兩種不同壓力等級的GE水煤漿氣化技術(shù)對比

第6期(總第169期)煤化工No 6( Total No 1692013年12月Coal Chemical industrDec.2013兩種不同壓力等級的GE水煤漿氣化技術(shù)對比王慶偉,黃美峰,蒲曉艷(蒲城清潔能源化工有限責任公司,陜西蒲城715500摘要詳細介紹了蒲城清潔能源化工有限責任公司煤制烯烴項目8.6Ma水煤漿加壓氣化工藝,從工藝設備、能耗、投資等方面,與神華包頭煤制烯烴項目6.5卿a水煤漿氣化工藝進(jìn)行了對比。通過(guò)對比可知,在工藝和能耗方面,高壓力等級的水煤漿氣化比低壓力等級的水煤漿氣化具有一定的優(yōu)勢,但高壓力等級氣化爐在設備制造和運輸等方面難度增大。關(guān)鍵詞煤制烯烴,水煤漿加壓氣化,壓力等級,對比文章編號:1005-9598(2013)-06-0034-03中圖分類(lèi)號:1Q534文獻標識碼:B蒲城清潔能源化工有限責任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)蒲化水煤漿和氧氣變換公司)在建項目為年產(chǎn)180萬(wàn)t煤制甲醇和70萬(wàn)t合成氣烯烴,其中煤氣化裝置采用美國GE公司8.6MPa水變換冷凝液煤漿加壓氣化工藝。該項目于2008年開(kāi)工籌建,預計放空2014年投料試車(chē)9中脫氧槽神華包頭煤化工有限公司項目為年產(chǎn)180萬(wàn)t渣池汽堤塔煤制甲醇和60萬(wàn)t烯烴,2010年7月煤制烯烴項目13脫氧槽全流程投料試車(chē),2011年1月1日正式商業(yè)化生產(chǎn)。脫氧槽該項目煤氣化裝置采用美國GE公司6.5MPa水煤漿1l↑放空氣化技術(shù)14灰水槽1GE水煤漿加壓氣化工藝澄清槽1—氣化爐2—鎖斗3一激冷水泵4一碳洗塔美國GE公司的水煤漿加壓氣化工藝,是以煤為5—高壓閃蒸罐6-中壓閃蒸罐7—低壓閃蒸罐原料,采用激冷工藝流程生產(chǎn)合成氣?，F以蒲化公司8一真空閃蒸罐9一高壓閃蒸冷卻器項目為例,介紹GE8.6Ⅷa水煤漿加壓氣化工藝,其10—中壓閃蒸冷卻器11—真空閃蒸冷卻器12-高壓閃蒸分離器13—中壓閃蒸分離器工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。14一真空閃蒸分離器該工藝是將原料煤、水、添加劑、pH調節劑等物圖1GE86MPa水煤漿加壓氣化工藝流程簡(jiǎn)圖料通過(guò)輸送裝置,送入棒磨機,混合研磨成質(zhì)量分數為60%的水煤漿。水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后,與空入氣化爐下部的激冷室水浴。高溫合成氣被激冷水淬分裝置輸送來(lái)的高壓氧氣一起通過(guò)工藝燒嘴進(jìn)入氣冷降溫并被水飽和后出氣化爐,經(jīng)過(guò)文丘里洗滌然化爐。在氣化爐燃燒室內,在8.6WPa、1400℃左右后進(jìn)入碳洗塔。合成氣在碳洗塔內,被進(jìn)一步洗滌,除的條件下,水煤漿與氧氣發(fā)生部分氧化反應,反應生去夾帶的塵粒后送往下一工序。熔融態(tài)的灰渣在氣成以H2、C0、CO2為主和少量HS、CH4、N2、C0S等氣體的化爐底部被激冷水降溫后,凝固成固態(tài)顆粒,經(jīng)過(guò)鎖合成氣。反應后的高溫合成氣體和熔融態(tài)灰渣下行進(jìn)斗排入渣池,粗渣用撈渣機撈出后,送出廠(chǎng)外。收稿日期:2013-07-24作者簡(jiǎn)介:王慶偉(1985-),男,河南方城助理工程師學(xué)士,2009年畢業(yè)于鄭州大學(xué)化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),主要從事煤氣化技術(shù)管理工作,E-mail: wangwei1250163.c0m2013年12月王慶偉等:兩種不同壓力等級的GE水煤漿氣化技術(shù)對比35氣化爐的激冷洗滌水和碳洗塔洗滌排放出的黑化裝置和神華包頭煤制烯烴6.5MPa氣化裝置為基水都送入灰水處理工段,經(jīng)過(guò)四級閃蒸系統(高壓、中礎,以年操作時(shí)間均為7200h計,對兩種不同壓力等壓、低壓、真空閃蒸)將黑水中溶解的氣體閃蒸出來(lái),級的氣化工藝進(jìn)行對比分析。并將黑水濃縮,以達到渣水分離、熱量回收、水循環(huán)使21氣化工藝流程用的目的。閃蒸后的黑水送往澄清槽,進(jìn)行進(jìn)一步的不同壓力等級下的水煤漿氣化工藝基本一樣固液分離,最終澄清槽上部澄清的灰水循環(huán)使用,下由于壓力等級的提升,8.6Ma的工藝在黑灰水處理部的渣漿被送至細渣過(guò)濾機。過(guò)濾后的濾液返回煤漿工段稍有不同。水煤漿氣化閃蒸系統工藝對比列于制備工段,作為磨煤水使用,濾餅送出廠(chǎng)外。表1286MIPa與65MPa煤氣化技術(shù)對比低溫甲醇洗的流程基本相同,高壓有利于吸收和冷量的利用,冷量的消耗要低一些。8.6Wa工藝流程目前,國內運行的GE水煤漿氣化項目中,壓力等的一個(gè)主要特點(diǎn)就是實(shí)現了等壓合成。進(jìn)甲醇裝置界級以6.5MPa為主,8.6MPa的水煤漿氣化只有南京區的工藝氣壓力為7.1Ma,甲醇合成塔的壓力約為大化和大連大化兩家?，F以蒲化公司項目8.6MPa氣7.0MPa,省去了合成氣壓縮機。表1水煤漿氣化閃蒸系統工藝對比閃蒸系統神華包頭煤制烯烴6.5MPa蒲城煤制烯烴8.6MPa一級閃蒸高壓閃蒸(P10Mea、19℃)閃蒸氣冷卻分離送至下游高壓閃襲(3.MaN240℃):閃蒸氣進(jìn)硫回收裝置步降溫到約210℃,進(jìn)行氣液分離后,高空排放中壓閃蒸(P1.0MPa、7183℃):閃蒸氣二級閃蒸低壓閃蒸(P=0.27MPa、~130℃)閃蒸氣體直接去脫氧水槽進(jìn)一步降溫到178℃后,進(jìn)行氣液分離,氣相送變換工段汽提塔真空閃蒸(P-0.07MPa、7=69.8℃):閃蒸氣體冷凝分離后三級閃蒸送往水式真空泵,以控制真空閃蒸罐上部的壓力低壓閃蒸(P0.255MPa、7=139℃):閃蒸氣直接送至除氧水槽,作脫氧熱源四級閃蒸真空閃蒸(P=0.09Ma、4.9℃):閃蒸氣體同三級閃蒸氣真空閃蒸(P0.078Ma、T=58℃)閃蒸氣體匯合,控制真空閃蒸罐下部的壓力體換熱分離后,放空22裝置能力及配置置、2套甲醇合成裝置、1套MTO裝置。兩個(gè)項目的生產(chǎn)能力都是180萬(wàn)t/a甲醇,故所蒲城項目4套氣化裝置對應2套低溫甲醇洗裝需的合成氣量是相同的。但由于壓力不同,氣化爐的置和2套甲醇合成裝置,在單臺氣化爐滿(mǎn)負荷的情況大小不同,導致所需氣化爐數量及單臺氣化爐的產(chǎn)氣下,即可實(shí)現甲醇系統單系列50%負荷生產(chǎn),可使裝能力不同。兩個(gè)項目的裝置能力及配置對比列于表2。置的配比和操作更加靈活。兩個(gè)項目的系統配置模式大致相同,都采用單一23設備系列對應模式,即氣化爐、碳洗塔和閃蒸系統都是兩種壓力等級下兩個(gè)項目的主要設備對比列于表3。對應的。兩個(gè)項目后續裝置配置均為2套變換裝由表3對比可以看出,壓力的提高,使設備的尺表2兩個(gè)項目的裝置能力及配置對比寸加大,壁厚加厚,制造難度增加,主要板材的供應依神華包頭煤制烯烴蒲城煤制烯烴賴(lài)于國外供應商。設備尺寸的增大也增加了運輸難6 MPa度。同時(shí),煤氣化裝置操作壓力高、運行條件苛刻,對7臺氣化爐6臺氣化爐(5臺運行,2臺備用)(4臺運行,2臺備用)設備、管道及閥門(mén)的選型要求很高。管道壓力等級提單爐投1500t/d(干基)2000t/d(干基)高,使管道材質(zhì)、閥門(mén)密封等級相應提高。蒲化公司項目煤氣化關(guān)鍵閥門(mén)均需進(jìn)口,很多閥門(mén)不論從壓力等單能芳106X0oh139x0a(0n級還是口徑上,都是第-次制造和使用有待于實(shí)踐的考驗。4套6萬(wàn)m}/h3套8萬(wàn)m/h24裝置生產(chǎn)能耗動(dòng)力產(chǎn)蒸汽1440t電100MW4臺產(chǎn)蒸對兩種壓力等級煤氣化技術(shù),以相同的年生產(chǎn)能備熱電站240t/h鍋爐力為基礎,主要能耗對比列于表436煤化工2013年第表3兩個(gè)項目的主要設備對比名稱(chēng)神華包頭煤制烯烴6.5MPa蒲城煤制烯烴8.6Ma3200/3800,H=20100m,共7臺3200/4150×22000m,共6臺;氣化爐設計壓力7.15WPa;設計溫度425℃設計壓力9.3MPa;設計溫度455℃;材料SA387/316L;總重236t材料SA387/ Inconel625;總重405tφ4200×21168mm,共7臺;4100×28000mm,共6臺;碳洗塔設計壓力6.25MPa;設計溫度250℃;設計壓力9.3MPa;設計溫度300℃;材料13 MnNiMoNbR+316L;總重179t材料SA387;總重366t甲醇主洗塔設計壓力67MPa;設計溫度-80℃-50℃3800×83000mm,共2臺;設計壓力8.7Ma;設計溫度-80℃-70℃;材料SA203;總重825t材料SA203;總重1135t甲醇合成塔3790×22398m,共2臺;4400×19315mm,共2臺設計壓力8.9Ⅶa;設計溫度260℃/330℃;設計壓力8.0Ma;設計溫度246℃/315℃;材料SA387;總重370t材料21/,Cr-1Mo;總重374t表4兩個(gè)項目的生產(chǎn)能耗對比項目煤/t·h1循環(huán)水/t·h甲醇/th1冷量/kW合成副產(chǎn)合成氣壓縮機蒸汽/th1軸功率/kW神華包頭煤制烯烴6.5MPa362.5878510.2209420(-35℃)186.0019599蒲城煤制烯烴8.6MPa362.5909710.1664565(-38℃)270.17880從綜合能耗方面分析,壓力提高,使甲醇的消耗3結語(yǔ)量和冷量都有不同程度的減少,等壓合成使合成氣壓縮機軸功率大幅減少。壓力的提升使合成氣壓縮機能通過(guò)以上的比較可知,在工藝流程、裝置能耗方面,耗降低,能耗的降低可使成本降低。高壓力等級的水煤漿氣化技術(shù)比低壓力等級的水煤漿2.5建設投資氣化技術(shù)有一定的優(yōu)勢,但壓力的提高給設備的制造和簡(jiǎn)單的來(lái)看,相同的年生產(chǎn)能力要求下,6.5MPa運輸帶來(lái)了一定的難度。提高氣化的壓力等級或通過(guò)改氣化工藝需要配置7臺氣化爐,而8.6MPa氣化工藝變氣化爐尺寸來(lái)增大單爐生產(chǎn)能力,是實(shí)現裝置能力大需要配置6臺氣化爐后者節省1套氣化爐系列。變型化的兩種選擇,希望通過(guò)建設和完善高壓力等級的水換系統設備壁厚的增加會(huì )造成投資的增高。低溫甲醇煤漿氣化裝置,以推動(dòng)煤化工行業(yè)的發(fā)展。洗甲醇循環(huán)量的減少,使冷量消耗減少,投資降低。甲醇合成實(shí)現了等壓合成,可使動(dòng)設備投資降低,合成參考文獻:系統設備尺寸的增大又可能造成投資增高。壓力等級的提髙會(huì )造成設備材料制造難度加大,運輸成本提[1]馮長(cháng)志,唐煜,王強,等神華包頭煤制烯烴項目髙,關(guān)鍵閥門(mén)的等級提高也會(huì )造成造價(jià)的提高。最終GE水煤漿氣化裝置試車(chē)總結[J].遼寧化工,2011,40的投資比較要等項目完成之后,才能客觀(guān)分析。(4):421-423Comparison between Two GE Coal Water Slurry Gasification Technologies of Different Pressure LevelsWang Qingwei, Huang Meifeng and Pu Xiaoyan(Pucheng Clean Energy Chemical Co, LtdPuchengShaanxi 715500 ChinaAbstract Given in the paper were the details of the 8.6 MPa coal water slurry gasification technology adopted forthe coal-to-olefins project applied in the Pucheng Clean Energy Chemical Co, Ltd. Detailed comparison was made be-tween this 8.6 MPa gasification technology with the 6.5 MPa coal water slurry gasification technology adopted in theShenhua Baotou coal-to-olefin project in terms of process, equipment, energy consumption, investment, etc. The compari-son result indicated that the high pressure gasification was more advantageous than the low pressure one in process andconsumption, but the manufactof the bigger equipment became more difficultKey words coal-to-olefins, coal water slurry, pressurized gasification, pressure rating, comparison