德士古气化工艺

1、德士古煤气化工艺化工09-四班徐宁2009301766主要内容.德士古气化炉的运行概况德士古水煤浆气化工艺条件及工艺流程德士古气化炉技术的优缺点四.德士古气化工艺的关键设备五.德士古气化炉主要问题及处置一德士古气化炉的运行概况德士古气化炉是一种以水煤气为进料 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烧嘴口液位指爪联箱烧嘴口德士古气化炉激冷水入口门I人扎液位指爪联箱浇注料向火而祐绝热砖4一电迪偶盘酸汁出 口m*-* 激冷水出口排放水出口锁斗再循环渣水出I r德士古淬冷型气化炉kt煤气化炉，德士

2、古煤气化炉沼排出耐火材粗目前国内大化肥装置较多采用德士古气化 炉，并且世界范围内联合循环发（IGCC） 电站多采用德士古式气化炉。我国的德士古气化炉典型的产品有：渭河 气化炉、恒升气化炉、神木气化炉、神华 气化炉等。目前我国运行的水煤浆气化装置概况:厂名鲁化上焦渭化淮化浩化德州恒升山东国泰金陵石化南化公司榆林化工渭化上焦投产时间19931995199620002005200420052005.92006.32005.92006.62007.12规模360150014001000100014001000210090010007001500压力MPa2.64.0流程激冷产品尿素6.54.04.06

3、.54.04.08.54.06.54.0激冷激冷激冷激冷激冷激冷激冷激冷激冷激冷尿素尿素尿素甲醇、合成氨尿素，氢气尿素甲醇甲醇、COTexaco气化炉在中国的运用乏号名称1鲁南化肥2上海焦化3陕西渭河4浩化5淮南化工6金陵大化7南京大化8神木化工9兖矿榆林10上焦二期13惠生14上焦三期16神木化工二期17大化集团18新奥单台投煤量t/d台数压力Mpa签约时间产品36032.61989氨，甲酉50043.921992甲醇750、 102446.371992氨，甲酉500241997合成氨500342002合成氨750342003合成氨150028.72002合成氨500342002甲醇1500

4、36.52003甲醇500342003F甲醇50026.520041500342004甲醇1500242006甲醇140028.72006150036.52006二德士古水煤浆气化工艺条件及工艺流程工艺条件：1、煤浆浓度2、气化温度和气化压力3、氧碳比4、对煤种的要求（1）总水分（2）挥发份及固定碳（3）煤的灰份（4）煤的灰熔点（5）元素分析（6）发热量1 煤浆浓度煤浆浓度是德士古气化法独特的控制指标,这也是一个极为重要的工艺参数。煤粒度越小，煤浆浓度越高，黏度愈大。 碳转化率或气化效率愈高，但是也会引起 煤浆黏度剧增，给气化炉加料带来困难， 因此不同的煤种都有一个最佳的粒度和浓 度。需预先进

5、行试验选择。2气化温度和气化压力气化温度对于气化过程的影响是很显著的。为当煤的灰熔点高于此温度时，需加助溶剂。了提高气化温度和气化效率，缩短反应时间， 与其他气流床气化方法一样，德士古炉的气化 温度比较高，并且采取液态排渣。故操作温度 址须大才煤艇次燈貝 考庭製炉擘耐火材料的 耐咼温性和使角寿命，一般控制无1000350C，气化炉的生产能力与压力的开方成正比，升高 压力，有利于提高气化炉的单炉生产能力，一 般在10MM以下。炉内气化压力咼低的确定还 叙决于产品确气的用途。用成合成氨一般为8.5- lOMPa,如用于合成甲醇则为6-7MPa为宜，这 样后面的工序不需再增压。比 碳 fLX中浆 煤

6、煤般消 jjp - ft 量氐值高o_ 耗性其愈标一 氧的，比指 中煤关碳济一 程与有氧经 a它布,响 化。分然影 气值度显将 指比粒，皆 是的浆间， 一比量煤之大 碳耗、.95愈 軋消度-0就0.9-4 对煤种的要求(1) 总水分总水分：包括外在水分和内在水分外在水分是煤粒表面附着的水分，来源于人为 喷洒和露天放置中的雨水，通过自然风干即可水 失去。外在水分对德士古煤气化没有影响，但如 果濾动太大初某浆潍懐看一定影响，而且会增加 运侖成本，应尽量降底。内在水分是煤的结合水，以吸附态或化合态形 式存在于煤中，煤的内在水分高同样会增加运输 费用，但更重要的是内在水分是影响成浆性能的 关键因素。内

7、在水分越高成浆性能越差，制备的 瞬薔浓度甦低，一独畀勺时的有效气体含量、氧气（2）挥发份及固定碳煤化程度增加，则可挥发物减少，固定碳增加。 固定碳与可挥发份之比称为燃料比，当煤化程度增 加时，它也显著增加，因而成为显示煤炭分类及特 性白切一个参数。煤中的挥发份高，有利于煤的气化和碳转化率的 提高，但是挥发份太高的煤种容易自燃，给储煤带 来一定麻烦。（3）煤的灰份灰份虽然不直接参与气化反应，但却要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热，用于灰份的升温、熔化及转化。灰份含有率越高，煤的总发热量越低，浆化特性也较差。根据资料显示，同样反应条件下，灰份含量每增加1%,氧耗约增加0.7%-0.8%,煤耗约增加

8、(4) 煤的灰熔点煤灰的熔融性习惯上用4个温度来衡量，即煤灰 的初始变形温度T1,软化温度T2,半球温度T3, 和流动温度T4,煤的灰熔点一般是指流动温度， 它的高低与灰的化学组成密切相关。SiO2、A12O3、CaO、和Fe2O3组分约占灰份组成 的90%-95%,它们的含量相对变化对灰熔点影响 极大，一般认为，灰份中Fe2O3、60、MgO的 含量越多，灰熔点越低；SiO2、A12O3含量越高, 灰熔点越高。（5）元素分析煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素 构成，碳是其中的主要元素。煤中的含碳量随煤化 程度增加而增加，氢和氧含量随煤化程度加深而减 少，氮在煤中的含量变化不大，硫则随

9、成煤植物的 品种和成煤条件的不同而有较大的变化，与煤化程 度无关。气化用煤希望有效元素碳和氢的含量越高越好， 其他元秦含量越低舷好。（6）发热量发热量是煤的主要性能指标之一，其值与煤的可 燃组分有关，热值越高每千克煤产有效气量就越大, 要产相同数量的有效气体煤耗量就越低。工艺流程： Texaco气化炉分为淬火型气化炉和配置有 辐射制冷器的气化炉(又称全热能回收型)o 如图(1)和图(2)所示。两种气化炉的上部结 构和气化工艺是相同的，下部合成器的冷 却方式不同。Texaco水煤浆气化工艺过程 包括煤浆的制备和输送、煤浆气化和热量 回收、煤气的冷却和净化、闪蒸及水处理 等工序。在气化炉中，工艺气

10、和灰渣经下降管进入激冷室, 激冷室上部有激冷环，下部进入水中，煤气中的 熔渣迅速冷却后分离下来，并沉降在激冷室底部, 随后进入渣灌，由排渣系统定时排放；冷却后的 工艺气在水中激冷至露点温度，使其处于水蒸气 饱和状态满足变换反应要求，经过侧壁上的出口 离开气化炉的工艺气进入洗涤工序经冷却净化后 送人变化工序；气化炉排岀的灰水经4级闪蒸后， 一部分循环利用，另一部分作废水处理。氧气三磨煤机再循环煤浆気水煤浆泵气化炉气体除尘器锁气式排渣斗炉渣分离器E-1合成气冉循环1淬火型气化炉氧气氧气原煤添加剂甲醇废水新鲜水煤磨机煤浆槽高压煤浆泵族汁o研磨水泵循环泵O一| 渣池泵O研磨水池锁斗Texacol艺流程

11、示意图合成气去屮醇徳士古 气化炉渣池粗渣循环泵锁斗冲洗水罐除盐水变换冷凝液蒸汽y除氧器洗涤塔冷礙液泵中压闪蒸罐真空闪蒸罐中爪闪蒸厂 分离曬丄咼丿k灰水泵G0沉降槽给料泵-O真空泵真空闪蒸分离罐闪蒸汽去火炬重力沉降槽絮凝剂灰水槽窃口细渣低压灰水泵压滤机废水去硝 化反硝化三德士古气化炉技术的优缺点德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压 气流床气化装置，水煤浆由气化剂夹带由 专门的喷嘴喷入炉内，瞬间气化。优点： (1)甲烷含量低，利于甲醇与氨的合成 (2)设备结构简单，内件很少；理论上可以用于任 何煤种(3)具有较长的实际运行经验，操作危险性小，可 用率达80%-85% (4)利用水煤浆便于高压泵送的

12、特点，可以制备压 力很高6勺和煤气 (5)能充分利用一切污水源制作水煤浆 (6)气化炉的运行费用较低 (7)后续的除灰系统比较简化.装置特点:（1）原料适应广。各种烟煤、气煤、肥煤，都可以用来制气，对煤的水分、灰分、可然雾含量、灰熔離嚮瞬的要求这有利于厂家就近选煤，可 （2）气体有效成分高。排渣无污染，污水污染小易 嘛腮气品艸驚利用。 （3）气化压力范围大。从2.56.5MPa皆有工业化装 置，以4.0MPa较为普遍，气化压力高可节省合成气 压缩动。（4）碳的转化率高。碳的转化率高达98%。（5）气化炉结构简单生产能力大一台03200mm的气化炉气化压/4.0MPa生产的合 成气可以日产合成氨

13、760t以上。缺点：对煤质要求方面，要求活性好，灰熔点低，由于其 工艺原料是水煤浆（含碳60%左右）要求流动性、 成浆性、灰熔点、可磨性、灰份要求严格必须试烧 认可，改变煤种也需要经过试烧认可。同时水煤浆 中含35%水分，因此比氧耗高，比煤耗高。同时气 化炉喷嘴使用周期短，耐火材料容易侵蚀损坏，灰 水处理系统较大，湿灰处理较困难，对厂区环境影 响教大。四德士古气化工艺的关键设备 1磨煤机为气化工艺提供合格的水煤浆钢制筒体，内衬橡胶（或钢）衬里研磨体：钢棒（或球）主要内容 2气化炉、激冷室气化炉气化炉为一钢制外壳，内衬耐火材料与保温材料的立式反应器。在反应器内煤与氢气发 生部分氧化反应生成主要含

14、CO+H2的合成气.激冷室激冷室为高温合成气及熔渣与水进行热交 换及熔渣固化的钢制外壳容器，在该容器 内实现高温合成气的冷却、熔融渣的固化 及气（汽）液（水）的分离。由于合成气及黑水中含有一定的硫化物，所 以将对激冷室壳体造成一定的腐蚀。为此在 设计制造时，在激冷室内壁堆焊（或复合）了一层（约6mm）不锈钢材料。耐火砖:耐火砖要承受高温（1400 C）气流及煤熔渣的冲蚀与渗透侵蚀，要抗炉温急冷急热的条件变化，还要承受一定的压力（上部砖的应 力）。工作环境恶劣，条件苛刻。耐火砖（向火面）是制约德士古煤气化技术 发展的关键材料向火面耐火砖主要以Cr-Al-Zr （铭铝错）砖 为主耐火砖的使用寿命

15、焦化：80009000小时(002mm/h) 渭河：15000小时(0012mm/h)淮化、鲁南：1100012000小时(0.016mm/h)影响耐火砖寿命的因素 耐火砖质量筑炉质量砖型设计及与气化炉、喷嘴的匹配砖的使用开停炉次数操作温度煤灰性质操作负荷3 气化工艺喷嘴德士古煤气化工艺的核心设备。釆用三流外混式，利用高速喷出的氧气动能 充分雾化水煤浆，使水煤浆与氧气能在极短 的时间（45秒）内充分地完全反应。中心氧量占总氧量1216%左右，起到预混 作用。喷嘴本体釆用Inconel600（600合金银一锯一 铁），喷头釆用Mco-50或Haynes 188 （高温合 金）耐磨材料。工艺喷嘴的

16、主要磨损耗为中喷嘴头部，寿命在30 60天（90天），新型烧嘴能达180天左右。喷嘴性能主要表现在碳转化率、渣中残碳、CO + H2的含量等。喷嘴的蚀损还表现在头部H2S的腐蚀、冷却与喷嘴连接焊缝的热应力裂纹，以及顶部端头的龟裂纹。喷嘴端部的修复主要采用堆焊后加工至设计尺寸,并经热处理。五德士古气化炉主要问题及处置 1 激冷室带水现象：提高进激冷室水量，仍无法提高激冷液位, 合成气将水大量带入后序洗涤塔，使洗涤塔液位 难以控制，严重时水带入变换系统，造成系统停 车。原因：激冷室内传热传质工况恶化（单位面积热 负荷、分离空间）采取的措施及对策：加长加粗激冷室结构尺寸。加大激冷室的水循环。保证锁斗

17、系统的正常运行，降低水中的含固 量。降低进入系统水的温度。 2 带灰现象：激冷室上部积聚大量灰，使托砖板不 能得到冷却，支撑板温度上升，被迫停车。原因：激冷室液位偏低激冷室液相含固偏高（包括溶解固体如氨盐等）操作温度偏高合成气带水严重 工艺喷嘴工况欠佳对策:调整操作温度调节工艺状况，抑制带水上JL更黯激冷室液位，加大水循环，降低液相 含固量调节工艺喷嘴工况 3 激冷环烧坏：现象：激冷严重变形，局部穿孔或烧毁。原因：激冷环局部或整体缺水，激冷环结垢，激 冷环结构设计存在缺陷。对策：保证激冷水流量。保证水系统良好的运行状况。改善激冷环结构设计。建立完善的激冷环清理确认管理制度。 4 排渣系统不畅现象：锁斗不出渣，长时间累积后将黑水管 堵塞。原因:破渣机故障。破渣机上渣“架桥”。破渣机至锁斗排渣管堵塞。锁斗循环泵系统故障。对策:恢复正常的锁斗循环水循环。修复破渣机。用高压冷凝液反冲堵塞的排渣管及破渣机上 5.高压煤浆泵堵塞现象：高压煤浆泵打量不足，炉温快速上升。原因：煤浆筛故障，煤浆系统进入大粒子。钢棒配比失调，或钢棒严重磨损。钢棒出现断棒、弯棒。低流量煤浆时间过长。煤质发生变化，可磨指数发生变化。对策：检查煤浆筛，对煤浆过筛系统故障进行及时处理。停磨机检査钢棒情况，及时调