第32卷第2期化工設(shè)計(jì)通訊Vol 32 No. 22006年6月Chemical Engineering Design CommunicationsJun.2006Shel煤氣化技術(shù)吳迎(中國五環(huán)化學(xué)工程公司武漢430079)摘要炌介紹氣化效率高、有利于環(huán)保、具有一定競爭力的She!煤氣化工藝原理、技術(shù)特點(diǎn)及關(guān)鍵設(shè)備。建議盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化。關(guān)鍵詞She煤氣化江藝原理技術(shù)特點(diǎn)莊要設(shè)備中圖分類號:TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-6490(200602-0001-03概述2 Shell煤氣化工藝原理、技術(shù)特點(diǎn)及主要設(shè)備謝爾粉煤加壓氣化工藝(簡稱She煤氣化工藝)是荷蘭殼牌公司開發(fā)的一種先進(jìn)的煤氣化技術(shù),2.1Shl!煤氣化工藝原理與先進(jìn)的德士古 Texaco冰煤漿加壓氣化技術(shù)相比,Shell煤氣化過程是在高溫高壓下進(jìn)行的 ShellShell煤氣化具有對煤質(zhì)要求低合成氣中有效組分煤氣化屬氣流床氣化。粉煤、氧氣及水蒸汽在加壓條αO+H>90%浛量高原煤和氧氣消耗低環(huán)境污件下并流進(jìn)入氣化爐,在極為短暫的時間(3~10s)染小和運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)已成為近年來國內(nèi)外設(shè)計(jì)內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系單位和生產(chǎn)廠家首選的氣化工藝列物理和化學(xué)過程其工藝流程如圖1所示氣化工我國正在設(shè)計(jì)和建設(shè)中的洞庭氮肥廠、柳州化學(xué)藝指標(biāo)如表1所示。工業(yè)公司等廠家已將該技術(shù)應(yīng)用于合成氨生產(chǎn)。湖助氨冷氣循環(huán)北化肥廠和安慶化肥廠也準(zhǔn)備將該技術(shù)用于本廠的〃油改煤"制氨流程。湖北雙環(huán)科技股份有限公司引壓蒸汽進(jìn)Shll公司基礎(chǔ)設(shè)計(jì)由我院做工程設(shè)計(jì)正在建設(shè)氧氣規(guī)模為800/(相當(dāng)于20萬t/a的工業(yè)示范裝置即中壓蒸汽L斑爆化合成氣將投運(yùn)。 Shell煤氣化技術(shù)是我國建設(shè)大型煤化工項(xiàng)確酸飛灰[濕洗]凈化目或中氮肥改造的主要方向。 Shell工藝雖屬先進(jìn),但投資偏高一般企業(yè)不易接受建議盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵氧氣處理][堿同以技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化。中國煤化工CNMHG圖1Shll煤氣化工藝流程示意圖收稿日期2005-11-10作者簡介吳巡1973-),女1906年畢業(yè)于武漢化工學(xué)院工程師。從事管道設(shè)計(jì)及化學(xué)工程工藝系統(tǒng)工作。化工設(shè)計(jì)通訊第32卷表1Shl煤氣化工藝指標(biāo)用渣層的隔熱功能以渣抗渣以渣護(hù)爐壁使氣化爐序號項(xiàng)目工藝特點(diǎn)熱損失減少到最低以提高氣化爐的可操作性和氣化140-160效率。環(huán)形空間位于壓力容器外殼和膜式水冷壁之耗氧量(OO+H2m(標(biāo)ykm(標(biāo))330-360間即內(nèi)簡與外筒之間有空隙氣層,設(shè)計(jì)環(huán)形空間的碳轉(zhuǎn)化率/%目的是為了容納水/蒸汽的輸入/輸出管和集氣管同冷煤效率/%80-85時環(huán)形空間還有利于檢查和維修。其內(nèi)筒僅承受微小壓差。氣化爐燒嘴是Shel煤氣化工藝的關(guān)鍵設(shè)備合成氣OO+H2y%90及核心技術(shù)之一,與其它氣化爐不同的是 Shell氣化2.2技術(shù)特點(diǎn)爐采用側(cè)壁燒嘴根據(jù)氣化爐能力由4~8個燒嘴呈a.煤種適應(yīng)性廣。中心對稱分布。氣化爐外殼為壓力容器一般小直徑從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦化均可氣化對煤氣化爐用鎢合金鋼制造其它用低鉻鋼制造。由于氣的灰熔融性適應(yīng)范圍寬即使高灰分、高水分、高含硫化爐的特殊設(shè)計(jì),保證了Shl煤氣化工藝指標(biāo)先進(jìn)量的煤種也同樣適應(yīng)?？煽?。b.氣化溫度約1600℃碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上產(chǎn)品氣體潔凈不含重?zé)N,甲烷含量低煤氣中有效氣體CO+H2高達(dá)90%以上。c.氧耗低單爐生產(chǎn)能力大。氧氣消耗低比水煤漿氣化工藝低15%-25%,因而配套的空分裝置投資相對降低;目前已投入運(yùn)轉(zhuǎn)的單爐氣化壓力3.0MmPa,日處理煤量已達(dá)2000t因此單爐生產(chǎn)能力大,目前更大規(guī)模的裝置正在工業(yè)d.熱效率高排渣易處理。煤中約83%的熱能轉(zhuǎn)化為合成氣約15%的熱能被回收為高壓或中壓蒸汽總的熱效率為98%其氣化爐高溫排岀的熔渣經(jīng)激冷后成玻璃狀顆粒性質(zhì)穩(wěn)定對環(huán)境幾乎無影響氕氣化污水含氰化物少易處理e.S}hell氣化爐關(guān)鍵部件燒嘴的設(shè)計(jì)壽命為8000h已有使用4a仍未更換的記錄;另外控制系統(tǒng)安全可靠設(shè)有必要的安全聯(lián)鎖,使氣化操作始終處于最佳狀態(tài)下運(yùn)行。f.Shel氣化爐爐壁采用水冷壁結(jié)構(gòu)無耐火磚襯里維護(hù)量少氣化爐內(nèi)無傳動部件運(yùn)轉(zhuǎn)周期長,無需備爐。2.3主要設(shè)備Shel氣化裝置的核心設(shè)備是氣化爐和廢熱鍋中國煤化工爐。氣化爐結(jié)構(gòu)如圖2所示CNMHGShel!煤氣化爐由內(nèi)筒和外筒兩部分組成,包括膜式水冷壁、環(huán)形空間和高壓容器外殼。內(nèi)筒采用水冷壁結(jié)構(gòu)僅在向火面有一層薄的耐火材料涂層其圖2 Shell煤氣化爐結(jié)構(gòu)簡圖為了減少熱損失淇二主要是為了掛渣,充分利(下轉(zhuǎn)第10頁)化工設(shè)計(jì)通訊第32卷力小觸媒溫度分布合理能耗低等特點(diǎn)。是一種先進(jìn)成熟的氨合成塔內(nèi)件。表2部分運(yùn)行參數(shù)表時間系統(tǒng)壓力循環(huán)塔頂溫塔壁溫度/℃C口二層入口三層入口/MPa含量/%含量/%甲烷/%H/N度/℃上中08下溫度/溫度/溫度/C005,1112.70.193,4918.815.316.452,3682005.1212.50.183.3918.915.516.502.4155375359006.0111.80.17317.313.956.608M剛15916015806,0212,00.193,4018.114.76,48l55375觸媒層溫度/℃005,114334654334344374814783683773793772006.014334294763772006.02431468434435436481480365375觸媒層溫度/℃39841440937349345344005,1237141340937435034941341037637(上接第2頁)體為可調(diào)的先進(jìn)加壓氣化技術(shù)十分重要。Shl氣化廢熱鍋爐用于回收高溫煤氣的顯熱其內(nèi)件由圓技術(shù)代表當(dāng)今氣化工藝發(fā)展方向適合我國大多數(shù)煤筒形水冷壁和若干層盤管形水冷壁組成,盤管形水冷灰熔融性溫度偏高的囯情該工藝是我國建設(shè)大型煤壁各層之間密封分隔。為消除水冷壁上的積灰、設(shè)置化工項(xiàng)目或中氮肥改造的主要方向。 Shell工藝雖屬了氣動敲擊除灰裝置定期或不定期進(jìn)行振動除灰。先進(jìn)但投資偏高一般企業(yè)不易接受降低造價(jià)的辦氣化爐和廢熱鍋爐頂部用導(dǎo)氣管連接導(dǎo)氣管內(nèi)部也法是采用國內(nèi)專利技術(shù)走國產(chǎn)化道路。建議在引進(jìn)為水冷壁結(jié)構(gòu)和改進(jìn) Texaco水煤漿加壓氣化技術(shù)和 Shell粉煤加壓氣化技術(shù)的同時,盡快實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的國3結(jié)語產(chǎn)化。[參考文獻(xiàn)]煤氣化技術(shù)是煤炭潔凈、高效和綜合利用的基礎(chǔ)[11鄭振安、S煤氣化技術(shù)(SCP特點(diǎn),煤化工200(2)7技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。因此大力開發(fā)煤種適應(yīng)性強(qiáng)單爐生產(chǎn)能力高煤氣成本低氣[2]汪壽建Sl煤氣化關(guān)鍵設(shè)備.化工設(shè)計(jì)通訊20032X3)34(上接第6頁)6與相關(guān)生產(chǎn)廠家進(jìn)行橫向交流共同探討有關(guān)問題2加大吸收塔排氯口的排放量和排放頻率減少酸中的(-防止貴金屬的溶解和系統(tǒng)過大的腐蝕。13待探討的問題3丶證循環(huán)水系統(tǒng)無泄漏發(fā)生防止鉻酸鹽進(jìn)入酸系統(tǒng)中國煤化工銨呈現(xiàn)人肉眼可以觀4腔制工藝條件減少亞硝酸的生成防止亞硝察到紅CNMHG探究基鐵鹽的形成從紅色硝酸銨中提取紅色物質(zhì),進(jìn)行定性分5加大氨系統(tǒng)排油的排放頻率防止引入鈷離子。析找出紅色化合物的基本組成