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化剂由气化炉底部通入
,
煤料与气化剂在气化炉内逆流接触 。
煤在气化炉内从上向下经过干燥层 、
干馏层 、
甲烷层 、
气化层
(
还
原层
)
、
氧化层和灰渣层
,
而气化剂从下至上进入煤料床层内
,
依
次被预热并与煤焦发生燃烧及气化反应
,
产生高温煤气的显热使
原料煤干馏和干燥
,
同时降低了出口煤气的温度
,
有利于后序煤
气的净化 。灰渣的显热预热了入炉的气化剂后
,
落入灰锁
,
间断性
的卸到渣箱内
,
定期排出 。液态排渣
Lurqi
炉
,
是通过降低汽
/
氧
比
,
控制炉温在灰渣熔点以上
,
使灰渣以熔融状态落在炉底急冷
箱内淬冷成渣粒
,
渣粒从急冷箱经渣锁排出 。液态排渣
Lurqi
炉
特别适合于气化高挥发分 、
低反应性的次烟煤
,
而固态排渣
Lurqi
炉又非常适合处理高灰 、
高灰熔融性及高反应性的煤
,
两者可相
互补充 。但鲁奇固态排渣气化炉在使用焦结性煤时
,
容易造成床
体阻塞
,
使气流不畅
,
煤气质量不稳定 。另外
,
由于煤在炉内需停
留
0
1
5
～
1h,
因而单炉气化容量无法设计很大 。产生的煤气因甲
烷含量较高
,
不适合生产合成气
,
适于生产城市煤气 。
图
1
Lurqi
气化工艺流程图
2
12 Texaco气化
[ 3 ]
德士古气化工艺是
20
世纪
80
年代煤气化的最新工艺之一
,
它是由美国德士古公司开发的以水煤浆为原料 、
液态排渣气流
床加压气化技术 。
1948
年在
Montebello
建成第一套
15 t/ d
的中
试装置
, 1958
年建立了
100 t/ d
的原形炉
,
操作压力为
2
1
8M Pa,
气
化剂为空气
,
生产合成气供合成氨用 。
Texaca
气化炉是目前商
业运 行 经 验 最 丰 富 的 气 流 床 气 化 工 艺
,
操 作 压 力 已 达 到
6
1
5M Pa,
单炉耗煤量已达到
2000 t/ d,
世界上有近
20
台
Texaco
运
行
,
其中中国就有
12
台
,
用于合成氨 、
甲醇或发电等 。
1993
年山
东鲁南化肥厂
( 1 + 1)
引用
Texaco
气化炉投产
,
随后渭河化肥厂
( 2 + 1)
、
上海焦化厂
( 3 + 1)
及淮南化工厂
( 2 + 1)
又引进
Texaco
气化技术 。除上海用于生产甲醇外
,
其他均用于生产合成氨 。
Texaco
气化工艺按出气化室高温煤气冷却方式的不同
,
可
分为激冷流程 、
废锅流程和混合型流程 。其典型激冷流程如图
2
。原料煤与水 、
添加剂 、
石灰石等经磨机研磨制成浓度为
60%
～
70%
的水煤浆
,
由煤浆泵加压后与高压氧气一起经烧嘴混合
后
,
呈雾状喷入气化炉燃烧室发生气化反应 。通过调节氧
/
煤浆
的比例
,
使炉内气化温度高于煤灰流动温度
( FT)
。在激冷流程
中
,
从气化室排出的高温煤气和熔渣经激冷环和下降管进入气
化炉激冷室底部
,
熔渣迅速固化
,
粗煤气被水饱和 。出气化炉的
粗煤气再经文丘里喷射器 、
洗涤塔除尘后进入后工序 。在废锅
流程中
,
高温煤气所含显热先经辐射锅炉降温除去溶渣后
,
再送
往对流锅炉进行余热回收 。而在混合型流程中
,
出气化室的高
温煤气先经辐射锅炉冷却
,
再用激冷水直接冷却 。混合型流程
热效率高且产品煤气中含充足水蒸汽
,
有利于后序的
CO
变换 。
这种流程非常适用于甲醇等化学品的生产 。
图
2
Texaco
工艺流程示意图
Texaco
气化工艺可用气化的原料范围比较宽
,
工艺技术成
熟 、
流程简单 、
过程控制安全可靠
,
操作弹性大
,
碳转化率高
,
粗
煤气质量好 、
可供选择的气化压力范围宽 、
单炉容量大 、
环境友
好等优点 。但是也存在一些缺点
:
气化炉内衬耐火砖 、
喷嘴使用
寿命短
,
需要备炉
,
不适宜长时间在低负荷下运行
,
水煤浆含水
量太高
,
使冷煤气效率和有效气体成分
( CO + H
2
)
偏低
,
氧耗 、
煤
耗均比干法气流床高 。
2
13 Shell气化
Shell
煤气化工艺简称
SCGP,
是由荷兰
Shell
国际石油公司
在
20
世纪
70
年代开始开发的新一代加压气流床粉煤气化技术
,
该气化技术直到上世纪末才进入商业化应用
,
是
21
世纪煤气化
的主要发展途径之一 。
Shell
公司于
1976
年在荷兰阿姆斯特丹建成了投煤量为
6 t/
d
的小试装置
,
先后试烧了近
30
个煤种 。
1978
年又在原联邦德
国的汉堡 —哈尔堡壳牌炼油厂内建设了一套日处理
150 t
煤的中
试装置
,
该装置成功地完成了一系列试验后
,
至
1983
年停止运
行
,
累计运行了
6100h (
包括
1000h
的连续运转
) ,
顺利完成了工
艺开发和过程优化的任务 。
1987
年
, Shell
公司在美国休斯敦建
成投煤量为
225
～
400 t/ d
的
SCGP - 1
示范装置
,
该装置气化压力
2
～
4M Pa,
干煤粉加料
,
一般碳转化率在
99% ,
冷煤气效率
80%
～
85% ,
热煤气效率超过
95% , 1993
年采用
Shell
煤气化工艺的
第一套大型工业化装置在荷兰布根伦
(Buggenum )
市的
D em kolec
建成 。用于
IGCC,
发电量为
253MW ,
气化能力为
2000 t/ d,
气化
压力为
2
1
8M Pa
。经过
3
年的示范运行后
,
于
1998
年
1
月
1
日正
式进入商业化运行
[ 4 ]
。自
2001
年壳牌公司与中石化在湖南岳
阳建第一个煤气化合资工厂以来
,
国内先后又有十多家企业引
进了
Shell
气化炉工艺 。
Shell
煤气化工艺从示范装置到大型工
业化装置均采用废锅流程 。该工艺典型流程如图
3
。原料煤经
破碎 、
干燥后进入磨煤机中被磨成粒度
90%
能通过
170
目筛孔
的煤粉
,
用氮气把煤粉从常压煤粉仓送到加压煤粉仓
,
再以较高
・
6
5
・
广州化工
2009年 37卷第 6期