水煤气炉富氧、纯氧制气工艺流程

来源:煤气炉厂家    发布时间:2019-01-18 16:17 阅读

技术简介:
我国在煤气化领域中,气化方法有多种形式,有成功的经验,也有失败的教训。从上世纪60年代开始富氧气化技术在我国固定层煤气炉上开始成功的应用,在50多年中,多次出现大起大落。
六十年代末吉林化肥厂利用本厂空分富余的氧气在老的间歇造气炉上进行了富氧空气-蒸汽连续气化制取合成氨原料气取得成功,使单炉生产能力增加了一倍,效果十分明显。之后,淮南化肥厂采用同样的办法,利用自己的多余氧气在老系统中进行焦炭和白煤富氧连续气化试验,均取得成功。1998年黑龙江某化工厂建成一套年产十八万吨合成氨装置。它用焦炭为原料,七台φ3m富氧连续气化炉,配一套12000Nm3/h制氧设备,不但焦炭消耗低,总投资增加也较少。该装置1999年投入使用后效果很好,彻底改变了传统的间歇造气操作和管理,取得了初步成功。
 

  
气化原理与工艺特点:
在固定层煤气炉内,当富氧空气与煤炭然烧时产生放热反应的同时,蒸汽与灼热的煤炭产生吸热反应,两反应基本达到平衡时,气化过程便会连续平稳的进行。为了符合半水煤气成份的要求,一般将富氧空气中的O2 含量控制在47~52。富氧空气、蒸汽、煤炭的化学反应式如下:
C + O2 = CO2 + 40808KJ ①
2C + O2 = 2CO + 246.4KJ ②
C + O2 = 2CO – 165.7KJ ③
C + H2O = CO + H2– 118.8KJ ④
C + 2H2O = CO2+ 2H2 -75.2KJ ⑤
终生成气体达到半水煤气反应平衡
富氧空气与煤炭在氧化层内发生放热反应如式 ①和式 ②,以获得足够的热量供应还原层以反应式③、④、⑤ 进行,提高燃料层高度将有利于反应式③、④ 的发生,对降低半水煤气中的CO2 有好处 。
实现富氧连续气化后,由于取消了空气吹风阶段,减少了因吹风燃烧炭的损失,气体带出物减少和炉渣含炭量的降低等原因,使炭的利用率得到提高,煤耗有所降低。另外,由于气体空速低,可以应用小粒煤和型煤进行气化。
由于该技术是连续气化,炉温相对比较稳定,蒸汽分解率比空气间歇式气化要高。另外,因为高温煤气全部进入废锅,余热回收效果好,因副产蒸汽量增加,氨系统可以实现蒸汽自给﹝这是理论推算﹞。
 
 

气化工艺流程:
原料焦炭经破碎、筛分后,由皮带运输机送到煤气发生炉顶部焦炭料仓里,由加料斗经自动加焦机定时连续加入固定层煤气发生炉。蒸汽和富氧空气连续进入炉中,焦炭和富氧空气进行不完全燃烧产生大量的热量,温度升高,供蒸汽在炽热的炭中分解,制得半水煤气。
自空气鼓气机来的空气与空分系统来的99以上氧气同时进入混合罐混合成50~55左右的富氧空气,混合后的富氧空气与来自。
蒸汽过热器的蒸汽再次混合进入煤气发生炉炉底,混合气温度110—140℃从煤气发生炉底部来的富氧空气,蒸汽与炉中的碳反应生成半水煤气从炉顶出来进入废热锅炉,将半水煤气由约700℃(<750℃)降至280℃左右。经过过热蒸汽预热器再次回收热量后约170℃进入洗气箱,煤气洗涤塔将半水煤气冷却至35℃送往气柜,经缓冲后进入泡沫除尘器,经过泡沫除尘后送入电滤器将其焦油和灰尘脱除至3mg/m3(标)以下,送入煤气压缩系统。废锅付产2.5MPa蒸汽外送,造气炉夹套付产0.04MPa(表)蒸汽供造气自用。
 
气化与间歇气化比较:
富氧连续气化的优点
(1)煤种和粒度适应性广。不仅可以烧φ13~φ25的小粒煤,而且
适合烧机械强度较差的白煤或型煤。从所查文献来看,大部分企业用的都是焦炭,现阶段焦炭价格较高,很不划算。目前新投产的采用富氧气化的企业都已改为型煤制气。
(2)基本杜绝了由于吹风气放空带来的环境污染,环保效益明显。
(3)单炉生产能力大。与间歇气化比较,相同炉型单炉产气量可提高2倍(理论计算)。但是,从应用富氧气化炉的众多厂家来看,实际仅增加5~30。如:① 淮南化肥厂增加30。② 黑龙江化肥厂仅增加4。③ 武进化肥厂增加19。
(4)碳的转化率高,灰渣残炭质量分数可降低至7~12(河南平顶山飞行化工的灰渣含碳量小于10),而且煤气中的带出物明显减少。
(5)工艺简单、炉况稳定、便于操作、维修工作量小。由于气化过程为单纯的上吹,没有间歇气化的多阶段的切换,因此操作较为简单。由于没有频繁切换的阀门,维修工作量较少,维修费用降低。
(6)蒸汽分解率高,与间歇气化相比,蒸汽分解率可提高10(55左右)。
(7)由于采用连续气化,气体成分稳定,特别有利于整个生产系统的稳定。
(8)热利用率高,可副产中压蒸汽。
富氧连续气化工艺的主要缺陷
(1)虽然是连续气化,但仍是常压气化,不可能摆脱碳转化率低、能耗高的缺点。
(2) 煤气中氧含量超标,危害大。富氧连续气化所产生的煤气中,氧含量是比较低的,其体积分数一般只有0.2,但是由于富氧空气的氧含量较高,一旦气化不完全,会出现过氧速度快,煤气中氧浓度高,给后续工段带来极大的安全隐患。目前,生产过程中为了控制氧含量,采取的措施是提高煤气炉出口温度>550℃,这一措施又造成了原料煤消耗增高。
(3) 煤气中二氧化碳含量高。富氧连续气化生成的煤气中二氧化碳体积分数高达高达13~16,高可达到19.7。由于CO2 浓度过高,不但导致变换蒸汽消耗增大,给脱炭工序增加了负荷,而且影响到合成工序中压缩机运行效率,一般可降低10左右,必然造成电耗和压缩机维修费用增加。﹝此损失是无法估算的﹞。
(4) 煤气中一氧化碳含量高。富氧气化半水煤气中CO含量为:38~44。由于CO含量的增加,必然会影响变换工序中变换炉的负荷增

 

产品特点:
1、新型富氧、纯氧连续气化技术原料煤种适应性广,焦炭、无烟小粒煤、无烟块煤、型煤、半焦甚至烟煤都可以使用,尤其是市场价格比较低、含碳量比较低的劣质煤、半焦等在富、纯氧制气中更能得到显著的综合效益;
2、生产能力提高、节能降耗效果显著;

3、高效稳定、安全环保;

4、富氧连续气化取消了间隙制气的吹风阶段,避免了CO2、硫化物、氨氮的排放,极大地提高了环境保护能力;

5、CO+H2含量:72—84 (v/v),可作为化工原料气。

 

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