加壓氣化,酚水回收培訓(xùn)課件

1、氣化分廠工藝技術(shù)講座中煤龍化化工公司氣化分廠主講：姜海潮一、氣化分廠概述氣化分廠主要包括三個(gè)主工藝車(chē)間：造氣、凈化和回收車(chē)間，一個(gè)成品罐區(qū)車(chē)間。造氣車(chē)間的主要任務(wù)是把原料煤加壓氣化生產(chǎn)合格粗煤氣，同時(shí)產(chǎn)生含酚污水送到回收車(chē)間；凈化車(chē)間的主要任務(wù)將粗煤氣變成凈煤氣為下游甲醇分廠生產(chǎn)提供原材料?；厥哲?chē)間主要工藝是通過(guò)沉降、分離、精餾、萃取等操作回收中油、煤基瀝青、回收液氨、粗品酚等副產(chǎn)品；同時(shí)把含酚廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理達(dá)標(biāo)后送到生化車(chē)間再處理。二、煤氣化技術(shù)1、煤炭氣化的應(yīng)用及重要性煤炭氣化是最重要的應(yīng)用廣泛的潔凈煤技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工最重要的單元技術(shù)。煤氣化技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械、建材等重要

2、工業(yè)部門(mén)和城市煤氣的生產(chǎn)。2、煤氣化的分類(lèi)2.1、在學(xué)術(shù)上，按煤在氣化爐中的流體力學(xué)行為，可分為四種：2.1.1移動(dòng)床（固定）氣化（魯奇爐）2.1.2流化床氣化（溫克勒爐）2.1.3氣流床氣化（殼牌爐）2.1.4熔融床氣化前三種是比較成熟的工業(yè)技術(shù)2.2技術(shù)上的分類(lèi)技術(shù)上的分類(lèi)原則上以氣化原料的形態(tài)為基礎(chǔ)的，主要分為：2.2.1塊煤（魯奇爐）2.2.2粉煤（殼牌）2.2.3煤漿（德士古）3、魯奇工藝的特點(diǎn)3.1、優(yōu)點(diǎn)3.1.1原料的適用范圍廣，除粘結(jié)性較強(qiáng)的煙煤外都可氣化。3.1.2可以氣化力度較小的、水分、灰分較高的劣質(zhì)煤。3.1.3工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定。3.2、缺點(diǎn)3.2.1原料氣中甲烷含量

3、較高，從原料氣中分離、轉(zhuǎn)化流程較為復(fù)雜3.2.2所產(chǎn)生的廢水處理流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜。3.2.3單臺(tái)爐處理能力還偏小目前我公司應(yīng)用的PKM爐屬于魯奇工藝，生產(chǎn)穩(wěn)定且已經(jīng)成功的解決了廢水難處理的問(wèn)題。三、氣化分廠PKM爐的工藝技術(shù)1、工藝原理 PKM加壓氣化是一種自熱式、逆流移動(dòng)床生產(chǎn)工藝，我廠采用依蘭長(zhǎng)焰煤為原料，在2.8Mpa（表壓）壓力下，9001100的溫度條件下，用中壓蒸汽和氧氣為氣化劑進(jìn)行氣化，氣化用原料煤由煤鎖通過(guò)煤分布器進(jìn)入到氣化爐中，并與氣化劑逆流流動(dòng)，原料由上往下，氣化劑由下而上，逐漸完成煤炭由固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)合格粗煤氣。生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)凈化，一部分作為城市燃?xì)?，另一部分用?/p>

4、甲醇合成的原料氣。1.1、在氣化爐內(nèi)，一般將床層按其反應(yīng)特性由下至上分為六層：灰渣層、氧化層、還原層、甲烷層、干餾層、干燥層1.1.1、灰渣層：該層位于料層的最底部。該層中碳基本耗盡，氣化反應(yīng)已告結(jié)束。因而溫度急劇下降，同時(shí)又保護(hù)了爐篦不被灼熱的碳層燒壞或變形，又使剛?cè)霠t的氣化劑得到預(yù)熱，把熱量帶回反應(yīng)層中。1.1.2、氧化層，主要進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，生成大量的二氧化碳和少量的一氧化碳，該層主要反應(yīng)碳的氧化反應(yīng)，是氣化反應(yīng)的主要供熱層，為了保證工藝熱量，大約30%的煤需燃燒掉。1.1.3、還原層：該層中氧已全部消耗，水蒸汽開(kāi)始大量分解，CO2被還原，因此一氧化碳、氫氣的量增加，二氧化碳和水蒸汽量

5、逐漸減少。該層反應(yīng)主要二氧化碳還原反應(yīng)，為吸熱反應(yīng)，因而上部料層溫度逐漸下降。1.1.4、甲烷層：該層進(jìn)行的主要反應(yīng)是碳與氫及一氧化碳和氫之間生成甲烷的反應(yīng)，生成甲烷速度比氧化層和還原層反應(yīng)速度小得多，因此，可以通過(guò)該層厚度的調(diào)整，來(lái)調(diào)節(jié)煤氣中甲烷含量。1.1.5、干餾層：干燥的原料煤在300和700之間，通過(guò)凈煤氣蒸汽混合物進(jìn)行熱分解生成熱解水及各種干餾產(chǎn)物， 熱解過(guò)程中，焦油生成的曲線大約從320開(kāi)始，在約430時(shí)，達(dá)到最高值。在焦油生成的同時(shí)，溫度高于400就會(huì)產(chǎn)生脂肪族類(lèi)型的碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄椋┖退逆溝N化合物的同系物。只有在溫度為420時(shí)才開(kāi)始裂解出氫。在含氫的情況下尤其是溫度和壓

6、力很高時(shí)，會(huì)明顯提高熱解時(shí)揮發(fā)組分的產(chǎn)出率。通過(guò)熱解作用，原料煤被轉(zhuǎn)化為焦油、煤氣和焦碳。1.1.6、干燥層：入爐原料煤在上升熱煤氣流的對(duì)流傳熱作用下，失去外在水分，并逐漸升溫，預(yù)熱程度決定于原料煤中的水分。各層間并沒(méi)有十分明確的界面，氣化爐內(nèi)的反應(yīng)是十分復(fù)雜的，大部分反應(yīng)相互交溶在一起，因此只能視其主要反應(yīng)或特性進(jìn)行分層。1.2、各層主要反應(yīng)1.2.1、氧化層碳的氧化反應(yīng)： C+O2=CO2+393.8KJ/mol；碳的不完全氧化反應(yīng)：2C+O2=2CO+221.1 KJ/mol；均為放熱反應(yīng)。1.2.2、還原層C+CO2=2CO-221.1 KJ/mol，1.2.3、甲烷層異相甲烷化反應(yīng)：

7、C+2H2=CH4+74.9 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：CO+3H2=CH4+H2O+206.4 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：2CO+3H2=CH4+CO2+247.4 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：CO2+4H2=CH4+2H2O+165.4 KJ/mol2、 PKM爐加壓氣化工藝流程 煤鎖里的煤進(jìn)入氣化爐內(nèi)，煤沿著干燥區(qū)、干餾區(qū)、甲烷層、氣化層、還原層、灰渣層自上往下規(guī)則移動(dòng)，并伴隨熱化學(xué)變化。氣化劑（中壓蒸汽和氧氣，氣氧比控制在5.0:1左右）從氣化爐底部進(jìn)入，自下往上流動(dòng)，與煤逆流接觸，反應(yīng)生成粗煤氣，氣化爐出口溫度450-550。粗煤氣在噴淋冷卻器經(jīng)過(guò)來(lái)自酚水罐的酚水洗滌冷卻，含有雜

8、質(zhì)的酚水送到液態(tài)產(chǎn)品分離工段進(jìn)一步處理，大約210 的粗煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐與電廠來(lái)的低壓給水進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的冷凝液送往酚水罐，大約180 的粗煤氣送往凈化CO變換工號(hào)。 氣化過(guò)程中產(chǎn)生灰渣，灰渣層大約500mm厚，灰渣通過(guò)安裝在旋轉(zhuǎn)爐篦上的灰刮刀連續(xù)排出，然后通過(guò)空心軸驅(qū)動(dòng)壓力箱，間斷地把灰渣排到灰鎖內(nèi)，灰鎖容積7m3,灰渣的堆料密度為0.65-0.85T/m3氣化爐是一帶有夾套的圓柱型高壓設(shè)備，夾套內(nèi)充滿(mǎn)電廠提供到高壓汽包的高壓給水，其主要作用是和氣化爐內(nèi)夾套進(jìn)行換熱，高壓給水在夾套上部氣化產(chǎn)生蒸汽帶走能量，以避免氣化爐內(nèi)夾套溫度過(guò)高造成設(shè)備損壞。自產(chǎn)蒸汽通過(guò)蒸汽平衡管線進(jìn)入高壓汽包，高壓汽包

9、頂部蒸汽通過(guò)管線輸送至壓力箱和氣化劑混合參與煤的氣化反應(yīng)。夾套和氣化爐壓差不能超過(guò)0.2MPa，夾套壓力率高于氣化爐壓力。PKM氣化爐工藝流程簡(jiǎn)圖2.1個(gè)單系統(tǒng)流程2.1.1加煤系統(tǒng)流程 依蘭長(zhǎng)焰煤從煤斗借助于重力經(jīng)過(guò)切斷裝置到達(dá)煤鎖(煤鎖容積15m3)，煤鎖的裝填高度受輻射測(cè)量裝置自動(dòng)控制，當(dāng)煤鎖達(dá)到所要求的充填高度時(shí)，關(guān)閉料斗閥門(mén)。使用粗煤氣管線上的粗煤氣對(duì)煤鎖進(jìn)行充壓，當(dāng)煤鎖壓力與氣化爐壓力平衡時(shí)，打開(kāi)煤鎖底部錐形閥，使煤鎖中的煤，通過(guò)氣化爐上部的煤分布器進(jìn)入氣化爐內(nèi)。當(dāng)煤鎖空時(shí)通過(guò)料為連鎖控制，錐閥YV911自動(dòng)關(guān)閉，通過(guò)泄壓管線進(jìn)行泄壓，重復(fù)上述加煤過(guò)程。2.1.2排灰系統(tǒng)流程 灰鎖

10、內(nèi)的灰渣最大裝填高度，也是受輻射料位測(cè)量裝置連鎖控制的。當(dāng)灰渣量達(dá)到最高料位時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉灰鎖翻板閥，手動(dòng)關(guān)閉灰鎖上錐閥。然后進(jìn)行灰鎖泄壓，壓力泄至常壓后。打開(kāi)灰鎖底部閥門(mén)，灰渣通過(guò)灰溜槽落入灰渣池內(nèi)。由刮板機(jī)將灰渣池內(nèi)灰渣輸送到選煤分廠輸送皮帶送出灰溜槽浸入到灰刮板槽內(nèi)，目的是為了防止空氣進(jìn)入排灰系統(tǒng)，并且為了防止灰溜槽內(nèi)形成爆炸性氣體混合物，連續(xù)地用惰性氣體N2對(duì)灰溜槽進(jìn)行吹掃。2.1.3酚水系統(tǒng)流程 氣化爐產(chǎn)生的高壓酚水有兩種：一種是在噴淋冷卻器噴淋洗滌氣化爐出口粗煤氣時(shí)產(chǎn)生的含有油、煤渣的酚水，送往回收車(chē)間液態(tài)產(chǎn)品分離工號(hào)進(jìn)行處理；另一種是在廢熱鍋爐冷卻粗煤氣產(chǎn)生的酚水，送往酚水罐循環(huán)利

11、用。循環(huán)應(yīng)用于噴淋冷卻器噴淋洗滌氣化爐出口粗煤氣的酚水來(lái)自造氣車(chē)間酚水罐。酚水罐的補(bǔ)充酚水有三種：一種是在廢熱鍋爐冷卻粗煤氣產(chǎn)生的酚水；第二種是來(lái)自?xún)艋疌O變換工號(hào)送來(lái)的酚水；第三種是來(lái)自于回收車(chē)間液態(tài)產(chǎn)品分離工號(hào)的酚水。2.1.4高、低壓蒸汽系統(tǒng)高壓蒸汽由電廠通過(guò)管道提供，壓力：3.5-3.8MPa；400-430 在引射器內(nèi)和氧氣按比例混合作為氣化反應(yīng)的氣化劑,進(jìn)入引射器的蒸汽分為兩股，一股作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，一股作為混合蒸汽。用驅(qū)動(dòng)蒸汽的一部分增加能量，以提高氧氣的壓力，最重要的是混合蒸汽的作用，可以在較高操作生產(chǎn)能力情況下，更加準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)蒸汽和氧氣的比值。廢熱鍋爐在對(duì)粗煤氣進(jìn)行換熱時(shí)產(chǎn)生低壓

12、飽和蒸汽，壓力：0.5-0.75MPa；溫度：158，進(jìn)入公司低壓蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行全廠的綜合應(yīng)用。在粗煤氣量為35000Nm3/小時(shí)時(shí)生成的低壓蒸汽量約為22000Kg/h。2.1.5氧氣系統(tǒng)氣化反應(yīng)所需氧氣來(lái)自空分分廠，壓力：2.8-2.9MPa，溫度：10-100 ，純度99.8%。在引射器中和高壓蒸汽按一定比例進(jìn)行混合作為氣化反應(yīng)的氣化劑，汽氧比在5:1左右，從壓力箱底部進(jìn)入氣化爐，通過(guò)旋轉(zhuǎn)爐蓖上的分布布?xì)饪拙鶆蜻M(jìn)入氣化爐。氧氣的作用主要和炭反應(yīng)生成CO和CO2，提供氣化爐反應(yīng)所需的能量。2.1.5高、低壓給水系統(tǒng)高壓給水：壓力：3.8-5.8；溫度:80-100，管道輸送進(jìn)入高壓汽包中，提

13、供氣化爐夾套給水，夾套上部水經(jīng)換熱氣化進(jìn)入汽包上部，由于熱密度不同水在夾套汽包內(nèi)形成自然循環(huán)。高壓汽包內(nèi)的的飽和蒸汽直接進(jìn)入氣化爐下部的壓力箱內(nèi)，上升至氣化爐作為氣化蒸汽用于工藝過(guò)程低壓給水：壓力：1.3-1.5；溫度:80-100，管道輸送進(jìn)入廢熱鍋爐用作粗煤氣冷卻水。都由電廠通過(guò)管道輸送至氣化分廠，在進(jìn)入設(shè)備前由液位聯(lián)鎖控制調(diào)節(jié)閥控制流量。3、主要設(shè)備氣化爐4、主要參數(shù)4.1、氣化爐壓力：小于2.8MPa。4.2氣化爐反應(yīng)溫度：900-1100。4.3原料煤4.3.1原料煤的種類(lèi)：依蘭長(zhǎng)焰煤；膨脹系數(shù)：0；灰熔點(diǎn)：高于1400.4.3.2原料煤含水量：小于9%。4.3.3原料煤的粒度：6.

14、350mm（小于6.3mm的粒度低于3%-重量）。4.3.4原料煤灰分：小于45%。（現(xiàn)在應(yīng)用33-38%的煤）5、煤質(zhì)對(duì)PKM氣化爐生產(chǎn)的影響5.1煤的水分對(duì)氣化爐的影響煤氣中水分含量太高，入爐煤需要進(jìn)行預(yù)干燥以降低煤氣的露點(diǎn)溫度。同時(shí)由于煤氣中水含量增高時(shí)，在后續(xù)工段的煤氣冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，增加廢水處理量。一般生產(chǎn)中，煤中水分含量在8l0左右。5.2煤的灰分對(duì)氣化爐的影響煤中灰分過(guò)高，對(duì)氣化過(guò)程有不利的影響，氣化時(shí)由于少量碳的表面被灰分覆蓋，氣化劑和碳表面的接觸面積減少，炭得反應(yīng)不完全，降低了氣化效率。增加了爐渣的排出量，灰鎖排灰能力不足時(shí)將嚴(yán)重影響生產(chǎn)負(fù)荷。各項(xiàng)消耗指標(biāo)均增加，

15、如氧氣、水蒸氣和煤的消耗指標(biāo)都有所上升，而凈煤氣的產(chǎn)率下降5、現(xiàn)改造方向5.1、氣化爐內(nèi)加耐火內(nèi)襯，保護(hù)內(nèi)夾套；5.2、選用特種復(fù)合鋼做內(nèi)夾套。5.3、排灰系統(tǒng)增加破渣裝置，提升排灰能力5.4、回收煤鎖氣，5.5、綜合治理一樓灰塵5.6、優(yōu)化汽氧比，減少煤氣廢水量四、回收工藝技術(shù)1、回收車(chē)間主要工藝原理1.1、重力沉降：是指利用混合物中各物質(zhì)密度的差異，靠重力作用而實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程稱(chēng)為重力沉降。1.2、離心分離離心分離：在離心力的作用下兩種液體按密度的大小不同而分為內(nèi)外兩層，重者在外，輕者在內(nèi)，將其分別引出，從而完成分離任務(wù)。1.3、汽提汽提：是指將物料通過(guò)熱處理后把將其氣相組分分離出來(lái)，從而達(dá)

16、到組分分離的目的工藝過(guò)程。1.4、萃取萃?。菏抢酶鹘M在萃取劑中溶解度的差異來(lái)達(dá)到組分分離的目的1.5、精餾、精餾：由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時(shí)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾個(gè)純凈組分的過(guò)程。2、工藝流程工藝流程2.1、工藝流程簡(jiǎn)述 來(lái)自煤加壓氣化過(guò)程中產(chǎn)生的含酚廢水輸送到回收車(chē)間液態(tài)產(chǎn)品分離工段，在液態(tài)產(chǎn)品分離工段含酚廢水經(jīng)過(guò)重力沉降、離心分離操作，副產(chǎn)品中油、煤基瀝青被脫離出來(lái)送往成品罐區(qū)。經(jīng)過(guò)初步凈化的酚水一部分被送到造氣車(chē)間、凈化車(chē)間用作噴淋冷卻水，另一部分送往酚回收工段，經(jīng)過(guò)沉降、汽提脫酸脫氨、萃取、精餾操作，副產(chǎn)品中油、粗品酚被脫離出來(lái)送往成品罐區(qū)，

17、高濃度的氨氣送到氨回收工段脫酸、提純，在氨回收工段來(lái)自酚回收工段的高濃度的氨氣，經(jīng)過(guò)脫酸、吸收、精餾操作后，生產(chǎn)出99.6%以上的產(chǎn)品液氨。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的酚水送到下游生化工號(hào)進(jìn)一步處理。3、單系統(tǒng)流程3.1、酸水系統(tǒng)酸水系統(tǒng)主要指酚回收工段脫酸脫氨塔，脫酸脫氨塔為我公司和華南理工大學(xué)共同開(kāi)發(fā)和引進(jìn)的新技術(shù)，塔定應(yīng)用ADV固閥，塔底應(yīng)用我公司和天津創(chuàng)舉公司共同研制開(kāi)發(fā)的膜噴射塔板，這幾項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于煤氣化廢水治理上屬于首例，取得了優(yōu)異的效果。在酚回收工段酚水大罐經(jīng)過(guò)沉降脫油、脫塵后的酚水，用泵輸送到脫酸脫氨塔加溫加壓氣提，同時(shí)在一個(gè)塔中完成脫酸脫氨操作，塔頂脫出酸性氣體，塔中側(cè)採(cǎi)脫出高濃度氨氣。塔

18、釜出水中酸性氣體為痕量，總氨含量小于150mg/l,按的脫除率達(dá)到98%以上，PH值6.5-7.5，為后續(xù)萃取操作提供了良好的條件。3.1、酚水系統(tǒng)流程 來(lái)自21工號(hào)的酚水/焦油混合物和來(lái)自23工號(hào)的酚水/中油混合物首先混合在一起，然后沿切線方向進(jìn)入閃蒸槽?；旌衔镌陂W蒸槽內(nèi)閃蒸減壓，閃蒸汽通過(guò)管網(wǎng)送到罐區(qū)氣柜綜合利用，廢水靠自重流入焦油分離器，在焦油分離器中焦油油/中油、酚水、焦油/塵分成三層，焦油油/中油密度小于酚水密度，所以焦油油/中油浮在酚水上層；焦油的密度大于酚水的密度，所以焦油和煤塵沉降于焦油分離器的下部椎體中。焦油分離器內(nèi)設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的錐形刮刀，以保證沒(méi)有焦油塵附著于下部錐形底部

19、壁上。3.2中油流程中油流程 在回收車(chē)間有兩個(gè)工號(hào)產(chǎn)生中油：一是液態(tài)產(chǎn)品分離工段，焦油分離器中上部焦油油/中油溢流至焦油油/中油分離器分離后，溢流至中油槽。二是酚回收工段酚水罐上部中油溢流到的焦油油/中油槽分離后，溢流至中油槽。最后用泵輸送到成品罐區(qū)。正常情況下產(chǎn)生焦油油/中油4-5t/h。 3.3萃取劑流程萃取劑流程我分廠應(yīng)用的萃取劑現(xiàn)在有兩種：二異丙基醚和甲基異丁基酮我分廠應(yīng)用的萃取劑現(xiàn)在有兩種：二異丙基醚和甲基異丁基酮 33#1區(qū)地下儲(chǔ)罐B05.1裝甲基異丁基甲酮，B05.2罐裝二異丙基醚。分別將二異丙基醚和甲基異丁基甲酮打入溶劑循環(huán)罐B02/B后，用泵P06/B打入E01/B底部與脫酸

20、、脫氨后的酚水逆向混合接觸，將酚水中的酚萃取出來(lái)。P07/B送至K03/B頂部做回流，同時(shí)K02/B，K03/B產(chǎn)生醚/酮蒸汽經(jīng)換熱器和冷卻器冷卻，液相自流入B02/B重新循環(huán)使用，不凝氣體經(jīng)C07/B排出。3.4、萃取物過(guò)程萃取物過(guò)程 在E01/B塔酚水與溶劑（用P06/B泵分別送往E01/B塔底部）逆向接觸后，形成的萃取物徑塔上部溢流口溢流至萃取物槽B03.3/B后，經(jīng)P10/B打送到粗酚精餾塔K03/B經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器W05用2.5 Mpa（表壓）的蒸汽加熱后，粗酚作為重組分從塔底采出，經(jīng)W07/C06B換熱器/冷卻器至80進(jìn)入粗酚罐B03.1/B?；?yàn)分析合格后，用P08/B送往罐區(qū)。3.5、氨氣系統(tǒng)過(guò)程氨氣系統(tǒng)過(guò)程 80T、130T K01/BTA 側(cè)線采氨汽 徑三級(jí)冷凝器分離