CO_2返炉在鲁奇加压气化工艺上的试验.docx

适用技术CO2返 炉 在 鲁 奇 加 压 气 化 工 艺 上 的 试 验伏盛世 , 樊崇 , 赵天运 , 王磊(河南省煤气 (集团 )有限责任公司义马气化厂 , 河南 义马 472300 )摘 要 :将鲁奇加压气化工艺上产生的粗煤气中的 CO2 经低温甲醇洗回收后 ,再作为气化剂送回气化炉 ,与蒸汽一起在炉内还原层高温 、高压条件下再与碳反应生成原料气 CO 取得了成功 ,粗煤气中 CO 含量增加了 3. 89% ,净煤 气中 H2 /CO 由 2. 07调整为 1. 70,对高氢煤气或煤基合成油调整 H2 /CO 比具有示范意义 ,是实现 CO2 减排的可行 方案之一 。关键词 : CO2 返炉技术 ; 鲁奇气化炉 ; H2 /CO文章编号 : 1003 - 3467 ( 2008 ) 07 - 0031 - 02领域 ,用来生产碳一化工产品如甲醇 、二甲醚 、醋酸 、 甲酸 、甲酸甲酯 、碳酸二甲酯 、DM F等 。煤气化及天然气转化过程中 有大 量的 CO2 生 成 ,在后续的煤 气净 化 过 程 中 , CO2 被 洗 涤 分 离 出 来 。目前这些 CO2 除化肥企业部分得到利用外 ,大部分作为废气直接排放 ,不但造成了极其严重的大 气污染 ,而且对宝贵的碳资源来说是一种巨大的浪 费 。鲁奇加压气化生成的粗煤气中含有大量的 CO2( 24 % 36 %之间 ) ,最近我们尝试将该部分 CO2 作 为气化剂返回送入气化炉 ,旨在使其在气化炉内的还原层再次参与气化反应 ,即与 C 反应生成 CO ,无需再建专门的转化装置 ,试验取得了成功 ,提高了煤 气中 CO 的 含 量 。现 将 本 次 试 验 情 况 总 结 介 绍 如 下 ;以期进一步交流和改进 。中图分类号 : TQ127. 12, X184文献标识码 : B1 前言自从人类社会进入工业化生产以来 ,地球大气- 6层中 CO2 的浓度一直在以每年 1. 5 10(体积分数 )的速度不断地攀升 。为了控制 CO2 排放量的增 长 ,最大限度地延缓全球变暖加剧趋势 ,如何降低大气中 CO2 含量以及如何有效地利用 CO2 已经成为许多国家的战略性研究课题 。 在二氧化碳的回收利用方面人们已开发了许多可行的途径 :如作为化工原料可以生产尿素 、甲醇 、碳酸氢铵 、纯碱 、其他碳酸盐 (脂 ) 、水杨酸及其衍生 物 ;二氧化碳经化学合成制备工业原料也取得了上 述成果 ,但目前二氧化碳的主要用途仍利用其惰性 特征 ,如 CO2 在饮料 、啤酒 、烟草 、农业肥料 、食品保 鲜 、石油开采等方面的应用 。尽管如此 ,同总的排放量相比 ,迄今能够得到有效利用的 CO2 仅占很小的 一部分 。CO2 结构稳定 、反应活性低 ,由于这一惰性特性 使其化学固定和转化受到限制 ,给其进一步的综合 利用带来很大困难 。因此利用 CO2 作为有机合成的基本原料 , 其关键是 CO2 的活化问题 , 不同的活 化方式 和 活 化 态 决 定 着 可 能 被 利 用 的 反 应 路 线 。 CO2 的活化方式主要有生物活化 、配位活化 、光化学 辐射活化 、电化学还原活化 、热解活化及化学还原活 化等 ,目前尚未取得大规模工业化应用 。如果能有效地将惰性的 CO2 转化为性能活泼的 CO ,而 CO 作 为通用化工合成气的原料则能广泛应用于羰基合成2 试验部分2. 1 煤质条件 :煤样 :某煤种 , 煤的工业分 析 ( % ) : Mad = 6. 2; Aad = 28. 8; Vad = 25. 3; FCad = 39. 7; 煤的元素分 析( % ) : Cdaf = 76. 72; Hdaf = 4. 54; Odaf = 17. 31; Ndaf =1. 0 4 ; Sdaf = 0. 3 8 ; 灰 熔 点 ( ) : D T = 1 2 8 0 ; S T =1 305; FT 1 340; 焦渣特性 ( CRC ) : 2; 粒度 : 5 50 mm 占 88 % 。2. 2 实验条件实验时间连续运行 48 h; 气化炉 : M a rk IV 型鲁 奇炉 。收稿日期 : 2008 - 05 - 23作者简介 :伏盛世 ( 1966 - )男 ,工程师 ,长期从事鲁奇加压气化生产管理工作 ,电话 : ( 0398 ) 5625887。河南化工H ENAN CH EM ICAL INDU STR Y2008年 第 25卷322. 3 返炉 CO2 气体的组成 (体积分数 , % ) :CO2 : 87; CH4 : 8. 8; N2 : 0. 35; H2 : 1. 4; CO: 1. 6;其他 : 0. 85。2. 4 实验工况为有效排除各种干扰因素 ,尽可能取得较为准 确的试验数据 ,我们在一台 M a rk IV 型鲁奇炉上进 行返炉试验 ,利用现有两台 3 ZW - 7. 8 /2. 5 型煤锁气压缩机出口压力较低的实际情况 ,将全系统煤气 压力降低了 0. 2 M Pa,气化炉内操作压力由 3. 0 M Pa 调整至 2. 8 M Pa,负荷控制在 5 000 6 000 Nm3 / h,表 1 某煤种运行数据% H2CO2CH4N2 O2H2 S项目CO粗煤气 43. 0416. 79 28. 4910. 89150. 28 0. 40. 11净煤气58242. 70. 3 微量 0. 5 m g /L从净 煤气 成分 可 以看 出 , 净煤 气 中 H2 /CO 为2. 2 ,适合于合成甲醇 ,在合成甲醇过程中通过控制 循环比将 H2 /CO 调整为 3 1 再用于合成甲烷 ,这是一条甲 烷 化 理 想 的 路 线 。煤 基 合 成 油 要 求 H2 /CO 为 1. 40 ,说明系统需补碳 ,补入的碳则完全可以 通过 CO2 返炉获得 。接下来我们依上述实验目标 ,从 2008 年 5 月 1日开始进行了为期 4 天的实验 ,取得了连续稳定运 行 48 h的试验数据 ,下表所列为 5 月 2 日的实验结 果 :其中表 2 对比了 CO2 返炉应用前后所得到的粗 煤气组成分析数据 ,表 3 给出了装置应用 CO2 返炉 前后的主要操作数据 。3CO2 通入量控制在 2 600 Nm / h,取样分析在单炉取样点进行 ,试验产生的粗煤气并入全厂生产系统中 。3 结果与讨论本试验实施之前 ,我们就某煤种在 M a rk IV 型鲁奇炉内进行了长期运行 ,取得了如下粗 、净煤气组 成结果 (见表 1 ) 。表 2 CO2 返炉技术对粗煤气组成的影响3N2 / %CH4 / %CO2 / %H2 S / %O2 / %H2 / %通入 CO2 量 ( 87% ) /Nm项目CO / %不返炉0: 002: 004: 006: 008: 0010: 0012: 0014: 0016: 0018: 00 平均值 折为净煤气0. 280. 510. 070. 150. 360. 130. 190. 260. 110. 880. 250. 300. 4216. 7920. 6320. 4021. 2221. 320. 6221. 1720. 1120. 0221. 0920. 1720. 6828. 9710. 8910. 199. 429. 1410. 2910. 3110. 418. 969. 239. 979. 859. 7913. 8828. 4930. 4931. 2130. 129. 8130. 1427. 2630. 5829. 5330. 1931. 1430. 062. 00. 110. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 050. 5 m g /L0. 40. 40. 40. 30. 30. 30. 30. 30. 40. 40. 40. 35微量43. 0437. 7838. 6038. 9937. 8438. 440. 5739. 6939. 9437. 4738. 1938. 7754. 7302 6002 6002 6002 6002 6002 6002 6002 6002 6002 600表 3CO2 返炉时气化炉主要运行指标CO2 量m3 / hCO2%O2%蒸汽量t / h氧气量Nm3 / h汽氧比kg /Nm3出口温度灰锁温度气化剂温度炉压M Pa时间不返炉0: 002: 004: 006: 008: 0010: 0012: 0014: 0016: 0031. 223. 1123. 1323. 0223. 0522. 5423. 1822. 9922. 2623. 006 0005 0255 0285 0065 0115 0095 0404 9984 9475 0005. 24. 64. 64. 64. 64. 54. 64. 64. 54. 602 5332 6682 7072 6732 6372 5152 7852 6602 5094353934444304114184004114524513673333213193103193383423233313252982982952973022963033003022. 952. 82. 82. 82. 82. 792. 782. 82. 82. 8130. 033. 033. 632. 932. 333. 232. 432. 832. 633. 20. 40. 40. 40. 40. 40. 40. 40. 40. 40. 4 18: 00 22. 44 4 987 4. 5 2 525 409 332 298 2. 8 33. 2 0. 4 第 6期周留霞 :三聚氰胺超滤系统的应用33三 聚 氰 胺 超 滤 系 统 的 应 用周留霞(中原大化集团有限责任公司 三胺公司 , 河南 濮阳 457004 )摘 要 :介绍了 M EMBRALOX陶瓷膜及超滤这种隔膜工艺在三聚氰胺装置中过滤分离反应产物 OA T料浆的应用情况 。M EMBRALOX陶瓷膜与横流过滤模块独特的过滤支撑结构使微滤 、超滤和毫微过滤陶瓷膜的工作范围很 广 ,与密集型多管道膜相结合 ,渗透率高 、处理量大 ,产量也高 。关键词 :超滤系统 ; OA T料浆 ; 渗透液 ; 滞留液 ; 陶瓷膜 ; 过滤模块中图分类号 : TQ051. 8文献标识码 : B文章编号 : 1003 - 3467 ( 2008 ) 07 - 0033 - 03和总氮达标的精制水送氨洗涤塔代替脱盐水使用 ,实现了三套三聚氰胺装置废水零排放 ,产生了良好 的社会效益和经济效益 。1 概述中原大化集团有三套三聚氰胺装置 ,第一 、二套生产能力分别为 1. 2 万 t / a、第三套为 3 万 t / a。超 滤系统是第三套年产 3万 t三聚氰胺装置区别于前两套装置的处理反应产物 OA T料浆的系统 。利用 膜分离技术把 OA T料浆分离为洁净的三聚氰胺溶 液 (渗透液 ) 和浓 OA T料浆 (滞留液 ) ,渗透液作为 工艺循环水返回急冷和汽提工段循环利用 ,滞留液 经过升温升压后 ,通过高速泵送往废水处理系统 ,利用高压水解和精馏原理 ,将溶液中的 OA T和三聚氰 胺分解为氨和二氧化碳 , 重新回收利用 , 获得 COD2 OA T超滤系统 XX - 8210 工艺简介2. 1 设备超滤系统型号为 U F: 3L3 - 37 P1940 ,由以下设 备 组 成 : 超 滤 隔 膜 模 块 M E8210A 1 /2 /3 - M E8210B 1 /2 /3 - M E8210C1 /2 /3 , 3 组 ; 超滤回路循环泵 P8210A /B ; 化 学 品 贮 槽 及 搅 拌 器 V 8210、A G8210; 反 洗 泵 P8211A /B ; 超 滤 系 统 预 过 滤 器FT8210A /B ;反洗过滤器 FT8211;超滤给料泵 P8202从表 2、表 3 可以看出 ,进行 CO2 返炉之后 ,粗煤气中 CO 含量增加了 3. 89 % , CO2 含量则增加了1 . 5 7 % (半 分 析 增 加 3. 0 % ) , H2 则 含 量 减 少 了4. 27 % , CH4 含量减少 1. 1 % 。返炉 CO2 流量折算 为 4. 44 t / h,通过汽氧比变化计算入炉蒸汽实际减 少了 3 t / h, 由 于 CO 的 生 成 反 应 相 当 复 杂 , 估 算CO2 分解率约为 68 %左右 。减 少的 蒸汽 量 为通 入 CO2 流量的四分之三 , 占 全部 蒸汽 量 的 11. 5 % , 即 CO2 替代了部分蒸汽作为气化剂使用 ,从而节约了 高成本的蒸汽 ,进而减少废水量 ,减轻了废水处理系 统的负荷 。上述实验结果初步验证了 CO2 返炉运用于鲁奇加压气化的可行性 。 由于实验用煤无粘结性 、高挥发分 、高灰分 ,适宜于鲁奇气化工艺 ,尚不能很好的适用于壳牌和水 煤浆等气化工艺 。在此情况下 ,对于采用鲁奇气化 工艺生产合成气的装置来说 ,应用 CO2 返炉技术具有重要的现实意义 。粗煤气中的 CO2 通过返炉技术可以实现最大限度地再利用 ,以弥补鲁奇炉的不 足 ;同时可以达到对净煤气中 H2 /CO 比适当调节之