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年产30万吨合成甲醇装置气化技术的选择和比较? 年产 30 万吨合成甲醇装置气化技术的选择和比较 煤化工的龙头是煤气化,煤气化技术的选择,有时直接决定了企业的生死存亡或者效益好坏,最典型的例子就是国内有名的三家大型煤制烯烃企业,采用了三种不同的煤气化技术,得到三种不同的结果。 目前成熟的高压粉煤气化技术从进料方式上可以分为干法(干粉进料)和湿法(水煤浆进料)。干法气化目前在国内应用较多的主要有 Shell 、 GSP 和航天炉;湿法气化目前在国内应用较多的主要 GE 、四喷嘴和清华炉。这些气化技术各有优缺点,就气化炉本身而言也有很多科研单位和应用单位对其优缺点、性能、使用情况进行了介绍和对比。由于合成甲醇工程是技术集成度很高的综合工程,涉及多个单元,尤其气化方式的不同会影响到原料制备、合成气净化、合成气变换等单元,因此仅仅从气化炉本身进行对比不尽全面,不尽合理。本文从合成甲醇整个流程上对干法气化和湿法气化的主要流程和消耗进行比较,以便从整个流程上对两种气化方法有更全面的认识,以便于气化技术的选择。 为便于比较,选用国内目前较成熟的工艺路线进行比较,干法气化流程为, 4.0MPa 气化,四段耐硫变换,低温甲醇洗,液氮洗,合成气压缩,合成甲醇。湿法气化流程为, 6.5MPa 气化,三段耐硫变换,低温甲醇洗,液氮洗,合成气压缩,合成甲醇。合成甲醇装置,两种气化技术均相同,故不作比较,仅对前面工序进行对比。 根据国内气化的典型结果,如采用发热量为 27.71MJ/kg 的煤进行干法气化,吨甲醇煤耗为 1353kg ,吨甲醇氧耗为 710Nm 3 ,因此: 表 1 氧耗和煤耗比较表 项目 湿法气化 干法气化 备注 吨甲醇煤耗 1492.1Kg 1353Kg 吨甲醇氧耗 783.0Nm 3 710Nm 3 以上比较的基础是相同煤种 2. 煤浆(粉)制备 2.1 干粉制备 干粉气化采用干磨,原料煤在微负压条件和热惰性气条件下,在磨煤机中进行磨粉和干燥,热惰性气由热风炉提供,采用加热的惰性气体进行干燥,通过惰性气体对煤粉进行吹扫,同时将蒸发出来的水分带走,惰性气体和煤粉在煤粉袋式 过滤器 中分离后,进入循环风机加压,部分气体放空,剩余部分通过热风炉加热后循环使用。如果煤中的水分过高,则必须采用两级干燥进行。 干粉一般控制含水量为 2% 左右,粒度要求大于 90 微米的小于 10% 、小于 5 微米的小于 10% 。 干粉制备主要消耗的物料有燃料气、工厂空气、氮气和电。 根据经验,制备一吨干煤粉的电耗为 30KW (根据煤种不同会有所不同),燃料气耗一般根据煤的含水量不同而不同,如 1 吨含水量为 10% 的煤种,在干燥时需消耗的能量为1000×(0.1-0.02)×2670÷0.7=373800KJ(燃料气能量利用率按70%计)。 干粉气化一般利用液化气、天然气、工厂废气或粗煤气燃烧产生热量进行干燥,如利用粗煤气进行干燥,则烘干1吨含水10%的煤,约需消耗粗煤气 35m 3 。干燥时温度控制非常关键,如果温度过高,极有可能发生燃烧、爆炸的事故。 2.2 水煤浆制备 水煤浆气化采用湿磨,原料煤通过煤称重给料机和水、添加剂一起加入磨煤机,磨机采用溢流式,合格的煤浆从磨机的出口流出,煤浆浓度一般为 58%~65% 。煤浆浓度一般和煤的内水有关,煤的内水越低,成浆性能越好,煤浆浓度越高。 水煤浆制备主要消耗的物料有水、添加剂和电。 添加剂的种类、添加量与煤种、水煤浆浓度,粒度等因素有关,通常通过试验确定,添加剂的加入量一般为煤浆量的 0.1 ~ 0.3 %。 根据经验,制备一吨水煤浆的电耗为 10 KW (根据煤种不同会有所不同)。 制浆用水可以采用工厂难以处理的废水。 表 2 煤浆(粉)制备比较表 项目 水煤浆气化 干粉气化 备注 主要消耗 吨浆电耗 10KW ,折吨粉电耗 16KW 吨粉电耗 30KW 煤浆浓度 62% 计 不需烘干 吨煤干燥耗能373800KJ 煤含水 10% 计 吨浆添加剂 1~3Kg 不需添加剂 安全性 水煤浆制备是在常温常压下操作,安全可靠性高。 粉煤制备是用可燃气体燃烧加热惰性气体来加热煤粉,挥发份易挥发,容易发生自燃、爆炸事故 环保 无废气排放 有废气排放 节水 可利用废水 将煤中的水蒸出,需在后工段以蒸汽或锅炉水的形式补充 3. 煤粉(浆)的加压和输送 3.1 干粉的加压和输送 如下图所示系统为干粉比较常用的一种加压输送简图,一个煤粉系统给多个煤粉烧嘴供料。来自干粉制备系统的煤粉首先进入煤粉储仓,然后进入煤粉锁斗,经加压后进入煤粉给料仓,煤粉锁斗和煤粉给料仓的排气进入煤粉装料袋滤器,其收集下来的煤粉再排入粉煤储仓。煤粉给料仓的下部有锥形的充气锥,通过高压氮气或二氧化碳气对充气锥进行充气,高压氮气(或二氧化碳)的流量和压力必须进行严格控制。 干煤粉输送过程中主要消耗的物料为高压氮气(或二氧化碳)和低压氮气,高压氮气(或二氧化碳)由氮气(或二氧化碳) 压缩机 提供。氮气(或二氧化碳)必须加热至 90 ℃以上。 目前干粉气化压力最高为 4.0MPa ,要求输送高压氮气(或二氧化碳)压力为 8.1MPa ,输送密度一般为 350~400Kg/m 3 ,从国内运行的经验来看,吨甲醇输送气电耗约 80KW (和煤种有关)。 为保持煤粉输送的稳定性,煤粉输送管线需采用蒸汽伴热。一般采用 0.5MPa 的低压蒸汽进行伴热。 3.2 水煤浆的加压和输送 来自煤浆制备的水煤浆进入煤浆槽,煤浆槽中的水煤浆通过煤浆搅拌器的搅拌保持悬浮,煤浆通过高压煤浆泵加压,进入水煤浆烧嘴。 煤浆输送主要通过煤浆泵进行输送,如采用 6.5MPa 气化,水煤浆压力一般为 7.0MPa ,吨甲醇电耗一般为 5KW 左右(和煤种有关)。 表 3 煤粉(浆)的加压和输送比较表 项目 湿法气化 干法气化 备注 主要消耗 吨甲醇电耗一般为 5KW 吨甲醇输送气电耗约 80KW 干法气化压力 4.0MPa ;湿法气化压力 6.5MPa 不需烘干 煤粉管线伴热吨甲醇耗蒸汽约 186Kg 高压氮气需加热至 90 ℃ 稳定性 水煤浆采用泵加压输送稳定性好,流量测量成熟,可以实现氧煤比自调 粉煤采用高压气密相输送,流量稳定性差,测量难度大; 操作性 采用变频调节,操作简单,可以实现氧煤比的自调 采用锁斗方式,需操作煤粉储仓、煤粉锁斗、煤粉给料仓的料位,依靠煤粉给料仓下部锥形的充气锥的充气量来调节入炉煤粉量,操作难度大,不能实现氧煤比的自调。 维修 水煤浆泵维修量小 干粉气化由于采用锁斗进料方式,经常进行充压、泄压操作,对阀门、管道的磨损较大,有些厂家还出现过煤粉锁斗煤复合板开裂、充气锥破损等事故,维修工作量大 环保 无废气排放 煤锁泄压时有废气排放 无辐射源 煤粉 测量仪 器有辐射 4. 进入气化炉的氧气和蒸汽 4.1 干法气化的氧气和蒸汽 对于 4.0MMPa 干法,气化炉必须加入 5.1MPa 的过热蒸汽,过热蒸汽一般在氧气管线上加入,过热蒸汽在加入氧气管线之前必须经过过滤,以过滤蒸汽中可能携带的> 10 微米的锈皮颗粒。蒸汽的加入量一般为吨甲醇 120Kg 左右 为了僻免蒸汽冷凝,氧气也必须经过预热,氧气一般采用气化炉的锅炉水预热到 180 ℃。 4.2 水煤浆气化的氧气和蒸汽 水煤浆气化不需加入蒸汽,氧气从空分过来后,不需任何处理直接加入气化炉。 表 4 进入气化炉的氧气和蒸汽比较表 项目 湿法气化 干法气化 备注 主要消耗 不需加蒸汽 吨甲醇耗蒸汽 120Kg 氧气不需预热 氧气需要预热至 180 ℃ 操作性 只需控制 O 2 /C 比 需控制 H 2 O/O 2 比和 O 2 /C 比,还需控制氧气和蒸汽的温度 查看更多 1个回答 . 5人已关注
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学校:龙岩学院 - 化学与材料工程系
地区:广东省
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