第6期(總第121期)煤化工No 6(Total No 121)2005年12月Coal Chemical IndustrDec.2005氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)龔欣1郭曉鐳1代正華1于遵宏1郭寶貴2趙瑞同2賀克農(nóng)3譚可容4(1.華東理工大學,上海200237;2.兗礦魯南化肥廠(水煤漿氣化與煤化工岡家工程研究屮心),膝州277527;3.中國天辰化學工程公司,天津300400;4.國家科技部高新司材料處,北京100862)摘要介紹了我國自主創(chuàng)新的氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù),給出了該技術(shù)在國內(nèi)首套中試裝置上的運行數(shù)據(jù)與工藝技術(shù)指標;運行結(jié)果表明,其合成氣中有效氣成分為89%-93%,碳轉(zhuǎn)化率≥98%,各項技術(shù)指標達到國際先進水平,具有廣闊的應用前景。同時,介紹了目前在國際上尚未見報道的以CO2為粉煤輸送介質(zhì)進行氣化反應的合成氣成分關(guān)鍵詞粉煤氣流床加壓氣化煤氣化文章編號:1005-9598(2005)-06000504中圖分類號:TQ54文獻標識碼:A我國是當今世界上能源結(jié)構(gòu)以煤為主的少數(shù)國成了自主知識產(chǎn)權(quán)的四噴嘴對置式氣流床煤氣化技家之一,這種現(xiàn)狀在長時間內(nèi)不會改變。近年來,國際術(shù)。2004年底,國內(nèi)首套粉煤加壓氣化制備合成氣中石油價格的不斷上漲,對我國國民經(jīng)濟產(chǎn)生了巨大影試裝置建成并運行,標志著我國已經(jīng)攻克了粉煤加壓響。一些以油為原料的化肥企業(yè),逐步由盈利轉(zhuǎn)向虧密相輸送、屮試裝置設(shè)計、建設(shè)與操作等關(guān)鍵技術(shù),并損,迫使企業(yè)尋求以煤為原料先進的煤氣化技術(shù)取而取得技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平的重大成果。隨后又代之。面對日益嚴峻的國際能源形勢和網(wǎng)內(nèi)能源供需率先在國際上實現(xiàn)了以CO2為輸送介質(zhì)的粉煤氣化矛盾,我國化學工業(yè)的原料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正在進行著重中試運行,獲得了重要的工藝運行數(shù)據(jù)大調(diào)整,利用煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù),發(fā)展現(xiàn)代煤化工的時代已經(jīng)到來1工藝過程與關(guān)鍵技術(shù)氣流床煤氣化技術(shù)具有氣化溫度與壓力高、碳轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)強度大、易于大型化等特點,已經(jīng)廣泛應粉煤加壓氣化制備合成氣中試系統(tǒng)共含四個單用于化肥行業(yè)。十多年來,國內(nèi)市場一直被引進技術(shù)元,即磨煤干燥單元、粉煤供料與密相輸送單元、氣化所壟斷,先是20世紀80年代初的 Texaco水煤漿氣單元和初步凈化單元(見圖1)。其中磨煤干燥單元的化技術(shù),隨后又是近幾年引進的正在建設(shè)中的12套主要作用是為氣化反應和粉煤密相輸送制備出符合Shell粉煤氣化技術(shù),而目前GSP粉煤氣化技術(shù)又開定粒度與濕含量要求的煤粉,確保在短停留時間的始了其在國內(nèi)的大力宣傳氣流床氣化爐內(nèi)能夠充分反應,在通過輸送管道與氣作為煤資源大國,現(xiàn)代煤化工的發(fā)展必須立足于化噴嘴等關(guān)鍵部件時不發(fā)生堵寨。通?？刂泼悍蹪窈灾髦R產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。在國家科技計劃支持下,量在2%以下,煤粉的平均粒度為60μm-70um。為安經(jīng)過“九五”、“十五"期間的產(chǎn)學研聯(lián)合攻關(guān),終于形全起見,采用氮氣作為干燥氣體,并嚴格控制制粉系統(tǒng)的氧氣含量,一般氧含量控制在5%以下。基金項目:“十五”國家科技攻關(guān)計劃(2001BA30LB01);家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(2004CB217702);國家自然科學基金資助項目(B060901)TH中國煤化工氣化分離CNMHG收稿日期:200508-10加熱氣體氮氣/氧氣作者簡介;龔欣(1959-),女,1986年畢業(yè)于華東理工大二氧化碳水蒸氣學,獲碩土學位,教授,從事氣流床煤氣化方面研究工作圖1粉煤加壓氣化制備合成氣中試系統(tǒng)示愈圖6煤化工2005年第6期供料尤其是密相輸送是粉煤加壓氣化的關(guān)鍵技后蒸發(fā)至氣相,隨熱氣體帶出a同時,磨細的煤粉也在術(shù)之一。中試裝置采用了擁有自主產(chǎn)權(quán)的粉煤密相輸氣流攜帶下離開磨機,經(jīng)過分離器后,合格煤粉存于送與控制技術(shù),從一個粉煤加壓料罐底部并聯(lián)接出四料倉屮。含有蒸發(fā)水分的熱低壓氮氣少量放空,大部根粉煤管線,同時向四噴嘴氣化爐輸出煤粉,采用煤分可循環(huán)使用。料倉中的煤粉先后經(jīng)過低壓料倉和高粉調(diào)節(jié)器與輸送壓差協(xié)同作用,實現(xiàn)髙壓下煤粉均壓料倉最終被粉煤加壓料罐輸送至四個對置式排列勻、穩(wěn)定與可控密相輸送。所用輸送氣體可以是氮氣,的氣化噴嘴并進入氣化爐。氣化劑氧氣、蒸汽也通過也可以是二氧化碳氣體。以二氧化碳氣體為輸送介質(zhì)噴嘴進入氣化爐,并在高溫、高壓下與煤粉進行氣化時,部分二氧化碳還可以充當氣化劑的作用,與煤焦反應。出氣化爐的高溫合成氣經(jīng)水激冷和洗滌后進入反應生成一氧化碳,其主要作用在于降低合成氣中的后處理工段利用。熔融灰渣在氣化爐激冷室屮被激冷氮氣含量。由于粉煤輸送管徑較細,采用進冂電容式固化,經(jīng)鎖斗收集,定期排放。另外,為了在開乍投料固體質(zhì)量流量計測量加壓管道中的粉煤流量,該儀器之前建立粉煤流量,還分別設(shè)置了四路粉煤循環(huán)管在國內(nèi)首次用于加壓密相輸送系統(tǒng),其標定工作量線,將煤粉循環(huán)到粉煤料倉當中。大,經(jīng)歷了相當長的摸索過程。循環(huán)氮氣粉煤氣化爐為“九五”科技攻關(guān)研發(fā)成功的四噴嘴對置式氣化爐,應用撞擊射流原理,強化了氣化爐除塵}一空的內(nèi)熱質(zhì)傳遞過程,有利于獲得良好的工藝與工程效果。氣化爐內(nèi)襯耐火磚,氣化溫度一般控制在1300℃~原煤磨煤煤粉氮氣/二氧化碳l400℃,氣化壓力為2.oMPa~3,OMPa。根據(jù)一對噴嘴輸送和四噴嘴運行情況不同,氣化爐運行負荷為每天15t~45t煤氧氣過與水煤漿氣化相比,粉煤加壓氣化系統(tǒng)刈設(shè)備、蒸汽儀表有更特殊的要求,其安全連鎖控制標準吏高。在合成氣尚無任何同類引進技術(shù)運行經(jīng)驗參照的條件下,經(jīng)過洗滌不斷探索與實踐,掌握了該系統(tǒng)的一系列運行與控制灰水規(guī)律,為該技術(shù)的工程放大積累了寶貴經(jīng)驗:特別對四噴嘴對置氣化爐的開停車升降壓過程、連投操作、圖2粉煤加壓氣化制備合成氣中試流程示意圖運行過程中-對噴嘴停與開的切換運行操作等運用得靈活自如。在運行過程中,充分體驗了粉煤物料開2中試裝置運行條件車管線處理的便利性以及四噴嘴對置氣化爐調(diào)整負荷與投料的靈活性2.1媒質(zhì)粉煤加壓氣化制備合成氣中試流程示于圖2。原中試裝置運行時,采用魯南化肥廠 Texaco水煤煤由運輸設(shè)施送至磨煤機磨碎,磨機內(nèi)通入經(jīng)過蒸汽漿氣化工業(yè)裝置用煤(北宿精洗煤),使獲得的數(shù)據(jù)更加熱的低壓氮氣將煤粉加熱,煤中的大部分水分受熱其有可比性。煤質(zhì)分析見表1。表1煤質(zhì)分析結(jié)果L業(yè)分析元素分析/%灰熔融性M。/%Aa/%A4%V/%FC/%S,d/%溫度/℃0.769.149.214.4852.733.6178.508.568495.631.281.426.867:611360中國煤化工22工藝條件即煤CNMHGh。氧氣壓力約為中試裝置氣化溫度為1300℃-140℃,氣化壓4.0MFa,預恐方溫度約120℃,水氣壓力約3.2Pa力2.oMPa-3.oMa,根據(jù)一對噴嘴或四個噴嘴運行情氧煤比為0.5~0.6(m/kg),蒸汽煤比為0.0-0.3況不同,裝置操作負荷可調(diào)范圍較大,為15t/d-45t/d,(kg/kg)。2005年12月龔欣等:氣流床粉煤加壓氣化制備合成氣新技術(shù)表2氣流床氣化合成氣成分3中試裝置運行結(jié)果技術(shù)種類H2 CO,N.+,本技術(shù)31合成氣成分(N2輸送)58-6229-322-4在述工藝條件下,分別采用氮氣和二氧化碳為本技術(shù)粉煤輸送介質(zhì)進行氣流床粉煤加壓氣化反應,獲得的C2輸送)59~6428-311.5-7.00.7-0.989-9Texaco水煤漿典型合成氣成分見表2。其屮以二氧化碳為輸送介質(zhì)氣化技犬45-4735-3613~160.3~0.880-83進行氣流床粉煤加壓氣化的運行數(shù)據(jù)在國際上還未Shell粉煤見報道。顯然,采用二氧化碳為輸送介質(zhì)后,合成氣中氣化技術(shù)64.6027534.1891.80的氮氣含量明顯降低,這對于粉煤加壓氣化技術(shù)更好(N2輸送)地應用于生產(chǎn)甲醇、二甲醚、醋酸、烯烴、F-T合成等GSP粉煤氣化技術(shù)68.923.63.14.092.5方面具有重要意義。表2還同時列出了其他國外氣流(N2輸送)床煤氣化技術(shù)的合成氣成分?？梢钥吹?該氣化技術(shù)的合成氣中有效氣成分較水煤漿氣化高出約6%~產(chǎn)量的煤耗與氧耗即比氧耗與比煤耗以及碳轉(zhuǎn)化率。10%,與 Shell、GSP技術(shù)基本一致。表3在給出本裝置工藝技術(shù)指標的同時,也列出了其32工藝技術(shù)指標他技術(shù)的相應指標便于比較,包括相同裝置下水煤漿評價氣流床煤氣化技術(shù)的先進性通常用以下幾為原料的運行結(jié)果,相同煤種的水煤漿氣化工業(yè)裝置項技術(shù)指標,分別是有效氣(CO+H1)成分、單位有效氣運行指標,以及Shel、GSP粉煤氣化技術(shù)指標。表3幾種不同氣化裝置運行指標比較比煤耗裝置/原料形態(tài)(CO+H2)碳轉(zhuǎn)化率比氧耗/m02[1000m3(C0+H2)]1kg煤·[100m(CO0+H2)煤種%魯化生產(chǎn)裝置用煤四噴嘴粉煤89~9398300-320530-540(灰分9.14%)對置氣化爐水煤漿550原魯化生產(chǎn)裝置用煤(灰分7.67%)Shell粉煤灰分18%粉煤92.5315魯南煤漿魯化生產(chǎn)裝置用煤生產(chǎn)裝置(灰分9.14%)由表3數(shù)據(jù)可知,本技術(shù)的各項工藝技術(shù)指標與技術(shù)指標先進;(4)為環(huán)境友好清潔生產(chǎn)技術(shù);(5)工ShelⅠ和GsP煤氣化技術(shù)基本上處于同一水平。與水程技術(shù)上易于放大,操作安全,適用于大規(guī)模煤氣化煤漿氣化的技術(shù)指標相比,該技術(shù)節(jié)煤2%~4%,節(jié)氧裝置。專家一致認為“該項成果對于清潔、高效利用我16%~21%,表現(xiàn)出明顯的低消耗優(yōu)勢。國豐富煤炭資源,滿足國民經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展需技術(shù)前景求具有重要意義,已具備工業(yè)化的技術(shù)應用條件,前景十分廠闊。粉煤加壓氣化中試裝置的建成與成功運行,在國目前,該技術(shù)擬用于滕州鳳鳳化肥有限公司的“粉內(nèi)首次展現(xiàn)了先進煤氣化技術(shù)——粉煤加壓氣化的煤加壓氣化國產(chǎn)化大化肥”項目,實施自主創(chuàng)新的粉煤優(yōu)越性,是我國煤氣化技術(shù)進入國際先進行列的又一加壓氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。項目規(guī)模為24萬t/a合成氨與個里程碑。作為國家“十五”科技攻關(guān)計劃課題,72h24萬t/a甲醇,單臺氣化爐規(guī)模為日處理1200t煤現(xiàn)場考核與驗收專家均對其作了充分肯定和高度評共H中國煤化工已在山東省立項,并價,專家認為:“該技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán),填補國內(nèi)進著我國現(xiàn)代煤化工空白,工藝指標達到了國際先進水平?！睂＜椅瘑T會對的重CNMHG制備合成氣這一具該技術(shù)的突出特點作了如下概括:(1)煤種適應范圍有明顯優(yōu)勢的新技術(shù)必將會得到廣泛應用寬;(2)氣化爐負荷調(diào)節(jié)范圍大,調(diào)節(jié)方便;(3)工藝參考文獻:(略)煤化工2005年第6期A New Entrained-flow Pressure Gasification Technology with Pulverized CoalGong Xin', Guo Xiaolei, Dai Zhenghua, Yu Zunhong, Guo Baogui, Zhao Ruitong, He Kenong and Tan Kerong(1. Institute of Clean Coal Technology, East China University of Science and Technology, Shanghai 2002372. National Research and Engineering Center for Coal-water Slurry Gasification and Coal Chemical IndustryYankuang Lunan Chemical Fertilizer Plant, Tengzhou 2775273. China Tianchen Chemical Engineering Corporation, Tianjin 3004004. Material Section of High Latest Technology Development and Industrialization DepartmentMinistry of Science and Technology, Beijing 100862)Abstract A new entrained-flow pressure gasification technology with pulverized coal which bears Chinese intellectualproperty right is introduced. The test results from a pilot plant have exhibited advanced performances in comparison with otherexisting coal gasification technologies in the world: the effective composition of the syngas ranges from 89% to 93%and thecarbon conversion rate is over 98 along with low oxygen and coal consumptions. In addition, the product gas composition us-ng CO, as carrier gas of pulverized coal instead of n2 is presented, which has never before been reported in the worldKey words pulverized-coal pressure gasification, entrained-flowation, coal簡訊焦化產(chǎn)品市場行情(11月28日-12月2日煤焦油:主流價格2000元t左右;粗苯:3200元/t-3500元/t;焦化苯:4300元/t-5000元/t;焦化甲苯:5300元/t-5600元/t;焦化二甲苯:5300元/t-5500元/t;L業(yè)萘:5300元t-5600元/t;粗酚:5200元/t-5500元/t;蒽油2600元/t-2800元/t;洗油:3100元/t-3300元/t;瀝青:中溫瀝青1500元/t左右,改質(zhì)瀝青1600元/t~1800元/t寧煤集團二甲醚、烯烴項目同時舉行開工奠基205年l1月18日,寧煤集團煤基二甲醚(一期20萬t/a)、煤基烯烴(最終產(chǎn)品52萬t/a聚丙烯)兩大煤化工項目同時開工奠基。該項目是寧東能源化工基地一期重點開工項日,均釆用了先進成熟的德國未來能源公司GSP干煤粉氣化技術(shù),預計208年建成投產(chǎn)。該項目對進步延伸煤炭產(chǎn)業(yè)鏈,實現(xiàn)煤炭就地轉(zhuǎn)化,提升寧夏地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品檔次具有重要意義。*·*慶賀中國石油和化工網(wǎng)創(chuàng)建五周年首頁全新攻版www,chemall.com.cn中國石油和化工網(wǎng)是經(jīng)濟日報集團中國化工報社創(chuàng)辦的大型行業(yè)門戶網(wǎng)站。中國石油和化工網(wǎng)通過子網(wǎng)——中國石油和化工網(wǎng)、報——《中國化工報》、刊——《化工中間體》”一體化模式運作。中國石油和化工網(wǎng)向會員提供每日快訊、國際國內(nèi)行業(yè)動態(tài)、石油化工價格、行業(yè)經(jīng)貿(mào)動態(tài)決策信息等海量行業(yè)資訊。甲醇子網(wǎng)化肥子網(wǎng)農(nóng)藥子網(wǎng)涂料子網(wǎng)有機子網(wǎng)無機子網(wǎng)塑料子網(wǎng)橡膠子網(wǎng)化工因區(qū)設(shè)備購展中心擬在建項目數(shù)據(jù)庫招投標項目數(shù)據(jù)庫進出口數(shù)據(jù)庫中國石油和化工網(wǎng)在企業(yè)的關(guān)注和市場的洗禮中成長,將再接再厲,不斷進取,扎實服務(wù)于行業(yè)企業(yè),成為我國石油和化工行業(yè)企業(yè)的得力助手和緊密合作伙伴地址:北京市西城區(qū)六鋪炕北小街甲2號郵編中國煤化工傳真:0108203294郵箱CNMHG咨詢熱線:010-8203294500-8203294543令令◆令令**◆令今*…令令**