Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比

三、工艺流程
1、德士古水煤浆气化炉工艺流程
将原料煤水及添加剂等送入磨机磨成水煤浆（出磨机水煤浆浓度为 65%），由高压煤浆泵送入气化炉喷嘴来自空分的氧气经氧气缓冲罐稳压后 进入烧嘴送入炉内的水煤浆和氧气在高温加压后发生部分氧化反应，气化炉 膛内温度1350~1450℃离开气化炉的粗合成气和熔渣进入激冷室，粗合成气 经第一次洗涤并被水淬冷后，温度降低被水蒸汽饱和后出气化炉。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，在渣收集阶段 排入渣斗，定时排入渣池，由捞渣机捞出后装车外运。 渣收集阶段渣斗上部的黑水一部分用锁斗循环泵抽出循环回气化炉，用 于冲气化炉激冷室的渣。 来自黑水处理工段的黑水进入碳洗塔， 碳洗塔中部排出的较清洁的黑水 用黑水循环泵加压后分别送文丘里洗涤器及气化炉激冷环，用于洗 涤粗合成气气化炉碳洗塔等排出的黑水经四级闪蒸后送往澄清槽进行处理。
2、shell 气化炉工艺流程
原料煤在磨煤机中被磨成煤粉（90%小于10μm）并干燥，煤粉由高压氮 气送入气化炉喷嘴。来自空分的氧气经氧气预热器加热到一定温度后，与 中压过热蒸汽混合并导入喷嘴。送入炉内的煤粉氧气及蒸汽在高温加压条 件下发生部分氧化反应，气化炉顶部约 1500℃的高温煤气与经冷却后的 煤气激冷至900 ℃左右进入废热锅炉，经回收热量后的煤气温度降至 350℃进入除尘和湿式洗涤系统，处理后的煤气含尘量小于1mg/m3，温度 为150℃ 的煤气送后工序。 从洗涤塔排出的黑水在闪蒸槽进行减压闪蒸，闪蒸液再进汽提塔汽提，经 初级处理后的黑水送至界区外的污水处理装置进一步处理。闪蒸气及汽提 气送锅炉作燃料气。在气化炉燃烧段产生的高温熔渣，流入气化炉下部激 冷室进行激冷形成玻璃体流入锁斗后定期排放，排出的炉渣经捞渣机运走 ，捞渣池的灰水送至闪蒸槽及汽提塔一并处理。锁斗内的灰水经锁斗循环 泵升压并冷却后返回气化炉底部激冷室。
以上 3种气化炉工艺流程均经历磨煤、气化、粗合成气洗涤、排渣、 黑水处理等工序，且在炉内发生反应的原料及反应形式均相同。
四、工艺技术对比
从当前国外煤气化技术发展趋势看， 大型化、加压、适应多种粉煤、低 污染、易净化是煤气化的发展方向。 国外新开发的气化炉都采用加压气 化工艺，这可提高气化强度，增加 单炉的产量，节约压缩能耗，减少 带出物损失。
二、反应原理
1、德士古水煤浆气化反应原理
德士古水煤浆加压气化炉是两相并流型气化炉， 氧气和煤浆通过特制的工艺喷嘴混合后喷入气化炉， 在炉内水煤浆和氧气发生不完全氧化原反应产生水煤 气，其反应释放的能量可维持气化炉在煤灰熔点温度 以上反应以满足液态排渣的需要。
2、Shell 煤气化反应原理
Shell煤气化在高温加压条件下进行，属气流床反应 器，煤粉氧气及蒸汽并流进入气化炉在极为短暂的时间 内完成升温挥发份脱除裂解燃烧及转化等一系列物理和 化学过程。由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件 下，以燃烧反应为主；在氧气反应完后进入到气化反应 阶段，最终形成以 CO、H2 为主的煤气离开气化炉。
Texaco、Shell、GSP三种 气化技术对比
1. 三大气化的优缺点
2.反应原理 3.工艺流程 4.工艺技术对比 5.主要工艺指标对比
一、三大气化的优缺点
• GSP气化技术优点
• 1）采用粉煤进料，采取水冷壁以渣抗渣的方式， 避免了使用耐火材料寿命短的缺陷； 2） 烧嘴设在气化炉顶部，烧嘴的结构设计和制 造采用了新工艺，使其寿命大大延长，可达到 8000小时以上； 3）炉体下段采用激冷形式，节省合成气后处理的 投资； 4） 设备选用材质简单，投资低。 5）激冷流程的煤气成分更适合于下游作化学品的 场合。激冷流程的气体用于制造合成氨更是得天 独厚，相比于壳牌气化技术更具有优势。
• 德士古气化炉的优缺点
主要优点：水煤浆制备输送、计量控制简 单、安全、可靠；设备国产化率高，投资 省。 主要缺点：1.褐煤的制浆浓度约59％ ～61 ％ ，烟煤的制浆浓度为65％ ；因汽化煤浆 中的水量要耗去入炉煤的8％，比干煤粉为 原料氧耗高12％ ～20％ ，所以效率比较低 。2.需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操 作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗 高、设备投资高。
各性能对比见下表：
五、主要工艺指标对比
• 经过以上学习和对比，我组认为：
• 德士古技术是单喷嘴，进料流向不均匀， 煤炭浪费较多。 • shell必须用干粉煤，且煤气中焦油及酚含 量高，污水处理复杂，难以大规模推广. • GSP没有工业化经验，因而没有竞争力，而 相同煤化工规模投资额度比较：Shell>德士 古
• 即选用GSP煤气化技术！
Hale Waihona Puke • Shell煤气化技术的优缺点
优点：采用干煤粉进料，氧耗比水煤浆低 15％ ；碳转化率高，可达99％ ，煤耗比水 煤浆低8％；调节负荷方便，关闭一对喷嘴 ，负荷则降低50％ ；炉衬为水冷壁，据称 其寿命为20年，喷嘴寿命为1年。 缺点：设备投资大于水煤浆气化技术；气 化炉及废锅炉结构过于复杂，加工难度加 大。
3、GSP气化炉工艺流程
将预处理好的原料煤在磨煤机内磨碎到适于气化的粒度（对不同煤种有不 同的要求）并进行干燥用输气（N2 或CO2）从加料斗中将干煤粉送到气化 炉的组合喷嘴中。 加压干煤粉，氧气及少量蒸汽通过组合喷嘴进入到气化炉中。气化炉的操 作压力为2.5~4.0MP，根据煤粉的灰熔特性，气化操作温度控制在 1350~1750 ℃。高温气体与液态渣一起离开气化室向下流动直接进入激冷 室，被喷射的高压激冷水冷却，液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒状，定 期的从排渣锁斗中排入渣池，并通过捞渣机装车运出。从激冷室出来的达到 饱和的粗合成气经两级文氏管洗涤后，使含尘量达到要求后送出界区。 激冷室和文氏管排出的黑水经减压后送入两级闪蒸罐去除黑水中的气体成 分，闪蒸罐内的黑水则送入沉降槽，加入少量絮凝剂以加速灰水中细渣的絮 凝沉降。沉降槽下部沉降物经过滤机滤出并压制成渣饼装车外送。沉降槽上 部的灰水与滤液一起送回激冷室作激冷水使用，为控制回水中的总盐含量， 需将少量污水送界区外的全厂污水处理系统。
3、GSP气化反应原理
GSP 连续气化炉是在高温加压条件下进行的，属 气流床反应器，几根煤粉输送管均布进入最外环隙， 并在通道内盘旋，使煤粉旋转喷出给煤管线末端与喷 嘴顶端相切，在喷嘴外形成一个相当均匀的煤粉层， 与气化介质混合后在气化室中进行气化，反应完后最 终形成以 CO、H2为主的煤气进入激冷室。 以上 3 种气化炉其反应原理基本相同，其反应均 为不完全氧化还原反应生成粗合成气；不同之处是 前者采用的是水煤浆气化，而后两者采用干煤粉气 化。