氣流床煤氣化工藝的發(fā)展現狀

2014年8月山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報Aug. ,2014第27卷第3期Jourmal of Shanxi Coal-Mining Administrators CollegeVol.27 No.3煤電技術(shù)研究●氣流床煤氣化工藝的發(fā)展現狀溫姍姍(山西省煤炭安全執法總隊,山西太原030012)[摘要]本文以 Texaco和Shell氣流床煤氣化工藝為例,簡(jiǎn)述了加壓氣流床氣化工藝的特征及分類(lèi)。對這兩種工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,探討了它們存在的問(wèn)題并給了一些建議。[關(guān)鍵詞]煤炭氣化氣流床Texaco Shell[中圖分類(lèi)號] TQ546.4[文獻標識碼]A[文章編號]1008- 88(2014)03- 0021-02應反應,最終相當于部分氧化反應,生成以CO+H2煤炭是地球上-種主要的礦物能源。我國煤炭為主的合成氣。該工藝的特征是細粉煤(煤漿或直資源相對豐富，是世界上少數幾個(gè)以煤為主要能源接干粉)、高溫、液態(tài)排渣,其中高溫是根本特征,因的國家之一?！叭庇?、少氣、富煤”是我國的基本國為在高氣速的氣流床中,煤的停留時(shí)間很短,要使情,發(fā)展煤化工是我們的必然選擇。但是國內煤轉煤快速氣化,從反應動(dòng)力學(xué)角度分析,必須采用細化技術(shù)還是存在污染大、效率低等問(wèn)題,潔凈煤技粉進(jìn)料和加壓、高溫氣化,而高溫必然導致液態(tài)排術(shù)對當前的我國具有重要的現實(shí)意義。煤炭氣化技渣。加壓氣流床單爐生產(chǎn)能力大,目前每天單臺爐術(shù)是潔凈煤技術(shù)的核心之一-。尤其現代煤化工以煤氣化煤量可達到數千噸。生產(chǎn)能力大是加壓氣流床氣化為龍頭,煤炭高效、潔凈氣化是現代煤化工潔氣化工藝的特征之一，新建大型煤化工廠(chǎng)- -般選用凈化的基礎。氣流床氣化工藝,以提高單位時(shí)間產(chǎn)氣率。氣流床氣化技術(shù)是煤炭大規模生產(chǎn)的主要途在高溫(- -般1400C以上)工藝條件下,氣流床徑。隨著(zhù)IGCC、MTO .MTP等現代煤化工技術(shù)的發(fā)氣化工藝相對比較潔凈,因為合成氣中重烴、焦油展,用煤生產(chǎn)燃氣和合成氣的加壓氣流床氣化工藝等成分基本上都分解了;灰分中有害部分也在高溫近年來(lái)有了較快的發(fā)展。氣流床煤氣化就是煤漿或作用下鈍化。富氫氛圍下,煤中硫轉化為硫化氫,加煤粉以射流的形式噴入氣流床氣化爐內,在均勻高壓相當于硫化氫被濃縮,有利于硫化氫的脫除。潔溫下,快速轉化為有效氣體的過(guò)程,爐內的高溫使凈也是加壓氣流床的特征之- - 。煤中的灰熔解,并作為熔渣排出。加壓氣化爐是第2 Texaco水煤漿加壓煤氣化工藝二代煤氣化技術(shù)，主要包括Texaco .Shell Destec、水煤漿加壓氣化產(chǎn)生的合成氣可以用于聯(lián)合Prenflo等幾種形式,它們也是目前最具代表性的幾循環(huán)發(fā)電以及燃料電池、制氫、制備液體燃料、化肥種氣流床氣化工藝。氣流床煤氣化依據原料性質(zhì)可等需要富氫的領(lǐng)域,我國目前則主要用于制備合成以分為水煤漿進(jìn)料和干煤粉進(jìn)料兩種,Texaco和氨與甲醇。世界部分國家水煤漿進(jìn)料氣流床氣化應Shell分別是兩種進(jìn)料方式的代表性工藝?，F就用狀況見(jiàn)表1。.Texaco和Shell簡(jiǎn)單談?wù)剼饬鞔裁簹饣に嚨陌l(fā)展水煤漿氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,目前已經(jīng)技術(shù)現狀。成熟，具有煤漿制備、計量、輸送、控制簡(jiǎn)單,運行安1加壓氣流床氣化工藝的特征全可靠,操作壓力高,投資低等優(yōu)勢,在世界范圍內氣流床氣化工藝用煤粉(- -般要求70%以上通的煤氣化領(lǐng)域有較大市場(chǎng)占有量。過(guò)200目篩孔)、水(蒸汽)與純氧氣化劑在高溫下Texaco加壓水煤漿氣化技術(shù)由美國德士古公司(-般1400C以上)進(jìn)行瞬間的燃燒還原等復雜反20世紀40年代在重油氣化的基礎上開(kāi)發(fā)而成,是中國煤化工收稿日期:2014- -06-10MHCNMH G作者簡(jiǎn)介:溫姍姍( 1986-),女,山西呂梁人,山西煤炭安全執法總隊助理工程師。2.一種具有代表性的加壓水煤漿氣化技術(shù)。該技術(shù)依而用于制取H2和NH;和甲醇則沒(méi)有現成的經(jīng)驗。據熱量回收方法又可分為全廢鍋工藝、半廢鍋工藝國內引進(jìn)的Shell爐全部用于制取H2和NH3,采用和激冷工藝。在美國、中國、德國等多地建成工業(yè)示的都是廢鍋流程。范裝置和工業(yè)生產(chǎn)裝置多套，該技術(shù)已較成熟,具有4兩種氣流床煤氣化工藝存在的問(wèn)題及解決途徑生產(chǎn)連續性強、合成氣質(zhì)量好、安全性能好等優(yōu)勢。水煤漿加壓氣流床氣化技術(shù)在我國相對成熟,國家名稱(chēng)爐型時(shí)間臺數|合成氣主要用途故障率低,但是也有- -些缺點(diǎn),例如水煤漿中約30%美國未定Texaco 2006 5 20200000 發(fā)電的水汽花會(huì )吸收大量的熱,降低生產(chǎn)熱效率,氧耗也西班牙BilanICCG電Texaco 2005 2 100000發(fā)電制氫較高;煤漿濃度高低與煤的成漿性有關(guān),要求煤有較好成漿性，對煤中的灰含量和灰熔融性溫度也有一中國湖南合成氣廠(chǎng) Texaco 2006 2| 8564750 化工合成氣CharlesProiectTexaco 2005 2 10290000 發(fā)電制氫定要求等,這些要求造成可用煤的范圍變窄。在技術(shù)上水煤漿氣化技術(shù)與耐火磚內層是互為依存的,若日本YakohamaCo-Texaco 2003 2 500000 發(fā)電_gen/B沒(méi)有好的耐火磚內襯,水煤漿氣化的效果就會(huì )很差,PolkCountryTexaco 1996 1300000發(fā)電但是為了維持耐火磚的一-定壽命，要求爐內的操作ICCCProjeet德國Ville甲醇廠(chǎng)Texaco 1985| 32231500甲醇溫度不得高過(guò)1400。因此,水煤漿氣化存在的問(wèn)宇部氨廠(chǎng)| Texaco 1984| 42150000合成氨題主要是其中的可燃物太少,熱值較低。中國渭河化肥廠(chǎng)Texaco 1996 | 32040000合成氨Shell 加壓煤氣化工藝在實(shí)際生產(chǎn)中也存在一表1世界部分國家水煤漿 進(jìn)料氣流床氣化應用些問(wèn)題,例如加料閥密封加料系統的各類(lèi)閥門(mén)開(kāi)閉3 Shell干法氣流床煤氣化工藝頻繁,磨損嚴重,這對閥門(mén)的材料和制造提出了較與水煤漿氣化技術(shù)相比,干煤粉氣化具有- -些.高要求。在安全及環(huán)保方面例如從氣化爐出來(lái)的煤特殊優(yōu)勢,例如煤種適應性廣、碳轉化率和冷煤氣氣都夾帶 有粉煤灰，其捕集與返燒都比較困難,甚效率高、煤氣有效氣含量高、比煤耗和比氧耗低等至對激冷氣循環(huán)機和下流催化劑壽命有較壞影響。優(yōu)點(diǎn),也是目前煤氣化研究的熱點(diǎn)之一。在安全操作方面也存在一定缺陷,例如粉煤的穩定Shell煤氣化工藝簡(jiǎn)稱(chēng)SCGP,由荷蘭Shell國際供料難以實(shí)現,因為煤粉有密相和稀相,不同于液石油公司開(kāi)發(fā)，是一種代表性的干煤粉加壓氣化工體,瞬間流量變化較大,這對爐溫、掛渣和各種消耗藝。原則性流程可以簡(jiǎn)述如下:合格煤粉在煤粉加壓指標都有不好影響。輸送系統被高壓的N2或CO2輸送至氣化爐內,與氣5結語(yǔ)化劑(O2和水蒸汽)在爐內混合并進(jìn)行劇烈燃燒和氣針對我國國情,煤炭氣化是發(fā)展IGCC、煤基化化反應,液態(tài)爐渣在除渣系統中激冷、破碎、收集后工以及清 潔能源系統的重要基礎,而氣流床煤氣化排出,粗煤氣被循環(huán)的冷煤氣進(jìn)行激冷,使高溫煤氣技 術(shù)因其具有較高的碳轉化率和冷煤氣效率較廣中夾帶的熔融態(tài)灰渣凝固分離，激冷后的煤氣經(jīng)煤的煤種適應性等特點(diǎn)，盡管目前生產(chǎn)中有些問(wèn)題,氣冷卻器冷卻除塵和濕洗系統凈化后,進(jìn)人下游工但是代表 了未來(lái)大規模煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。藝系統。氣化爐爐膛溫度可以達到1500C~ 1600C,出爐合成氣溫度約為1400~1700C， 有效成分[參考文獻]CO+H2含量高達90% ,甲烷含量非常低。約83%以[1]陳家仁.加壓氣流床煤氣化工藝的發(fā)展現狀及存在問(wèn)上的熱能轉化為有效合成氣的化學(xué)能，約15%的熱題[J].煤化工,2006,(6).[2]馬兆芳等氣流床氣化技術(shù)的現狀及對比0.中氮肥, .能被回收為高壓或中壓蒸汽。2005,(6).Shell煤粉氣化在能耗和水耗方面具有優(yōu)勢。[3]魏欲曉水煤漿氣化技術(shù)的發(fā)展及其面臨的問(wèn)題].煤Shell氣化產(chǎn)物中有效氣CO+H2的比例遠高于炭工程,2004,(10).Texaco氣化的產(chǎn)物，產(chǎn)品作為燃料時(shí)，Shell粉煤氣[4]范 瑋.氣流床氣化工藝水煤漿和煤粉兩種進(jìn)料方式化將會(huì )占有一定的優(yōu)勢。但是Shell氣化對投資、技，比較[D].轉化利用,2013,(3).術(shù)等要求都高于Texaco水煤漿氣化。[5]張臘,米金英. 干煤粉加壓氣化技術(shù)的現狀和進(jìn)展Shell煤氣化工藝在國外只用在燃氣聯(lián)合發(fā)電,0].潔凈煤技術(shù)中國煤化工*YHCNMH G.