氣流床氣化工藝-空分工序

氣流床氣化工藝

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》3、氣流床氣化爐氣流床氣化爐與流化床的比較氣化過(guò)程要求微小的粉煤在火焰中經(jīng)部分氧化提供熱量，然后進(jìn)行氣化反應(yīng)，粉煤與氣化劑均勻混合，通過(guò)特殊的噴嘴的進(jìn)入氣化爐后瞬間著火，直接發(fā)生反應(yīng)，溫度高達(dá)2000°C。所產(chǎn)生的爐渣和煤氣一起在接近爐溫下排出，由于溫度高，煤氣中不含焦油等物質(zhì)，剩余的煤渣以液態(tài)的形式從爐底排出粉煤和氣化劑之間進(jìn)行并流氣化，反應(yīng)物之間的接觸時(shí)間短。為了提高反應(yīng)速度，一般采用純氧一水蒸氣為氣化劑，并且將煤粉磨得很細(xì)，以增加反應(yīng)的表面積，一般要求70%的煤粉通過(guò)200目篩。也可以將粉煤制成水煤漿進(jìn)料，缺點(diǎn)是水的蒸發(fā)會(huì)消耗大量的熱，故需要消耗較多的氧氣來(lái)平衡。。所謂氣流床，就是氣化劑將煤粉夾帶進(jìn)人氣化爐，進(jìn)行并流氣化。。沸騰床氣化爐，可以利用小顆粒燃料，氣化強(qiáng)度較固定床大，但氣化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度不能太高，一般用來(lái)氣化反應(yīng)性高的煤種。而氣流床氣化卻是采用更小顆粒的粉煤。氣流床氣化的主要特征：⑤生產(chǎn)效率高；⑥碳轉(zhuǎn)化率高?？諝夥蛛x的原理及方法氮的分離?？諝夥蛛x的原理及方法空氣分離的原理及方法空氣凈化系統(tǒng)空氣凈化系統(tǒng)空氣凈化系統(tǒng)精餾系統(tǒng)精餾系統(tǒng)

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》4-4氣流床氣化工藝德士古氣化工藝德士古氣化爐工藝流程工藝條件和氣化指標(biāo)

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》

(3)工藝指標(biāo)原料溫度壓力

碳轉(zhuǎn)化率氧和水蒸氣的體積比氣化效率原則上可以用任何煤種，但褐煤和年輕煙煤更為適用。要求煤的粒度小于0.1mm，70％～80％過(guò)200目篩。進(jìn)料采用干粉煤，只有當(dāng)褐煤的水分較高時(shí)，才預(yù)先將煤干燥。由于氣體將煤粒隔開(kāi)，因而不會(huì)造成黏結(jié)現(xiàn)象，所以氣化用煤不必考慮黏結(jié)性。但粉煤采用氣力輸送，不僅能耗大，而且管道與設(shè)備的磨損也較為嚴(yán)重。爐頭內(nèi)火焰中心的溫度在2000℃，粗煤氣出口溫度為1500～1600℃．經(jīng)過(guò)急冷后溫度降到900℃左右。高溫有和于加快反應(yīng)速度，提高氣化強(qiáng)度和生產(chǎn)能力。同時(shí)高溫還可以獲得比較高的碳轉(zhuǎn)化率。

爐內(nèi)壓力(表壓)為196～294Pa，微正壓。為1／0.5，此法要求維持高溫，應(yīng)盡量少加水蒸氣，因而該法的氧耗高，用空氣代替氧氣的做法行不通，因?yàn)樾枰叨阮A(yù)熱來(lái)保持灰分的液態(tài)排渣。對(duì)煙煤而言，每千克煙煤消耗的氧氣約0.85～0.9kg，消耗水蒸氣約0.30～O.34kg。69％～75％(冷煤氣效率)80％～90％二、德士古氣化工藝歷史：德士古(TEXACO)氣化工藝最早開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)40年代后期。開(kāi)始的工作重點(diǎn)集中在開(kāi)發(fā)一種天然氣的重整工藝，以便為轉(zhuǎn)換成液態(tài)烴化合物制造合成氣。不久后，重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)榘钡纳a(chǎn)制造合成氣。20世紀(jì)50年代期間，研究擴(kuò)大該工藝以氣化石油及少量的煤。目前，在我國(guó)運(yùn)行的德士古氣化爐有12臺(tái)。兗礦魯南化肥廠的德士古氣化裝置，是我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)的第一套德士古煤炭氣化裝置，采用水煤漿進(jìn)辯在加壓下來(lái)生產(chǎn)臺(tái)成氨的原料氣體。

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》（2）工藝流程-氣化氣化爐是氣化過(guò)程的核心，而噴嘴又是氣化爐的關(guān)鍵設(shè)備。合格的永煤漿在進(jìn)人氣化爐時(shí)，首先要被噴嘴霧化，使煤粒均勻地分散在氣化劑中，從而保證高的氣化效率。良好的噴嘴設(shè)計(jì)可以保證煤漿和氧氣的均勻混臺(tái)。滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求的噴嘴．應(yīng)該具有以較步的霧化劑和較少的能量達(dá)到較好霧化效果的能力，而且結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，加工要方便．使用壽命長(zhǎng)等性能。國(guó)外使用的噴嘴結(jié)構(gòu)多用三套管式，中心管導(dǎo)入15％的氧氣，內(nèi)環(huán)隙導(dǎo)入煤漿，外環(huán)隙導(dǎo)人85%的氧氣，并根據(jù)煤漿的性質(zhì)可調(diào)節(jié)兩股氧氣的比例，以促使氧氣和碳的反應(yīng)。氣化爐內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)主要有：C+O2→CO2-394.1kJ／molC+CO2

→2CO+173．3kJ／motC+2H2→CH4-84.3kJ／molCO+H20→H2+C02-38.4kJ／molCO+3H2

→CH4+H20-219．3kJ／mol當(dāng)煤漿進(jìn)入氣化爐被霧化后，部分煤燃燒而使氣化爐溫度很快達(dá)到1300℃以上的高溫，由于高溫氣化在很高的速度下進(jìn)行．平均停留時(shí)間僅幾秒鐘．高級(jí)烴完全分解，甲烷的含量也很低，不會(huì)產(chǎn)生焦油類(lèi)物質(zhì)。由于溫度在灰熔點(diǎn)以上，灰分熔融并呈微細(xì)熔滴被氣流夾帶出，離開(kāi)氣化爐的粗煤氣可用各種方法處理：

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(3)工藝條件和氣化指標(biāo)水煤漿濃度粉煤的粒度

氧煤比氣化壓力

煤種水煤漿濃度所謂水煤漿的濃度是指煤漿中煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，該濃度與煤炭的質(zhì)量、制漿的技術(shù)密切相關(guān)。需要說(shuō)明的是，水煤漿中的水分含量是指全水分，包括煤的內(nèi)在水分。通常使用的煤也并不是完全干的，一般含有5%～8%甚至更多的水分。水煤漿濃度對(duì)氣化過(guò)程的影響基本表現(xiàn)在幾個(gè)方面。一般地，隨著水煤漿濃度的提高，煤氣中的有效成分增加，氣化效率提高，氧氣的消耗量下降

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》粉煤的粒度粉煤的粒度對(duì)炭的轉(zhuǎn)化率有很大影響。較大的顆粒離開(kāi)噴嘴后，在反應(yīng)區(qū)的停留時(shí)間比小顆粒的停留時(shí)間短，而且，顆粒越大氣固相的接觸面積減小。這雙重的影響結(jié)果是，使大顆粒煤的轉(zhuǎn)化率降低，導(dǎo)致灰渣中的含碳量增大。結(jié)合上面關(guān)于水煤漿濃度和煤粉粒度的討論，就單純的氣化過(guò)程而言，似乎永煤漿的濃度越高、煤粉的粒度越小，越有利于氣化。但實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，不得不考慮煤漿的泵送和煤漿在氣化爐中的霧化，而這兩個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)又極大地受水煤漿黏度的限制。煤的粒度越小，煤漿濃度越大，則煤漿的黏度越大。為了便于使用．水煤漿應(yīng)具有較好的流動(dòng)性，黏度不能太大，以利于泵送和霧化。德士古法的收益明顯受到煤漿濃度的影響。在工業(yè)規(guī)模的條件下，煤漿黏度是一限制因素。為使煤裝易于泵送和提高其濃度，工業(yè)上采用添加表面活性劑來(lái)降低其黏度。表面活性劑是一種兩親分子，由疏水基和親水基兩部分組成。在水煤漿中。表面活性劑的親水基伸入水中，而疏水端卻被煤粒的表面吸引，對(duì)煤粒起到很好的分散作用。水煤漿用的表面活性劑多選擇芳烴類(lèi)中與煤結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)，這樣可以在煤的表面更好地吸附。

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》氧煤比氧煤比是德士古氣化法的重要指標(biāo)。在其他條件不變時(shí)，氧煤比決定了氣化爐的操作溫度，如圖4-58所示。同時(shí)．氧煤比增大，碳的轉(zhuǎn)化率也增大，如圖4-59所示。雖然，氧氣比例增大可以提高氣化溫度．有利于碳的轉(zhuǎn)化，降低灰渣含碳量。但氧氣過(guò)量會(huì)使二氧化碳的含量增加，從而造成煤氣中的有效成分降低．氣化效率下降。適當(dāng)提高氧氣的消耗量，可以相應(yīng)提高爐溫，降低生產(chǎn)成本，但提高爐溫還要考慮耐火磚和噴嘴等的壽命。

2023/2/6《煤炭氣化工藝學(xué)》氣化壓力德士古工藝的氣化壓力最高可達(dá)8.0MPa，通常根據(jù)煤氣的最終用途，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)核算，選擇合適的氣化壓力。提高氣化壓力，可以增加反應(yīng)物的濃度，加快反應(yīng)速度；同時(shí)由于煤粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，碳的轉(zhuǎn)化率提高。其結(jié)果是氣化爐的氣化強(qiáng)度提高，后續(xù)工段壓縮煤氣的動(dòng)力消耗相應(yīng)減少。煤種的影響德士古氣化的煤種范圍較寬，一般情況下不適宜氣化褐煤，由于褐煤的內(nèi)在水分含量高，內(nèi)孔表面大，吸水能力