年产60万吨醇氨工程项目可行性研究报告(经典版)

中科院山西煤化所也开发了先进的灰熔聚流化床粉煤气化,并实现了工业化装置生产。 3)BGL加压熔渣气化炉是固定床和气流床相结合的工艺,其操作工艺和炉体结构与鲁奇炉相似,主要差别在于炉底排渣部分,通过调节供入燃烧区蒸汽和氧气的量来控制燃烧区的温度,以实现液态排渣。气化蒸汽消耗量与鲁奇炉相比大大降低,同时提高了气化温度,减少了气化产生的废水量,减轻了环境保护负担。当使用煤的灰熔点较高时,则可以加入一定助熔剂,以确保灰渣流动性,使它能顺利的从灰渣流到淬冷器中,被水淬冷成为粒状烧结物,然后通过过灰渣的闭锁斗排出气化炉。

4)气流床气化炉属第三代先进的煤气化技术,是最清洁,也是效率最高的煤气化类型。粉煤在1200-1700℃时被氧化,高温保证了煤的完全气化,煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。使用氧气可以使气化更有效,并可避免合成气被氮气稀释,合成气的热值也高于空气氧化炉所产生的合成气的热值。

目前以煤为原料生产合成气的气流床气化工艺具有典型代表的有: 德士古(TGP)水煤浆加压气化工艺; 新型对置式多喷嘴水煤浆加压气化; 壳牌(SHELL)干粉煤加压气化工艺(SCGP); 德国未来能源公司的GSP干粉煤加压气化工艺; 国内的多喷嘴对置粉煤加压气化技术; 4.4.1.2 先进的煤气化技术的工艺特点

1)德士古(TGP)水煤浆加压气化:

水煤浆气化可列为第三代煤气化技术。该工艺采用水煤浆进料,制成60~65%浓度的水煤浆,在气流床中加压气化,水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气,液态排渣。使用气化压力在2.7~6.5MPa,气化温度在1300~1400℃,CO+H2达到80%。气化过程对环境污染影响较小。

煤种适应性广年轻烟煤,粉煤皆可作原料,除褐煤、泥煤及热值低于22940kJ/kg煤以外,灰融点要求不超过1350℃(否则必须添加助熔剂),煤可磨性和成浆性好,制得煤浆浓度要高于60%为宜。

德士古水煤浆气化在上世纪80年代投入工业生产,中国已在渭河、鲁南、上海焦化、淮南、黑龙江浩良河化肥厂中石化金陵化肥等引进该技术。

由于本工程是采用的煤质(白煤)灰熔点较高,成浆性差,不能作

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为德士古水煤浆加压气化的原料。因此本项目不宜采用水煤浆加压气化技术。

2)新型(对置式多喷嘴)水煤浆加压气化技术也是最先进煤气化技术之一。是在德士古水煤浆加压气化法的基础上发展起来。该项目是被科技部列入了“九五”国家重点科技攻关项目,由华东理工大学、原鲁南化肥厂(水煤浆工程国家中心的依托单位)、XXXX化学工程公司共同承担开发完成。

新型(对置式多喷嘴)水煤浆加压气化技术在2004年11月在德州投入工业生产;由于和德士古水煤浆加压气化相同的原因,本项目不宜采用此技术。

3)壳牌干粉煤加压气化工艺 (SCGP)

壳牌干粉煤气化是Shell公司开发的具有特色的第三代煤气化工艺,于1972年开始在壳牌公司阿姆斯特丹研究院(KSLA)进行煤气化研究,1976年应用于一台6t/d煤气化炉,1978年第一套中试装置在德国汉堡郊区哈尔堡炼油厂建成并投入运行日处理煤量150吨,1987年在美国休斯顿迪尔2帕克炼油厂建成日投煤量250~400吨的示范装置投产称作SCGP-1示范装置。1993年在荷兰的德姆克勒(Demkolec)电厂建成投煤量2000吨/日的大型煤气化装置,用于联合循环发电,称作SCGP工业生产装置。装置开工率最高达73%。该套装置的成功投运表明SCGP气化技术是先进可行的。

(1)SCGP煤气化工艺过程

Shell 粉煤气化工序由以下主要单元组成:①磨煤及干燥、②煤加压及进煤、③气化及合成气冷却、④除渣、⑤除灰、⑥洗涤、⑦废水汽提及澄清、⑧气化公用工程系统等。

(2)SCGP气化炉

SHELL 气化炉为立式圆筒形气化炉,炉膛周围安装有由沸水冷却管组成的膜式水冷壁,其内壁衬有耐热涂层,气化时熔融灰渣在水冷壁内壁涂层上形成液膜,沿壁顺流而下进行分离,采用以渣抗渣的防腐办法,基本解决了高温耐火材料损坏严重和检修频繁的难题。水冷壁与简体外壳之间留有环形空间,便于输入集水管和输出集汽管的布置,便于水冷壁的检查和维修;环形空

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间内充满250~300℃温度的有压合成气。炉体设有对称的四个煤粉烧嘴,烧嘴使用寿命保证期为一年,美国休斯顿示范厂烧嘴使用寿命据说已达9500h以上。

(3)SCGP技术的特点

① 适合于气化原料煤的范围较宽 采用高温加压干粉煤气流床SCGP气化方法,拓宽了适应制取合成气原料煤的煤种,如褐煤、烟煤、无烟煤等各种煤均可使用,对煤的性质如:粒度、结焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。

② 成功地设计了膜式水冷壁气化炉 采用水冷壁气化炉,基本消除了频繁检修、更换炉内耐火衬里和耗费昂贵的弊端。同时单炉产气能力大,具有高效、大型化和长周期运行的显著特点。

③ SCGP技术具有较高的热效率 煤炭利用率高,碳转化率可达99%,其原料煤能量回收率高,80%~83%以合成气形式回收(即冷煤气效率),14%~16%以蒸汽形式回收。

④ 环境质量高 SCGP气化工艺,壳牌公司称它为“洁净煤”工艺,其生产的合成气是含甲烷量很低的高洁净合成气。在煤气化过程中,煤粉制备采用密闭系统,无粉尘排放;煤中灰分在气化炉排出时被转化为玻璃体颗粒,可作为道路建筑材料,不污染环境;合成气水洗排放液经汽提冷却后循环使用,汽提逐出的H2S气体送硫回收装置。

3)德国未来能源公司的GSP干粉煤加压气化工艺

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未来能源公司位于德国来比锡附近的弗来堡市(Freibarg),原为东德黑水泵煤气联合企业弗来堡燃料研究所。1980年建成两套粉煤加压气化装置:W100(处理煤量100-250kg/h),W500(处理煤量5-25t/h),1983年12月又建成一套大型粉煤加压气化装置,W30处理煤量30t/h称为GSP工艺。2004年从巴高克电力公司分离出来,并由瑞士SH公司收购以东德煤炭工业学院为依托加强开发煤的气化技术。公司1956年成立以来,最初开发固定床气化技术,70年代末开始流化床的研究工作,原料煤主要是含硫的褐煤。

(1)GSP干粉煤加压气化工艺流程

GSP气化工艺流程由①磨煤及干燥、②煤加压及进煤、③煤气化及合成气激冷、④渣水处理等几个工序组成。

GSP气化工艺的磨煤及干燥、煤加压及进煤工序和SCGP工艺相同;渣水处理工序和TGP水煤浆加压气化工艺相同;煤气化工序也和TGP工艺相似,不同之处在于它独特的气化炉设计。

(2)GSP气化炉

GSP气化炉为圆柱形结构(见右图),粉煤、蒸汽和氧气从炉顶喷嘴进入气化炉反应室,气化炉内周围装有水冷壁管,水压高于反应室压力。冷却盘管内侧装有密集的销钉,用以固定碳化硅涂层,涂层厚度约20mm。耐火涂层用水冷却,其表面温度低于液渣的流动温度,形成渣膜可以保护耐火层。

GSP水冷壁气化炉的特点: 2 环模水冷壁 2 无耐火砖

2 盘管内有温度达285℃冷却水 2 内涂薄耐火材料层

2 随着水冷壁降温,灰渣会固化在炉壁上,渣厚约5.5mm 2 该技术可以将炉壁温度控制在500度以下

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粒化渣溢流水压力水进口激冷水冷却夹套冷壁燃料烧嘴点火燃料气氧气+蒸汽压力水出口合成气

2 可以有效地延长气化炉寿命(寿命在10年以上)

(如果使用耐火砖,那么每隔12到20个月就需要更换一次) (3)GSP流化床煤气化工艺技术特点:

2 能高效生产富氢和一氧化碳的合成气,甲烷含量少,热值高 2 燃料可完全气化,不生成冷凝副产品,气体不含焦油、酚等污染物 2 液态排渣,熔融淬冷成透明状,硬度大对环境无污染 2 能气化劣质褐煤,也可气化硬煤和焦煤,煤种适应范围广 2 煤气化碳转化率高于99%

2 可处理高Cl的物料,原料适应性强 2 水管冷壁型气化炉,寿命长,维修工作量小 2 新型水冷气化喷咀,寿命长,效率高

2 流体上进下出,单喷咀,工艺有水冷激型、废锅型、混合型流程 4)多喷嘴对置粉煤加压气化技术

多喷嘴对置粉煤加压气化技术是在新型多喷嘴对置气化炉中试装置的基础上开发的,是对新型气化炉攻关成果的拓展和延伸。由鲁南化肥厂、华东理工大学、XXXX化学工程公司共同承担的《日投料30吨能力粉煤加压气化炉工业中试装置》项目,2001年11月被科技部列入了“十五”国家重点科技攻关项目。该项目已于2003年3月完成工程设计,2004年10月在鲁化建成并一次投料成功。于2004年12月6~8日,通过由科技部组织的国家72小时考核。装置运行良好,各项主要技术指标达到和超过设计要求。于2005年2月1日,通过由科技部组织的国家项目验收。项目试验的成功,可望使我国在煤化工气化整体技术水平处于国际先进水平,气化炉结构及工艺效果处于国际领先水平。考虑到该工艺目前还没有工业化装置,从日投煤30吨扩大到1000~2000吨的装置存在一定的风险,而且关键缺陷是气化炉燃烧室采用耐火砖,而不是水冷壁,耐火砖使用寿命短,生产成本高,效益低。要在xx使用鲁化干煤粉气化技术,必须解决水冷壁问题,但目前鲁化还没有开展此项工作,我们认为在xx使用鲁化干煤粉气化技术在时间衔接上存在问题,是不太合适的。所以暂不推荐此工艺。

5)BGL熔渣气化技术的特点

2与其它氧气为主的气化技术相比,BGL气化炉耗氧量较低。

2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。 2气化过程中无飞灰产生。 2气体成分中CO2含量低。

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