 43% ,Zn%=20+3% , Al%=5+1%。國內外性能較酸基，形成甲醇合成循環(huán)體系”。.優(yōu)的甲醇合成催化劑有南化院NC-307.西南院甲醇合成反應是體積縮小的可逆放熱反應,反XNC-98與C312和南方化學(xué)公司ICI-51、托普索公應過(guò)程中還伴隨著(zhù)生成烴醇、醛、醚酸、酯等雜質(zhì)司MK-121。各廠(chǎng)家催化劑的成分及制備方法不的副反應(如式4-7)。同,故在使用壽命轉化率、選擇性等方面存在不同收稿日期:2015-05-28長(cháng)周期263dA級運行。207.[2]賈紹義,柴中國煤化工業(yè)出版社2007[3]陳之川工出版社, 192.參考文獻::DYHCNMH Gos[1]柴誠敬.張國亮.化工流體流動(dòng)與傳熱[M]化學(xué)工業(yè)出版社，4]馬沛生,化......_005.