德士古气化废水处理的措施
化工废水和废气处理工程技术方案

化工废水和废气处理工程技术方案随着工业化程度的不断提高,化工生产过程中产生的废水和废气越来越多,它们所含的有害物质也越来越复杂。
如果这些废水和废气没有得到妥善处理,就会对环境造成极大的污染和破坏,严重影响到人们的生活和健康。
因此,化工废水和废气处理技术方案十分重要。
一、化工废水处理工程技术方案化工废水的处理工程一般分为预处理、生化处理、沉淀/吸附/过滤处理和后处理等几个阶段。
1. 预处理预处理的作用是去除水中较大的杂质和固体颗粒物,以减少后续处理工程的负担。
预处理工程主要包括:(1)格栅筛选:利用格栅的间隙和倾斜角度将废水中的较大杂质筛掉,如漂浮物、水藻等。
(2)砂石滤池:利用滤石或滤沙过滤出较大的固体颗粒物。
2. 生化处理生化处理是指通过生物活性池对废水中的有机物进行降解,将其转化为二氧化碳和水等无害物质。
生化处理工程主要分为接触氧化法和活性污泥法两种。
(1)接触氧化法:即将废水与空气充分接触,并施加搅拌,以加速氧化降解。
接触氧化法可高效地去除废水中的有机物和颜色。
(2)活性污泥法:即将废水和一定量的微生物混合在一起,在具有足够氧气的环境下,利用生物菌群将有机物转化成无害物质。
活性污泥法需要维护一定的菌群,同时也需要掌握好操作技巧,才能达到良好的处理效果。
3. 沉淀/吸附/过滤处理沉淀/吸附/过滤处理主要针对废水中的悬浮性杂质及有机、无机物、重金属离子。
(1)沉淀法:通过沉淀剂将废水中的悬浮颗粒物迅速沉淀至污泥层,达到固液分离目的。
(2)吸附法:在废水中加入适量的吸附剂,将其与废水中的目标物质发生化学反应并形成沉淀。
主要用于去除废水中的重金属离子。
(3)过滤法:利用滤网将废水中的固体颗粒物等分离出去。
4. 后处理后处理工程主要是对废水进行加药消毒、中和、调节工况等处理,以达到最终排放标准。
后处理工程对于废水的排放质量调节十分重要。
二、化工废气处理工程技术方案化工生产过程中产生的废气,一般含有较高的粉尘、污染气体等有害物质,直接排放会严重污染环境。
德士古煤气化工艺分析

德士古煤气化工艺分析作者:刘强来源:《环球市场》2017年第17期摘要:我国的德士古煤气运行水平明显低于国际水平,为了提高德士古运行水平,保证工作效率,因此有必要对德士古煤气化工艺进行分析。
文章指出德士古煤气化技术优势和劣势,通过分析德士古煤气化技术工艺组成部分指出其工艺要点,讨论了德士古煤气化技术废气、废气处理。
关键词:德士古;煤气化;工艺分析引言德士古(Texaco)水煤浆气化技术是国内外成功应用的煤气化技术之一,但据有关统计数据显示,国内装置的运行整体水平低于国际水平。
企业安全生产、提高经济效益的前提条件就是煤气化工艺及装置的长周期安全运行,因此煤气化工艺以及装置的长周期安全运行受到了高度关注,达到装置安、稳、长、满、优运行是企业迫切需要达到的目标。
1德士古煤气化工艺分析1.1德士古煤气化技术水煤浆加压气化技术,属气流床加压气化技术,原料煤磨制成水煤浆后经泵进入气化炉顶部单烧嘴下行制气,原料煤输送、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化要简单明了。
德士古煤气化技术原料煤适用范围广泛,烟煤、无烟煤、气煤、高硫煤、次烟煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等都可以用作气化原料。
1.2德士古煤气化技术优缺点1.2.1优点。
德士古气化工艺可以利用烟煤、次烟煤、石油焦以及煤加氢液化残渣等。
不受灰熔点限制,由于煤最终要磨制成水煤浆,所以煤的块度大小不受限制。
排渣经排渣系统固定程序控制,无需停车,气化开停车次数少,保证操作系统稳定。
炉内气化压力高,节约了能耗和成本;合成气质量较好,炉内气化温度高;安全性能较高,气化系统水在本系统循环使用,外排废水较少,比较环保。
1.2.2缺点。
煤在磨制成煤浆的过程中,由于磨料的相互碰撞,不可避免地产生噪音污染,一般制浆厂房的噪音都在95dB以上,给现场操作人员的身体健康带来极为不利的影响。
煤浆泵备件消耗高,购买周期长,水煤浆气化耗氧量高,需要备用热源,气化炉耐火材料寿命短。
2德士古煤气化工艺分析2.1工艺流程水煤浆气化过程有煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序:将煤、石灰石、添加剂称量后加入到磨煤机中,与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆;煤浆由高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉,在1300-1400℃下送入气化炉工艺喷嘴开始氧化成为粗煤气;经喷嘴洗涤器粗煤气进入碳洗塔,冷却除尘后进入一氧化碳变换工序;经灰水处理工段4级闪蒸处理后,一部分气化炉出口灰水返回碳洗塔作洗涤水,通过泵进入气化炉,剩余部分灰水作废水处理。
德士古气化工艺激冷水水源改造

涤塔液相 管道 , 造成 一部分 气体被 激冷 水泵 抽走 , 致使激 冷水泵 叶 轮 中心 不 能形 成 足 够 负压 , 现 出
气缚现象, 使激冷水泵打量下降, 气化炉内粗煤气 不能得到充分洗涤和冷却, 形成恶性循环。在气 化炉 大量带 水时 , 这一现 象尤 为突 出 。
1 8
、 氮肥
第4 0卷
第 5期
2 1 5月 0 2年
德 士 古 气 化 工 艺 激 冷 水 水 源 改 造
周 杰
( 东兖矿 集 团 国宏4 .有 限责任 公 司 山东邹城 230 ) 山 Lz _ 750 源 由激冷 水 泵 通 过 激 冷 环 打 入 气 化 炉 , 使 激 易
系 统长 周 期运 行 。
系统计划检修 时, 都要花 费大量 的人力 、 物 力, 清理煤气洗涤塔底部的积渣 , 处理激冷环 、 下 降管壁 、 下降管与上升管环隙处的积渣和结垢。
() 2 为使灰分 等物 质 溶 于 煤气 洗 涤塔 液 相 [ 中, 水煤 气进入 煤 气洗 涤 塔后 先 经 下 降管 下 行 进
入 煤气洗 涤塔 液相 , 而激 冷 水 泵也 连 接在 煤 气 洗
1 存在 问题
原水煤 浆气 化 工艺 水 煤 气处 理 流 程 : 出气 化 炉 的水煤气 一 文丘里 洗涤器一 煤 气洗涤 塔 变换
工段 气液 分离器一 变 换炉 。
原系统 水循 环流 程 : 出气化 炉 、 煤气 洗涤塔 的 黑水 一黑 水 闪蒸处理 工段 黑水 闪蒸处 理工 段处 理后 的灰水 一 高压灰 水泵 煤气 洗涤塔 一激 冷水 泵一 黑水 过滤 器一气 化炉 。改造 前气化 工段 工艺
炉 。改造后 气化 工段 工艺 流程 见 图 2 。
化工企业实验室废水处理方式

化工企业实验室废水处理方式化工企业实验室废水处理方式随着化学工业的快速发展,化工企业实验室废水的处理问题也日益受到关注。
化工实验室废水含有各种有机和无机物质,其复杂性使得处理工艺更加具有挑战性。
本文将介绍一些常见的化工企业实验室废水处理方式,帮助化工行业找到有效解决废水处理问题的方法。
一、物理处理方法1. 沉淀技术沉淀技术是一种常见的废水处理方法,它通过加入化学沉淀剂,使废水中的悬浮物质沉淀下来,从而达到去除污染物的目的。
该技术适用于废水中含有大量悬浮物质的情况,如颜料、悬浮液等。
但沉淀技术存在处理效果不稳定、沉淀剂的选择和处理后的废泥处理等问题。
2. 过滤技术过滤技术是通过让废水通过滤料,使承载在滤料上的污染物得以去除的方法。
常见的过滤技术包括砂滤、压滤、微滤、超滤等。
该方法适用于废水中含有悬浮物较少的情况,也可用于预处理。
但过滤技术的处理能力有限,滤料容易堵塞,需要定期更换和维护。
3. 气浮技术气浮技术是一种利用气体使废水中的悬浮物质浮起、从而达到分离的方法。
它常常与沉淀技术结合应用,可以有效去除废水中的悬浮物、悬浮液和胶体物质。
气浮技术具有处理效果好、设备占地面积小等优点,但对废水的处理工艺要求较高,而且处理后的气体需要再次处理。
二、化学处理方法1. 氧化技术氧化技术是指利用氧化剂将废水中的污染物氧化为无毒或不溶于废水中的物质的方法。
常用的氧化剂有臭氧、次氯酸钠等。
该技术适用于废水中有机物较多的情况。
但氧化技术需要控制反应条件,以避免产生不良的副产物。
2. 还原技术还原技术是指利用还原剂将废水中的氧化性物质还原为无毒或可沉淀的物质。
常见的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐等。
该技术适用于废水中存在氧化剂或氧化性物质的情况。
但还原技术存在还原剂过量的问题,需要控制还原剂的用量。
三、生物处理方法1. 厌氧消化技术厌氧消化技术是指利用厌氧菌将废水中的有机物质分解为甲烷等可用能源的方法。
常见的厌氧消化设备有厌氧池、厌氧滤池等。
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。
德士古气化炉液位改善总结

德士古气化炉液位改善总结摘要:本文针对国能新疆化工德士古气化炉设备,其中运行设备的激冷水过滤器易于堵塞,激冷水分配不均匀等问题,进行了原因的剖析,并提出相应的对策。
在进行了改造后,对其运行的效果进行评估。
关键词:德士古;气化炉液位;煤气化;改善总结;剖析评估一、概述国能新疆化工公司的主要生产项目为180万t/a的煤制甲醇项目及68万t/a的甲醇制烯烃项目,此为煤制甲醇的相应配套设备。
煤气化装置中,使用了GE水煤浆的加压气化工艺,该气化炉的尺寸为ϕ3200x19400 mm,4开4备用,汽化压力6 .5MPa,温度为1356摄氏度x。
为了适应180万t/a的甲醇合成装置所需要的粗水煤气,该工艺可产生( CO+H2)气体为每小时540000立方米,以满足需要。
每一座气体炉的常规处理能力为1500t/d,最大负荷为1900t/d。
水煤浆气化技术是利用气流床反应器,在无加压催化的情况下,利用纯氧和水煤浆为原料,进行部分氧化反映。
在这种高温度条件下,反应速度比较快,气化过程速率通过传递工程来调控。
气化过程中,采用高温反映通过激冷环冷却,文丘里洗涤,再经炭洗塔清洗,使反应气体冷却到243摄氏度左右,再送入下游转换设备。
该设备在2016年6月3日首次投入试验。
在连续40天的运行过程中,气化炉的液面出现了明显的变化,通过增加了冷却器的激冷量和减少了炭洗塔的进口温度,该设备可以正常工作,但是在以后不得不进行减量倒炉。
通过几个技术改进和问题分析,使气化炉的水位得到了很好的控制,达到了单个烧嘴循环(75天),可以根据预定的顺序进行倒炉和维修。
二、问题分析与改进评价(一)气化炉激冷水分布平衡管堵塞1、现象及成因剖析2016年6月,气化炉投入使用后,出现4块托砖板的温度偏差较大,气化炉液位偏低,3个气化炉液位偏差较大,被迫降低产量,最终造成停工。
初步分析是由于气化炉内有水份。
停机后的检验结果表明,每一次都有2-3个均匀的激冷水分配管路出现阻塞。
德士古气化炉的运行和技术改造刘鑫

德士古气化炉的运行和技术改造刘鑫发布时间:2021-11-02T01:09:53.571Z 来源:基层建设2021年第23期作者:刘鑫[导读] 德士古水浆加压气化技术以水浆和纯氧为原料,然后中央氧加压蒸发在气流床反应器中进行复杂的高温高压反应,产生以水气为基础的合成原料气体(主要去除灰渣和冷却,将气体洗涤过程产生的黑水送至闪蒸和沉积阶段处理,以实现热回收、黑水富集、水中溶解酸性气体分析和灰化等目的,这一技术可为优化处理提供技术支持但是,在实际生产中,德士古水浆气化技术仍有许多缺点,如闭锁装置间歇排放污水时释放有毒和有害气体,面饼机组运行环境差,系统水资源浪费等陕西延长石油榆林煤化有限公司 719000摘要:德士古水浆加压气化技术以水浆和纯氧为原料,然后中央氧加压蒸发在气流床反应器中进行复杂的高温高压反应,产生以水气为基础的合成原料气体(主要去除灰渣和冷却,将气体洗涤过程产生的黑水送至闪蒸和沉积阶段处理,以实现热回收、黑水富集、水中溶解酸性气体分析和灰化等目的,这一技术可为优化处理提供技术支持但是,在实际生产中,德士古水浆气化技术仍有许多缺点,如闭锁装置间歇排放污水时释放有毒和有害气体,面饼机组运行环境差,系统水资源浪费等。
因此,有必要通过结合实践来改进德士古水浆气化技术。
本文在此基础上研究了德士古煤气炉的运行和技术改造,以供参考。
关键词:德士古气化炉;运行;技术改造引言德士古水浆气化技术是美国最初引进的传统技术,在重油气化、水浆供气供气、氧气加压床气化剂和流量气化技术的基础上进行升级。
德州水浆气化技术引进我国后,技术实践的成果显而易见,有力的动力注入了能源处理等工业产业的发展,积累的实践经验揭示了设备和灰渣等不利条件需要结合现代技术实践的有效性,提高德士古水浆气化技术的应用效率。
1德士古水煤浆加压气化技术工艺德士古煤气化工艺分为极端冷却工艺和报废工艺,完全报废工艺产生气体,以响应油炸圈对燃烧室水浆的雾化,然后通过对流废锅冷却,送往洗煤塔并对一氧化碳与氢的比例进行了调整,送到监测部分。
简述石油化工工业废水的处理工艺

简述石油化工工业废水的处理工艺石油化工工业废水的处理是指对由石油加工、化学工业生产和石化产品生产过程中产生的含有油脂、有机物、重金属等有毒有害物质的废水进行处理,使其达到国家排放标准,符合环境保护要求的一系列工艺和技术。
石油化工工业废水的处理工艺通常包括物理处理、化学处理、生物处理等多种方法,下面对其进行详细介绍。
一、预处理在石油化工工业废水处理工艺中,预处理是非常重要的一环。
预处理的主要目的是去除废水中的大颗粒杂质、沉淀物等,并调节废水的性质和条件,以便后续的处理工艺更好地进行。
预处理工艺通常包括筛网过滤、沉淀、调节PH值等步骤。
筛网过滤可以去除废水中的大颗粒杂质;沉淀工艺则能沉淀出废水中的悬浮物和颗粒物,调节PH值则是为了使废水更适合后续的处理工艺。
二、物理处理物理处理是石油化工工业废水处理中的重要部分,其主要工艺包括重力沉降、气浮、过滤等。
重力沉降是利用重力作用使悬浮颗粒物在水中沉降到底部,从而达到去除悬浮物的目的。
气浮是利用气体与水的接触,通过气泡的形成,使悬浮物浮于水面,再由刮板将其刮除。
过滤则是通过过滤介质(如石英砂、活性炭等)将废水中的悬浮物去除。
三、化学处理化学处理是石油化工工业废水处理中的常用方法之一,其主要工艺包括凝固沉淀、氧化还原、中和沉淀等。
凝固沉淀是利用化学反应使废水中的悬浮物凝聚成较大的颗粒,从而易于沉淀。
氧化还原则是通过氧化剂的加入将废水中的有机物氧化分解,从而达到去除有机物的目的。
中和沉淀则是通过加入中和剂将废水中的酸、碱性物质中和沉淀。
化学处理能有效地去除废水中的有机物、重金属等污染物质。
四、生物处理生物处理是石油化工工业废水处理的重要方法,其主要工艺包括好氧处理、厌氧处理、生物膜处理等。
好氧处理是指将废水中的有机物在有氧条件下经生物降解,产生二氧化碳和水。
厌氧处理则是在无氧条件下,通过厌氧细菌将有机物降解为甲烷和二氧化碳。
生物膜处理则是在生物膜的附着下对废水中的有机物进行降解。
- 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)。
煤气化废水处理关键词:煤气化,废水处理,活性污泥法,全面进行了分析王润滨(延长中煤榆林能源化工甲醇气化)摘要煤气化是减少燃煤污染的有效途径,但气化过程中产生的废水会对环境造成污染。
本文针对煤气化废水中主要污染物的不同,对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述,并提出了建议。
分别介绍了煤气化废水中有用物质的回收,生化处理方法以及深度处理方法,同时还介绍了如何维护和有效使用耐火砖。
具体介绍了废水中酚和氨的回收,采用活性污泥法、生物铁法,炭—生物铁法、缺氧—好氧(A—O)法对废水进行处理,采用活性炭吸附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理,另外统计了数家煤气化厂家对耐火砖的使用对比。
前言本文一些数据均由厂家提供,本人在煤化工前辈章荣林,唐卫兵,杜柏和等高人的指点下,总结出提供同行前来指点学习,另外还有环保水处理的王春荣老师。
煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体,液体,固体燃料以及化学产品的过程,主要分为煤炭焦化、煤气化、煤气化合成氨、煤气化合成其他产品及直接液化等。
本人从2003年开始至今,先后从事过20万、40万、30万吨煤制甲醇的项目筹建、设备订货安装、原始开车和试车工作,180万吨煤制甲醇原始开车和试车工作,曾经先后学习考察过20万吨合成氨、30万吨尿素,20万吨、60万吨、30万吨、120万吨甲醇项目,16亿方煤制天然气项目;先后从事过天辰、惠生、五环、华陆等设计院所设计的煤气化工艺。
概述煤气化是煤化工产业发展最重要的单元技术,采用空气、氧气、CO2和水蒸气为气化剂,在气化炉内进行煤的气化反应,可以产生不同组分不同热值的煤气。
主要用于生产各种燃料气,是干净的能源,有利于提高人民生活水平和环境保护;还可以合成液体燃料和很多化工产品。
煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水,属于焦化废水的一种。
水质成分复杂,污染物浓度高。
废水中含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物,还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质,污染物色度高,属较难生化降解的高浓度有机工业废水。
对煤气化废水的处理,单纯靠物理、物理化学、化学的方法进行处理,难以达到排放标准,往往需要通过由几种方法组成的处理系统,才能达到处理要求的程度。
因此煤气化废水的处理,一直是国内外废水处理领域的一大难题。
煤气化技术分类煤气化被誉为煤化工产业的龙头技术,目前可作为大型工业化运行的煤气化技术,可分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术。
1.固定床气化技术(1)常压固定床煤气化技术常压固定床煤气化是以空气、蒸汽、氧气为气化剂,在常压下将煤转化成煤气的过程。
由于该技术成熟可靠、操作简单、投资少、建设周期短,在国内冶金、建材、机械等行业广泛用于制取燃气;在中小型合成氨厂、甲醇厂用于制取合成气;在用气量较少的小型化工装置中用于制取CO和H2。
这种煤气化技术的缺点是原料煤要求较高,且单炉生产能力小、渣中残碳较高、气化为常压煤气的压缩功耗高。
随着煤气化技术的不断发展,及国家对煤化工准入生产规模要求的提高,在新建的大型煤化工装置中一般不采用此技术。
(2)加压固定床煤气化技术图1 鲁奇加压气化炉鲁奇加压气化技术(图1)是加压固定床气化技术的代表,在20世纪30年代已实现工业化,义马气化厂单台炉运行可达172天,是比较成熟的气化模式。
20世纪80年代以来,我国已引进4套现代化的Lurgi气化装置,其中3套用于生产城市煤气,1套用于生产合成氨,在设计、安装和运行方面均已取得丰富经验。
该气化技术原料适应范围广,除黏结性较强的烟煤外,从褐煤到无烟煤均可气化,且可气化灰份高的劣质煤。
Lurgi气化炉中煤与气化剂逆向运动,炉温较低,采用固态排渣。
Lurgi固定床气化工艺成熟可靠,包括所副产焦油在内的气化效率、碳转化率、气化热效率都较高,氧耗是在各类气化工艺中最低的,且原料制备、排渣处理简单。
由于煤气中含有CH4,热值是各类气化工艺中最高的,适合于生产城市煤气。
传统观念认为,若选择Lurgi固定床气化工艺制合成气存在以下问题:①煤气成分复杂。
合成气中含不直接参与合成的CH4约10%~18%,如果将这些CH4转化成H2、CO,势必投资大、成本高。
②大量冷凝污水需处理。
污水中含大量焦油、酚、氨等,因此需建焦油回收装置,且酚、氨回收和生化处理装置增加了投资和原材料消耗。
③Lurgi气化技术原料为5mm~50mm块煤,若购原煤则有占总量50%~55%的粉煤需处理。
我国对能源节约日益重视,煤化工装置要求大型化、多联产。
Lurgi加压固定床煤气化技术同样适于大型化(多台气化炉并运)、多联产的煤化工装置。
如南非萨索尔已使用了97台Lurgi气化炉;新疆广汇新能源有限公司准备建设16台Lurgi气化炉;中国大唐电力公司也将在内蒙古自治区上煤制天然气项目,采用48台Lurgi气化炉。
2.流化床气化技术[3]图2 沸腾床气化流程图流化床气化又称为沸腾床气化(图2),以小颗粒煤为气化原料。
这些细粒煤自下而上的气化剂吹力作用下,保持着连续不断、无秩序沸腾和悬浮状态的运动,迅速地进行混和及热交换,使整个床层温度和物料组成均一。
为适应装置大型化的要求,流化床煤气化有向高压发展的趋势,但压力增加,会造成进煤和排灰工段的困难。
由于其气化温度较气流床低,且气化煤的颗粒比气流床大,使其气化不彻底,飞灰和渣中的残碳均较高;如果气化原料中小于1mm的粉煤太多,也会造成气化炉带出物多、操作困难及增加消耗等问题,所以流化床煤气化技术发展较慢。
(1)美国U-gas煤气化技术U-gas煤气化工艺由美国煤气化工艺研究所开发。
1993年,上海焦化厂引进U-gas煤气化技术及设备,共有8台气化炉,全套装置于1995年建成投产,由于种种原因,目前这套装置已被拆除。
现U-gas 煤气化技术归美国综合能源系统有限公司拥有,该公司在山东枣庄建了2台U-gas煤气化炉,气化压力为0.25MPa,现已产出合格煤气。
目前该公司正在开发0.5MPa和1.0MPa的气化炉。
(2)灰熔聚流化床煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所进行灰熔聚流化床粉煤气化技术研发已20多年,于1990年完成大规模低压中间试验工作。
2001年,常压下单炉处理能力100t/d,配套20kt/a合成氨规模的工业示范装置在陕西省汉中固城化肥厂成功运行,该技术的工业化应用,引起了国内外产业界的重视和关注。
但该技术的规模、压力等级等技术指标与化工合成或未来发电的要求还有一定差距,因此研究组近10年来着力进行了加压气化工艺的研发。
2005年~2006年设计并建立了可获得工业放大数据和经验的大型加压灰熔聚流化床粉煤气化半工业装置。
2007年初完成建设,经半年的设备调试和完善,2007年12月完成了1.0MPa的长周期试验,取得了较好的数据并积累了一定的运行经验。
现能够达到的操作压力为0.03MPa~0.6MPa,单台气化炉处理煤的能力为100t/d~300t/d,可配套20kt/a~60kt/a合成氨或甲醇。
目前正在实施的工业项目有:(1)山西晋城无烟煤矿业集团有限公司6台0.6MPa灰熔聚流化床粉煤气化装置生产100kt/a汽油所需的化工合成气;(2)内蒙古霍煤双兴煤气化有限责任公司0.6MPa气化装置生产60km3/h煤气;(3)河北石家庄金石化肥厂0.6MPa灰熔聚流化床粉煤气化装置生产50kt/a合成氨等。
3.气流床气化技术(1)水煤浆气化技术①德士古气化技术德士古气化技术(图3)是由美国德士古开发公司开发的。
它是将煤磨成水煤浆,加入添加剂、助熔剂等形成黏度为0.8Pa·s~1.0Pa·s、煤浆质量分数为60%以上的浆状物,加压后喷入炉内,与纯氧进行燃烧和部分氧化反应,在1300℃~1400℃下气化,生产合成原料气。
该技术在世界上已有几十套工业化装置正在运行,其中有二十几套在我国,包括陕西渭河化肥厂、上海焦化厂三联供装置、山东鲁南化肥厂和安徽淮南化肥厂、神木60万吨甲醇等。
鲁南化肥厂用于生产合成氨原料气,采用激冷流程,操作压力为3.0MPa;淮南化肥厂年产合成氨30万t,尿素52万t,气化压力4.0MPa,采用激冷流程,气化炉3台,目前运行良好;上海焦化厂三联供装置气化压力4.0MPa,气化炉4台,激冷流程,用于生产甲醇。
由于其专利费较高,而国内有自主知识产权的水煤浆气化技术也成功开发,如西北多元料浆,预计未来新建水煤浆气化装置会更多采用国内技术。
图3 德士古气化炉②多喷嘴对置式水煤浆气化技术多喷嘴对置式气化炉(图4)是由华东理工大学开发的一种水煤浆气化技术。
2005年10月,兖矿国泰化工有限公司建成2台处理能力为1150t/d的多喷嘴对置式水煤浆气化炉(4.0MPa),并投入运行。
多喷嘴对置式气化技术和德士古气化技术相比优势在于:(a)比煤耗和比氧耗分别降低2.2%和7.9%;(b)负荷调节速度快、范围大、适应力强,烧嘴可实现在另一对烧嘴正常工作情况下投运,增加了系统的稳定性;(c)由于单个烧嘴处理的煤量相对较少,烧嘴的运行时间更长。
目前国内已投产和在建的装置有十几套,这将是近一段时间我国大型煤化工的主选煤气化技术之一。
图4 多喷嘴对置式水煤浆气化技术工艺原理简图(2)干煤粉气化技术①壳牌(Shell)气化技术Shell气化工艺是由壳牌国际石油公司开发的干法粉煤加压气流床气化技术。
1993年在荷兰Buggenum建成日投煤2000t大型商业化装置,用于联合循环发电,目前运行良好,发电效率达到43%,排放物完全满足苛刻的环保要求。
Shell煤气化采用废锅流程,可生产较多的蒸汽,适于联合循环发电,如用于生产化工产品,还要加蒸汽变换,所以废锅流程在化工行业优势并不明显。
我国目前建成和在建Shell炉有十几台,根据双环、安庆、洞氮、枝江4家单位的运行情况来看,虽连续运行时间也在慢慢增加,但都存在一些问题,要想长时间连续稳定运行还需继续完善。
②GSP气化技术GSP气化技术是德国未来能源公司开发的气化技术。
1984年在德国黑水泵建成了130MW气化装置(投褐煤量720t/d~750t/d,设计压力为3.0MPa,工作压力2.5MPa,产气量为50000m3/h,气化炉内径1.9m,压力容器外壳内径2.4m),气化原料是德国东部的褐煤。
采用激冷流程,高温煤气在激冷室上部被若干水喷头激冷至200℃左右,然后用文丘里除尘器将煤气含尘量降低到1mg/m3以下。
目前国内宁煤集团的甲醇制烯烃(MTO)装置采用的是GSP煤气化技术,现尚未投产。
③HT-L气化技术中国航天集团十一所跟踪国际先进的煤气化技术的发展,开发了HT-L粉煤加压气化技术。
该技术具有煤种适应性广、洁净高效、建设和运行费用低等优点,且具有完全的自主知识产权,所有设备均可国产化,非常适应我国对煤炭利用技术的要求。