大唐煤化工项目鲁奇三合一装置工艺概况
鲁奇气化工艺及设备原理概述
鲁奇气化工艺及设备原理概述引言鲁奇气化是一种常见的化学工程过程，用于将固体或液体燃料转化为气体燃料或有机化学品。
本文将概述鲁奇气化工艺及设备的原理，以便读者对该技术有一个基本的了解。
本文将首先介绍鲁奇气化的基本概念，然后讨论该过程的主要原理和涉及的各种设备。
1. 鲁奇气化的基本概念鲁奇气化是一种通过在高温和高压下将固体或液体燃料转化为气体燃料或有机化学品的化学过程。
该过程通常涉及将燃料与氧气或空气反应，产生一系列气体和液体产物。
这些产物可以用作燃料或用于化工生产。
2. 鲁奇气化的主要原理鲁奇气化的主要原理是将燃料在高温和高压下与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
该反应通常发生在一个封闭的反应器中。
以下是鲁奇气化的主要原理：•燃料预处理：在气化反应之前，燃料通常需要进行预处理，以去除杂质和调整化学成分。
例如，固体燃料可能需要经过粉碎和干燥处理，液体燃料可能需要去除杂质和溶剂。
•气化反应：在气化反应器中，燃料与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
气化反应通常是一个高温反应，温度通常在1000 °C以上。
高温下的气化反应能够将燃料的化学键破坏，产生更多的气体产物。
•产物处理：气化反应产生的气体和液体产物需要进行处理，以分离和纯化。
例如，气体产物可以通过冷却和压缩分离出其中的固体和液体成分。
液体产物可以通过蒸馏和提纯过程进行分离和纯化。
3. 鲁奇气化的主要设备鲁奇气化涉及多种设备，用于处理燃料、反应、分离产物和处理废气。
以下是鲁奇气化的主要设备：•燃料预处理设备：用于对燃料进行粉碎、干燥、除杂和调整化学成分。
•气化反应器：用于将燃料与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
气化反应器通常是一个密封的高温容器，具有适当的进料和出料口。
•分离设备：用于将气体产物中的固体和液体分离。
通常使用冷却和压缩技术，将气体冷却、压缩，分离出其中的固体和液体成分。
•纯化设备：用于分离和纯化液体产物。
通常使用蒸馏和提纯技术，将液体产物中的不同成分分离和纯化。
大唐克旗煤制气项目主要工艺技术、建设内容及总流程
2、工艺技术
本项目拟采用内蒙古锡林浩特胜利煤田煤炭为原料，采用“鲁奇碎煤气化、变换、低温甲醇洗气体净化、鲁奇富氧克劳斯硫回收、甲烷化、煤气水分离等工艺技术生产产品天然气和副产品硫磺、石脑油、焦油、粗酚、液氨等。
3、项目建设内容：
（1）主体工程
主要包括备煤装置（2×3系列）、碎煤加压气化装置（3系列）、气体变换装置（6系列）、煤气净化装置（6系列）、吸收制冷装置（6系列）、甲烷化装置（6系列）。
（2）辅助装置
主要包括硫回收装置（3系列）、煤气水分离装置（6系列）、酚回收装置（单系列）、氨回收装置（3系列）、空分（6套）等。
（3）配套公辅工程
热电站（装置规模为7×470t/h锅炉、5×100MW抽汽供热直接空冷机组）、给排水系统、循环冷却水系统、含盐污水处理回用系统、污水处理系统、火炬、消防系统、中央控制室等。
（4）其他设施
综合楼、环境监测站、食堂等。
鲁奇气化工艺特点及影响其运行的主要因素分析
鲁奇气化工艺特点及影响其运行的主要因素分析鲁奇加压气化是一项相对成熟的技术。
在煤化工造气领域具有很多优势，但该项技术具有的缺点也是很明显的，文章通过介绍鲁奇工艺特点，分析了影响鲁奇气化工艺的各种关键因素，并针对这些因素的控制来提高鲁奇气化装置的优点。
标签：鲁奇气化炉；工艺特点；因素前言鲁奇加压气化工艺是煤和气化剂逆流接触的一种加压移动床煤气化工艺。
由于其适应的煤种广、气化强度较大、气化效率高，技术成熟可靠，广泛应用于各个煤化工企业。
但鲁奇气化工艺也有一定的缺点，如运行周期短，设备维修频繁等。
如何在目前的工艺基础上对设备和工艺操作进行改进和优化，保证鲁奇气化炉进行长周期运行，已经成为鲁奇炉发展面临的一个重要因素。
本文通过某煤化工企业实际生产中经济运行的实践，从气化用煤品质、生产工况控制等方面分析了影响气化炉稳定运行的因素。
1 鲁奇气化工艺主要特点1.1 原料煤为块煤鲁奇炉原料用煤一般采用5～50mm的块煤，并在煤的反应性、无粘结性、机械强度、灰熔融性等方面要求较高。
因此适宜的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤，同时由于其工艺特点对一些水分较高（20%～30%）和灰分较高（如30%）的劣质煤也适用。
与气流床工艺相比，鲁奇炉采用碎煤为原料，入炉煤的前期处理较为简单。
1.2 氧耗相对较低鲁奇气化工艺采用干法排灰，气化剂采用蒸汽和纯氧气，运行过程中为防止结渣汽氧比较高，这就降低了氧气的消耗，通常要比气流床氧节省30%，在空分制氧工艺方面可以节约投资。
1.3 煤气中CH4含量较高气化产生的煤气中CH4含量较高，可以达到10%左右，因此该工艺适合于生产城市煤气和代用天然气（SNG），另外可通过加完转换工艺可将CH4转化为CO和H2后也可以用于生产液体燃料，比如甲醇石脑油和柴油。
1.4 粗煤气中H/CO为2.0，在这种状况下不经变换或少量变换即可用于F-T 合成、甲醇合成、天然气合成等产品生产的原料气，对比其他气化技术减少了气体成分的变换工序。
三种煤气化工艺详述
三种煤气化炉技术介绍一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。
煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。
图1 各种煤气化炉模式图1.固定床。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。
通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。
特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。
目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉两种。
2.流化床。
流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。
流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
3.气流床。
气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。
特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。
气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。
气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。
前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。
二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。
1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。
鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。
德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。
我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。
1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。
煤气化技术简介及装置分类
煤气化技术简介及装置分类煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类：一、固定床气化技术以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。
鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。
鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。
它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。
鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。
从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。
燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。
炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。
鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。
我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。
图1 鲁奇加压块煤气化装置二、流化床气化技术以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。
灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。
目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。
鲁奇气化炉工艺流程
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鲁奇炉介绍及附属设备简介
气化炉内外壳生产期间温度不同，热膨胀量不同， 为降低温度差应力，在内套下部设计制造了波形膨胀节 如图13所示，用于吸收热膨胀量。正常生产期间，波形 膨胀节不但可吸收大约25-35mm的内壳热膨胀量，而且在 此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可使灰渣在刮刀的 作用下均匀地排到灰锁中去。
2. 鲁奇第二代加压气化炉
在综合了第一 ④取消了衬砖， ①在炉内部设臵了传动 代气化炉的运行情 提高了气化炉的 的搅拌装臵和布煤器， ③入炉气 况后，鲁奇公司于 生产能力，也避 搅拌装臵有两个搅拌桨 免了由于在内衬 20化剂管与 世纪50年代推出 叶，其高度在炉内的干 ⑤灰锁设臵在炉底 传动轴分 上挂渣给生产操 了 φ2.6m，中间除 馏层，随着叶片的转动， 正中位臵，气化后 开，单独 作带来的不利影 灰的第二代气化炉， 在干馏层的煤焦受到了 产生的灰渣从炉篦 固定在炉 响； ②炉篦由单层平型改为 底侧壁上； 如图 8所示。 搅动，破坏了煤的黏结， 的周边环隙落下落 多层塔节型结构，气化
德士古气化炉（结构见图3）属于 湿法进料气流床的一种，最早引进该技 术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。 目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、 ）装臵投运，有些已 具有10多年运行经验，到目前为止运行 基本良好，显示了水煤浆气化技术的先 进性。但是，德士古气化炉对煤质限制 比较严格，成浆性差和灰分较高，还存 在耐火砖成本高、寿命短和煤浆泵磨损 大、维修成本高等问题。
气流床：粉煤与气化剂（ O2 、水蒸 气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速 气化。特点是不副产焦油，生成气中 甲烷含量少。主要以德士古气化炉和 壳牌气化炉为代表；
二、3种先进的煤气化工艺
我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化
工艺分别是：壳牌气化炉、德士古气化炉、鲁 奇气化炉。
鲁奇气化项目部工艺
▪ 液态排渣
本装置采用第三代鲁奇气化炉，气化炉结构如 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 到气化炉内，容积18.7m3，设计 压力4.6MPa，设计温度250℃350 ℃ ，操作温度20-150℃。采 用上下阀门加煤形式。高负荷时每 小时向气化炉加煤3－5次，每次 加煤时间约 8-10min。
与气化工艺有关的技术指标
▪ 1：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。
▪ 缺点： ▪ (1)蒸汽分解率低，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； ▪ (3)废水量大，废水处理复杂； ▪ (4)只能气化小块煤。
▪ 煤质要求： ▪ (1)需块煤（一般入炉煤在5～50mm之间）； ▪ (2)灰熔融性软化温度大于1200℃； ▪ (3)除强粘结性煤外都能气化。
▪ 炉篦传动改为侧向传动
▪ 灰锁改在炉体下部正中， 下灰
第三代MARKIII (我们采用的炉型） （直径3.8m; 单炉产气量 35000-50000 Nm3/h）
▪ 改进了煤分布器和破粘装置
▪ 改进多层炉篦
▪ 改进了传动机构和控制系统
BGL气化炉 （单炉产气
75000Nm3/h ）
▪ 去掉炉蓖改为喷 嘴
▪
⑴C+O2=CO2+408.8MJ