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》3、氣流床氣化爐氣流床氣化爐與流化床的比較氣化過程要求微小的粉煤在火焰中經(jīng)部分氧化提供熱量，然后進行氣化反應，粉煤與氣化劑均勻混合，通過特殊的噴嘴的進入氣化爐后瞬間著火，直接發(fā)生反應，溫度高達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行并流氣化，反應物之間的接觸時間短。為了提高反應速度，一般采用純氧一水蒸氣為氣化劑，并且將煤粉磨得很細，以增加反應的表面積，一般要求70%的煤粉通過200目篩。也可以將粉煤制成水煤漿進料，缺點是水的蒸發(fā)會消耗大量的熱，故需要消耗較多的氧氣來平衡。。所謂氣流床，就是氣化劑將煤粉夾帶進人氣化爐，進行并流氣化。。沸騰床氣化爐，可以利用小顆粒燃料，氣化強度較固定床大，但氣化爐內(nèi)的反應溫度不能太高，一般用來氣化反應性高的煤種。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》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

2023/2/6《煤炭氣化工藝學》

(3)工藝指標原料溫度壓力

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200目篩。進料采用干粉煤，只有當褐煤的水分較高時，才預先將煤干燥。由于氣體將煤粒隔開，因而不會造成黏結(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)過急冷后溫度降到900℃左右。高溫有和于加快反應速度，提高氣化強度和生產(chǎn)能力。同時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，因為需要高度預熱來保持灰分的液態(tài)排渣。對煙煤而言，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)氣化工藝最早開發(fā)于20世紀40年代后期。開始的工作重點集中在開發(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，重點轉(zhuǎn)向為氨的生產(chǎn)制造合成氣。20世紀50年代期間，研究擴大該工藝以氣化石油及少量的煤。目前，在我國運行的德士古氣化爐有12臺。兗礦魯南化肥廠的德士古氣化裝置，是我國從國外引進的第一套德士古煤炭氣化裝置，采用水煤漿進辯在加壓下來生產(chǎn)臺成氨的原料氣體。

2023/2/6《煤炭氣化工藝學》（2）工藝流程-氣化氣化爐是氣化過程的核心，而噴嘴又是氣化爐的關(guān)鍵設(shè)備。合格的永煤漿在進人氣化爐時，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)計可以保證煤漿和氧氣的均勻混臺。滿足實際生產(chǎn)要求的噴嘴．應該具有以較步的霧化劑和較少的能量達到較好霧化效果的能力，而且結(jié)構(gòu)要簡單，加工要方便．使用壽命長等性能。國外使用的噴嘴結(jié)構(gòu)多用三套管式，中心管導入15％的氧氣，內(nèi)環(huán)隙導入煤漿，外環(huán)隙導人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。氣化爐內(nèi)進行的反應主要有：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當煤漿進入氣化爐被霧化后，部分煤燃燒而使氣化爐溫度很快達到1300℃以上的高溫，由于高溫氣化在很高的速度下進行．平均停留時間僅幾秒鐘．高級烴完全分解，甲烷的含量也很低，不會產(chǎn)生焦油類物質(zhì)。由于溫度在灰熔點以上，灰分熔融并呈微細熔滴被氣流夾帶出，離開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)量分數(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。水煤漿濃度對氣化過程的影響基本表現(xiàn)在幾個方面。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》粉煤的粒度粉煤的粒度對炭的轉(zhuǎn)化率有很大影響。較大的顆粒離開噴嘴后，在反應區(qū)的停留時間比小顆粒的停留時間短，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。但實際生產(chǎn)過程中，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．水煤漿應具有較好的流動性，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》氧煤比氧煤比是德士古氣化法的重要指標。在其他條件不變時，氧煤比決定了氣化爐的操作溫度，如圖4-58所示。同時．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。但氧氣過量會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。適當提高氧氣的消耗量，可以相應提高爐溫，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》氣化壓力德士古工藝的氣化壓力最高可達8.0MPa，通常根據(jù)煤氣的最終用途，經(jīng)過經(jīng)濟核算，選擇合適的氣化壓力。提高氣化壓力，可以增加反應物的濃度，加快反應速度；同時由于煤粒在爐內(nèi)的停留時間延長，碳的轉(zhuǎn)化率提高。其結(jié)果是氣化爐的氣化強度提高，后續(xù)工段壓縮煤氣的動力消耗相應減少。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