Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備

1、Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第一章 德士古氣化爐簡介第三章 工藝原理及工藝流程第四章 主要設(shè)備組成第五章 主要問題及處置第六章 Texaco、Shell、GSP三種氣化技術(shù)對比第二章 用煤的要求及氣化影響因素Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第一章 德士古氣化爐簡介Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備德士古煤氣化工藝由美國德士古(Texaco)石油公司開發(fā)，該技術(shù)現(xiàn)屬美國GE公司所擁有。德士古公司於上世紀(jì)七十年代世界石油危機(jī)時開始大規(guī)模開發(fā)，在美國加尼福利亞州蒙特貝羅試驗基地建設(shè)了二套中試裝置（，8.5MPa)一、德士古煤氣化工藝技術(shù)的開發(fā)歷史及概

2、況 1984年，Texaco公司首次將該技術(shù)推向工業(yè)化在美國西部冷水灘建立了示范裝置：以廢鍋流程工藝聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在日本宇部（Ube）氨廠以激冷流程制合成氨在美國中部田納西州的Kingsport以激冷流程生產(chǎn)CO及其下游產(chǎn)品醋酐Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備圖1 德士古氣化爐Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備圖2 德士古氣化爐剖面圖Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備表1 目前世界上在運(yùn)行的水煤漿氣化裝置概況廠名投產(chǎn)時間國別規(guī)模t/d壓力MPa流程產(chǎn)品Eastman1984美國9006.5激冷醋酐Ube1984日本14004.0激冷合成氨魯化1993中國3602.6激冷尿素上焦1995中

3、國15004.0激冷甲醇、CO渭化1996中國14006.5激冷尿素淮化2000中國10004.0激冷尿素Tampa1996美國20004.0廢鍋電力 浩化2005中國10004.0激冷尿素*德州恒升2004中國14006.5激冷甲醇、合成氨*山東國泰2005中國10004.0激冷甲醇金陵石化2005.9中國21004.0激冷尿素,氫氣南化公司2006.3中國9008.5激冷尿素榆林化工2005.9中國10004.0激冷甲醇渭化2006.6中國7006.5激冷甲醇上焦2007.12中國15004.0激冷甲醇、COTexaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備表2 Texaco氣化爐在中國的運(yùn)用序號名稱單

4、臺投煤量t/d臺數(shù)壓力Mpa簽約時間產(chǎn)品1魯南化肥36032.61989氨，甲醇2上海焦化50043.921992甲醇3陜西渭河750、102446.371992氨，甲醇4浩良和500241997合成氨5淮南化工500342002合成氨6金陵大化750342003合成氨7南京大化150028.72002合成氨8神木化工500342002甲醇9兗礦榆林150036.52003甲醇10上焦二期500342003甲醇11南化140028.72003 12兗礦國宏1000342005 13惠生50026.5200414上焦三期1500342004甲醇15齊魯500342005 16神木化工二期1500

5、242006 甲醇17大化集團(tuán)140028.72006 18新奧150036.52006 19神華CTO150076.52006 Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備二、Texaco工藝優(yōu)點水煤漿連續(xù)進(jìn)料純氧氣化，耐火磚熱壁爐，液態(tài)排渣，激冷或廢鍋流程，生產(chǎn)能力大，流程簡單，可靠，實現(xiàn)計算機(jī)集散控制。原料適應(yīng)性相對較寬，可氣化廣泛采用水力開采的粉煤、石油焦、煤液化殘渣等。各種煙煤、石油焦、煤加氫液化殘渣均可作為氣化原料，以年輕煙煤為主，對煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒有嚴(yán)格要求。但是，國內(nèi)企業(yè)運(yùn)行證實水煤漿氣化對使用煤質(zhì)仍有一定的選擇性：灰熔點溫度t3低于1350；煤中灰分含量不超過15%，越低越

6、好，并有較好的成漿性能，才能使運(yùn)行穩(wěn)定，并能充分發(fā)揮水煤漿氣化技術(shù)的優(yōu)勢。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備合成氣有效氣（CO+H2）80%，相對較高；CH40.2%、N21.6%，含量低；不含烯烴及高級烴，有利于甲醇合成氣耗的降低以及保證甲醇質(zhì)量。 1300以上高溫反應(yīng)，不產(chǎn)生含酚、氰、焦油廢水。處理廢水：氣化、甲醇產(chǎn)生的廢水可用作制漿。灰渣是磚窯生產(chǎn)的上好原料。氣化技術(shù)成熟。制備的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計量控制。氣化溫度：13501400溫度，燃燒室內(nèi)由多層特種耐火磚砌筑。有激冷和廢鍋兩種類型。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備三、Texaco工藝缺點水煤漿氣化氧耗高。

7、比氧耗一般都在400m3/1000m3 (CO+H2)以上，而Shell粉煤氣化一般在330 m3/1000 m3 (CO+H2)左右。水煤漿進(jìn)料，限制了原料適應(yīng)性，增加了煤耗與氧耗，限制了合成氣有效氣組份。氣化爐耐火材料壽命短。我國多選用法國磚（沙佛埃耐火材料公司），其壽命為1年。其中渭河化肥廠開車一年，三臺氣化爐向火面磚全改換過，一爐磚需75萬美元，而且換一爐磚周期長，影響生產(chǎn)二個月。目前，我們國內(nèi)正研制價廉、耐高溫侵蝕，而且使用壽命長的耐火材料Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備液態(tài)排渣對煤灰流動溫度提出了限制。激冷流程，黑水處理系統(tǒng)易堵塞、結(jié)垢；對黑水系統(tǒng)機(jī)泵要求較高。噴嘴壽命相對較短

8、。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備三、德士古煤氣化工藝技術(shù)的發(fā)展方向 氣化原料的多樣化 石油焦、石油殘渣、煤泥、油煤漿、有機(jī)垃圾、廢輪胎等 高壓氣化（配合后續(xù)工藝實現(xiàn)等壓合成) 大型化（單臺爐2000t/d以上） 聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 工程技術(shù)優(yōu)化（高負(fù)荷、長周期、關(guān)鍵設(shè)備長周期） 提高氣化效率（高濃、低耗）Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第二章 用煤的要求及氣化影響因素Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備1、煤的結(jié)合水煤所含的內(nèi)水即煤的結(jié)合水，能影響煤漿的濃度，內(nèi)水含量越高，制備的煤漿濃 度越低，降低了煤氣的氣化率，同時產(chǎn)生的工藝氣 中有效氣的含量低。一、用煤要求Texaco氣化工藝、流程和

9、主要設(shè)備2、灰分和灰熔點 灰分的主要 化學(xué)成分是Fe2O3、TiO2、SiO2、A12O3、CaO、MgO、 Na，O等，灰分是以結(jié)晶成不同的結(jié)構(gòu)的混合物，灰 分含量大，氧氣的耗損量也相應(yīng)的增大，同樣煤的 消耗量也增大，灰分每增加1，氧消耗量增加 06；灰分含量高，熔渣對氣化爐的耐火材料沖刷 和滲透就大，縮短耐火材料的使用壽命。灰熔點的 高低程度一般用(TiO2+SiO2+A12O3)(CaO+MgO +Na：O+Fe O，+K O)來計算，其比值范圍在 19884329之間屬于易熔 j，所以由該式可知 CaO、MgO、Na20、Fe：O，、K O含量越多，灰熔點越 低，TiO 、SiO 、A

10、1：O 含量越高，灰熔點越高。通過 添加含CaO、MgO、Fe O等物質(zhì)的助熔劑，降低煤的 灰熔點和黏度，從而能有效的減少工藝管道結(jié)垢發(fā) 生堵塞現(xiàn)象。 灰熔點在13001400。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備3、煤中的氮、砷含量 氮含量決定著 灰水處理系統(tǒng)的pH值和氨的生成，pH值高能減輕 對系統(tǒng)的腐蝕，但同樣使得水中的Ca、Mg 絕大 部分以碳酸鹽的形式存在引起結(jié)垢，反之酸度高， 對管道和設(shè)備的腐蝕也很嚴(yán)重，水中pH盡可能保 持在7左右；過多的氨，能和系統(tǒng)中生成的CO 反 應(yīng)形成碳酸氫銨，在低溫下能堵塞變化工序的管 道。砷能使變換系統(tǒng)中的Co-Mo催化劑中毒，造成觸媒粉化。 Texac

11、o氣化工藝、流程和主要設(shè)備Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備二、氣化影響因素1、煤性質(zhì)的影響 2、煤漿濃度和粒度的影響 Texaco氣化工藝要求煤漿粒度為238mm，因 為粒度的大小，影響傳熱速度和氣化效率。煤漿含 固量為60563，煤漿含固量過高，粒度過細(xì)， 從氣化的角度來講有利于氣化效率的提高，但此時 煤漿黏度過大，流動性差，不利于煤漿的輸送和儲 備，煤漿流速一般在0609 ms 之間，大于 09 mS一時對管道腐蝕嚴(yán)重；反之，煤漿濃度過低，粒度過粗，一方面使發(fā)熱量降低，氣化效率低， 另一方面還會影響煤漿的成漿性及穩(wěn)定性，顆粒易 于析出，經(jīng)驗上煤漿濃度增加1，工藝氣體含量 (主要是CO和

12、H 的含量)增加05 以上。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備3、溫度、壓力的影響 溫度和壓力對氣化反應(yīng)的影響 煤氣質(zhì)量主要包括有效氣的組分和熱值，而且 氣化過程是一個熱化學(xué)反應(yīng)過程，所以溫度和壓力 對于化學(xué)過程煤氣產(chǎn)率和化學(xué)組成的影響是很顯 著的，甚至是起到?jīng)Q定性作用。水煤漿在氣化爐內(nèi) 的反應(yīng)大致包括熱裂解反應(yīng)、燃燒反應(yīng)和氧化還原 反應(yīng)，可用下式表示： 氣化過程中，由于壓力的不同，一氧化碳、二氧化 碳、氫氣和甲烷的比率也不同，如圖4所示，隨著壓 力的增加，煤氣中二氧化碳和甲烷含量增加 j，而 氫氣和一氧化碳的含量則減少。氣化爐操作溫度 的選擇主要取決于煤

13、的灰熔點、煤漿濃度及氧純 度，一般在13001450C。Texaco氣化工藝用于合 成甲醇的氣化壓力是68MPa，工藝氣的組成為：CO(4046)、H2(33一40)、CO2(1722)、CH (400150010 )。 Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第三章 工藝原理及工藝流程Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備一、基本原理 1.水煤漿制備 水煤漿為煤的細(xì)小顆粒均勻分散懸浮於水中的可泵送的漿狀流體水煤漿為牛頓性流體中的假塑性流體，其煤漿特性（表面粘度）將與剪切速率及時間的變化而發(fā)生改變。高濃度、低粘度、低析水率及良好的流動特性將是水煤漿制備中所追求的目

14、標(biāo)。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備 加入水煤漿制備添加劑為改善水煤漿的流動特性，提高煤漿濃度。使用過的添加劑主要有四類：木質(zhì)素磺酸鹽系列、萘磺酸鹽系列、腐植酸類、丙烯酸的共聚物。水煤漿添加劑企業(yè)(上焦)標(biāo)準(zhǔn) Q/GHBC202-2003 固體含量 382 密度（20 ） PH 912 表面張力mN/m 45Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備2.氣化原理水煤漿由煤漿泵送入煤漿槽中。水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后，與空分來的高壓氧氣一起經(jīng)過特制的工藝燒嘴噴入氣化爐內(nèi)后，水煤漿被霧化成細(xì)小的顆粒；與氧氣在爐內(nèi)13001400的高溫下發(fā)生氧化-還原反應(yīng)，產(chǎn)生合成氣，同時生成少量熔渣。合成氣與熔渣出氣

15、化爐燃燒室后在下降管的引導(dǎo)下進(jìn)入氣化爐激冷室液面以下，熔渣被冷卻固化后沉降到氣化爐激冷室底部，經(jīng)鎖斗收集后排出；合成氣被洗滌冷卻后出下降管，沿原料煤與水、添加劑、石灰石、氨水, 經(jīng)磨機(jī)研磨成具有適當(dāng)下降管與上升管之問的環(huán)隙鼓泡上升，離開上升管后被激冷室頂部的折流擋板阻擋折流后由氣化爐激冷室合成氣出口排出；經(jīng)文丘里洗滌器去水洗塔進(jìn)一步洗滌除塵后送變換工序Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備 爐內(nèi)典型的反應(yīng)可概括描述為： C+O2 CO C+O2 CO2 CO+H2O( g) CO2+H2 等即C、H、N、S、O、Ash + O2 + H2OCO、H2、CO2、H2OH2S、N2、CH4、NH3C

16、OS、HCN殘C、粗渣、細(xì)渣Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備二、德士古水煤漿氣化爐工藝流程將原料煤水及添加劑等送入磨機(jī)磨成水煤漿（出磨機(jī)水煤漿濃度為 65%），由高壓煤漿泵送入氣化爐噴嘴來自空分的氧氣經(jīng)氧氣緩沖罐穩(wěn)壓后進(jìn)入燒嘴送入爐內(nèi)的水煤漿和氧氣在高溫加壓后發(fā)生部分氧化反應(yīng)，氣化爐膛內(nèi)溫度13501450離開氣化爐的粗合成氣和熔渣進(jìn)入激冷室，粗合成氣經(jīng)第一次洗滌并被水淬冷后，溫度降低被水蒸汽飽和后出氣化爐。氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來，在渣收集階段排入渣斗，定時排入渣池，由撈渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。渣收集階段渣斗上部的黑水一部分用鎖斗循環(huán)泵抽出循環(huán)回氣化爐，用于沖氣化爐激

17、冷室的渣。來自黑水處理工段的黑水進(jìn)入碳洗塔， 碳洗塔中部排出的較清潔的黑水用黑水循環(huán)泵加壓后分別送文丘里洗滌器及氣化爐激冷環(huán)，用于洗滌粗合成氣氣化爐碳洗塔等排出的黑水經(jīng)四級閃蒸后送往澄清槽進(jìn)行處理。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備圖3 Texaco工藝流程示意圖Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備煤漿制備的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：磨機(jī)能力：50t/h煤漿濃度（含固量）：6煤漿粘度：700溫度：60 PH：粘度分布： （棒）通過8目：100通過200目：4055通過325目：3545Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備主要操作條件及工藝技術(shù)指標(biāo)：煤處理能力：2022t干煤/h.臺氧氣消耗：1370

18、014800Nm3/h.臺（氧純度：99.6%）煤漿濃度：61.5wt%氣化爐壓力：氣化爐溫度：12501350 洗滌塔出口合成氣壓力：洗滌塔出口合成氣溫度：216 洗滌塔出口合成氣流量：萬Nm3/h.臺Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備表4 洗滌塔出口合成氣組成：Vol%CO 42463436172110.20.020.10.011主要單耗：煤耗：0.52 Kg/Nm3(620630 Kg/1000Nm3(CO+H2)氧耗：0.310.33 Nm3/Nm3(410425 Nm3/1000Nm3(CO+H2)水煤漿添加劑：6kg/t干煤Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備德士古煤氣化工藝聯(lián)鎖

19、系統(tǒng)氣化爐安全聯(lián)鎖系統(tǒng)觸發(fā)氣化爐安全聯(lián)鎖的條件：煤漿流量低低 三選二（二只流量計加泵轉(zhuǎn)速）高壓煤漿泵跳車（斷電）（后加）氧氣流量低低 三選二（一只流量計、三只變送器）激冷室液位低低 二選二（或三選二)激冷室出口合成氣溫度高高 三選二噴嘴安全聯(lián)鎖觸發(fā)Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備噴嘴安全聯(lián)鎖觸發(fā)條件：以下三選二冷卻水入噴嘴流量低低冷卻水入噴嘴壓力高高(現(xiàn)大部分調(diào)整為冷卻水出噴嘴流量高高）冷卻水出噴嘴溫度高高Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備3. 鎖斗PLC排渣，每個循環(huán)約30分鐘關(guān)KV08閥，開KV10閥關(guān)閉KV02閥開KV05閥卸壓鎖斗壓力時，關(guān)閉KV05沖洗水罐高液位時，開KV04閥

20、開KV03閥沖洗水罐低液位時，關(guān)KV03閥鎖斗高液位時，關(guān)KV04閥開KV07閥沖壓與系統(tǒng)壓差時，開KV02閥關(guān)KV07閥開KV08閥，關(guān)KV10閥集渣狀態(tài)Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第四章 主要設(shè)備組成Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備1、磨煤機(jī)為氣化工藝提供合格的水煤漿；鋼制筒體，內(nèi)襯橡膠（或鋼）襯里；研磨體為鋼棒（或球） 焦化磨機(jī)參數(shù)：規(guī)格：研磨體類型：鋼棒 配比： 75 65 55 30 40 30 長度：L5500mm 材質(zhì)：65Mn電機(jī)功率：800kW磨機(jī)轉(zhuǎn)速：最大處理能力：50t干煤/hTexaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備 氣化爐 氣化爐為一鋼制外殼，內(nèi)襯耐火材料與保溫

21、材料的立式反應(yīng)器。在反應(yīng)器內(nèi)煤與氫氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)生成主要含CO+H2的合成氣。激冷室激冷室為高溫合成氣及熔渣與水進(jìn)行熱交換及熔渣固化的鋼制外殼容器，在該容器內(nèi)實現(xiàn)高溫合成氣的冷卻、熔融渣的固化及氣（汽）液（水）的分離。2.氣化爐、激冷室Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備耐火磚：耐火磚要承受高溫（1400 ）氣流及煤熔渣的沖蝕與滲透侵蝕，要抗?fàn)t溫急冷急熱的條件變化，還要承受一定的壓力（上部磚的應(yīng)力）。工作環(huán)境惡劣，條件苛刻。耐火磚（向火面）是制約德士古煤氣化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備向火面耐火磚的主要理化指標(biāo)（通用） Cr2O385% ZrO24.5% Fe2O

22、30.3% 體積密度 3 顯氣孔率 17% 常溫耐壓強(qiáng)度 90MPa 蠕變(, 529h) 0.4% 平均熱膨脹系數(shù)(201500） 10次Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備向火面耐火磚主要以Cr-Al-Zr磚為主目前的生產(chǎn)廠家主要有： 法國 Savoie公司 Zirchrom 90 磚 美國 Harbison & Walker 公司 Aurex 90磚 中國 洛耐院 LIRR 90磚 中國 新鄉(xiāng)耐火材料廠 XKZ-90 磚 中國 洛陽耐火材料廠 CR-90磚Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備耐火磚的使用壽命 焦化：80009000小時（0.02mm/h) 渭河：15000小時（0.012

23、mm/h) 淮化、魯南：1100012000小時（0.016mm/h)影響耐火磚壽命的因素耐火磚質(zhì)量筑爐質(zhì)量磚型設(shè)計及與氣化爐、噴嘴的匹配磚的使用Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備3、氣化工藝噴嘴德士古煤氣化工藝的核心設(shè)備。采用三流外混式，利用高速噴出的氧氣動能充分霧化水煤漿，使水煤漿與氧氣能在極短的時間（45秒）內(nèi)充分地完全反應(yīng)。中心氧量占總氧量1216左右，起到預(yù)混作用。噴嘴本體采用Inconel 600，噴頭采用Mco-50或Haynes 188耐磨材料。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備工藝噴嘴的主要磨損耗為中噴嘴頭部，壽命在3060天（90天）,新型燒嘴能達(dá)180天左右。噴嘴性能

24、主要表現(xiàn)在碳轉(zhuǎn)化率、渣中殘?zhí)?、COH2的含量等。噴嘴的蝕損還表現(xiàn)在頭部H2S的腐蝕、冷卻盤管與噴嘴連接焊縫的熱應(yīng)力裂紋，以及頂部端頭的龜裂紋。噴嘴端部的修復(fù)主要采用堆焊后加工至設(shè)計尺寸，并經(jīng)熱處理。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備洗滌塔4、洗滌塔Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備洗滌塔的作用主要為洗滌合成氣中粉塵，同時冷卻合成氣。出洗滌塔的合成氣指標(biāo)：溫度：216壓力：含塵：1mg/Nm3洗滌塔內(nèi)件采用沖壓型的板式塔盤（二種型式）Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備第五章 主要問題及處置Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備1.激冷室?guī)F(xiàn)象：提高進(jìn)激冷室水量，仍無法提高激冷液位，合成氣將水大量帶入后序洗滌塔，使洗滌塔液位難以控制，嚴(yán)重時水帶入變換系統(tǒng)，造成系統(tǒng)停車。原因：激冷室內(nèi)傳熱傳質(zhì)工況惡化（單位面積熱負(fù)荷、分離空間）采取的措施及對策： 加長加粗激冷室結(jié)構(gòu)尺寸。 加大激冷室的水循環(huán)。 保證鎖斗系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低水中的含固量。 降低進(jìn)入系統(tǒng)水的溫度。Texaco氣化工藝、流程和主要設(shè)備2.帶灰現(xiàn)象：激冷室上部積聚大量灰，使托磚板不能得到冷卻，支撐板溫度上升，被迫停車。原因：激冷室液位偏低、激冷室液相含固偏高(包括溶解固體如氨鹽等)操作溫度偏高 合成氣帶水嚴(yán)重 工藝噴