第39卷第5期遼寧化工Vol 39. No 52010年5月Liaoning Chemical IndustryMay,2010煤氣化技術(shù)研究與發(fā)展孫鳳偉(遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計院,遼寧沈陽10004)摘要:介紹了目前主要的煤氣化技術(shù)發(fā)展狀況,不同煤氣化技術(shù)的工藝特點,各技術(shù)的優(yōu)勢及不足。展望了我國煤氣化技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵煤氣化;煤炭;燃料中圖分類號:TQ541文獻標識碼:A文章編號:1004-0935(2010)050526-04我是以煤炭為主要燃料和原料的國家,煤炭氣化爐是由聯(lián)邦德國魯奇公司于1930年開發(fā)的,屬消耗占全國能源總耗量約72%,充分體現(xiàn)了我國能第一代煤氣化T藝,技術(shù)成熟可靠是目前世界上建源以煤為主的特點。在合成氨生產(chǎn)中以煤焦為原料廠最多的煤氣化技術(shù)。魯奇氣化爐是制取城市坑口的占67.2%,而以煤焦為原料的氮肥廠中,以無煙煤氣裝置中的心臟設(shè)備。它適應(yīng)的煤種廣、氣化強煤為原料的又占到88.7%。工業(yè)鍋爐和民用煤爐度大、氣化效率高、粗煤氣無需再加壓即可遠距離的大量使用,使得煤渣及SO2等有害物質(zhì)嚴重影響輸送。魯奇氣化技術(shù)的特點為:采用碎煤加壓式填環(huán)境。發(fā)展城市煤氣,提供清潔的能源和化工原料,料方式,即連接在爐體上部的煤鎖將原料制成常溫是改善能源結(jié)構(gòu)、保護環(huán)境、造福后代的大事。世界碎煤塊,然后從進煤口經(jīng)過氣化爐的預熱層,將溫度上以魯奇工藝制取城市煤氣的技術(shù)最成熟,現(xiàn)有提高至300℃左右。從氣化劑入口吹進的助燃氣體200余臺不同規(guī)格魯奇爐投入工業(yè)生產(chǎn),而且魯奇將煤點燃,形成燃燒層。燃燒層上方是反應(yīng)層,產(chǎn)生公司正致力于提高單爐生產(chǎn)能力和適應(yīng)更多的煤的粗煤氣從出口排出。爐篦上方的灰渣從底部出口種,向液態(tài)排渣和提高氣化壓力的高溫、高壓氣化方排到下方連接的灰鎖設(shè)備中,所以氣化爐與煤鎖、向發(fā)展。我國在城市煤氣工程設(shè)備的設(shè)計加工、制灰鎖構(gòu)成了一體的氣化裝置。魯奇爐的代表爐型即造能力上,已有了長足的進步,掌握了一些關(guān)鍵技第三代 MARK -.4型d3800m加壓氣化爐,術(shù),培育了一批人才,為實現(xiàn)成套設(shè)備國產(chǎn)化打下了爐體由內(nèi)外殼組成其間形成50mm的環(huán)形水冷夾堅實的基礎(chǔ)。套,是一種技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)更為合理的爐型。煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)傳統(tǒng)的固定層常壓或富氧連續(xù)氣化技術(shù),在我是發(fā)展煤基化學品合成(氨,甲醇、乙酸、烯烴等國中、小型企業(yè)中得到廣泛使用。據(jù)不完全統(tǒng)計,中液體燃料合成(二甲醚、汽油、柴油等)、多聯(lián)產(chǎn)系型化肥企業(yè)使用UG爐(c2140、00)近400統(tǒng)制氫、燃料電池、直接還原煉鐵等過程工業(yè)的基臺,小型化肥企業(yè)中使用各種規(guī)格的固定層造氣爐礎(chǔ)。對于煤氣化工藝技術(shù)目前主要有固定床、流化(2400,c2600)多達5000臺以上。筆者近期考床和氣流床3種,對于爐型,有固定床間歇氣化爐、察某煤化工有限公司,新建的兩套“18·30”裝置灰熔聚、德土古恩德爐等多種,不同造氣方式均有建有c2600常壓固定床氣化爐32臺,其中28臺運各自不同的特點,在國內(nèi)也有不同廠家采用行?？梢?固定層制氣技術(shù)目前在國內(nèi)化肥企業(yè)中仍占主導地位。該技術(shù)的主要特點是:1煤氣化技術(shù)分析(1)工藝成熟可靠,投資省,建設(shè)工期短11固定床氣化技術(shù)中國煤化工以魯奇為代表的加壓塊煤氣化技術(shù)。魯奇加壓dH工程師。CNMHG第39卷第5期孫鳳偉:煤氣化技術(shù)研究與發(fā)展5272)原料要求較高,氣化壓力低,生產(chǎn)能力小,值:CH4=1.4%-1.6%,實際運行中,CH4=1.8%能耗高。2.0%以上)。出裝置煤氣中含塵量高(設(shè)計值:3)同1臺UGI(φ2740mm)富氧連續(xù)氣化的60mg/Nm),是影響該技術(shù)推廣應(yīng)用的主要障礙。生產(chǎn)能力是間歇氣化能力的2倍以上,但CO2含量1.3氣流床氣化技術(shù)略高,同時因需富氧,增加了建設(shè)投資。1.3.1以殼牌、CSP、科林、航天爐、伍德、熔渣-非(4)富氧連續(xù)制氣無吹風氣排放。但間歇制氣熔渣為代表的氣流床技術(shù)吹風氣排放量大,污染物含量多(CO6%以上,H2S殼牌干煤粉氣化工藝于1972年開始進行基礎(chǔ)0.8~1.0g/m以上),排放污水中有害物質(zhì)濃度高,研究,1978年投煤量150U/d的中試裝置在德國漢環(huán)境污染嚴重。堡建成并投人運行。1987年投煤量250~400t/d因此,隨著煤氣化技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)規(guī)模的大型的T業(yè)示范裝置在美國休斯敦投產(chǎn)。在取得大量實化和環(huán)境保護要求的嚴格,該技術(shù)將被逐漸淘汰。驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,日處理煤量為2000t的單系列大12流化床氣化技術(shù)型煤氣化裝置于1993年在荷蘭 Demkolec電廠建以恩德爐、灰熔聚為代表的氣化技術(shù)。恩德爐成煤氣化裝置所產(chǎn)煤氣用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,經(jīng)過3粉煤流化床氣化技術(shù)是朝鮮恩德“七·七”聯(lián)合企年多示范運于1998年正式交付用戶使用。目前,我業(yè)在溫克勒粉煤流化床氣化爐的基礎(chǔ)上,經(jīng)長期的國已經(jīng)引進23套殼牌氣化爐裝置。殼牌煤氣化過生產(chǎn)實踐逐步改進和完善的一種煤氣化工藝。灰程是在高溫、加壓條件下進行的,煤粉、氧氣及少量融聚流化床粉煤氣化技術(shù)根據(jù)射流原理,在流化床蒸汽在加壓條件下并流進人氣化爐內(nèi),在極為短暫底部設(shè)計了灰團聚分離裝置,形成床內(nèi)局部高溫區(qū),的時間內(nèi)完成升溫揮發(fā)分脫除、裂解燃燒及轉(zhuǎn)化等使灰渣團聚成球,借助重量的差異達到灰團與半焦系列物理和化學過程。由于殼牌氣化爐采用較高的分離在非結(jié)渣情況下,連續(xù)有選擇地排出低碳量的氣化溫度(>1400℃),其具有較好的煤種適應(yīng)的灰渣。目前,中科院山西煤化所山西省粉煤氣化性、較高的碳轉(zhuǎn)化率并且產(chǎn)品氣體質(zhì)量較高。工程研究中心開發(fā)的加壓灰熔聚氣化工業(yè)裝置已經(jīng)該技術(shù)的特點是:(以GSP氣流化床技術(shù)為成功應(yīng)用于晉煤集團天溪煤制油分公司10萬va例)。煤基MTG合成油示范工程項目,該項目配備了6臺(1)煤種適應(yīng)性廣。從褐煤、煙煤、無煙煤到石灰熔聚氣化爐(5開1備),氣化爐操作壓力0.6油焦均可。對高水分、高灰分、高硫含量、高灰熔點MPa,日處理無煙煤1600t,干煤氣產(chǎn)量125000的煤種也能適應(yīng)。h(配套30萬ta合成甲醇)。(2)氣化壓力高,氣化溫度可高達1850℃,特該技術(shù)的特點:(以恩德爐為例)別適應(yīng)高灰熔點的煤種。(1)適用的煤種為褐煤,不粘結(jié)性煤和弱粘結(jié)(3)碳轉(zhuǎn)化率高,煤氣有效氣(u(CO+H2)>性煤,同時要求煤有較高活性(950℃,α=65%)和84%)含量高,煤氣中不含甲烷及其它烴類?；胰埸cFT>1250℃。進爐煤料:H2O<8%。粒徑(4)進爐煤中w(H2O)<2%,屬于干粉煤進<10mm,其中4~6mm占50%。料。氧耗低,能耗低。(2)該爐氣化壓力為常壓,但氣化強度大,操作(5)爐內(nèi)采用水冷格柵結(jié)構(gòu),無耐火材料維修彈性大,開停車方便爐內(nèi)無運轉(zhuǎn)設(shè)備檢修工作量量小,設(shè)備運轉(zhuǎn)周期長。(6)屬潔凈煤氣化技術(shù)。氣化過程無廢氣排(3)工藝流程短設(shè)備結(jié)構(gòu)不復雜,可全部國產(chǎn)放,灰水循環(huán)使用,基本無排放化、投資省,建設(shè)周期短,上馬快是它誘人之處。(⑦)原料煤的干燥、磨制粉煤(粒徑<0.2m(4)爐內(nèi)中上部增設(shè)二次噴嘴使上升煤氣夾占80%),加壓輸送,是一套復雜、龐大的系統(tǒng)投資帶的細煤粉進一步氣化。出爐煤氣進入干式旋風分及動力消耗高。離器,將煤氣中固體顆粒分離后經(jīng)回流管返回氣化爐內(nèi),再次氣化。在減少煤氣含塵的同時提高碳的內(nèi)送中國煤化工調(diào)節(jié)爐溫需向爐日投煤量1000t利用率。計、010.5t。同時,為(5)煤氣中CO2含量高,甲烷含量偏高(設(shè)計防止熄火,保證安全生產(chǎn),爐內(nèi)設(shè)燃氣燒嘴,每小時遼寧化工年5月耗煤氣3500~4000m3/h,相當于損失合成氨1t少,污染物含量低,易于處理?；以剂康?可作以上。僅上述兩項費用,每天約5.0萬元,全年1建筑材料。500萬元以上?？梢姴僮鬟\轉(zhuǎn)費用偏高,在一定程(7)燒嘴及耐火材料的選優(yōu)與改進,可大大提度上影響其經(jīng)濟性。高裝置的運轉(zhuǎn)率。例如兗礦魯南化肥廠B#系統(tǒng)德1.3.2以德士古、多噴嘴為代表的水煤漿氣流床技士古爐燒嘴已連續(xù)運轉(zhuǎn)150d以上,創(chuàng)造了水煤漿術(shù)加壓氣化裝置關(guān)鍵設(shè)備-氣化爐燒嘴長周期運行的德十古氣化爐如今已有50多年的歷史,是美國世界記錄。德士古公司的專利技術(shù),采用水煤漿加壓氣化工藝。(8)為保證長周期運行,需設(shè)備用爐,同時氣化目前國內(nèi)大化肥裝置較多采用德士古氣化爐,并且爐設(shè)備用材SA387Grln2,高壓煤漿泵、氧閥、煤漿世界范圍內(nèi)IGCC電站多采用德十古式氣化爐。德切斷閥、鎖渣閥及大部分調(diào)節(jié)閥等關(guān)鍵部分的閥門十古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化仍依靠進口。因此,額外增加了投資。裝置,水煤漿由氣化劑夾帶由專門的單個噴嘴向下(9)由于水煤漿中含有35%水分,因此比氧噴入爐內(nèi),瞬間氣化。由華東理工大學研發(fā)的多噴耗、比煤耗偏高。嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的化學反應(yīng)原理與單噴嘴水煤漿氣化技術(shù)相同,但其過程機理與受限射流反2我國煤化工技術(shù)展望應(yīng)器的單噴嘴水煤漿氣化爐又有很大的不同,多噴中國煤化工的發(fā)展對發(fā)揮豐富的煤炭資源優(yōu)嘴對置式水煤漿氣化爐采用撞擊流技術(shù)來強化和促勢,補充內(nèi)油、氣資源不足和滿足對化工產(chǎn)品的需進混合、傳質(zhì)、傳熱。位于氣化爐直筒段上:部的4個求,保障能源安全,促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,具有現(xiàn)工藝噴嘴在同一水平面上,相互垂直布置,通過4股實和長遠的意義。新型煤化工在中國正響臨新的發(fā)射流的撞擊可以使反應(yīng)更充分并顯著提高碳轉(zhuǎn)化展機遇和長遠的發(fā)展前景。率。月前,多噴嘴技術(shù)已經(jīng)得到市場的認可,日處理目前在我網(wǎng)煤化工領(lǐng)域中,有很多企業(yè)注重研量1800t的氣化裝置已經(jīng)在江蘇靈谷順利開車并發(fā)自己的煤氣化技術(shù),還有一些企業(yè)引進國外的先穩(wěn)定運行,同時其專利技術(shù)已經(jīng)打入美國市場,并獲進技術(shù),針對國內(nèi)自主開發(fā)和引進的煤氣化技術(shù)種得好評。類較多,煤化工企業(yè)總希望尋求到最好技術(shù)的現(xiàn)狀,該技術(shù)屬氣流床濕法粉煤氣化。國內(nèi)有十余家專家一致提出,對煤氣化技術(shù)的認識、選擇需要科學企業(yè)采用該技術(shù),其主要特點是的認識觀,煤氣化技術(shù)沒有先進性和落后性之分,只(1)煤種適用性廣,可用于煙煤、無煙煤的氣有適用性?；?還可以氣化石油焦、煤液化殘渣、瀝青等但為了由于我國煤種、產(chǎn)品和建廠條件不同,原料多樣提高水煤漿的濃度,煤種的可磨指數(shù)要求高,內(nèi)水含化、煤氣化技術(shù)多樣化是必然的。多種煤氣化技術(shù)量<8%,灰含量<13%。為了適應(yīng)液態(tài)排渣,煤種并存是適合我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的。像無煙煤的灰熔點FT<1300℃,灰渣粘溫特性好。及熱值低的煤就適合用常壓固定床氣化爐,而且固(2)氣化壓力高。目前運行裝置的壓力等級有定床氣化爐的煤渣可送到"三廢"爐燃燒發(fā)電廢水27,4.0,6.5和8.7MPa,提高氣化壓力,可縮小設(shè)可實現(xiàn)零排放,在環(huán)保上也是達標的。備體積,更有利于降低合成氣壓縮能耗。(3)水煤在大規(guī)模的煤化工園區(qū),不同煤氣化技術(shù)都可漿制備簡單,進料采用高壓煤漿泵輸送,流量及壓力以共存使用。同時使用固定床、流化床和氣流床氣易于控制與調(diào)節(jié),運轉(zhuǎn)穩(wěn)定,安全?？俊；夹g(shù)中的2種或3種,其優(yōu)點是將原料煤首先進(4)碳轉(zhuǎn)化率高。煤氣中有效氣(C0+H2)較行簡單篩分,10~50mm塊煤不需干燥直接用于固高,可達80%左右,冷激流程可滿足后、序變換工段定床加壓氣化。1~10mm部分可用于流化床,也可對水蒸汽量的要求以與<1mm的塊煤一起用于氣流床氣化,這在一定(5)設(shè)備國產(chǎn)化率高,可節(jié)省投資。爐內(nèi)結(jié)構(gòu)程度中國煤化工。而且?guī)追N氣化簡單,無機械傳動裝置。維修量小。技術(shù)CNMHG化產(chǎn)生的大量甲(6)該技術(shù)屬潔凈煤氣化技術(shù),環(huán)境效益好。烷叮用J、蘑Ⅺ飛掄機發(fā)電。氣化過程無廢氣排放?；宜h(huán)使用,廢水排放量(下轉(zhuǎn)第557頁)第39卷第5期張鵬,等:聚丙烯中試裝置環(huán)管反應(yīng)器的模擬557(4):996-1015.化學反應(yīng)工程與工藝,1996,12(3):263-270.[5]楊愛新聚內(nèi)烯環(huán)管反應(yīng)器的模擬[J]化學T程,2002,30[8]羅正鴻曹志凱,朱乃靖等穩(wěn)態(tài)操作下的萬噸級聚丙烯環(huán)管(6):37-40.立器模型的建立[刀].廈門大學學報,2005,44(3):395[6]崔波張青瑞李亞寧,等聚丙烯反應(yīng)器的模擬與參數(shù)在反應(yīng)器內(nèi)的分布[化學工業(yè)與工程,1996,13(4):1-8[9]劉彥華聚丙烯生產(chǎn)工藝流程模擬研究[D].北京:北京化工[7]崔波,馬青,曹長青,等聚內(nèi)烯環(huán)管反應(yīng)器的動力學特征[門大學化學工程學院,2001Simulation of Loop Reactor for Polypropylene Pilot PlantZHANG Peng, L Li, WANG Xiong, WANG Dan-dan.Lanzhou Chemical Research Center of Petrochemical Research Institute of Petro China Company Limited, Lanzhou 730060, China)Abstract Mathematical model was established by analyzing and researching the 75 kg/h polypropylene pilot plant loop reactor of Pet-roChina. By solving the equation, the relationship of solid content, monomer concentration, the active center concentration, hydrogenncentration and the length of the loop reactor can be obtained. These data provided the basis for optimizing the pilot plant operationKey words: Polypropylene: Loop reactor; Mathematic model; Stimulation(上接第522頁)(4)適當增加洗滌段數(shù)能降低芳烴含量。含量低,產(chǎn)品質(zhì)量較好但收率較低;尿液濃度高時,綜合考慮裝置的產(chǎn)品收率、芳烴含量、能耗等諸收率較高,但芳烴含量高,液蠟的質(zhì)量較差。因素,通過多次實驗,認為尿液組成38:40:22,尿(2)提高尿油比能提高液蠟收率,但液蠟的芳油比10:1,四段溢流洗滌,洗油比1.5:1,有利于烴含量也隨之增加,影響產(chǎn)品質(zhì)量控制芳烴含量和提高收率。(3)提高洗油比,能降低芳烴含量。Discussion on Control of Aromatic Hydrocarbon Content andIncreasing Liquid Wax Yield for Urea Dewaxing UnitMA YaoShenyang Paraffin Wax Chemical Co, Ltd., Shenyang 110141, ChinaAbstract: Combining with actual production, through repeating debugging various process indicators of operation control unit, main fac-tors infuencing liquid wax yield and aromatics content were found and the best process indicators were determined in order to ensurequality and effectively increase product yieldKey words: Urea dewaxing; Aromatic hydrocarbon content Liquid wax yield(上接第528頁)炭資源選擇最合適的氣化技術(shù),其次要考慮所生產(chǎn)有的煤氣化技術(shù)耗氧量高但別的技術(shù)指標有優(yōu)點。的產(chǎn)品,只要經(jīng)濟上能承擔得起,無論國內(nèi)還是國外另外,也不能以合成氣中水蒸汽含量高低來判斷煤煤氣化技術(shù)都可以選擇。在我國煤化工領(lǐng)域中,企氣化技術(shù)的效率,應(yīng)當從煤氣化技術(shù)到最終生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)在選擇煤氣化技術(shù)的時候首先要考慮的是是否適品的整個流程去判斷?？繂渭儽容^非同等條件下得用,技術(shù)的適用性要重于技術(shù)的先進性。到的某個技術(shù)指標來選擇煤氣化技術(shù)是不科學的。參考文獻某種技術(shù)有不足的地方,但不等于就應(yīng)被全盤否定。[1]劉功年多種煤氣化技術(shù)的應(yīng)用與評述[冂革新與綜述企業(yè)在選擇煤氣化技術(shù)時,首先要根據(jù)自身煤2007(5):25-29Research Progress of Coal Gasification TechnologySUN Feng-toeiLiaoning petroleum-Chemical industry Planning and Desi中國煤化工hna)Abstract: Development status of coal gasification technology was introducedtechnologies were discussed as well as advantages and disadvantages of everCNMHGd of coal gasificationtechnology was put forward.Key words: Coal gasification; Coal; Fuel