鲁奇气化项目部工艺_.ppt
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伊犁新天煤化工年产伊犁新天煤化工年产20亿天然气项目亿天然气项目气化装置生产工艺简介气化装置生产工艺简介气化项目部气化装置是整个天然气项目的龙头,其功能是将煤在气化炉内转化为粗煤气,并将粗煤气洗涤冷却,通过变换炉将部分CO变换为H2以满足甲烷合成所需要的气体比例(甲烷合成要求:
H2:
CO=3),产出的合格粗煤气送往净化装置进一步处理。
同时经过煤气水分离装置回收焦油,轻油等副产品,通过酚氨回收装置脱除酸性气体、氨、酚,以达到生化处理废水的要求,处理后的煤气水送生化装置进一步处理。
主要内容有以下几部分1:
工艺原理及工艺特点2:
生产流程3:
气化炉生产控制过程4:
主要消耗及产品一:
工艺原理及工艺特点一:
工艺原理及工艺特点气化装置区由以下五个工段组成1:
备煤2:
加压气化3:
变换冷却及煤锁气压缩4:
煤气水分离5:
酚氨回收流程简述如下加压气化变换冷却煤气水分离酚氨回收净化压缩气柜原料煤来自备煤蒸汽灰渣煤气水煤气水煤锁气焦油,轻油等去油罐粗酚、氨水污水处理68氧气1:
备煤原料煤来自距装置区3公里的4#矿,通过场外皮带输送进入8个煤储仓(其中气化5个,热电3个,每个煤储仓容积为一万吨,在供煤中断后可以满足加压气化装置3天的用煤量),生产经装置内输送系统送入热电站和加压气化使用。
气化系统输送能力为1000吨/小时;锅炉系统燃料煤的输送能力为410吨/小时,合计年消耗原煤663.69万吨。
气化炉顶部煤仓设计容量200m3,足够断煤时气化炉维持4小时持续供煤。
2:
碎煤加压气化煤气化的原理煤气化的原理温度温度冷却冷却原料煤原料煤煤气煤气压力压力净化净化干燥干燥热解热解气化气化燃烧燃烧物理化学基础物理化学基础煤气化化学反应煤气化化学反应lGasifierGaslCompositionl(Vol%)lH225-40lCO13-60lCO25-35lCH40-15lH2S0.2-1lCOS0-0.1lN20.5-4lAr0.2-1lNH3+HCN0-0.3lAsh/Slag/PMC+1/2O2COC+O2CO2C+CO22COC+H2OCO+H2C+2H2CH4CO+H2OH2+CO2CO+3H2CH4+H2OSH2S+COSNNH3+HCN碳碳氧气氧气蒸汽蒸汽鲁奇加压气化炉工艺原理鲁奇加压气化炉工艺原理鲁奇加压气化炉内生产工况如图所示,在实际的加压气化过程中,原料煤从气化炉的上部鲁奇加压气化炉内生产工况如图所示,在实际的加压气化过程中,原料煤从气化炉的上部加入,在炉内从上至下依次经过干燥、干馏、气化、燃烧、灰层等物理化学过程加入,在炉内从上至下依次经过干燥、干馏、气化、燃烧、灰层等物理化学过程加压气化原理:
加压气化原理:
压力下煤的气化在高温下受氧、水蒸汽、二氧化碳的作用,各种反应如下:
压力下煤的气化在高温下受氧、水蒸汽、二氧化碳的作用,各种反应如下:
碳与氧的反应:
碳与氧的反应:
C+O2=CO2+408.8MJ2C+O2=2CO+246.4MJCO2+C=2CO-162.4MJ2CO+O2=2CO2+570.24MJ碳与水蒸汽的反应:
碳与水蒸汽的反应:
C+H2O=CO+H2-118.8MJC+2H2O=CO2+2H2-75.2MJCO+H2O=CO2+H2+42.9MJ甲烷生成反应:
甲烷生成反应:
C+2H2=CH4+87.38MJCO+3H2=CH4+HOO+206.2MJO2H2O煤粉原料煤干馏产物CO+H2OCO2+H2C+2H2CH4Cox+H2CH4C+H2OCH4+CO2N2+H2NH3C+CO2COC+H2OCO+H2C+H2OCO2+H2C+H2OCH4+CO2C+O2CO2C+H2OCH4+CO2干燥层干馏层甲烷层气化层燃烧层灰渣层准备段气化段气化炉中过程灰渣CH4COCO2H2CH4CO2NH3焦油CNHMH2S气化过程示意图气化过程示意图碎煤加压气化工艺技术特点碎煤加压气化工艺技术特点(鲁奇)加压气化是自热式、逆流移动床、固态排渣的生产工艺,气化过程所需要的热量靠煤的部分燃烧来供给。
气化炉是双层壁压力容器,夹套由中压锅炉水保持液位,操作期间,热量传递到夹套,在此产生略高于气化炉操作压力下的饱和蒸汽,此蒸汽返回作气化剂,从而减少了外供的过热蒸汽供给量。
煤进入气化炉后首先受热干燥脱去水分,随着燃料层的移动进入干馏层,在此煤中挥发份受热后逸出,热解后的煤焦质在气化层与上升的气体发生气化反应,从而产生以CO2、CO、H2、CH4为主要成份的粗煤气。
碎煤加压气化的优缺点:
碎煤加压气化的优缺点:
优点:
优点:
(1)技术成熟,氧耗较低;技术成熟,氧耗较低;
(2)气化节省动力,气化节省动力,生产能力较大;生产能力较大;(3)可以气化劣质煤;可以气化劣质煤;(4)生产自动化程度高生产自动化程度高。
缺点:
缺点:
(1)蒸汽分解率低,蒸汽分解率低,气化过程的热效率有所降低气化过程的热效率有所降低;
(2)气化炉有复杂的传动机构,易损件多,设备检修频繁;气化炉有复杂的传动机构,易损件多,设备检修频繁;(3)废水量大,废水处理复杂;废水量大,废水处理复杂;(4)只能气化小块煤。
只能气化小块煤。
煤质要求:
煤质要求:
(1)需块煤(一般入炉煤在需块煤(一般入炉煤在550mm之间);之间);
(2)灰熔融性软化温度大于灰熔融性软化温度大于1200;(3)除强粘结性煤外都能气化。
除强粘结性煤外都能气化。
与气化工艺有关的技术指标1:
气化强度:
气化强度:
气化强度是指单位时间内,单位横截面积上气化的原料煤量,以(M2.h)表示。
在实际生产中气化强度常以单位时间,单位横截面积上的粗煤气量来表示M3(标).h,影响气化强度的因素较多,原料煤的性质(煤种粒度)和气化过程的操作条件(压力、温度、汽氧比等)均对气化强度有较大影响。
2:
气化能力:
气化能力:
气化能力即气化炉的生产能力,即单位时间内入炉煤的气化量,用h表示,在实际生产中,生产能力通常以生产量表示,即D=FgD-单位时间生产的粗煤气量m3hg-气化炉以产气量表示的气化强度m3hF-气化炉横截面积与气化工艺有关的技术指标3:
煤气产率:
煤气产率:
煤气产率指单位质量的燃料气化后所得到的煤气量。
影响煤气产率的因素:
(1)对同类原煤,可燃组分越高,煤气产率越高。
(2)在原料的可燃组分中,固定碳含量越高,则煤气产率越高。
(3)煤气带出物及灰渣中残余残量增加,煤气产率下降。
4:
气化效率:
气化效率:
煤气化后生成煤气的热量与为制取煤气所消耗的煤的热量之比,称为气化效率。
碎煤加压气化炉的发展过程碎煤加压气化炉的发展过程第一代第一代MARKIMARKI直径直径26002600mmmm单炉产气量单炉产气量500050008000Nm3/h19398000Nm3/h1939年建成年建成投产投产内衬内衬边置灰锁边置灰锁气化剂中空主轴进入气化剂中空主轴进入密密封限制了生产强度的提高封限制了生产强度的提高平型炉篦平型炉篦第二代第二代MARKIIMARKII(2.62.63.7m3.7m,产气量,产气量32000-4500032000-45000Nm3/hNm3/h)搅拌破粘装置搅拌破粘装置塔型炉篦进气量大均匀塔型炉篦进气量大均匀炉篦传动改为侧向传动炉篦传动改为侧向传动灰锁改在炉体下部正中,灰锁改在炉体下部正中,下灰下灰n第三代第三代MARKIIIMARKIII(我们采用的炉型)我们采用的炉型)(直径(直径3.8m;3.8m;单炉产气量单炉产气量35000-5000035000-50000Nm3/hNm3/h)改进了煤分布器和破粘装置改进了煤分布器和破粘装置改进多层炉篦改进多层炉篦改进了传动机构和控制系统改进了传动机构和控制系统nBGLBGL气化炉气化炉(单炉产气(单炉产气75000Nm3/h75000Nm3/h)去掉炉蓖改为喷去掉炉蓖改为喷嘴嘴增加内衬里增加内衬里液态排渣液态排渣本装置采用第三代鲁奇气化炉,气化炉结构如本装置采用第三代鲁奇气化炉,气化炉结构如下下:
炉体夹套炉篦灰锁煤锁洗涤冷却器
(1)煤锁煤通过煤锁由常压系统间歇地加入煤通过煤锁由常压系统间歇地加入到气化炉内,容积到气化炉内,容积18.7m18.7m33,设计压,设计压力力4.6MPa4.6MPa,设计温度,设计温度250-350250-350,操作温度,操作温度20-15020-150。
采用上下阀。
采用上下阀门加煤形式。
高负荷时每小时向气门加煤形式。
高负荷时每小时向气化炉加煤化炉加煤3355次,每次加煤时间约次,每次加煤时间约8-10min8-10min。
采用液压操作系统,驱动底部、顶采用液压操作系统,驱动底部、顶部锥形阀和泄压阀部锥形阀和泄压阀控制系统:
自动可控电子程序装置,控制系统:
自动可控电子程序装置,可以实现自动、半自动、手动可以实现自动、半自动、手动煤锁循环过程:
煤由煤斗加入煤锁煤锁循环过程:
煤由煤斗加入煤锁充压;向气化炉加煤;煤锁泄压;充压;向气化炉加煤;煤锁泄压;开始新的加煤循环开始新的加煤循环
(2)气化炉炉体操作压力操作压力4.11MPa4.11MPa气化炉外径气化炉外径4000mm4000mm外壳壁厚外壳壁厚60mm60mm设计压力设计压力4.6MPa4.6MPa设计温度设计温度260260气化炉内径气化炉内径3848mm3848mm内壁厚内壁厚30mm30mm设计外压设计外压0.25MPa0.25MPa炉高炉高HH13000mm13000mm。
(3)炉篦炉底宝塔型炉篦,四层相炉底宝塔型炉篦,四层相叠而成,转速叠而成,转速0012r12rhh(正常转速正常转速334r4rh)h),炉,炉蓖缝隙出口气化剂速度蓖缝隙出口气化剂速度5m5mss四只塔形分布器,气四只塔形分布器,气量分布自下而上分别为量分布自下而上分别为4040、3030、2020、1010采用液压或电机操作系统采用液压或电机操作系统驱动驱动控制系统:
采用程序控制,控制系统:
采用程序控制,可以实现自动、手动可以实现自动、手动(4)灰锁结构和煤锁相似,也是上结构和煤锁相似,也是上下阀形式容积下阀形式容积13.2m13.2m33,设,设计压力计压力4.6MPa4.6MPa,设计温度,设计温度470470,操作温度,操作温度400400采用液压操作系统,驱动采用液压操作系统,驱动底部、顶部锥形阀和泄压底部、顶部锥形阀和泄压阀阀控制系统:
采用程序控制,控制系统:
采用程序控制,可以实现自动、半自动、可以实现自动、半自动、手动手动灰锁循环过程:
灰由气化灰锁循环过程:
灰由气化炉排入灰锁;灰锁泄压;炉排入灰锁;灰锁泄压;排灰;充压;接灰;开始排灰;充压;接灰;开始新的排灰循环。
新的排灰循环。
3:
变换冷却及煤锁气压缩变换冷却工段的主要任务是将加压气化来的粗煤气中的CO部分变换为H2,以满足甲烷合成对原料气H2/CO=3的要求,同时利用变换反应放出的热量,副产低压蒸汽,预热脱盐水、低压锅炉给水,实现热量梯级利用,提高能量的利用效率。
变换反应的原理:
CO+H2OCO2+H2(放热)煤锁气压缩装置本装置气化炉较多,从煤锁泄压释放出的粗煤气总量约33576Nm3/h,相当于单台气化炉80%的煤气产量,直接放火炬燃烧非常浪费,必须加以回收利用。
本着高效节能的原则,设置煤锁气气柜和煤锁气压缩装置,回收这部分粗煤气。
本装置设置两套煤锁气气柜3000m3湿式气柜。
压缩机为五级压缩,设计压力4.0Mpa。
经压缩后煤气并入变换装置终冷器前的粗煤气管线,进行冷却分离。
4:
煤气水分离煤气水分离装置接收来自加压气化、变换冷却以及低温甲醇洗装置产生的煤气废水,废水成分复杂,含有大量的二氧化碳、硫化氢、焦油、酚、氨、灰尘等多种杂质。
必须经过处理,否则直接影响后续酚回收装置的处理效果,所以,在煤气水分离装置先除掉大部分的酸性气体、油类、尘等物质,一方面回收了废水中的焦油等副产品;另一方面也使废水能够满足酚回收生产要求。
煤气水分离装置的工艺原理:
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