shell煤气化工艺流程
Shell煤气化技术
Shell煤气化技术吴迎(中国五环化学工程公司，武汉 430079) 2006-08-041 概述谢尔粉煤加压气化工艺(简称Shell煤气化工艺)，是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术，与先进的德士古(Texaco)水煤浆加压气化技术相比，Shell煤气化具有对煤质要求低，合成气中有效组分 (CO+H2>90％)含量高，原煤和氧气消耗低，环境污染小和运行费用低等特点，已成为近年来国内外设计单位和生产厂家首选的气化工艺。
我国正在设计和建设中的洞庭氮肥厂、柳州化学工业公司等厂家，已将该技术应用于合成氨生产。
湖北化肥厂和安庆化肥厂也准备将该技术用于本厂的“油改煤”制氨流程。
湖北双环科技股份有限公司引进Shell公司基础设计，由我院做工程设计，正在建设规模为800t／d(相当于20万t／a)的工业示范装置，即将投运。
Shell煤气化技术是我国建设大型煤化工项目或中氮肥改造的主要方向。
Shell工艺虽属先进，但投资偏高，一般企业不易接受，建议尽快实现关键技术和设备的国产化。
2 Shell煤气化工艺原理、技术特点及主要设备2.1 Shell煤气化工艺原理Shell煤气化过程是在高温高压下进行的，Shell煤气化属气流床气化。
粉煤、氧气及水蒸汽在加压条件下并流进入气化炉，在极为短暂的时间(3～10s)内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，其工艺流程如图1所示，气化工艺指标如表1所示。
2.2 技术特点a.煤种适应性广。
从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦化均可气化，对煤的灰熔融性适应范围宽，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适应。
b.气化温度约1 600℃，碳转化率高达99％以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量低，煤气中有效气体(CO+H2)高达90％以上。
c.氧耗低，单炉生产能力大。
氧气消耗低，比水煤浆气化工艺低15％～25％，因而配套的空分装置投资相对降低；目前已投入运转的单炉气化压力3.0MPa，日处理煤量已达2000t，因此，单炉生产能力大，目前更大规模的装置正在工业化。
shell气化工艺
冷煤气效率η:气化 生成煤气的化学能 与气化用煤的化学 能之比。
氧煤比在保证冷煤 气效率最高范围选 择最为有利。
随着氧煤比的提 高，煤气中CO含 量增高，H2含量 降低。
适当氧煤比为 0.6~0.7m3/kg
壳牌气化炉采用侧壁烧嘴，放在气化炉下部， 对列式布置并且可根据气化炉能力由4～8个烧嘴中心 对称分布。 Shell烧嘴保证寿命为8000h，已有15000h运行记录。
⑶气化炉
向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣）
内筒和外筒
膜式水冷壁 内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽 环形空间： 容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修
高压容器外壳
筒上部为燃烧室（气化区）， 下部为熔渣激冷室
安装偏心角度为4.5度，这 样烧嘴在燃烧的过程中所 产生的气体与渣灰就会成 涡流状向上流动，形成向 心力，这样方便渣保护层 的形成，又能使烧嘴燃烧 的更加均匀，且高温合成 气在上升的过程中，利于 与激冷气进行充分的换热 冷却。
水冷壁结构
水冷壁外表面附着一层耐火材料，内置金属销钉。
水冷壁是由:
水冷壁结构示意图
液体熔渣、
固体熔渣、
膜式壁、
膜式壁是由碳 化硅耐火填充 料、加压冷却 水管、抓钉组 成的。
以渣抗渣
Shell气化炉由于其生产中温度高达1600℃以上，生产中，高温熔 融下的流态熔渣，顺水冷壁重力方向下流，当渣层较薄时，由于耐火衬 里和金属销钉具有很好的热传导作用，渣外表层冷却至灰熔点固化附着， 这样当渣层增厚到一定程度时，热阻增大，传热减慢，外表渣层温度升 高到灰熔点以上时，熔渣流淌减薄；当渣层减薄到一定厚度时，热阻减 小，传热量增大，渣层温度降低到灰熔点以下时熔渣聚积增厚，这样不 断的进行动态平衡，煤的灰熔点不出现大的变化，氧/碳比不出现大的波 动，水冷壁内锅炉水能够正常供给，炉内温度就不会出现大幅度波动， 渣层厚度在动态中相对稳定的。
Shell煤气化工艺讲义
Shell煤气化工艺讲义第一部分煤气化工程的构成 z了解煤气化装置所处的位置及和周边装置的关系z煤气化装置所用的技术和设计基础z选择壳牌煤气化技术的理由1.1 煤气化工程概况： 1.1.1煤气化项目的构成：洞庭煤气化项目是巴陵石化合成氨部原料路线改造工程，同时向双氧水部和己内酰胺部提供氢气源。
项目分为两部分, 一是合资部分，是由中石化（SINOPEC ）和壳牌(SHELL CHINA)各出资50%组建的岳阳中石化壳牌煤气化公司，完成煤气化部分；另外是配套部分，由中石化全额出资，完成气体处理和硫回收部分。
图1图1 煤气化项目结构框图合资企业煤气化装置的构成为：卸煤、煤储存及输煤系统由合资企业建设，化装置的设计基础煤气化工艺Shell Coal Gasification Process(SCGP)，design coal ）2000T ，这是考虑到和荷兰Dem （U-1100），在使用设计煤种产气142000Nm 3/h(H 2+CO)有效由于原料煤由巴陵石化提供，建成后移交巴陵石化管理；磨煤与干燥系统（U-1100），设三条线，按两开一备远行；粉煤加压与给料系统（U-1200）设两条线对应气化炉两对（四个）烧嘴；煤气化及合成气冷却系统（U-1300）；除渣系统（U-1400）；除灰系统（U-1500）；洗涤系统（U-1600）；初步水处理系统（U-1700）；公用工程系统(U-3***)；空分系统（U-4000）。
图 2.煤气化装置方块图。
1.1.2 煤气 煤气化技术采用壳牌粉由壳牌提供基础工艺包 Basic Design and Engineering Package(BDEP)，由宁波工程公司做详细设计并进行工程总承包。
装置设计能力为日处理设计煤种（kolec 电厂的煤气化装置设计能力相同，减少技术风险。
向巴陵石化提供142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气，其中140640 Nm 3/h(H 2+CO)用于合成氨和第三方供氢，剩余部分经过气体处理后返用于煤气化装置；设备设计能力，在使用备用煤（“worst case” coal ）时保证产气量142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气；60%负荷下，产气量为85200 Nm 3/h(H 2+CO)。
Shell煤气化技术及其在国内的应用推广
Shell煤气化技术及其在国内的应用推广摘要：自Shell煤气化技术进入国内市场以来，为我国煤炭深加工技术做出了重大的贡献。
经过不断的发展和完善，Shell煤气化装置的稳定化及长周期运行已能基本实现。
这项洁净能源生产技术装备适用范围还不是很宽泛，并且设备制造难度大，对操作员的技术要求较高等限制了Shell煤气化的发展和推广。
但该技术的引进对生态环境的改善是有益的，并且Shell煤气化设备成功运行后可为企业带来很好的经济效益，值得推广。
关键词：Shell煤气化技术；技术特点；推广一、Shell煤气化技术概述我国煤炭资源储备十分丰富，但煤炭资源的直接利用会对环境造成严重的污染，不利于生态环境的绿色可持续发展。
Shell煤气化技术就是将煤炭转化成富含氢气和一氧化碳的合成气，该合成气能作为原料加工成各种化工产品，实现的煤炭资源的深度利用。
Shell煤气化技术是第一代煤气化技术的改进，改变了传统的使用块煤或小颗粒制气方式，以水煤浆和干煤粉为制气原料，属于比较先进的气流床气化的第二代煤气化技术。
Shell煤气化技术简称SCGP，其工艺过程的主要原理是将煤粉、氧气和少量水蒸汽在反应炉内进行一系列的挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理化学反应，生成成分一般为ＣＯ65%、Ｈ230%、Ｎ2+Ａｒ3.1%、ＣＯ21.6%、Ｈ2Ｓ+ＣＯＳ0.3%、ＣＨ4微量的合成气。
图一Shell煤气化装置流程图二、Shell煤气化技术的工艺流程原料煤和石灰石按一定比例混合进入磨煤机，在惰性条件下(O2体积分数小于10%)由循环风机提供循环气将干燥的合格煤粉(粒度小于100μm，占总煤量的90%)送入袋式过滤器，经粉煤贮仓、进入煤锁斗；氧气与中压过热蒸汽混合后进入气化炉烧嘴，合格的粉煤以高压N2或CO2为输送介质进入气化炉烧嘴，与O2和蒸汽一起在气化炉内燃烧，温度在1 500～1 600℃，并发生C的转化反应。
反应后的气体为以H2和CO为主的合成气，合成气经输气管、合成气冷却器回收热量后进入HTHP飞灰过滤器，除去合成气中的飞灰。
shell煤气化各岗位工艺流程
shell煤气化各岗位工艺流程U-1100磨煤及干燥工艺流程煤流程：原煤和石灰石用皮带从电厂送至本工段的V1101碎煤仓和石灰石仓V1102，再通过称重给料机X1101和X1106计量后送至微负压的磨煤机A1101进行碾磨，并被热风炉F1101送过来的189℃的热风所干燥。
在磨机上部的旋转分离器S1102的作用下，温度为105℃、粒度为10—90微米的煤粉和热气一起从磨机顶部出来，被送至粉煤袋式过滤器S1103（大布袋），在此，煤粉被收集下来，分别经旋转给料机X1105和螺旋输送机X1102、X1104送至粉煤贮仓V1201。
热风流程：热气从大布袋S1103上部出来，经循环风机K1102输送至热风炉F1101，用合成气（原始开车时用柴油）将其从105℃加热至189℃，送往磨煤机A1101，然后和煤粉一起进入大布袋，如此循环。
为避免整个热气循环回路中水分的聚集，根据水分分析数据自动从11FV0110处加入污氮降低其露点，如果回路压力上升，部分热气自动从11PV0109A处放空。
如果系统O2含量超标，污氮就会从11FV0105或11FV0106处加入。
U-1200煤加压进料系统工艺流程粉煤从粉煤贮仓V1201通过重力作用进入煤粉锁斗V1204，煤粉锁斗V1204充满后，将其与所有的低压设备隔离，用高压氮气将其压力升至与煤进料罐V1205平衡，再打开煤锁斗与煤进料罐之间平衡管线的连通阀，一旦煤进料罐V1205达到低料位，打开锁斗排料阀12XV0131/0231/0132/0232卸料。
卸料完毕后将锁斗与煤进料罐隔离，将压力分三次卸至接近常压，然后打开锁斗上部的进料阀12XV0133/0233/0123/0223，接受粉仓的煤粉，锁斗充装完毕后，再次充压，等待下一次的卸料信号。
煤进料罐内温度为80℃、压力为4.2MPa的煤粉在煤循环/给料程序13KS0011/12/13/14的控制下，经过计量和调节后分别进入烧咀。
Shell煤气化技术综述_宋超
Shell 煤气化技术综述宋超（江苏中能硅业科技发展有限公司江苏徐州２２１０００）一、概述Ｓｈｅｌｌ煤气化技术是在原Ｋ－Ｔ气流床煤气化技术的基础上改进而来。
将粒度为１００目、水分＜１０％的煤粉，纯度为＞９９％的氧气和水蒸气在喷嘴处混合进入煤气化炉进行气化反应，炉内的气化压力为２．０～４．０ＭＰａ，温度为１４００～１６００℃，气化生成的有效煤气成分含量为９０％～９４％，碳的转化率约为９９％（飞灰再循环的条件下）。
二、Shell 煤气化反应原理Ｓｈｅｌｌ煤气化反应原理与Ｋ－Ｔ常压粉煤气化相同，是以干煤粉作为原料，氧气和水蒸气作为气化剂在气流床内进行的气－固两相流态化反应。
干煤粉由氮气或二氧化碳吹入气化炉，气化炉内的气化反应温度很高，在有氧存在的条件下，以燃烧反应为主，在氧气反应完成后进入气化反应阶段，物料在炉内的停留时间一般为３～１０ｓ，气化反应很快就达到平衡。
气化产生的粗煤气经粗煤气冷却器冷却后，最终形成以ＣＯ、Ｈ２为主的煤气。
反应中产生的煤灰熔化后以液态的形式排出气化反应炉。
带粗煤气冷却器（废热锅炉）流程的特点如下：１．结构复杂，昂贵。
１台废锅，如２０００ｔ／ｄ要多１个亿的投资。
２．若用于化工，则后续的调比过程需要大量蒸汽，废锅产生的蒸汽约６０－７０％用于调比，真正能量回收的好处不大，用高投资的废锅而取得的效益不大。
三、原料要求Ｓｈｅｌｌ煤气化工艺对煤种有广泛的适应性，由于采用粉煤进料和高温、加压气化，故对煤的粘结性、机械强度、水分、灰分、挥发分等要求不是十分严格，但从技术角度考虑仍有一定要求。
水分（收到基水分）：褐煤６％～１０％，其它１％～６％，灰分干基＜２４％，灰熔点ＦＴ＜１３５０℃，粒度＜０．１５ｍｍ的＞９０％。
１．煤的灰熔点是加压干粉气化选择原料的主要条件，一般选择灰熔融流动温度ＦＴ在１４００℃以下的烟煤，ＦＴ超过１５００℃的煤不宜采用。
２．煤的活性要好，一般以烟煤和褐煤为主。
３．灰渣的粘温特性碱性组分含量高，一般碱／酸应大于０．３。
Shell炉煤气化工艺介绍
Shell炉煤气化工艺介绍目录1.概述1.1.发展历史1.2. Shell炉煤气化工艺主要特点2.工艺流程2.1. Shell炉气化工艺流程简图2.2.Shell炉气化工艺流程简述3.气化原理3.1粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化3.2.固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应3.3.生成的气体与固体颗粒间的反应3.4.反应生成气体彼此间进行的反应4.操作条件下对粉煤气化性能的影响4.1气化压力对粉煤气化性能的影响4.2氧煤比对粉煤气化性能的影响4.3蒸汽煤比对粉煤气化性能的影响4.4.影响加压粉煤气化操作的主要因素4.5煤组分变化的影响4.6 除煤以外进料“质量”变化的影响5.工艺指标6.Shell炉气化工艺消耗定额及投资估算7. 环境评价1.概述1.1.发展历史Shell煤气化工艺(Shell Coal Gasfication Process)简称SCGP，是由荷兰Shell国际石油公司(Shell International Oil Products B. V.)开发的一种加压气流床粉煤气化技术。
Shell煤气化工艺的发展主要经历了如下几个阶段。
(l)概念阶段20世纪70年代初期的石油危机引发了Shell公司对煤气化的兴趣，1972年Shell公司决定开发煤气化工艺时，对所开发的工艺制定了如下标准:①对煤种有广泛的适应性，基本可气化世界上任何煤种;②环保问题少，有利于环境保护;③高温气化，防止焦油和酚等有机副产品的生成，并促进碳的转化;④气化装置工艺及设备具有高度的安全性和可靠性;⑤气化效率高，单炉生产能力大。
根据上述原则，通过固定床、流化床和气流床三种不同连续气化工艺的对比，对今后煤气化工艺的开发形成了如下基本概念:①采用加压气化，设备结构紧凑，气化强度大;②选用气流床气化工艺，生产能力大，气化炉结构简单;③采用纯氧气化，气化温度高，气化效率高，合成气中有效气CO十H2含量高;④熔渣气化、冷壁式气化炉，熔渣可以保护炉壁，并确保产生的废渣无害，⑤对原料煤的粒度无特殊要求，干煤粉进料，有利于碳的转化。
Shell炉煤气化工艺介绍
Shell炉煤气化工艺介绍目录1.概述1.1.发展历史1.2. Shell炉煤气化工艺主要特点2.工艺流程2.1. Shell炉气化工艺流程简图2.2.Shell炉气化工艺流程简述3.气化原理3.1粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化3.2.固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应3.3.生成的气体与固体颗粒间的反应3.4.反应生成气体彼此间进行的反应4.操作条件下对粉煤气化性能的影响4.1气化压力对粉煤气化性能的影响4.2氧煤比对粉煤气化性能的影响4.3蒸汽煤比对粉煤气化性能的影响4.4.影响加压粉煤气化操作的主要因素4.5煤组分变化的影响4.6 除煤以外进料“质量”变化的影响5.工艺指标6.Shell炉气化工艺消耗定额及投资估算7. 环境评价1.概述1.1.发展历史Shell煤气化工艺(Shell Coal Gasfication Process)简称SCGP，是由荷兰Shell国际石油公司(Shell International Oil Products B. V.)开发的一种加压气流床粉煤气化技术。
Shell煤气化工艺的发展主要经历了如下几个阶段。
(l)概念阶段20世纪70年代初期的石油危机引发了Shell公司对煤气化的兴趣，1972年Shell公司决定开发煤气化工艺时，对所开发的工艺制定了如下标准:①对煤种有广泛的适应性，基本可气化世界上任何煤种;②环保问题少，有利于环境保护;③高温气化，防止焦油和酚等有机副产品的生成，并促进碳的转化;④气化装置工艺及设备具有高度的安全性和可靠性;⑤气化效率高，单炉生产能力大。
根据上述原则，通过固定床、流化床和气流床三种不同连续气化工艺的对比，对今后煤气化工艺的开发形成了如下基本概念:①采用加压气化，设备结构紧凑，气化强度大;②选用气流床气化工艺，生产能力大，气化炉结构简单;③采用纯氧气化，气化温度高，气化效率高，合成气中有效气CO十H2含量高;④熔渣气化、冷壁式气化炉，熔渣可以保护炉壁，并确保产生的废渣无害，⑤对原料煤的粒度无特殊要求，干煤粉进料，有利于碳的转化。
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shell煤气化工艺流程
煤气化工艺流程是将煤炭等固体燃料转化为可燃性气体的一种化学过程。
这种工艺流程在煤矿、化工厂和能源生产领域得到广泛应用。
本文将介绍煤气化工艺流程的基本原理和步骤。
1. 煤气化的基本原理
煤气化是通过将煤炭等固体燃料暴露在高温和缺氧条件下，使其发生热解反应，生成可燃性气体的过程。
在煤气化过程中，煤炭中的碳氢化合物被分解为一氧化碳、氢气和其他有机物。
2. 煤气化工艺的步骤
煤气化工艺通常包括以下几个步骤：
2.1 煤炭预处理
煤炭预处理包括煤炭的破碎、干燥和粉碎等过程。
这些步骤可以增加煤炭的表面积，提高煤炭与反应介质的接触效果，从而提高煤气化效率。
2.2 煤气化反应
煤气化反应是煤气化工艺的核心步骤。
在高温和缺氧条件下，煤炭与反应介质（通常是水蒸气或空气）发生反应。
煤炭中的碳氢化合物被分解为一氧化碳、氢气和其他有机物。
这些反应生成的气体被称为合成气。
2.3 合成气的净化
合成气中可能含有杂质如硫化物、氨和灰分等，需要进行净化处理。
净化过程通常包括酸洗、吸附和过滤等步骤，以确保合成气的纯度和稳定性。
2.4 合成气的利用
净化后的合成气可以直接用作燃料，也可以进一步转化为其他化学品和燃料。
常见的合成气利用方式包括合成甲醇、合成氨和合成石油等。
3. 煤气化工艺的应用
煤气化工艺在能源生产和化工工业中有广泛的应用。
煤气化技术可以将煤炭等固体燃料转化为可燃性气体，提供燃料供给，减少对传统石油和天然气资源的依赖。
同时，煤气化还可以生产有机化学品和石油产品，为化工工业提供原料。
4. 煤气化工艺的优势和挑战
煤气化工艺具有以下优势：一是可以利用煤炭等广泛存在的固体燃料资源，减少对传统能源资源的依赖；二是可以减少污染物的排放，提高环境友好性；三是可以生产多种化学品和燃料，提供多样化的产品。
然而，煤气化工艺也面临一些挑战。
首先，煤气化过程需要高温和压力条件，设备成本较高。
其次，煤气化过程中产生的废气和废水需要进行处理和处置，增加了工艺的复杂性和成本。
此外，煤气化
过程中也存在一些技术难题，如温度控制、反应动力学和催化剂的选择等。
煤气化工艺是将煤炭等固体燃料转化为可燃性气体的一种重要技术。
通过煤气化，可以利用广泛存在的煤炭资源，减少对传统能源资源的依赖，同时还可以生产多种化学品和燃料，提供多样化的产品。
然而，煤气化工艺也面临一些挑战，如高成本、废气处理和技术难题等。
因此，煤气化工艺的发展仍需要进一步研究和改进，以提高效率和降低成本，实现可持续发展。