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壳牌煤气化. 大唐国际年产 47 万吨稀烃项目. 煤的成因. 煤的形成. 煤的分类. 煤的种类及用途. 煤气化反应. 全球煤气化的发展. 1000℃ 时煤气组成. 3MPa 下煤气组成. 煤气化分类. 三种煤气化工艺的比较.
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壳牌煤气化 大唐国际年产47万吨稀烃项目
三种煤气化工艺的比较 • 煤气化技术视炉内气－固状态和运动形式，主要分为三大类∶以块煤（10～50ｍｍ）为原料的固定床；以碎煤（小于6ｍｍ）为原料的流化床；以粉煤（小于0.1ｍｍ）为原料的气流床。为提高单炉能力和降低能耗，现代气化炉均在适当的压力（1.5～4.5MPa）下运行，相应地出现了增压固定床、增压流化床和增压气流床技术。我国绝大多数正在运行的气化炉仍为水煤气或半水煤气固定床。 • 1.固定床气化工艺 先进的固定床气化工艺以鲁奇移动床加压气化为代表，其主要优点包括：可以使用劣质煤气化；加压气化生产能力高；氧耗量低，是目前三类气化方法中氧耗量最低的方法；鲁奇炉是逆向气化，煤在炉内停留时间长达1ｈ，反应炉的操作温度和炉出口煤气温度低，碳效率高、气化效率高。虽然鲁苛气化工艺优点很多，但由于固定床气化只能以不粘块煤为原料，不仅原料昂贵，气化强度低，而且气－固逆流换热，粗煤气中含酚类、焦油等较多，使净化流程加长，增加了投资和成本。 • 2.气流床气化工艺 德士古炉、K-T炉、壳脾炉，以粉煤为原料的气流床在极高温度下运符（1300-1500℃），气化强度极高，单炉能力己达2500.煤／日，我国进口的德士古炉也达400~700煤／日，气体中不含焦油、酚类，非常适合化工生产和先进发电系统的要求。 气流床气化工艺的优点包括.煤种适应范围较宽，水煤浆气化炉一般情况下不宜气化褐煤（成浆困难），工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成，制氢和联合循环发电等.气化压力高，生产能力高.不污染环境，三废处理较方便。该工艺缺点是，高温气化为使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔点低（小于1300℃），含灰量低（低于10％-15％），否则需加人助熔剂（CaO或Fe2O3）并增加运行成本。这一点特别不利于我国煤种的使用。此外，高温气化炉耐火材料和喷嘴均在高温下工作，寿命短、价格昂贵、投资高，气化炉在高温运行，氧耗高，也提高了煤气生产成本。 • 3.流化床气化工艺 鉴于以上原因，使用碎煤为原料的流化床技术一直受到国内外的关注。德国发挥了其既有传统，开发出高温温克勒气化炉，美国正努力发展以流化床气化和燃烧相结合的高效工艺（如Hybrid例工艺），预期可获得最良好的系统效率。流化床气化以空气或氧气或富氧和蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，气固两相充分混合接触，在部分燃烧产生的高温下进行煤的气化。其工艺流程包括各煤、进料、供气、气化、除尘、废热回收等系统，将原煤破碎至8ｍｍ以下，烘干后进人进煤系统，再经螺旋加料器加人气化炉内，在炉内与经过预热的气化剂（氧气／蒸汽或空气／蒸汽）发生气化反应，携带细颗粒的粗煤气由气化炉逸出，在旋风分离器中分离出较粗的颗粒并返回气化炉，除去粉尘的煤气经废热回收系统进人水洗塔使煤气最终冷却和除尘。
SHELL煤气化工艺主要特点： • ——采用干煤粉进料，加压氮气或二氧化碳气输送，连续性好，气化炉操作稳定，煤种适应性广，从烟煤、无烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的活性没有要求，对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺可以更宽。对于高灰份、高水份、含硫量高的煤种也同样适应。 • ——气化温度约1400～1600℃，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。 • ——氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低15～25%，因而可减少与之配套的空分装置投资。 • ——单炉生产能力大，目前工业化生产运行气化压力为3.0MPa，日处理煤量已达2000吨。 • ——热效率高，冷煤气效率可达到81～83%（德士古工艺的冷煤气效率约为75%），其余15%热能被回收为中压或高压蒸汽，总的热效率约为98%左右。 • ——气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。 • ——气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。SHELL公司气化烧嘴寿命大于8000小时，Demkolec电厂使用烧嘴4年中未出现问题，气化操作采用先进的控制系统，设有必要的安全联锁，使气化操作处于安全的最佳状态下运行。 • ——炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理。
壳牌中国煤气化特许生产点 岳阳中石化壳牌煤气化有限公司 日投煤量2000吨，用于生产合成氨* 2001年 湖北双环化工集团有限公司 日投煤量900吨，用于生产合成氨 2001年 柳州化工股份有限公司 日投煤量1200吨，用于生产合成氨 2001年 中石化湖北化肥分公司 日投煤量2000吨，用于生产合成氨 2003年 中石化安庆分公司 日投煤量2000吨，用于生产合成氨 2003年 云南天安化工有限公司 日投煤量2000吨，用于生产合成氨 2003年 云南沾化有限责任公司 日投煤量2000吨，用于生产合成氨 2003年 大化集团有限责任公司 日投煤量2000吨，用于生产甲醇 2004年 永城煤电（集团）有限责任公司 日投煤量2000吨，用于生产甲醇 2004年 中国神华煤制油有限公司 日投煤量2x2000吨，用于制氢 2004年 *壳牌与中石化的合资企业，双方各持股50%。 1 2 3 4 5 10 8 6 7 9 8 5 2 4 1 9 7 10 6 3
达到炉压 泄压到常压 进入煤烧嘴5.79Kg/S
循环气压缩机53.3Kg/s 反应温度1500℃ 点火烧嘴 开工烧嘴 氧气3.7Kg/s 粉煤5.79Kg/S 煤烧嘴 中压循环水泵 合成气去干法除尘 F:111.25Kg/s T:340℃ P:4.12Mpa
充到炉压 泄到常压
去三合一工段 去循环气压缩机 F:111.25Kg/s T:340℃ P:4.12Mpa 合成气来自于REG 去飞灰处理 去飞灰处理 C-16.1
来自飞灰处理系统 V-1512 泄压0.6MPa 充到炉压 泄压到0.6MPa 充压到炉压 泄到常压 泄到常压 V-1504 V-1514 称重达到设定 称重达到设定 充压0.6MPa 充压到0.6PMa 排空 排空后 达到设定值后 V-1502 V-1515 V-1515 到达设定值后 V-1517 排空后 排空后 达到设定值后 V-1508 V-1518 到达设定值后 卡车 排空后 排空后
一氧化碳变换反应 • 一氧化碳与水蒸气的变换反应可用下式表示： • CO＋H2O＝CO2＋H2＋Q • 在1atm，25℃时，1molCO与水蒸气完全反应，Q为292KJ/mol • 刘易斯－兰德尔反应热公式如下： • △H＝9750＋1.81-4.45T-3T2+13.6×10－6T3 • 反应的特点是可逆，放热，反应前后气体体积不变，且反应速度比较慢，必需使用催化剂才可满足工业化要求的反应速度。 • 式中△H————反应热，cal/mol; • T————绝对温度，K。
