年產(chǎn)20萬(wàn)噸煤制甲醇工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1100℃以下，然后在上部對(duì)流段冷到低于 300℃，廢熱鍋爐產(chǎn) 10MPa 高壓蒸氣。 德士古氣化爐是一種以水煤漿進(jìn)料的加壓氣流床氣化裝置，該爐有兩種不同的爐型，根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方式不同，可分 為激冷型和廢熱鍋爐性。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。德士古加壓水煤漿氣化過(guò)程是并流反應(yīng)過(guò)程。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進(jìn)入。煤漿由噴嘴導(dǎo)入，在高速氧氣的作用下霧化。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內(nèi)受到高溫襯里的輻射作用，迅速進(jìn)行著一系列的物理、化學(xué)變化：預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣化后的煤氣主要是一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣。氣體夾帶灰分并流而下，粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。 原煤經(jīng)粉碎干燥至含 水低于 2％，粒度 90％通過(guò) 90μ m（ 170 目）篩孔。煤由常壓煤倉(cāng)進(jìn)加壓煤倉(cāng)，粉煤用氮?dú)鉂庀噍斔停?400kg/m3）入氣化爐。氣化溫度超過(guò) 1370℃。熔化煤灰沿爐壁流入水浴固化，通過(guò)鎖斗而排出。粗煤氣用循環(huán)冷煤氣激冷到 900～1100℃，以避免粘性灰渣進(jìn)入廢熱鍋爐，煤氣通過(guò)廢熱鍋爐被冷到 300℃，然后進(jìn)入除塵和水洗系統(tǒng)。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) (GSP)氣化技術(shù) 西門(mén)子 (GSP)氣化技術(shù)是采用干粉進(jìn)料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術(shù)。該流程包括干粉煤的加壓計(jì)量輸送系統(tǒng) (即輸煤統(tǒng) )、氣化與激 冷、氣體除塵冷卻 (即氣體凈化系統(tǒng) )、黑水處理等單元。圖 2 西門(mén)子 (GSP)氣化工藝流程。通過(guò)此工藝，可以把價(jià)格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦、垃圾等原料轉(zhuǎn)化為清潔的、高附加值的合成氣，即一氧化碳與氫氣，這是生產(chǎn)化工產(chǎn)品基本原料，可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品如甲醇、合成氨，合成油，還可以用于發(fā)電或直接用于城市煤氣，合成天然氣使用。表 1 西門(mén)子 (GSP)氣化燃料分析表，表 2 西門(mén)子 (GSP)氣化合成氣組成 (干基 )。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 干煤粉的加壓計(jì)量輸送系統(tǒng) 經(jīng)研磨的干燥煤粉由低壓氮?dú)馑偷矫旱募訅汉屯读舷到y(tǒng)。此系統(tǒng)包括儲(chǔ)倉(cāng)、鎖斗和密相流化床加料斗。依據(jù)下游產(chǎn)品的不同，系統(tǒng)用的加壓氣與載氣可以選用氮?dú)饣蚨?化碳。粉煤流量通過(guò)入爐煤粉管線上的流量計(jì)測(cè)量。圖 3 干煤粉的加壓計(jì)量輸送系統(tǒng)示意圖。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 氣化與激冷系統(tǒng) 載氣輸送過(guò)來(lái)的加壓干煤粉，氧氣及少量蒸汽（對(duì)不同的煤種有不同的要求）通過(guò)組合噴嘴進(jìn)入到氣化爐中。氣化爐包括耐熱低合金鋼制成的水冷壁的氣化室和激冷室。圖 4 氣化與激冷系統(tǒng)。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 西門(mén)子 (GSP)氣化爐的操作壓力為 ～ (g)。根據(jù)煤粉的灰熔特性，氣化操作溫度控制在 1350℃～ 1750℃之間。高溫氣體與液態(tài)渣一起離開(kāi)氣化室向下流動(dòng)直接進(jìn)入激冷室，被噴射的高壓激冷水冷卻，液態(tài)渣在激冷室底部水浴中成為顆粒狀，定期的從排渣鎖斗中排入渣池，并通過(guò)撈渣機(jī)裝車(chē)運(yùn)出。 從激冷室出來(lái)的達(dá) 到飽和的粗合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。 氣體除塵冷卻系統(tǒng) 氣體除塵冷卻系統(tǒng)包括兩級(jí)文丘里洗滌器、一級(jí)部分冷凝器和洗滌塔。凈化后的合成氣含塵量設(shè)計(jì)值小于 1mg/Nm3，輸送到下游 黑水處理系統(tǒng) 系統(tǒng)產(chǎn)生的黑水經(jīng)減壓后送入兩級(jí)閃蒸罐去除黑水中的氣體成分，閃蒸罐內(nèi)的黑水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑以加速灰水中細(xì)渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物經(jīng)壓濾機(jī)濾出并壓制成渣餅裝車(chē)外送。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水使用，為控制水中總鹽的含量，需將少量污水送界區(qū)外的全廠污水處理系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮的軟化 水。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 本設(shè)計(jì)工藝流程 煙煤 ↓ 灰熔聚硫化床粉煤氣化制粗原料氣工藝 設(shè)備： ICC 灰熔聚硫化床粉煤氣化爐 ↓ 原料氣栲膠法脫硫工藝 ↓ CoMo 全低溫變換工藝 ↓ 變換氣栲膠法脫硫工藝 ↓ 碳酸丙烯酯法脫除二氧化碳工藝 ↓ 變換氣體壓縮 ↓ 魯奇（ Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝 設(shè)備：魯奇（ Lurgi）管殼型甲醇合成反應(yīng)器 ↓ 雙效三塔粗甲醇精餾工藝 ↓ 甲醇產(chǎn)品 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 2 煤制甲醇生產(chǎn)工藝流程 煤氣化制粗原料氣 煤氣化基本原理 煤在氣化爐中受熱分解，先 生成低分子量的碳?xì)浠衔铮剂媳旧碇饾u焦化，此時(shí)可將其視為碳，碳與氣化劑發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，生成氣體產(chǎn)物。 以富氧（體積分?jǐn)?shù)為 %）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、CO、 CO O2四種主要物質(zhì)， C、 O 兩種元素，故系統(tǒng)獨(dú)立反應(yīng)個(gè)數(shù)為 2，一般取以下兩式為獨(dú)立反應(yīng)： C + O2 CO2 C + CO2 2CO 以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、 H2O、 CO、 CO HCH4六種組分， C、 O、 H 三種元素，故系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為 3，一般取以下三式為獨(dú)立 反應(yīng)： C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)概述 一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作。因此爐底排出的灰渣組成與爐內(nèi)混合物料組成基本相同，故排出的灰渣的含碳量就比較高（ 15%～ 20%）。針對(duì)上述問(wèn)題提出了灰熔聚（或稱(chēng)灰團(tuán)聚、灰黏聚）的排灰方式。做法是在流化床層形成局部高溫區(qū)，使煤灰在軟的（ ST）而未熔融（ FT）的狀態(tài)下，相互碰撞黏結(jié)成含碳量較低的灰球，結(jié)球長(zhǎng)大到 一定程度時(shí)靠其重量與煤粒分離下落到爐底灰渣斗中排出爐外，降低了灰渣的含碳量（ 5%～ 10%），與液態(tài)排渣爐相比減少了灰渣帶出的熱損失，提高氣化過(guò)程的碳利用率，這是煤氣化爐排渣技術(shù)的重大發(fā)展。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) ICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝 ⑴ ICC 氣化爐 ICC 灰熔聚流化床粉煤氣化爐以空氣或氧氣和水蒸汽為氣化劑，在適當(dāng)?shù)拿毫６群蜌馑傧拢勾矊又蟹勖悍序v，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下進(jìn)行煤的氣化。 ⑵ ICC 煤氣化工藝流程 ① 備煤系統(tǒng) 粒徑為 0～ 30mm 的原料煤（焦），經(jīng)過(guò)皮帶輸送機(jī)、除鐵器，進(jìn)入破碎機(jī)，破碎到 0～ 8mm，而后由輸送機(jī)送入回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，烘干所需的熱源由室式加熱爐演導(dǎo)氣供給，被烘干的原料，其含水量控制在 5%以下，由斗提機(jī)送入煤倉(cāng)儲(chǔ)存待用。 ② 進(jìn)料系統(tǒng) 儲(chǔ)存在煤倉(cāng)的原料煤經(jīng)電磁振動(dòng)給料器、斗式提升機(jī)依次進(jìn)入進(jìn)煤系統(tǒng)，由螺旋給料器控制，氣力輸送原料煤進(jìn)入氣化爐下部。 ③ 供氣系統(tǒng) 氣化劑（空氣 /蒸汽或氧氣 /蒸汽）分三路經(jīng)計(jì)量后由分布板、環(huán)形射流管、中心射流管進(jìn)入氣化爐。 1— 氣化爐； 2— 螺旋給料機(jī)； 3— 一級(jí)旋風(fēng)分離器； 4— 二級(jí)旋風(fēng)分離器； 5— 料閥 圖 ICC灰熔聚流化床煤氣爐 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) ④ 氣化系統(tǒng) 干碎煤在氣化爐中與氣化劑氧氣 蒸汽進(jìn)行反應(yīng)，生成 CO、 H CHCO H2S 等氣體。氣化爐為一不等徑的反應(yīng)器，下部為反應(yīng)區(qū)，上部為分離區(qū)。在反應(yīng)區(qū)中，由分布板進(jìn)入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。另一部分氧氣和蒸汽經(jīng)計(jì)量后從環(huán)形射流管、中心射流管進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中心形成局部高溫區(qū)使灰團(tuán)聚形成團(tuán)粒。生成的灰渣經(jīng)過(guò)環(huán)形射流管、上、下灰斗定時(shí)排出系統(tǒng)，由機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)往渣場(chǎng)。 ⑤ 除塵系統(tǒng) 從氣化爐上部導(dǎo)出的高溫煤氣進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)分離器。從第一級(jí)分離器分離出的熱飛灰，由料閥控制，經(jīng)料腿用水蒸氣吹入氣化爐下部進(jìn)一步燃燒、氣化、以提高碳轉(zhuǎn)化率。從第二級(jí)分離器分出的少量飛灰排出氣化系統(tǒng)，這部分細(xì)灰含碳量較高（ 60%～ 70%），可作為鍋爐燃料在利用。 ⑥ 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過(guò)旋風(fēng)除塵的熱煤氣依次進(jìn)入廢熱鍋爐、蒸汽過(guò)熱器和脫氧水預(yù)熱器，最后進(jìn)入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 ⑦ 操作控 制系統(tǒng) 氣化系統(tǒng)設(shè)有流量、壓力和溫度檢測(cè)及調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，由小型集散系統(tǒng)集中到控制室進(jìn)行操作。 1— 皮帶輸送機(jī)； 2— 破碎機(jī)； 3— 刮板輸送機(jī)； 4— 篩分機(jī)； 5— 烘干機(jī)； 6— 刮板輸送機(jī)； 7— 煤倉(cāng)； 8— 焦倉(cāng) ； 9— 振動(dòng)給料機(jī)； 10— 提升機(jī)； 11— 配料系統(tǒng)； 12— 螺旋給料機(jī)； 13— 氣化爐； 14— 排灰系統(tǒng)； 15— 一級(jí)旋風(fēng)分離器； 16— 二級(jí)旋風(fēng)分離器； 17— 廢熱鍋爐； 18— 空氣預(yù)熱器； 19— 粗煤氣洗氣塔； 20— 蒸汽分離器； 21— 供氧系統(tǒng) ICC灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步