鲁奇碎煤加压气化工艺分析
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鲁奇加压气化炉的运行与技术改进摘要:随着我国市场经济体制的深入发展,能源利用方式也面临着新的改革,不仅要满足市场需求,更要实现多样化创新以适应多方面需求。
煤化工业在此基础上得到了较快的发展,如合成氨、甲醇、煤制天然气、煤制油等产业,在不同程度上提出了碎煤加压气化工艺的需求。
鲁奇炉是在煤化工业中重要的设备,也被看作是煤气化炉中的发生器。
这种产自德国的工艺设备在世界范围内都得到了广泛地应用,上世纪五十年代,我国根据生产需求引入了鲁奇工艺,同时也开始了针对鲁奇工艺生产的探索和研究。
基于此,本文主要对鲁奇加压气化炉的运行与技术改进进行分析探讨。
关键词:鲁奇加压气化炉;运行;技术改进1、前言我国引入鲁奇工艺是在上世纪五十年代,第一代鲁奇炉从苏联引入之后在较长的一段时间内没有进行技术改造方面的探索。
这是因为建国初期的煤化工业几乎都是有苏联技术援建的,以碎煤加压气化为主要技术,国内几乎没有相关的技术人员。
经过长期的研究,碎煤加压气化技术得到了大幅度创新,但在工艺运行和技术改造方面都存在较大的空间。
2、鲁奇炉的设计结构和工艺原理目前,我国鲁奇加压炉的改造方向,主要用于氨气和煤气的生产,应用于化肥生产、城市煤气供应等方面。
虽然不同的生产企业对气化炉的结构改造不同,但在利用煤炭资源性质方面是相同,通过技术改造造成部件方面的差异,本文基于化肥生产过程进行研究。
2.1鲁奇炉简介鲁奇炉是德国鲁奇工程公司生产的煤气化装置,最早成形于十九世纪三十年代,鲁奇炉的是经过对多种煤炭资源测试试验后发明的煤气化装置。
在最初采用燃烧值较低的褐煤进行实验,并取得了成功,在十九世纪50年代到70年代,鲁奇工程公司进行了一系列的改造,其中鲁奇Ⅳ型汽化炉的技术已经相当成熟,目前在国内应用的鲁奇炉设备大多是这一型号。
MARK-Ⅳ型中设置了炉箅,对气化的强度提升高,残渣形成少,技术更加先进;MARK-Ⅳ型鲁奇炉结构其他主要部件包括炉体、煤锁、膨胀冷凝器、洗涤冷却器等。
碎煤加压固定床气化技术进展,中国造气网,煤气化,造气,固定层,水煤浆,粉煤气化,富氧气化,...1 碎煤加压固定床气化技术发展历程碎煤加压固定床气化技术最早为德国鲁奇(Lurgi)公司开发,鲁奇气化炉由此得名。
鲁奇炉的改进是鲁奇气化技术发展的核心,主要经历了三个阶段。
第一阶段(1930年~1954年),第一代气化炉直径2.6 m,主要用于生产城市煤气,气化炉的结构特点是有内衬和边置灰斗,不设膨胀冷凝器,气化剂通过炉篦的主动轴送入,该炉型只能气化非黏结性煤,且气化强度较低,产气量5000 m3/h·台~8000 m3/h·台,我国云南解放军化肥厂引进的就是第一代鲁奇炉。
第二阶段(1954年~1969年),第二代鲁奇炉扩大了用煤范围,可气化弱黏结性烟煤,取消了内衬,改进了布气方式和增加了破黏装置,边置灰斗调为中置灰斗,气化炉直径扩大到2.8 m、3.7 m两种,单炉生产能力得到提高,产气量分别达14000 m3/h·台~17000 m3/h·台、32000 m3/h·台~45000 m3/h·台。
第三阶段(1969年至今),为了进一步扩大用煤范围,使之达到气化一般黏结性煤的目的,推出了Mark-Ⅳ型气化炉,改进了布煤器和破黏装置,可气化除焦煤外的所有煤种,气化强度进一步得到提高,气化炉直径3.8 m,产气量35000 m3/h·台~65000 m3/h·台,我国原山西化肥厂和义马煤气厂引进的均为第三代Mark-Ⅳ型鲁奇炉。
此后,南非萨索尔(Sasol)在1980年开发了Mark-Ⅴ型气化炉,气化炉内径4.7 m,产气量达10万m3/h·台。
液态排渣的BGL气化技术也是Lurgi气化炉的升级版,BGL在气化强度、煤气组成、煤气水产率方面均有很大的提高和改善。
2 碎煤加压固定床气化技术工艺流程及特点典型的碎煤加压固定床气化技术工艺流程见图1。
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一、Lurgi(鲁奇)加压气化炉鲁奇碎煤加压气化技术是20世纪30年代由联邦德国鲁奇公司开发的,属第一代煤气化工艺,技术成熟可靠,是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术。
正在运行中的气化炉达数百台,主要用于生产城市煤气和合成原料气。
德国Lurgi加压气化炉压力2.5~4.0MPa,气化反应温度800~900℃,固态排渣,一小块煤(对入炉煤粒度要求是6mm以上,其中13mm以上占87%,6~13mm占13%)原料、蒸汽-氧连续送风制取中热值煤气。
气化床层自上而下分干燥、干馏、还原、氧化和灰渣等层,产品煤气经热回收和除油,含有约10%~12%的甲烷和不饱和烃,适宜作城市煤气。
粗煤气经烃类分离和蒸汽转化后可作合成气,但流程长,技术经济指标差,对低温焦油及含酚废水的处理难度较大,环保问题不易解决。
鲁奇炉的技术特点有以下几个方面:①鲁奇碎煤气化技术系固定床气化,固态排渣,适宜弱粘结性碎煤(5~50mm)。
②生产能力大。
自工业化以来,单炉生产能力持续增长。
例如,1954年在南非沙索尔建立的10台内径为3.72m的气化炉,其产气能力为1.53×104m3/(h·台);而1966年建设的3台,产气能力为2.36×104m3/(h·台);到1977年所建的13台气化炉,平均产气能力则达2.8×104m3/(h·台)。
这种持续增长,主要是靠操作的不断改进。
③气化炉结构复杂,炉内设有破黏和煤分布器、炉篦等转动设备,制造和维修费用大。
④入炉煤必须是块煤,原料来源受一定限制。
⑤出炉煤气中含焦油、酚等,污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多,炉渣含碳5%左右。
至今世界上共建有107台炉子,通过扩大炉径和增设破黏装置后,提高了气化强度和煤种适应性。
煤种涉及到次烟煤、褐煤、贫煤,用途为F-T合成、天然气、城市煤气、合成氨,气化能力8000~100000m3/h,气化内径最大5.0m,装置总规模1100~11600t/d。
鲁奇加压气化炉的运行与技术改造探讨鲁奇加压气化炉是一种用来进行煤炭或其他固体燃料的气化的设备。
它通过提供高压气体,将固体燃料转化为气体燃料,然后再用于发电或其他工业生产过程中。
鲁奇加压气化炉被广泛应用于煤化工和煤电等领域,并且在最近几年得到了技术改造和升级。
鲁奇加压气化炉的运行需要注意以下几点。
首先是燃料的选择,固体燃料的选择直接影响着气化炉的工作效果和产气质量。
通常情况下,煤炭作为最主要的固体燃料,其选择应该根据煤的种类和质量来确定。
其次是操作条件的控制,包括气化温度、气化压力、气化速度等。
操作条件的调整和控制可以影响气化炉的煤气产量和产气质量,因此要根据实际需要进行适当的调整。
最后是气化炉的维护和保养,包括对设备的定期检查、清洁和维修等。
正常的维护和保养可以延长气化炉的使用寿命,提高其工作效率。
对于鲁奇加压气化炉的技术改造有以下几点探讨。
首先是改进气化炉的设计和结构,以提高其煤气产量和产气质量。
可以改变气化炉的内部布局和反应器结构,优化气化反应的过程条件。
其次是改进气化炉的操作和控制系统,以提高气化过程的稳定性和控制精度。
可以采用先进的自动控制系统,使气化炉能够根据实时数据进行动态调整和优化。
最后是改进气化炉的能源利用和环保性能。
可以将气化炉与其他能源转化设备相结合,实现多能互补和高效利用。
可以采用先进的烟气净化技术,降低气化过程中的排放物污染。
鲁奇加压气化炉在运行和技术改造中还需注意一些问题。
首先是安全性问题,加压气化炉在运行时存在高温、高压等危险因素,需要严格遵守操作规程和安全措施,确保人员的安全和设备的正常运行。
其次是经济性问题,技术改造需要考虑投资和收益的平衡,选择具有较小改造成本和较高经济效益的改造方案。
最后是环境保护问题,气化炉的运行和改造过程中需要重视减少能源消耗和排放物污染,实现可持续发展的目标。
鲁奇加压气化炉的运行和技术改造是一个复杂而关键的过程。
只有通过严格的操作控制和科学的技术改造,才能实现气化炉的高效运行和优化控制,提高能源利用效率和环境保护水平。
碎煤加压气化工艺的设计优化碎煤加压气化工艺是一种常见的煤化工技术,通过将碎煤加压后送入气化炉中,利用高温高压条件下进行气化反应,产生合成气和其他化学产品。
这种工艺具有高效、清洁和经济等优点,因此在能源化工领域得到了广泛应用。
虽然碎煤加压气化工艺已经较为成熟,但在实际生产中仍然存在一些问题,例如产气效率不高、操作成本较高、设备寿命短等。
对碎煤加压气化工艺进行设计优化是十分必要的。
碎煤加压气化工艺的设计优化需要从原料准备环节入手。
在这一环节,需要确保碎煤的颗粒大小和质量均匀性,以保证气化反应的均匀性和稳定性。
还需要对碎煤进行预处理,如除尘、除湿等,以减少气化炉内的灰尘和水分对气化反应的影响。
碎煤加压气化工艺的设计优化需要针对气化炉和气化剂的选择进行优化。
气化炉的结构和材料选择是影响气化效果和设备寿命的关键因素,需要根据原料性质和工艺要求进行合理的设计和选择。
气化剂的选择也需要考虑其稳定性、成本和环保性能等因素,以确保气化反应的高效进行。
碎煤加压气化工艺的设计优化还需要对气体分离和净化系统进行优化。
气化反应产生的合成气中含有大量的固体颗粒、硫化物、苯等有害物质,需要通过气体分离和净化系统进行处理,以保证合成气的质量和清洁度。
对气体分离和净化系统进行合理的设计和优化,可以提高合成气的纯度和降低后续处理成本。
碎煤加压气化工艺的设计优化还需要综合考虑能源消耗、设备维护成本、环保要求等方面的因素。
在工艺设计中,需要尽量减少能源消耗,提高设备的使用寿命,同时满足环保要求,减少对环境的影响。
碎煤加压气化工艺的设计优化需要进行全面的技术经济评价。
对于不同的工艺参数和设备选择方案,需要进行技术经济比较分析,选择出最优的工艺方案。
通过技术经济评价,可以综合考虑投资、运营成本、生产效率等因素,找到最佳的设计方案。
碎煤加压气化工艺的设计优化需要从原料准备、气化炉和气化剂的选择、气体分离和净化系统、能源消耗和环保要求等多个方面进行综合考虑。
造气讲课稿一:造气车间的主要装置:备煤系统、碎煤加压气化、煤气冷却、煤气水分离、酚胺回收等。
备煤系统一、主要任务及设备:备煤系统的任务是为14台气化炉提供合格的原料煤以及5台锅炉合格的燃料煤;其范围是从汽车卸车槽卸煤开始至造气厂房气化炉顶储煤仓及锅炉系统的煤仓上部为止。
主要包括原料煤、燃料煤的卸车、上煤、储存、粉碎、筛分及运输任务。
备煤系统主要设备有:带式输送机54台,带式称重给料机48台,叶轮给煤机4台,驰张筛2台,圆振筛2台,环锤破碎机2台等,其中B60101AB两台驰张筛由德国进口,其余全部为国内配套。
二、主要工艺控制参数(1)供煤粒度要求a.进煤粒度≤50mm,允许最大粒度≤100mm,含量≤5%。
b.锅炉供煤≤30mm。
c.造气供煤≥6mm,≤50mm。
d.造气供煤粒度小于6mm含量≤5%。
(2)供煤内在控制指标a.煤中水份含量≤12%。
b.煤中不能含有其它杂物(如木棒、铁器、扫帚、皮带等)。
c.块煤中矸石<4%(3)锅炉每小时耗煤429吨,日耗煤9438吨。
锅炉煤仓总储煤6400吨,可供锅炉运行15个小时。
(4)造气炉每小时耗煤420吨,日耗煤10080吨。
气化炉煤仓总储煤2240吨,可供造气炉运行5个小时。
(5)1#~8#圆筒仓储原煤76000吨,1#、2#地槽储原煤3000吨,总储原煤79000吨,可供全厂运行4天。
(6)原煤单系列输煤能力1200吨/小时。
(7)造气单系列输煤能力750吨/小时。
(8)锅炉单系列输煤能力600吨/小时。
三、设备参数(四)工艺流程图造气系统一.主要任务及设备:造气系统的主要任务是向煤气冷却工号提供合格的粗煤气,经冷却工段冷却后提供给后序工段,以生产甲醇和二甲醚。
造气选用碎煤加压气化炉,其炉型为Mark-Ⅲ,是目前世界上使用最广泛的一种炉型。
其内径为¢3·8M,外径4·128M,炉体高12·5M,炉内燃料堆放高度4000毫米,炉体容积119M3,炉体总重量169.5(其中包括内件重量40吨),操作重量250吨,夹套宽度为46毫米,总容积为13M3,气化炉操作压力为3·05Mpa。
酒泉职业技术学院毕业论文(设计)2008 级石油化工生产技术专业题目:浅述鲁奇炉造气工艺毕业时间: 2011年6月学生姓名:田艺林指导教师:李丽班级:2008石化(2)班二〇一一年四月二十日酒泉职业技术学院2011 届各专业毕业论文成绩评定表说明:1.以上各栏必须按要求逐项填写. 2.此表附于毕业论文(设计)封面之后。
浅述鲁奇炉造气工艺摘要本文总结了加压气化装置的改进和管理经验。
事实表明,随着工艺的不断改进和生产管理水平的提高,鲁奇加压气化工艺用于贫瘦煤的气化是可行的。
新疆庆华集团隶属于中国庆华集团,是新疆第一个经国家核准的煤制天然气项目。
新疆庆华集团依托丰富的煤炭资源和水资源,于2009年3月落户伊犁,并以“庆华速度"建成新疆庆华煤化工循环经济工业园,该园区总占地面积达10000多亩,计划总投资278亿元,建设项目包括:年产55亿立方米煤制天然气项目、60万吨煤焦油加氢项目、合成氨项目、综合利用热电厂项目、粉煤灰制砖项目和年产200万吨粉煤灰制水泥项目。
整个煤制天然气项目建成投产后,每年需煤炭2100万吨,每年可实现销售收入160亿元,利税26亿元。
关键词:气化炉的发展,造气系统,煤气冷却,安全防范一、概述(一)简述我国石油和化学工业在快速发展的同时,正面临着资源、能源和环境等多重压力.由于我国石油和天然气短缺,煤炭相对丰富的资源特征,加之国际油价的持续高位运行状态,煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要.目前,煤炭在我国的能源消费比重不断加大,用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右,其余主要是作为化工原料及民用生活。
随着煤化工技术的不断发展,煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高.传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益,即通常所说的“三高一低”。
随着科技的不断进步,新型的煤气化技术得到了快速的发展,煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。
鲁奇加压气化的工业应用及发展发布时间:2021-12-28T08:55:57.574Z 来源:《中国科技人才》2021年第22期作者:张鑫[导读] 证明以煤制气尤其是以鲁奇炉造气在我国拥有广阔的发展前景。
内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰025350摘要:鲁奇加压气化的工业应用十分广泛,如以煤制氨、煤制油、煤制天然气,它可作为氨、甲醇、甲烷、合成原料气;它可以生产出纯氢气供金属冶炼使用,它可以作为气体燃料,还可以获得优质一氧化碳,并作为 C,化学品进一步深度加工成有机产品,它还可以联合发电等。
50年代中期,云南解放军化肥厂从前苏联引进了第一代鲁奇炉,以煤造气制合成氨。
70 年代末,沈阳加压气化厂用第一代鲁奇炉制取城市煤气。
80 年代初,山西天脊煤化工集团公司(原山西化肥厂) 从西德鲁奇公司成套引进第三代 Mark- IV 鲁奇炉,用于制取合成氨的原料气。
以后我国又建设了兰州煤气厂和哈尔滨气化厂,这 2 套装置已于 90 年代初相继投入运行,如今内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司也已经完成完全投产。
证明以煤制气尤其是以鲁奇炉造气在我国拥有广阔的发展前景。
关键词:鲁奇;气化;工业应用一、鲁奇炉结构简介鲁奇加压气化炉是一个结构复杂的组合设备,它由炉体与煤锁、灰锁等辅助设备组成。
1. 炉体炉体的主要功能是均匀布煤、布气、除灰,使气化剂与煤均匀接触,从而使固体煤转化为煤气。
炉体分为壳体和炉内件两部分。
国内各厂鲁奇炉壳体均采用水冷却双层夹套外壳,外壳体承受高压,内夹套仅承受夹套蒸汽通过气化炉床层的阻力。
不同之处是各厂的水夹套宽度及容积有所不同,夹套内外壳体由于温度不同所采取的吸收热膨胀的方式也不相同。
内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司的装置气化炉是圆筒形、双层夹套式容器,内外壳由钢板制成。
主要由炉体、煤锁、灰锁、炉篦、气化剂入口和煤气出口等设备部分组成。
在气化炉中进行加压气化可以提高反应速度,增加气化强度,提高生产能力,改善煤气质量。
鲁奇碎煤加压气化工艺分析一、鲁奇加压气化发展史鲁奇炉是德国鲁奇煤气化公司研究生产的一种煤气化反应器。
该炉型的发展经历了漫长的过程,其发展过程可分为三个阶段。
1、第一阶段:任务是证明煤炭气化理论在工业上实现移动床加压气化。
1936年至1954年,鲁奇公司进行了34次试验。
在这基础上设计了MARK—Ⅰ型气化炉。
该炉型的特点是炉内设有耐火砖,灰锁置于炉侧,气化剂通过炉篦主轴通入炉内。
炉身较短,炉径较小。
这种炉气化强度低,产气量仅为4500~8000Nm3/h,而且仅适用于褐煤气化。
2、第二阶段:任务是扩大煤种,提高气化强度。
为此设计出了第二代气化炉,其特点是(1)改进了炉篦的布气方式。
(2)增加了破粘装置,灰锁置于中央,炉篦侧向传动,(3)去掉了炉膛耐火砖。
炉型有MARK—Ⅱ型与MARK—Ⅲ型。
单台炉产气量为14000~17000Nm3/h。
3、第三阶段:任务是继续提高气化强度和扩大煤种适用范围。
设计了MARK—Ⅳ型炉,内径3.8米,产气量35000~50000Nm3/h,其主要特点是:(1)增加了煤分布器,改进了破粘装置,从而可气化炼焦煤以外的所有煤。
(2)设置多层炉篦,布气均匀,气化强度高,灰渣残炭量少。
(3)采用了先进的制造技术与控制系统,从而增加了加煤排灰频率,运转率提高到80%以上。
4、第四代加压气化炉:第四代加压气化炉是在第三代的基础上加大了气化炉的直径(达Ф5m),使单炉生产能力大为提高,其单炉产粗煤气量可达75000m3(标)/h(干气)以上。
目前该炉型仅在南非sasol公司投入运行。
今后鲁奇炉的发展方向:(1)降低汽氧比,提高气化层温度,扩大煤种适用范围,灰以液态形式排出,从而提高蒸汽分解率,增加热效率,大幅度提高气化强度,气化强度可由2.4t/m2h提高到3-5t/m2h.煤气中的甲烷可下降到7%以下。
(2)提高气化压力,根据鲁尔—100型炉实验,当压力由2.5Mpa提高到10.0Mpa,煤的转化率及气化强度可成倍增加,氧与蒸汽的消耗减少,煤的粒度也可以减少。
煤气中甲烷含量增加到16%,适用于代用天然气的制造。
二、鲁奇炉的特点鲁奇加压气化炉与常压气化炉相比具有:(1)煤气中甲烷含量高,粗煤气净化后热值高达3000—4000Kcal,而常压气化炉生产的煤气热值最高只有2500Kcal。
(2)气化强度高,加压气化炉的气化强度是常压气化炉气化强度的P倍,设备金属耗量低,制造费用远低于常压气化装置。
(3)可气化灰分和水分含量高的煤,生产出优质的煤气。
(4)可气化弱粘结性煤,近年来经过改进的炉子甚至可气化粘结性较高的煤。
(5)可气化灰熔点较低的煤。
(6)对煤的机械强度和热稳定性要求不高。
(7)生产的煤气作为城市煤气时可远距离输送,而常压气化炉生产的煤气只有加压后才能输送,动力消耗大。
(8)可连续生产,实现过程的自动化控制。
(9)副产品多,可生产出焦油、酚、氨、硫磺、石脑油、液态甲烷等十分有价值的产品。
(10)可大规模的实现城市煤气联产甲醇、合成氨、发电,且成本低。
三、煤气化工艺技术选择煤气化工艺有十几种,在工业上大量采用的也就是几种,可分为固定床、流化床、气流床三种类型。
煤气化工艺选择原则是:(1)根据煤质选择相适应的煤气化工艺;(2)根据煤气加工的产品及用途选择煤气化工艺;(3)装置规模的大型化。
依据上述三个原则,流化床气化工艺比较适应年轻褐煤气化,但气化压力<1MPa,飞灰太多且含碳高,碳转化率、气化效率较低,在装置大型化方面还存在一定问题,BGL固定床液态排渣加压气化,虽然较好适应高水份褐煤气化,且有蒸汽消耗低,煤气中甲烷含量高的特点,但该技术目前在国内外没有工业化成功运行的先例,还有待开发研究。
因此苏新能源有限公司煤制天然气项目可供选择的气化工艺有GSP、Texcao、Shell干粉煤、Lurgi碎煤固定床干法排灰压力气化。
为此对GSP、Lurgi、Shell三种气化工艺进行详细的比较如下:GSP、Shell、碎煤加压气化三种气化工艺比较由上表可知:(1)三种煤气化工艺在消耗指标上,消耗高水份原料煤基本一样,差别最大的是氧气消耗原料煤Shell、GSP气化是碎煤加压气化2.9倍。
电:Shell是碎煤加压气化19倍,GSP是碎煤加压气化12倍。
蒸汽:GSP、碎煤加压气化比Shell每106KJ多消耗3.5kg。
包括焦油等副产品在内,三种气化工艺的碳转化率、气化效率、气化热效率基本一样。
(3)三种煤气化投资相差很大。
Shell投资是碎煤加压气化的 2.6倍,GSP是碎煤加压气化的2倍。
造成投资大的主要原因除气化装置外,空分装置影响更大。
煤气化、空分比较结果还不能代表全部工艺的比较结果,对于以煤为原料生产合成天然气,碎煤加压气化生产煤气中按热值分布,焦油约占煤总热值的10%,甲烷热值约占煤气总热值30%。
H2、CO约占60%。
因此采用碎煤加压气化工艺合成天然气与采用Shell、GSP煤气化工艺合成天然气相比,变换、低温甲醇洗净化装置、甲烷化装置等后系统的处理量大大减少,消耗、投资大大降低。
(4)鲁奇(BGL)碎煤加压熔渣气化液态排渣技术90年代初,英国煤气公司投资2亿英镑进行煤气化研究,1975年开始,该公司与德国鲁奇能源与环境公司合作,利用英国煤气公司技术在德国鲁奇公司(BGL)气化炉进行试验,1990年,在英国贸工部的支持下,利用(BGL)气化炉制得的经过净化的燃气在发电方面的性能进行了示范。
示范装置运行了15000小时,气化了177000多吨煤炭。
试验表明,BGL气化技术煤气转化率高;比干灰气化炉产气量大;炉灰由不可渗滤性的玻璃质固体所取代,灰渣含炭量在0.5%以下,产生的污水量也较少。
试验取得相关的试验数据如下:BGL熔渣气化技术的特点a与其它氧气为主的气化技术相比,BGL气化炉耗氧量较低,从而总效率明显提高;b煤料床顶部的气化温度一般为450℃,因而不需用要昂贵的热回收设备;c气体出口处凝结的焦油油类副产品可保护炉壁金属表面使之不受腐蚀,炉壁可使用低成本的碳钢;d灰渣是质地紧密的固体物质,封存了微量元素。
灰渣无害并具非浸溶性,适于作建筑材料;e气化过程中无飞灰产生,f气体成分中CO2含量低;f煤中90%以上的能量被转化成可利用的燃料气;g原煤可被气化,粉煤可另加工成型煤投入或从喷嘴喷入;h气体出口温度低,提高了工艺效率,并可灵活选择气化炉场地。
从云解化、金新化工、中煤图克试运行的结果看还存在一定的问题,需要进一步完善。
BGL气化技术对煤质要求较高,从降低苏新能源项目投资和运营风险性考虑,本项目不选择该气化工艺。
(5)德士古气化技术的特点a德士古煤气化技术,是将原料煤制成水煤浆,以喷流雾化的形式进入气化炉进行高温气化,对原料煤的特性(如粒度、成浆性能、灰熔点等)均有较严格要求,故适用煤种较窄。
因其可使用小颗粒粉煤,故煤的利用率高。
b采用湿法磨煤,水煤浆供料安全可靠。
但要求煤的成浆性好,煤浆浓度在60%—65%(wt)。
c气化炉为钢制外壳,内衬耐火砖,炉体结构简单,无传动设备,运行稳定。
但耐火砖寿命较短,最多为一年,喷嘴仅60天左右,设备运行周期较短。
对煤的灰熔点要求1350℃左右,灰小于15%。
d气化过程可在高压(最高可达8MPa)下完成,降低了合成气压缩功耗,同时使单台炉产气量比较大。
e气化炉操作温度高,煤在气化炉中数秒内几乎全部气化,碳转化高可达96%~98%以上。
煤气中甲烷含量低,仅在0.1%左右,有效气体(H2+CO)含量比较高,在80%左右,有利于作为合成气使用。
f生产的粗煤气不含焦油、萘、酚等杂质,对粗煤气的净化及污水的处理流程简单,不污染环境。
g灰渣成玻璃状,不污染,易堆放,可做水泥的配料。
h操作弹性大,可以快速转变。
由于采用喷流式气化,负荷从50%到100%的大范围变动,可在极短的时间内完成。
i与其它煤气化工艺相比,德士古气化工艺氧耗高,煤气化效率相对较低,对耐火材料的要求较高,操作周期短,管理水平、维护水平要求高。
对于本项目目标产品为天然气,采用碎煤加压气化工艺与德士古气化工艺有以下优点:1)项目的投资增加:a 备煤工段的投资与能耗增加5倍以上。
b空分的的投资与能耗增加3倍以上。
c变换、甲烷化工段的投资与能耗增加1.5倍以上。
2)副产品减少:众所周知碎煤加压气化工艺在气化过程中生成大量的煤焦油、石脑油、粗酚、液氨。
这些副产品可以抵扣产品天然气的成本,使本项目更具有经济性。
从以上两点来看如采用德士古气化工艺本项目的经济性很难通过。
综上所述苏新煤制气项目选用碎煤加压气化非常合适。
四、鲁奇加压气化工艺原理在加压气化过程中,高温的碳在压力下受到氧和水蒸气、二氧化碳的作用,发生多种多样的反应。
可把它归纳为碳与氧、碳与水蒸气及甲烷生成三类反应。
1、碳与氧的反应高温的碳受到氧气的作用发生下列四个反应:[1] C + O2 = CO2 + 97800千卡/公斤分子[2] C +CO2 = 2CO -38400千卡/公斤分子[3] 2C + O2 = 2CO + 97800千卡/公斤分子[4] 2CO + O2 = 2CO2 +136200千卡/公斤分子由于上述反应在气化和燃烧中所具有的重要性,许多年以来已受到广泛深入的研究。
反应机理:第一种解释,是所谓的二氧化碳说。
这种学说认为,二氧化碳依照反应[1]由碳与氧分子直接结合而生成,而一氧化碳则为生成二氧化碳后与氧之间的第二次反应,即C +CO2 = 2CO。
第二种解释,是所谓的一氧化碳说,它与第一种解释相反,认为碳与氧首先依照反应[3]生成一氧化碳,然后一氧化碳再与氧化合而生成二氧化碳,即2CO + O2= 2CO2。
通过实验和研究发现作为一级反应的2C + O2 = 2CO的反应的活化能极高,在较低的温度下(<800℃),实际是可以不考虑的。
那么,CO的生成反应主要为C +CO2 = 2CO这个反应。
对这个反应的平衡状态研究后发现,在压力不变的情况下,随着温度的上升,平衡组分中CO含量大幅度上升,而CO2含量大幅度下降。
在温度不变的情况下,随着压力的升高CO含量降低,CO2含量升高。
在实际的气化炉操作中,当生产稳定后,压力波动不大,可看作衡压操作,当温度升高时CO2含量明显下降,CO明显上升。
所以气化炉出口粗煤气中的CO2含量,也是我们判断反应层温度的一个重要指标。
(1)温度对反应速度的影响二氧化碳的还原反应进行得比较缓慢,为了达到反应平衡,就需要一段较长的时间。
反应的温度愈高,反映的速度将愈快,其达到平衡所需的时间就愈短。
而在较低的温度时反应速度较慢,达到平衡的时间就需要几分钟甚至几小时。
在一定的反应温度下,若二氧化碳与炽热的碳的接触时间愈长,则生成一氧化碳的量就愈多。