IGCC聯(lián)產(chǎn)甲醇變換工藝的選擇

第21卷第3期《燃氣輪機技術(shù)》Vol.21 No.32008年9月GAS TURBINE TECHNOLOGYSept.，2008IGCC聯(lián)產(chǎn)甲醇變換工藝的選擇張雷,陸麗萍(兗礦國泰化工有限公司,山東滕州277527)摘要:我公司是以新 型對置式多噴嘴氣化爐為龍頭的化電聯(lián)產(chǎn)新型潔凈煤利用企業(yè),其中IcCC聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝為國家“863”示范裝置。自2005年10月投產(chǎn)以來(lái)運行+分穩定,其變換工藝既滿(mǎn)足甲醇生產(chǎn)的需要,又滿(mǎn)足Iccc中燃氣輪機的需要,由于其設計合理,對全系統的經(jīng)濟、穩定運行,優(yōu)化ICCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的排放指標,起到了非常突出的作用。關(guān)鍵詞:變換;ICCC;COS; NHD;脫硫中圈分類(lèi)號:TM611.31文獻標識碼:B文章編號:1009 - 2889(2008)03- 08 - 03我公司設計的日處理1000t煤新型氣化爐及配和水洗后送到變換與燃氣熱回收工序。水煤氣先進(jìn)套24萬(wàn)t甲醇、71.8MW發(fā)電裝置,其中的“ICCC聯(lián)人水煤氣廢熱鍋爐回收部分熱量,然后進(jìn)人水煤氣產(chǎn)甲醇系統關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與示范”是國家“863”計分離器分離冷凝水后分成兩部分:一部分進(jìn)人變換劃項目,屬能源技術(shù)領(lǐng)域潔凈煤利用技術(shù)中的一個(gè)爐使部分co和水蒸氣發(fā)生變換反應生成H2和重要課題。項目始建于2003年,2005年10月一次CO2 ,再經(jīng)余熱回收和脫硫脫碳后合成甲醇;另一部投料成功,并于當年實(shí)現全面達產(chǎn)。分進(jìn)入中溫有機硫水解槽將絕大部分COS水解成1我公司變換與燃氣熱回收工藝概述HS,再經(jīng)過(guò)余熱回收后又分成兩路,一路配人變換氣中調節co含量,另一路經(jīng)燃氣脫硫后送往燃氣新型對置式多噴嘴氣化爐產(chǎn)生的煤氣經(jīng)過(guò)分離發(fā)電,見(jiàn)圖1。廢熱鍋爐水冷器co在線(xiàn)分析脫硫、脫碳變換氣+合成甲解變換爐氣(唇)如水煤氣廢鍋|燃氣脫硫-+燃氣發(fā)電水煤氣分離器→唇)中溫有機硫水解槽圖1我公司變換與燃氣熱回收工藝簡(jiǎn)圖收稿日期:2008-01-27改稿 日期:2008-05-06.作者簡(jiǎn)介:張雷(1978-),男,山東曲阜人,2003年畢業(yè)于武漢工業(yè)學(xué)院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè),助理工程師。從事甲醇生產(chǎn)技術(shù)工作,現就職于兗礦國泰化工有限公司生產(chǎn)技術(shù)部。第3期ICCC聯(lián)產(chǎn)甲醇變換工藝的選擇工藝的流程,但是這種工藝也有較大缺點(diǎn),由于新型2裝置工藝特點(diǎn)對置式多噴嘴氣化爐使用的是高硫煤,因此煤氣中變換與燃氣熱回收工序的主要目的是調節精制含有較高的COS(約500ppm,在煤氣變換的過(guò)程中氣中H/C比,以滿(mǎn)足甲醇生產(chǎn)需要的H/C為2.05~-部分cos水解生成H2S和CO2,-般變換爐出口2.15之間,同時(shí)回收余熱,并使燃氣中的絕大部分CoS含量可降至100ppm以下),另外部分不經(jīng)過(guò)變COS水解生成HS,以提高后續脫硫的效果,從而優(yōu)換爐的煤氣進(jìn)人后系統,其攜帶有較高的CoS,由于化ICCC聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的排放指標。.常溫下NHD溶液對COS的吸收率較低,因此加重了ICCC發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)在于環(huán)保和較高的總能NHD脫硫和后續精脫硫系統的負荷;另外不經(jīng)過(guò)變利用率,由于氣化水洗塔之后的煤氣溫度大約在換爐的這部分煤氣由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)變換催化劑床層的200工以上,NHD脫硫需要在常溫下進(jìn)行,因此需要過(guò)濾作用,其攜帶的粉塵也容易造成脫硫NHD溶液對煤氣進(jìn)行余熱回收,再經(jīng)過(guò)NHD脫硫以后才送人中粉塵顆粒增加,使NHD溶液起泡、脫硫塔壓差升到燃氣發(fā)電系統。這部分燃氣不需經(jīng)過(guò)變換,由于高快[4]等后果,從而影響脫硫效果。變換過(guò)程中Co和水蒸氣反應生成H2和CO2,會(huì )使(3)ICCC發(fā)電燃氣脫硫的需求煤氣的熱值降低,不利于燃氣輪機的運行和總能利我公司氣化工藝采用的是新型對置式多噴嘴氣用效率的提高?；癄t,煤是當地高硫煤,s含量約3%,因此氣化后煤(1)與全氣量變換工藝的比較氣中含有較高的COS(約500ppm),由于常溫下NHD甲醇裝置中的全氣量變換是將氣化來(lái)的所有氣溶液對CoS的吸收率較低,同等條件下其溶解度僅量全部經(jīng)過(guò)變換爐[2],通常通過(guò)控制入變換爐的汽/相當于H2S的1/4左右[3],如果CoS不經(jīng)水解處理,氣比和嚴格控制變換爐催化劑的裝填量來(lái)控制變換將極大地影響NHD常溫燃氣脫硫的效果,因此需要爐出口的Co含量達到后系統的生產(chǎn)需要。由新型將部分Cos水解生成H2S。我公司工藝設計通過(guò)增對置式多噴嘴氣化爐來(lái)的煤氣中Co含量大約在加一個(gè)中溫有機硫水解槽,將煤氣中的COS絕大部45%~50%左右,這種工藝要求控制入變換爐的汽/分水解轉化成H2S,使出口COS含量可降至50ppm氣比在0.3左右,以使變換爐出口co含量控制在以下,而Co不發(fā)生變換反應,保證了燃氣的熱值沒(méi)21 %左右,由于汽/氣比較低，調節余地十分有限,因有損失。然后經(jīng)余熱回收后降溫至40C再送到此催化劑裝填量需要嚴格計算,如果裝填量過(guò)少或NHD燃氣脫硫工序,使燃氣中的硫得到高效脫除，催化劑使用后期,變換爐出口Co含量可能過(guò)高,不優(yōu)化了IGCC 發(fā)電的排放指標，保證其長(cháng)期穩定運利于甲醇合成催化劑的長(cháng)期使用和甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的行。調優(yōu)，同時(shí)也不利于甲醇系統生產(chǎn)的優(yōu)化運行;如果(4)我公司變換與燃氣熱回收工藝的優(yōu)點(diǎn)催化劑裝填量過(guò)多,變換爐出口的Co含量可能就我公司在設計過(guò)程中就注意到以上幾種工藝的會(huì )過(guò)低,精制氣中H/C比過(guò)高,甲醇合成放空氣量不足,雖然我們選擇了部分氣量變換的工藝流程,但大、能耗高,也不利于甲醇系統的最優(yōu)化運行。同時(shí)沒(méi)有采用變換爐增加副線(xiàn)的部分氣量變換的工藝流在變換爐下層由于汽/氣比過(guò)低,而且溫度多在程,而是一-部分氣通過(guò)變換爐,控制較高的汽/氣比，400C以上,還容易發(fā)生甲烷化反應,使爐溫失控,因能防止變換爐床層超溫和甲烷化發(fā)生的可能,同時(shí)此其調節余地較小,對工藝操作條件要求相對比較不需要嚴格控制變換爐出口的CO含量,因此工藝嚴格。條件要求相對寬松。另一部分氣通過(guò)一個(gè)中溫有機(2)與部分氣量變換工藝的比較硫水解槽,將煤氣中的Cos絕大部分轉化成HS,經(jīng)由于全部氣量變換的調節余地較小,對工藝條余熱回收后降溫至40C ,一部分送到NHD燃氣脫硫件要求比較嚴格,因此,有些甲醇廠(chǎng)對全部氣量變換工序,脫硫后再送去發(fā)電;另外- -部分配入到變換爐工藝流程進(jìn)行了技術(shù)改造,改造的途徑大多是給變后的變換氣中,來(lái)調節變換氣中的CO含量,滿(mǎn)足后換爐增加一-條副線(xiàn),通過(guò)調節變換爐的副線(xiàn)來(lái)控制系統甲醇生產(chǎn)的需要。這個(gè)流程既避免了全氣量變部分氣量不經(jīng)過(guò)變換爐直接到變換爐出口,來(lái)調節換流程中調節余地較小,對工藝要求相對比較嚴格變換后的co含量,從而消除全氣量變換的不利因的不利因素,同時(shí)也避免了部分氣量變換的工藝流素。這就是大部分甲醇生產(chǎn)廠(chǎng)采用的部分氣量變換程中Cos對后系統的影響和煤氣中夾帶的粉塵對0燃氣輪機技術(shù)第21卷NHD脫硫溶液的污染問(wèn)題,還滿(mǎn)足了ICCC發(fā)電高優(yōu)化運行。由于有中溫有機硫水解槽的CoS水解效脫硫的需要。由于Cos在變換與燃氣熱回收工作用,減少了帶人后系統的COS含量,保證了變換序中的較好處理,使變換脫硫和燃氣脫硫指標均遠氣脫硫和燃氣脫硫系統的穩定運行。此變換與燃氣優(yōu)于設計指標,變換脫硫的設計指標為80ppm,實(shí)際熱回收工藝在我公司的成功應用,也對其他潔凈煤運行只有20~40ppm;燃氣脫硫設計指標為10ppm,利用企業(yè)變換工藝的選擇和優(yōu)化ICCC發(fā)電系統的實(shí)際運行只有40~50ppm。同時(shí)由于發(fā)電的煤氣量排放指標有很大的啟示。和生產(chǎn)甲醇的煤氣量可以相互調節,保證了我公司IGCC-甲醇聯(lián)產(chǎn)系統發(fā)電和甲醇生產(chǎn)的相互調節,參考文獻:使系統運行更加經(jīng)濟合理[5]。[1]劉鳳娘，史向東，薑玉利.淺談ICCC型祜凈煤發(fā)電技術(shù)[J].東北電力技術(shù)20011).)3結束語(yǔ)[2]朱敏,孫西英,孫水奎.甲醇-熱電聯(lián)合生產(chǎn)裝置凈化工藝的選擇[J].中氮肥,006(2).我公司自2005年投產(chǎn)以來(lái),變換與燃氣熱回收[3]林民鴻,周彬,樊玲.NHD凈化技術(shù)的應用與開(kāi)拓[].化肥工業(yè)，系統運行十分穩定,在NHD脫硫前增加了CO在線(xiàn)2005<(1).檢測分析儀,通過(guò)調節配人變換氣中的燃氣量,保證[4]何闖,康亞利,李德明.甲醉NHD脫硫系統阻力增大原因及措施了去合成甲醇的精制氣中CO含量穩定,并能根據[J].中氬肥,2006(1).甲醇合成催化劑使用的不同階段調節CO含量、甲[s]卓之兵,肖云漢,李現勇,王彥峰. Iccc發(fā)電-甲醇聯(lián)產(chǎn)系統的協(xié)醇生產(chǎn)與燃氣輪機的運行負荷，使系統始終達到最調控制分析[J].系統工程理論與實(shí)踐。2003.8.Selection of the transformation technology for IGCC combined methanol productionZHANG Lei,LU Li - ping(Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Lud, Tenghou ,277527 China)Abstract:Our company is a new clean coal uilization enterpise ,that combined power and chemicale production using muli - spray nozle gasi-fer .Its technology for ICCC combined methanol production is the demonstraing unit of“863" plan in our county .Since October 2005 this unithas been operaling very stably . Itse transformnation technology not only applied methanol production but also applied gas turbine operation inICCC. Because the design is rational, it plays a key role for economic and stable operation of this system and reducing emission of ICCC powerplant.Key words: transformalion;ICCC;COS; NHD ;desulphurization林元)}CLN蒸汽注射限制NOx排放低于5ppm據(Gas Turbine World)2008年3~4月刊報道,國際動(dòng)力技術(shù)公司(IPT)在- -臺Allison 501- KB5燃氣輪機上應用Cheng Low NOx (CLN)噴嘴按保守的蒸汽- -燃料注射比注射蒸汽,已經(jīng)取得了極低的NOx排放值。IPT公司的總裁RandyTurley說(shuō),這是一個(gè)里程碑,在證實(shí)CLN注射蒸汽可實(shí)現-位數的低NOx排放的同時(shí),還提高了設備的效率和輸出功率?，F在,IPT公司提出保證,501-KB5燃氣輪機按商業(yè)的CLN噴嘴注射蒸汽運行時(shí),具體有:排放:對于商業(yè)改造機組的性能,IPT公司保證在1 895F(1 035C)透平進(jìn)口溫度時(shí),NOx為5ppm,CO為80ppm或更低。預算價(jià)格:總承包價(jià)235 000 ~ 295 000美元,不包括燃燒火焰筒和機組外的蒸汽供應設備。(萬(wàn)點(diǎn)摘譯)