煤气化、合成及设备.docVIP

煤气化、合成及设备 1、煤制大型甲醇的典型流程由煤经煤气化制取合成气, 再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇煤与空分的氧气在煤气化炉内制得高CO含量的粗煤气经高温变换将CO 变换为H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比, 再经净化工序将多余的CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。由于煤制甲醇碳多氢少必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2) ＝2.00~2.05。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。上述八个工序中的气化和合成是个决定性的工序工艺。而空分、压缩和氢回收属于成熟的成套工艺包。其余的如变换净化及精馏均为常规设计。2 煤气化技术路线的选择2.1 煤气化的分类煤气化通常是按气化炉的形式来划分主要有三大类。2.2 大型装置推荐选用气流床煤气化2.2.1 固定床气化UGI煤气化炉、鲁奇煤气化炉对于大型煤制甲醇装置, 虽然常压固定床投资低, 但其必须使用块煤, 碳转化率低、能耗高、气化强度低、污水含焦油和酚, 处理复杂; 而加压鲁奇炉甲烷含量太高, 一般不宜选用2.2.2 流化床气化温克勒煤气化炉恩德炉较好的流化床气化炉, 都使炉膛内的物料和飞灰返回炉膛再燃烧。具有对煤种适应性较强, 燃烧效率较高, 对环保压力较小的优点。来有较大的发展, 我国也引进了美国能源部开发的U-Gas 炉。在此基础上还开发了常压的灰熔聚炉和FM1.6 型( 1mm~13mm) 的流化床气化炉。国内灰熔聚流化床, 有较好的发展前景, 也有试验和一定生产经验。但仍没有大型使用经验, 且在常压或接近于常压下生产, 生产强度低、能耗高、碳转化率只有88%~90%、气化温度略低, 即使投资较省, 但要在大型甲醇装置中推荐采用, 仍受一定限制。2.2.3 气流床气化K-T煤气化炉、德士古煤气化炉Shell炉） 流化床比固定床有较多的优点, 但气化温度不能更高, 要求煤具有高的反应性。气流床就是针对流化床的不足开发的先进气化技术。气流床气化具有以下的特点: (1)采用粒度＜0.2mm 的粉煤; (2)气化温度达1 400~1 600℃ , 对环保很有利, 没有酚、焦油, 有机硫很少, 且硫形态单一; (3)气化压力可达3.5 MPa~6.5MPa, 大大节省合成气的压缩功;(4)碳转化率高, 均大于95%, 能耗低; (5)气化强度大。但气流床投资均较前两者高得多, 尤其是Shell粉煤气化。可见, 大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。2.3 气流床煤气化选择目前常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种; 从高温煤气的冷却( 热回收) 流程分可分为废热锅炉和冷激式流程。2.3.1 干粉气流床代表性的干粉气流床技术有: Shell、德国未来能源公司的GSP 和Prenflo普伦弗洛技术。Shell 工艺是将原煤粉碎到0.09mm粒度, 水分干燥2%以下送入常压煤仓和加压煤仓。然后以氮气为载体用喷嘴输入气化炉, 喷嘴为4个或6个对称布置。氧气、蒸汽和粉煤在炉内反应温度超过1400~1600℃。熔渣沿水冷壁内衬里注入水溶而固化, 通过锁斗打出, 煤气和炭灰用循环冷煤气激冷到约900以免黏性灰渣带入废热锅炉。煤气冷到约300, 在一个特殊的除尘器, 分离炭灰再送入气化炉, 冷煤气(约40)送出气化装置。Shell气化工艺属废热锅炉流程GSP 气化流程中, 原煤磨到0.2mm 粒度, 水分干燥到2%以下送入气化炉, 并同烧嘴喷入的氧气在气化室进行燃烧和部分氧化反应。GSP 是单个烧嘴。粉煤载气是氮气还是CO2 可根据煤气用途而定。煤气和熔渣同向由下部出口导出并进入激冷室用水淬冷, 液渣固化为颗粒状排出。出气化炉的煤气温度为210~220℃的饱和煤气。GSP是冷激式热回收流程。Prenflo气化流程是K-T 炉的改进技术。进炉粉煤的粒度0.075mm( 200 目) , 输送载气为氮气, 烧嘴通常为2 个, 对喷嘴和飞灰向上进入废热锅炉, 经冷却后在旋风除尘器和洗涤塔除尘。该气化冷却流程兼有废热锅炉和水洗流程, 可保证煤气低的含尘量。干粉气流床气化的共同点: ( 1) 入炉煤是粒度为0.075mm~0.250mm, 水分小于2%的干粉煤; ( 2) 气化压力在3.5MPa~4.0MPa; ( 3) 干粉气流床气化反应式:2C + CO2 = 2CO + 246.4MJ (1) C + O2 = CO2 + 408.8MJ (2) C + H2O = CO + H2 -118.8MJ (3) 气化温度约1500。因此碳的转化率高, 气化反应中( 2) 式和( 3) 式的反应少, 煤气中CO 高, H2 较低相比这种煤气的热值较高。另外气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖, 炉衬的使