德士古煤气化工艺和炉型的选择
煤炭气化方法—德士古气化工艺流程及工艺条件和气化指标(煤气化技术课件)
在加压下操作，可 配合不同合成工艺
进行等压操作
三废排放有 害物质少
气化炉结 构简单
碳转化率高
合成气质量好 煤种适应较广
优点
单炉产气能力大 开停车方便
需助溶剂 氧耗高 粉碎耗能大
需热备用炉
气化炉耐火材 料寿命短
缺点
工艺烧嘴寿命短
除褐煤因煤浆浓度 低不宜作原料外， 高灰分煤也不适用， 因难于磨碎和氧耗 太高
③氧煤比:提高氧煤比可使碳的转化率明显上升。
P214
图 氧煤比与气化温度的关系
气化压力2.45MPa（表压）；入炉煤量 （干）1.00~1.05t/h；煤浆质量分数为 60%；铜川煤
图 氧煤比与碳转化率的关系
气化压力2.45MPa（表压）； 气化温度 1380℃；入炉煤量（干）1.00~1.05t/h； 煤浆质量分数为60%
专业类：化工技术
知识点
1 2
+ -结构
O2 冷却水入口
喷嘴 冷却水出口 气化炉
耐火砖衬
水入口 渣出口
图 德士古气化炉
气化炉为一直立圆筒形钢制耐压容 器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材 料，以防热渣和粗煤气的侵蚀。 气化炉近似绝热容器，故热损失 很少。
炉内无结构件，维修简单，运行 可靠性高。
• 由于高温下反应，有相当多的热量 随煤气以显热的形式存在。因此煤 气化的经济性必然与副产蒸汽相联 系。
采用废热锅炉的 间接冷却法
辐射式废热锅炉
对流式废热锅炉
700℃
300℃
进一步冷却至300℃，回收显热和 生产蒸汽。
熔渣粒固化、分离，落入下面的 淬冷水池，后经闭锁渣斗排出。
③煤气的冷却净化及三废处理
④气化压力
德士古气化工艺流程
德士古气化工艺流程
德士古天然气田位于新疆博尔塔拉蒙古自治州,是我国迄今发现的单一气田储量最大的气田之一。
德士古气田的开发利用面临挑战,其中之一是天然气中的乙硫醇(2)含量较高,需要进行脱硫处理。
为实现德士古气的高效利用,设计了以下气化工艺流程:
1. 预处理:原料气先进入氨洗涤塔,用少量的氨水吸收天然气中的2和2。
2. 脱硫:脱除大部分2。
预处理后的天然气进入克劳斯反应器,在催化剂和温度的条件下,2与2发生克劳斯反应生成元素硫。
硫通过过滤分离后回收。
3. 脱碳:进一步除去残余2。
气体进入氨-甲醇混合液洗涤塔,2被吸收液吸收。
富氨溶液进入再生塔释放2,2通过压缩回收,氨溶液循环利用。
4. 脱水:天然气进入分子筛脱水塔,去除气体中的水分。
5. 气化工艺:干燥的天然气进入改造的燃气轮机进行发电,余气进入甲烷汽提装置提纯甲烷。
提纯后的甲烷可用于合成氨、甲醇等下游产品。
6. 尾气处理:生产过程中的尾气和废气,经收集后送入燃烧炉销毁处理。
以上是德士古气化工艺的简要流程,通过对天然气的预处理、脱硫、
脱碳、脱水等步骤,实现天然气的综合高效利用。
德士古气化炉工艺
德士古气化炉工艺-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII一、德士古(TEXACO)气化法德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。
德士古气化炉由美国德士古石油公司所属的德士古开发公司在1946年研制成功的。
1953年第一台德士古重油气化工业装置投产。
在此基础上，1956年开始开发煤的气化。
本世纪70年代初期发生世界性能源危机，美国能源部制订了煤液化开发计划，于是，德士古公司据此在加利福尼亚州蒙特贝洛(Moutebello)研究所建设了日处理15t的德士古气化装置，用于试烧煤和煤液化残渣。
联邦德国鲁尔化学公司(Ruhrchemie)和鲁尔煤炭公司l(R1flhrkohie)取得德士古气化专利，于1977年在奥伯豪森一霍尔顿(Oberl!fausezi-Hoiten)建成目处理煤150t的示范工厂。
此后，德士古气化技术得到了迅速发展。
目前国外共有一套中试装置，三套示范装置和四套生产装置，见下表。
除这些已建成的装置外，还有一些装置在设计或计划之中。
德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速、开发最成功的一个，并已实现工业化。
(一)德士吉气化的基本原理和德士古气化炉德士古水煤浆加压气化过程属于气流床疏相并流反应。
德士吉气化炉的结构如下图所示。
水煤浆通过喷嘴在高速氧气流的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。
氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐衬作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放。
煤气和饱和蒸气进入煤气冷却净化系统。
气化炉是一直立圆筒形钢制受压容器，炉膛内壁衬以高质量的耐火材料，以防止热渣和热粗煤气的侵蚀。
煤气化工艺和炉型的选择
第 23 卷 第 6 期
煤气化工艺和炉型的选择
陈广智
(山东德州恒升化工集团 ,山东德州 ,253024)
摘要 介绍几种煤气化工艺的特点 ,分析新建大化肥国产化采用德士古技术的优势 ,并对德士古的气化 压力 、选型作分析 ,确定气化炉的型式 。
1 煤气化工艺的选择 以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有
4 种 :德士古水煤浆气化 、谢尔粉煤气化 、鲁奇碎 煤气化和 UGI 常压气化 。
UGI 常压气化技术成熟 ,工艺可靠 ,但必须使 用无烟块煤 ,设备能力低 ,三废量大等缺点 ,不能 满足大型化的要求 。鲁奇气化技术虽然技术成 熟 ,在我国已有大型化装置运转 ,但其最大缺点是 气化温度低 ,产生的苯 、酚 、焦油 、废水等有害物质 难以处理 ,污染大 ,原料可利用率低 ,粗合成气中 甲烷含量高 ,只适于作城市煤气 ,不宜作合成气 。 谢尔干粉煤气化技术 ,虽然炭转化率高 ,有效气体 成分高 ,水冷壁寿命为 25 年 ,喷嘴设计寿命为 1 年 ;但由于是干粉进料 ,气化压力不能太高 ,操作 有一定难度 ,目前世界上工业装置只有 1 套生产 粗煤气用于联合循环发电 ,另外该技术全面依赖 进口 ,关键设备国内不能制造 ,技术支撑率较低 ,
615MPa 空分装置需选用内压缩流程 ,由液氧 泵加压 ,对于气化和空分两个工序的国产化难度 略大 , 有 的 技 术 和 设 备 制 造 有 一 定 难 度 ; 而 410MPa 气化 ,空分选用外压流程 ,由离心式氧压 机加压供氧 ,空分装置投资相对较低 。综合工厂 能耗和对渭河化肥厂在生产中更换国产部件以及 对设备制造厂家的了解 ,615MPa 气化设备国产化 是完全可能的 ,所以气化选择 615MPa 压力 。
德士古煤气化技术及工艺流程
德士古煤气化技术及工艺流程德士古公司Texaco Inc德士古公司1902年成立于美国得克萨斯州的休斯敦，原名为得克萨斯公司，1959年改为Texaco(德士古)。
德士古公司是世界著名的跨国石油公司之一，主要从事石油和天然气的勘探、生产、炼制、运输和销售。
德士古的几个主要子公司情况如下：德士古美国公司(TEXACO U.S.A.)负责在美国的勘探、生产、炼制以及石油和油品的运输和销售。
德士古欧洲公司(TEXACO.EUROPE)负责在欧洲国家的勘探、生产、提炼和销售业务。
德士古中东/远东公司(TEXACO MIDDLE EAST FAR EAST)负责在沙特和印尼及该地区其他一些产油国的原油生产与供应活动。
加德士石油公司(Caltex Petroleum Corp.)负责在亚洲、东非及环太平洋地区55个国家的石油加工和销售业务，是德士古与谢夫隆公司的合资公司，德士古拥有加德士公司50%的股份。
加德士公司的炼油和销售活动遍及60多个国家，主要分布在苏伊士以东地区。
Texaco德士古煤气化技术Texaco-德士古煤气化技术的气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，但在IGCC发电项目的，也采用废锅流程。
单炉容量目前最大可达日投煤量2000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。
中国引进德士古煤气化技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，目前已有十来家使用德士古煤气化技术。
有着30年应用经验的德士古煤气化技术在中国应用也十几年了，是较成熟的煤气化技术。
从技术的掌握和操作的熟练，设备的国产化和配套的耐火材料的制造都有较大优势。
德士古煤气化技术的主要优点是水煤浆带来的，即较容易把压力升上去。
如南化的气化炉压力达到了8.4MPa，这样就可能实现不需压缩直接合成甲醇，节省了压缩能耗。
德士古煤气化技术的缺点也跟水煤浆有关，水煤浆中含有40%的水，使它的热值降低。
煤气化压力和炉型的选择
·15·
采用 6. 5 MPa 气化具有以下优点： ( 1 ) 气化压力高，煤气中有效气量略有下降，氧 气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于 0. 2% ，影响甚微。但气化反应是体积增大的反应， 压缩 1. 0 m3 的氧气，相当于压缩 3. 1 m3 的煤气效 果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备 体积，使布置更为紧凑； ( 2 ) 6. 5 MPa 气化时气化炉为 2 台，而 4. 0 MPa 气化则需 3 台，比后者设备减少 17 台，不仅减少了 设备投资，而且减少了日常维护管理的作业量； ( 3 ) 压力提高后，有利于降低净化工序后能耗， 以低温甲醇洗为例，用电下降 15% ，冷冻量节约 28% ； ( 4 ) 6. 5 MPa 气化相对于 4. 0 MPa 气化总的压 缩功耗减少，据计算每吨氨电耗下降 70 kWh。 6. 5 MPa 气化的不足，空分装置需选用内压缩 流程，由液氧泵加压，对于气化和空分两个工序的国 产化难度略大，有的技术和设备制造有一定难度；而 4. 0 MPa 气化，空分选用外压流程，由离心式氧压机 加压供氧，空分装置投资相对较低。综合整个工厂 的能耗和对渭南化肥厂在生产中更换国产部件以及 我们对设备制造厂家的了解，我们认为 6. 5 MPa 气 化设备国产化是完全可能的，所以压力选择 6. 5 MPa。
,,+
,,,,,,,+
·14·
,,,,,,,+
工艺与设备
陈广智 煤气化压力和炉型的选择
,,+
煤气化压力和炉型的选择
陈广智
( 山东德州恒升化工集团，山东德州 253024 )
摘要 简要介绍了煤气化的几种工艺，分析了新建大化肥国产化采用德士古 技术的优势，并对德士古的气化压力、选型作了分析，确定了气化炉的型式。 关键词 德士古 煤 气化 压力
德士古水煤浆气化炉简介
德士古水煤浆气化炉简介德士古水煤浆气化炉一、简介我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。
由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。
目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。
随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。
传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说用煤行业的“三高一低”。
随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。
煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。
由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。
煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。
煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展。
随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。
其中煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。
德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。
它是由美国德士古石油公司下属德士古开发公司在以重油和天然气为原料制造合成气的德士古工艺基础上开发成功的。
第一套日处理15t煤的中试装置于1948年在美国建成，试验了20种固体燃料，包括褐煤、烟煤、无烟煤、煤液化半焦以及石油焦等。
1956年在美国摩根城(MorganTown)又建立了日处理100t煤、操作压力为2．8MPa的德士古炉。
目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。
它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。
德士古水煤浆加压气化说明
德士古水煤浆加压气化属于先进的第二代煤气化技术。
炉型主要分为激冷型和废热锅炉型，国内引进的鲁南、渭河、上海焦化、淮南等几套德士古煤气化装置均采用激冷型气化炉。
从厂家运行的实际情况来看，都存在着合成气偏流问题，现就此作简明介绍，仅供有关技术人员和操作人员参考。
1 工艺过程简述德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是用高压煤浆泵将煤浆送入烧嘴，同时将来自空分的高压氧也送入烧嘴，氧走烧嘴的外环隙和中心管，煤浆走内环隙，二者一起由烧嘴喷入气化炉中，充分混合雾化，在1350～1400 ℃温度下进行气化反应，生成的高温合成气和熔融渣一起流经渣口，激冷环、下降管，进入激冷室的激冷水中。
高温合成气和熔融渣与激冷水直接接触激冷，激冷的目的是将高温气体直接冷却到该压力下的饱和蒸汽温度，将熔融渣冷却后沉积，实现气渣分离。
分离出的渣经破渣机，通过锁斗定期排入渣池，由捞渣机捞出装车外运。
激冷水是由激冷水泵从洗涤塔抽出，送入激冷环，并沿下降管内壁旋转均匀分布下流。
激冷水在下降管内壁形成的水膜，不仅避免高温气流及熔渣与下降管内壁直接接触而保护下降管，同时也逐渐降低气体温度。
在激冷水中激冷后的合成气沿下降管和上升管的环隙空间均匀鼓泡上升，出激冷室后，经文丘里洗涤器和洗摘要：结合渭化德士古气化装置运行实际情况，从加强原料煤质量管理，选择适当的操作温度和抓好备炉工作等3方面论述了德士古气化炉稳定运行的要点。
关键词：德士古煤气化炉稳定运行要点我厂德士古水煤浆气化装置是目前国内运行中压力等级最高的一套装置，它的长周期稳定运行，不仅可以使我集团公司的生产水平再上新台阶，同时也为我国的煤化工发展提供有益借鉴。
结合我公司实际运行情况及本人多年操作经验，仅就德士古气化炉稳定运行的要点浅谈一下笔者的看法。
1.加强原料煤的质量管理，提高煤浆浓度为了进一步提高气化炉的生产能力，实现气化炉长周期，安全稳定运行，并达到高产、优质、低耗之目的。
首先要加强煤的质量管理，固定碳、化学活性、机械强度、热稳定性、灰熔点等指标入厂前要严格把关，力求提高；尽量降低硫份、灰分等杂质的含量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
德士古煤气化工艺和炉型的选择
2008-02-24 09:27
以合成氨为例，使用人然气为原料的合成氨产量约占世界总产量的700}0。
美国和前苏联两大人然气生产国以人然气为原料的合成氨和甲醇约占其木国总产量的90%以上，我国与世界情祝略有不同，人然气价格高，比中东高出4- 8倍，药为美国的1. 2- 1. 5倍，而其产量仅为美国的1/20，原苏联的1/ 30。
因此，在利用和开采上都受到一定限制。
我国煤炭资源丰富，日‘煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙占、陕西几大煤炭产地，同等热值的煤价仅为世界煤价的2/ 3。
以煤为原料民合成气生产己有150年的历史，选择适宜煤炭气化技术，不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径，也是其工艺是否经济合理的关键环节。
1煤气化工艺的选择
以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有4种:德士占水煤浆气化、谢尔粉煤气化、鲁奇碎煤气化和
U G1常压气化。
U Gl常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，设备能力低，二废量大等缺点，不能满足大型化的要求。
鲁奇气化技术虽然技术成，在我国已有大型化装置运转，但其最大缺点是气化温度低，产生的苯、酚、焦汕、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高，
只适于作城市煤气，不宜作合成气。
谢尔干粉煤气化技术，虽然炭转化率高，有效气体成分高，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年;但山于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上工业装置只有1套生产粗煤气用于联合循环发电，另外该技术全而依赖进口，关键设备}+}内不能制造，技术支撑率较低，
用于生产合成气风险较大。
德士占水煤浆气化技术除氧耗高外，有如卜特点:①中一台炉处理煤量大，生产能力高;C气化压力高，合成气压缩功耗省，合成氨能耗低;C有效气(co+ Hz)含量高，适于作合成气;}k的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高;墓艺废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料;⑧国内已有4套装置运行，可借鉴的生产管理经验多;7科研部门已掌握了该技术，技术支撑率高，大部分设备国内能制造，设备能国产化。
德士占
的最大缺点是，烧
嘴寿命短为45 d，但国内史换时间仅为4h，耐火砖每年需史换1次，史换时间为45 d,在两台气化炉生产，不考虑备用炉卜检修期内基木上能保持生产的进行。
鉴于德士占有以上特点，新建大型合成氨国产化工程气化部分采用德士占水煤浆气化技术。
2气化压力的选择
对于德士占水煤浆技术采用4. OMYa和6. 5 MYa两种工艺，气化消耗、采用6. 5 MYa气化具有
以卜优点:
1)气化压力高，煤气中有效气量略有卜降，氧气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于0. 20}0 ,影响甚微。
但气化反应是体积增大的反应，压缩1. 0m3的氧气，相当于压缩3. 1 m3的煤气效果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备体积，使布置史为紧凑。
2) 6. 5 MPa气化时气化炉为2台，而4. OMPa气化为3台，后者设备增加17台，不仅增加了设备
投资，而I I.增加了日常维护管理的作业量。
3)压力提高后，有利于降低净化工序后能耗，以低温甲醇洗为例，用电卜降巧%，冷冻量节约280}0。
4) 6. 5 MPa气化相对于4. OMPa气化总的压缩功耗减少，据计算每吨氨电耗卜降70kWh o
6. SMPa空分装置需选用内压缩流程，山液氧泵加压，对于气化和空分两个工序的国产化难度略大，有的技术和设备制造有一定难度;而4. OMPa气化，空分选用外压流程，山离心式氧压机加压供氧，空分装置投资相对较低。
综合工厂能耗和对渭河化肥厂在生产中史换国产部件以及对设备制造厂家的了解，
6. 5 MPa气化设备国产化是完全可能的，所以气化选择6. 5 MPa压力。
3气化炉炉型的确定
德士占气化炉有12. 74, 16. 98和25. 47厅等3种不同气化室容积的炉子。
12. 74 m3和25. 47厅的炉子为标准设计。
12. 74 m3 ,16. 98厅的炉子外径均为2794 rr}rn，内径均为1676 rr}rn o 3种炉型的卜部激冷室长度因煤种不同，气化压力不同，其长度分别为6, 8和10 m o 16. 98 m3的炉子是非标准设计，
其内外径与12. 74 m3炉子相同，
但气化室高度比12. 74 m3标准炉高2 m,其气化室切线以卜长度与内径之比LlD 12.74m3大1. 2;如果LlD太大，气体在气化室内无法内循环，大部分从底部直接出来，保证不了应有的停留时间。
况日‘该炉型目前尚无工业化生产经验，故16. 98 m3的炉子不宜采用。
12. 74 m3不I I 25. 47 m3两种炉型均有工业化生产经验，但选择哪一种合适，需进行多方而的比较后才能确定。
12. 74厅的炉子在美国的伊斯曼，日木的宇部及中卜}的鲁南、渭化、上海二联供等工程中使用，有丰富的操作经验，炉体设计合理，运行可靠。
据统计在投入运行的德士占炉子中12. 74 m3的炉子占90%以上。
在满足生产，稳定可靠的
基础上选用2. 74厅的标准炉子。
4结论
对于新建以煤为原料的合成氨装置的技术比较，采用先进的德士占技术是适合我国国情的。
气化压力采用6. SMYa对于设备制造国产化是完全可能和有把握的，特别是对整个合成氨工序的能耗无疑是最低的;通过对德士占运行装置的比较，减少炉子投运的风险，在炉型上选用12. 74 m3，外径均为2794 mm，
内径均为1676 mm炉子。