煤气化工艺比较
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七种煤气化工艺介绍
煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺,通常通过加热煤,使其在缺氧或氧气含量有限的条件下发生化学反应,生成焦炭、煤油和煤气等产物。以下是七种常见的煤气化工艺的介绍。
1.固定床煤气化工艺:该工艺中,煤通过加热填充在固定的反应器中,在缺氧条件下进行气化。在高温下,煤发生热解反应,生成固体残渣和一氧化碳、氢气等气体。这些气体通常用于制造合成气或其他化学品。
2.流化床煤气化工艺:流化床煤气化工艺中,煤通过气化剂和促进剂的喷射,在气化炉内形成流体化床。在床内,煤被高速的气流悬浮并在其表面上发生化学反应。这种工艺适用于不同种类的煤,并能高效地产生合成气。
3.乌煤煤气化工艺:乌煤煤气化工艺是在低温和低压下对乌煤进行气化的一种方法。乌煤是一种硬煤的变种,其含煤量高且易于破碎。这种工艺能够产生较高浓度的一氧化碳和氢气,适用于燃料气和合成气的生产。
4. Lurgi煤气化工艺:Lurgi煤气化工艺采用干煤粉在喷射炉内与氧气和蒸汽进行气化。这种工艺具有高效和灵活的特点,适用于各种煤种和煤粉尺寸。其产气效率高,并且可以在高温下对产生的煤气进行分离和净化。
5. Koppers-Totzek煤气化工艺:Koppers-Totzek煤气化工艺是一种由德国公司开发的工艺。该工艺利用煤在高温下与氧气和水蒸气进行反应,生成一氧化碳和氢气等气体。这种工艺有助于减少硫化物和氨等有害物质的生成,并通过循环冷却来提高能源利用率。 6. Shell煤气化工艺:Shell煤气化工艺是一种高效的二代气化工艺,采用了先进的氧气冷喷射技术。它将煤分解为焦炭和煤气,并将煤气用于合成气和其他化学品的生产。该工艺具有高效能和较低的二氧化碳排放量。
7. Entrained Flow煤气化工艺:Entrained Flow煤气化工艺中,煤和氧气以高速混合,并通过特殊设计的喷射式燃烧器进行燃烧和气化。这种工艺能够在高温下快速气化煤并生成高浓度的合成气。它被广泛应用于合成气的生产以及一些化学品生产过程中。
浅谈几种煤气化工艺的优缺点
我国石油、天然气资源欠缺,煤炭资源相对丰硕。进展煤化工产业,有利于推动石油替代战略的实施,知足经济社会进展的需要,煤化工产业的进展关于减缓我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,增进钢铁、化工、轻工和农业的进展,发挥了重要的作用。因此,加速煤化工产业进展是必要的。
1.各类气化技术现状和气化特点
煤化工要进展,一个重要的工艺环节确实是煤气化技术要进展。我国自上世纪80年代就开始引进国外的煤气化技术,包括初期引进的Lurgi固定床气化、U-gas流化床气化、Texaco水煤浆气流床气化,Shell气流床粉煤气化、和近期拟引进的BGL碎煤熔渣气化、GSP气流床粉煤气化等等,世界上所有的气化技术在我国几乎都是有应用,正因为我国是一个以煤为要紧燃料的国家,世界上也只有我国利用如此众多种类的煤气化技术。
随着煤气化联合循环发电(IGCC)、煤制油(CTL)、煤基甲醇制烯烃(MTP&MTO)等煤化工技术的进展,用煤生产合成气和燃气的加压气化工艺最近几年来有了较快的进展。Lurgi固定床气化、Texaco水煤浆气化、Shell干粉加压气化、GSP干粉加压气化、BGL碎煤熔渣气化、和我国自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化、加压两段干煤粉气流床气化、多元料浆气化等等技术在我国的煤化工领域展开了猛烈的竞争,对增进煤化工的进展做出了奉献。
Lurgi固定床气化工艺在我国有哈气化、义马、天脊、云南解肥、兰州煤气厂等6个厂;Texaco水煤浆气化工艺已在我国鲁南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等9个厂投入生产,情形良好;Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产,还有10余个项目正在安装,将于尔后几年陆续投产;多喷嘴水煤浆气化已在山东华鲁恒升、兖矿国泰2个厂投运,还有7个厂家正在安装,最晚在2020年投产;GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司的煤化工厂也将投入建设;加压两段干煤粉气流床气化技术已通过中实验收,华能集团“绿色煤电”项目2000t/d级和内蒙古世林化工1000t/d级的气扮装置正在设计安装中。
4.1 煤气化装置
4.1.1 国内外煤气化技术概况
工业上以煤为原料生产合成气已有百余年历史,以煤为原料生产合成气的工
艺中,国内常用的是常压固定层间歇煤气化工艺,以无烟块煤或焦为原料。该工
艺技术成熟可靠,投资较省,设备全部国产化,但能耗高、煤质要求高,需用无
烟块煤,原料利用率低;由于工艺采用常压操作,生产强度小;另外还存在“三
废”排放量较大的问题。近几年来,国内研究部门在煤气化工艺的开发方面做了
很多的工作,如开发过以粉煤为原料的熔渣炉,在常压煤气化工艺的基础上改为
富氧连续气化工艺等,但这些技术目前消耗比较高,工艺上也存在一些问题。
国外煤气化技术的发展可分为三个阶段。早在二十世纪五十年代煤气化技术
就已实现工业化,后因天然气、石油的大量开发,煤气化技术的开发一度停止;
二十世纪七十年代初,国际性能源危机导致许多发达国家纷纷寻找替代能源,各
国对煤气化技术的研究重新提上日程;近二十年来,国外许多公司为了提高燃煤
电厂热效率,减少对环境的污染,对煤气化联合循环发电技术进行了大量的工作,
进一步促进了煤气化技术的发展。目前已成功开发了对煤种适应性广,气化压力
高,生产能力大,气化效率高,污染少的第二代煤气化工艺。
4.1.2工艺技术路线选择
4.1.2.1煤气化
本项目煤气化装置是将原料煤通过部分氧化法转化为合成气。
在以煤为原料生产化工产品的工艺中,煤处理及气化部分所占总投资比例较
高,因而选择合适可靠的煤气化工艺对项目影响较大。
工业上以煤为原料生产煤气已有百余年历史。煤气化工艺已从第一代常压煤
气化工艺发展到第二代加压气化。
现在比较先进的第二代煤气化工艺技术主要有:荷兰壳牌公司的SCGP粉煤
加压气化工艺、美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺、美国Dynegy公司的
Destec加压气化工艺、德国Lurgi公司的Lurgi碎煤加压气化工艺和德国未来
能源公司的GSP工艺等。
Lurgi工艺是最早工业化的加压气化工艺,是一种固定层碎煤气化工艺,采
自19世纪中叶德国Siemens兄弟最早开发煤气发生炉至今,已有150余年的历史,形成了固定(移动)床、流化床和气流床三种技术流派。
150多年来,煤气化技术在不断发展和完善,期间有3个具有里程碑意义的事件。
一是在1921年Winkler发现流态化现象,开发了流化床气化反应器,即Winkler炉。这一技术原理的应用,引起了固体物料加工工艺的革命,不仅在煤气化和煤燃烧领域成功应用,而且在其他工业领域得到了广泛使用。
二是1947年KT粉煤气化技术的工业化,成为后来 Shell、Prenflo粉煤加压气化技术发展的源头。
三是20世纪70年代Texaco水煤浆加压气化技术的工业化,大大推进了大型煤气化技术的发展。
国内煤气化技术的研究和开发始于20世纪50年代。20世纪70年代曾以 KT炉为基础,在新疆芦草沟和山东黄县开展两次粉煤气化的工业试验,均以失败告终,但也为后来者积累了丰富的经验。
从“六五”计划开始,国家对煤气化技术研究开发的支持力度不断增加,于遵宏先生及其团队有幸得到国家和相关部门的支持,20多年一直从事气流床煤气化及相关领域的应用基础研究和工程化研究,开发了具有自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术,得到了国内外同行和工业界的认可,已应用到10余家企业,运行和在建的气化炉40余台。
1996年10月在原化工部科技司主持下,由原国家计委批准立项,华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、原化工部第一设计院联合承担了国家“九五”重点科技攻关项目——“新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化炉开发研究”;
2000年6月在兖矿鲁南化肥厂建成我国第一套具有自主知识产权,日处理22吨煤的新型(多喷嘴对置式)水煤浆气化中试装置;
2000年10月,中试装置顺利通过了72小时工艺技术考核,各项经济技术指标均达到国际领先水平;
2005年12月11日至17日,中国石油和化学工业协会组织专家组对新型水煤浆气化炉及配套工程进行了现场168小时满负荷工业考核;