氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)

第6期(總第121期)煤化工No 6(Total No 121)2005年12月Coal Chemical IndustrDec.2005氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)龔欣1郭曉鐳1代正華1于遵宏1郭寶貴2趙瑞同2賀克農3譚可容4(1.華東理工大學(xué),上海200237;2.兗礦魯南化肥廠(chǎng)(水煤漿氣化與煤化工岡家工程研究屮心),膝州277527;3.中國天辰化學(xué)工程公司,天津300400;4.國家科技部高新司材料處,北京100862)摘要介紹了我國自主創(chuàng )新的氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù),給出了該技術(shù)在國內首套中試裝置上的運行數據與工藝技術(shù)指標;運行結果表明,其合成氣中有效氣成分為89%-93%,碳轉化率≥98%,各項技術(shù)指標達到國際先進(jìn)水平,具有廣闊的應用前景。同時(shí),介紹了目前在國際上尚未見(jiàn)報道的以CO2為粉煤輸送介質(zhì)進(jìn)行氣化反應的合成氣成分關(guān)鍵詞粉煤氣流床加壓氣化煤氣化文章編號:1005-9598(2005)-06000504中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A我國是當今世界上能源結構以煤為主的少數國成了自主知識產(chǎn)權的四噴嘴對置式氣流床煤氣化技家之一,這種現狀在長(cháng)時(shí)間內不會(huì )改變。近年來(lái),國際術(shù)。2004年底,國內首套粉煤加壓氣化制備合成氣中石油價(jià)格的不斷上漲,對我國國民經(jīng)濟產(chǎn)生了巨大影試裝置建成并運行,標志著(zhù)我國已經(jīng)攻克了粉煤加壓響。一些以油為原料的化肥企業(yè),逐步由盈利轉向虧密相輸送、屮試裝置設計、建設與操作等關(guān)鍵技術(shù),并損,迫使企業(yè)尋求以煤為原料先進(jìn)的煤氣化技術(shù)取而取得技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平的重大成果。隨后又代之。面對日益嚴峻的國際能源形勢和網(wǎng)內能源供需率先在國際上實(shí)現了以CO2為輸送介質(zhì)的粉煤氣化矛盾,我國化學(xué)工業(yè)的原料與產(chǎn)品結構正在進(jìn)行著(zhù)重中試運行,獲得了重要的工藝運行數據大調整,利用煤炭清潔高效轉化技術(shù),發(fā)展現代煤化工的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)1工藝過(guò)程與關(guān)鍵技術(shù)氣流床煤氣化技術(shù)具有氣化溫度與壓力高、碳轉化率高、生產(chǎn)強度大、易于大型化等特點(diǎn),已經(jīng)廣泛應粉煤加壓氣化制備合成氣中試系統共含四個(gè)單用于化肥行業(yè)。十多年來(lái),國內市場(chǎng)一直被引進(jìn)技術(shù)元,即磨煤干燥單元、粉煤供料與密相輸送單元、氣化所壟斷,先是20世紀80年代初的 Texaco水煤漿氣單元和初步凈化單元(見(jiàn)圖1)。其中磨煤干燥單元的化技術(shù),隨后又是近幾年引進(jìn)的正在建設中的12套主要作用是為氣化反應和粉煤密相輸送制備出符合Shell粉煤氣化技術(shù),而目前GSP粉煤氣化技術(shù)又開(kāi)定粒度與濕含量要求的煤粉,確保在短停留時(shí)間的始了其在國內的大力宣傳氣流床氣化爐內能夠充分反應,在通過(guò)輸送管道與氣作為煤資源大國,現代煤化工的發(fā)展必須立足于化噴嘴等關(guān)鍵部件時(shí)不發(fā)生堵寨。通?？刂泼悍蹪窈灾髦R產(chǎn)權的核心技術(shù)。在國家科技計劃支持下,量在2%以下,煤粉的平均粒度為60μm-70um。為安經(jīng)過(guò)“九五”、“十五"期間的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān),終于形全起見(jiàn),采用氮氣作為干燥氣體,并嚴格控制制粉系統的氧氣含量,一般氧含量控制在5%以下?；痦椖?“十五”國家科技攻關(guān)計劃(2001BA30LB01);家重點(diǎn)基礎研究發(fā)展計劃(2004CB217702);國家自然科學(xué)基金資助項目(B060901)TH中國煤化工氣化分離CNMHG收稿日期:200508-10加熱氣體氮氣/氧氣作者簡(jiǎn)介;龔欣(1959-),女,1986年畢業(yè)于華東理工大二氧化碳水蒸氣學(xué),獲碩土學(xué)位,教授,從事氣流床煤氣化方面研究工作圖1粉煤加壓氣化制備合成氣中試系統示愈圖6煤化工2005年第6期供料尤其是密相輸送是粉煤加壓氣化的關(guān)鍵技后蒸發(fā)至氣相,隨熱氣體帶出a同時(shí),磨細的煤粉也在術(shù)之一。中試裝置采用了擁有自主產(chǎn)權的粉煤密相輸氣流攜帶下離開(kāi)磨機,經(jīng)過(guò)分離器后,合格煤粉存于送與控制技術(shù),從一個(gè)粉煤加壓料罐底部并聯(lián)接出四料倉屮。含有蒸發(fā)水分的熱低壓氮氣少量放空,大部根粉煤管線(xiàn),同時(shí)向四噴嘴氣化爐輸出煤粉,采用煤分可循環(huán)使用。料倉中的煤粉先后經(jīng)過(guò)低壓料倉和高粉調節器與輸送壓差協(xié)同作用,實(shí)現髙壓下煤粉均壓料倉最終被粉煤加壓料罐輸送至四個(gè)對置式排列勻、穩定與可控密相輸送。所用輸送氣體可以是氮氣,的氣化噴嘴并進(jìn)入氣化爐。氣化劑氧氣、蒸汽也通過(guò)也可以是二氧化碳氣體。以二氧化碳氣體為輸送介質(zhì)噴嘴進(jìn)入氣化爐,并在高溫、高壓下與煤粉進(jìn)行氣化時(shí),部分二氧化碳還可以充當氣化劑的作用,與煤焦反應。出氣化爐的高溫合成氣經(jīng)水激冷和洗滌后進(jìn)入反應生成一氧化碳,其主要作用在于降低合成氣中的后處理工段利用。熔融灰渣在氣化爐激冷室屮被激冷氮氣含量。由于粉煤輸送管徑較細,采用進(jìn)冂電容式固化,經(jīng)鎖斗收集,定期排放。另外,為了在開(kāi)乍投料固體質(zhì)量流量計測量加壓管道中的粉煤流量,該儀器之前建立粉煤流量,還分別設置了四路粉煤循環(huán)管在國內首次用于加壓密相輸送系統,其標定工作量線(xiàn),將煤粉循環(huán)到粉煤料倉當中。大,經(jīng)歷了相當長(cháng)的摸索過(guò)程。循環(huán)氮氣粉煤氣化爐為“九五”科技攻關(guān)研發(fā)成功的四噴嘴對置式氣化爐,應用撞擊射流原理,強化了氣化爐除塵}一空的內熱質(zhì)傳遞過(guò)程,有利于獲得良好的工藝與工程效果。氣化爐內襯耐火磚,氣化溫度一般控制在1300℃~原煤磨煤煤粉氮氣/二氧化碳l400℃,氣化壓力為2.oMPa~3,OMPa。根據一對噴嘴輸送和四噴嘴運行情況不同,氣化爐運行負荷為每天15t~45t煤氧氣過(guò)與水煤漿氣化相比,粉煤加壓氣化系統刈設備、蒸汽儀表有更特殊的要求,其安全連鎖控制標準吏高。在合成氣尚無(wú)任何同類(lèi)引進(jìn)技術(shù)運行經(jīng)驗參照的條件下,經(jīng)過(guò)洗滌不斷探索與實(shí)踐,掌握了該系統的一系列運行與控制灰水規律,為該技術(shù)的工程放大積累了寶貴經(jīng)驗:特別對四噴嘴對置氣化爐的開(kāi)停車(chē)升降壓過(guò)程、連投操作、圖2粉煤加壓氣化制備合成氣中試流程示意圖運行過(guò)程中-對噴嘴停與開(kāi)的切換運行操作等運用得靈活自如。在運行過(guò)程中,充分體驗了粉煤物料開(kāi)2中試裝置運行條件車(chē)管線(xiàn)處理的便利性以及四噴嘴對置氣化爐調整負荷與投料的靈活性2.1媒質(zhì)粉煤加壓氣化制備合成氣中試流程示于圖2。原中試裝置運行時(shí),采用魯南化肥廠(chǎng) Texaco水煤煤由運輸設施送至磨煤機磨碎,磨機內通入經(jīng)過(guò)蒸汽漿氣化工業(yè)裝置用煤(北宿精洗煤),使獲得的數據更加熱的低壓氮氣將煤粉加熱,煤中的大部分水分受熱其有可比性。煤質(zhì)分析見(jiàn)表1。表1煤質(zhì)分析結果L業(yè)分析元素分析/%灰熔融性M。/%Aa/%A4%V/%FC/%S,d/%溫度/℃0.769.149.214.4852.733.6178.508.568495.631.281.426.867:611360中國煤化工22工藝條件即煤CNMHGh。氧氣壓力約為中試裝置氣化溫度為1300℃-140℃,氣化壓4.0MFa,預恐方溫度約120℃,水氣壓力約3.2Pa力2.oMPa-3.oMa,根據一對噴嘴或四個(gè)噴嘴運行情氧煤比為0.5~0.6(m/kg),蒸汽煤比為0.0-0.3況不同,裝置操作負荷可調范圍較大,為15t/d-45t/d,(kg/kg)。2005年12月龔欣等:氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)表2氣流床氣化合成氣成分3中試裝置運行結果技術(shù)種類(lèi)H2 CO,N.+,本技術(shù)31合成氣成分(N2輸送)58-6229-322-4在述工藝條件下,分別采用氮氣和二氧化碳為本技術(shù)粉煤輸送介質(zhì)進(jìn)行氣流床粉煤加壓氣化反應,獲得的C2輸送)59~6428-311.5-7.00.7-0.989-9Texaco水煤漿典型合成氣成分見(jiàn)表2。其屮以二氧化碳為輸送介質(zhì)氣化技犬45-4735-3613~160.3~0.880-83進(jìn)行氣流床粉煤加壓氣化的運行數據在國際上還未Shell粉煤見(jiàn)報道。顯然,采用二氧化碳為輸送介質(zhì)后,合成氣中氣化技術(shù)64.6027534.1891.80的氮氣含量明顯降低,這對于粉煤加壓氣化技術(shù)更好(N2輸送)地應用于生產(chǎn)甲醇、二甲醚、醋酸、烯烴、F-T合成等GSP粉煤氣化技術(shù)68.923.63.14.092.5方面具有重要意義。表2還同時(shí)列出了其他國外氣流(N2輸送)床煤氣化技術(shù)的合成氣成分?？梢钥吹?該氣化技術(shù)的合成氣中有效氣成分較水煤漿氣化高出約6%~產(chǎn)量的煤耗與氧耗即比氧耗與比煤耗以及碳轉化率。10%,與 Shell、GSP技術(shù)基本一致。表3在給出本裝置工藝技術(shù)指標的同時(shí),也列出了其32工藝技術(shù)指標他技術(shù)的相應指標便于比較,包括相同裝置下水煤漿評價(jià)氣流床煤氣化技術(shù)的先進(jìn)性通常用以下幾為原料的運行結果,相同煤種的水煤漿氣化工業(yè)裝置項技術(shù)指標,分別是有效氣(CO+H1)成分、單位有效氣運行指標,以及Shel、GSP粉煤氣化技術(shù)指標。表3幾種不同氣化裝置運行指標比較比煤耗裝置/原料形態(tài)(CO+H2)碳轉化率比氧耗/m02[1000m3(C0+H2)]1kg煤·[100m(CO0+H2)煤種%魯化生產(chǎn)裝置用煤四噴嘴粉煤89~9398300-320530-540(灰分9.14%)對置氣化爐水煤漿550原魯化生產(chǎn)裝置用煤(灰分7.67%)Shell粉煤灰分18%粉煤92.5315魯南煤漿魯化生產(chǎn)裝置用煤生產(chǎn)裝置(灰分9.14%)由表3數據可知,本技術(shù)的各項工藝技術(shù)指標與技術(shù)指標先進(jìn);(4)為環(huán)境友好清潔生產(chǎn)技術(shù);(5)工ShelⅠ和GsP煤氣化技術(shù)基本上處于同一水平。與水程技術(shù)上易于放大,操作安全,適用于大規模煤氣化煤漿氣化的技術(shù)指標相比,該技術(shù)節煤2%~4%,節氧裝置。專(zhuān)家一致認為“該項成果對于清潔、高效利用我16%~21%,表現出明顯的低消耗優(yōu)勢。國豐富煤炭資源,滿(mǎn)足國民經(jīng)濟與社會(huì )可持續發(fā)展需技術(shù)前景求具有重要意義,已具備工業(yè)化的技術(shù)應用條件,前景十分廠(chǎng)闊。粉煤加壓氣化中試裝置的建成與成功運行,在國目前,該技術(shù)擬用于滕州鳳鳳化肥有限公司的“粉內首次展現了先進(jìn)煤氣化技術(shù)——粉煤加壓氣化的煤加壓氣化國產(chǎn)化大化肥”項目,實(shí)施自主創(chuàng )新的粉煤優(yōu)越性,是我國煤氣化技術(shù)進(jìn)入國際先進(jìn)行列的又一加壓氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。項目規模為24萬(wàn)t/a合成氨與個(gè)里程碑。作為國家“十五”科技攻關(guān)計劃課題,72h24萬(wàn)t/a甲醇,單臺氣化爐規模為日處理1200t煤現場(chǎng)考核與驗收專(zhuān)家均對其作了充分肯定和高度評共H中國煤化工已在山東省立項,并價(jià),專(zhuān)家認為:“該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權,填補國內進(jìn)著(zhù)我國現代煤化工空白,工藝指標達到了國際先進(jìn)水平?！睂?zhuān)家委員會(huì )對的重CNMHG制備合成氣這一具該技術(shù)的突出特點(diǎn)作了如下概括:(1)煤種適應范圍有明顯優(yōu)勢的新技術(shù)必將會(huì )得到廣泛應用寬;(2)氣化爐負荷調節范圍大,調節方便;(3)工藝參考文獻:(略)煤化工2005年第6期A(yíng) 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簡(jiǎn)訊焦化產(chǎn)品市場(chǎng)行情(11月28日-12月2日煤焦油:主流價(jià)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業(yè)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;瀝青:中溫瀝青1500元/t左右,改質(zhì)瀝青1600元/t~1800元/t寧煤集團二甲醚、烯烴項目同時(shí)舉行開(kāi)工奠基205年l1月18日,寧煤集團煤基二甲醚(一期20萬(wàn)t/a)、煤基烯烴(最終產(chǎn)品52萬(wàn)t/a聚丙烯)兩大煤化工項目同時(shí)開(kāi)工奠基。該項目是寧東能源化工基地一期重點(diǎn)開(kāi)工項日,均釆用了先進(jìn)成熟的德國未來(lái)能源公司GSP干煤粉氣化技術(shù),預計208年建成投產(chǎn)。該項目對進(jìn)步延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現煤炭就地轉化,提升寧夏地區產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品檔次具有重要意義。*·*慶賀中國石油和化工網(wǎng)創(chuàng )建五周年首頁(yè)全新攻版www,chemall.com.cn中國石油和化工網(wǎng)是經(jīng)濟日報集團中國化工報社創(chuàng )辦的大型行業(yè)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站。中國石油和化工網(wǎng)通過(guò)子網(wǎng)——中國石油和化工網(wǎng)、報——《中國化工報》、刊——《化工中間體》”一體化模式運作。中國石油和化工網(wǎng)向會(huì )員提供每日快訊、國際國內行業(yè)動(dòng)態(tài)、石油化工價(jià)格、行業(yè)經(jīng)貿動(dòng)態(tài)決策信息等海量行業(yè)資訊。甲醇子網(wǎng)化肥子網(wǎng)農藥子網(wǎng)涂料子網(wǎng)有機子網(wǎng)無(wú)機子網(wǎng)塑料子網(wǎng)橡膠子網(wǎng)化工因區設備購展中心擬在建項目數據庫招投標項目數據庫進(jìn)出口數據庫中國石油和化工網(wǎng)在企業(yè)的關(guān)注和市場(chǎng)的洗禮中成長(cháng),將再接再厲,不斷進(jìn)取,扎實(shí)服務(wù)于行業(yè)企業(yè),成為我國石油和化工行業(yè)企業(yè)的得力助手和緊密合作伙伴地址:北京市西城區六鋪炕北小街甲2號郵編中國煤化工傳真:0108203294郵箱CNMHG咨詢(xún)熱線(xiàn):010-8203294500-8203294543令令◆令令**◆令今*…令令**