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一文看懂煤化工具體的單元工藝和設備,還有圖解

我國是世界上煤炭資源豐富的國家之一, 煤炭燃燒排放到大氣的粉塵及二氧化硫分別占全國總排放量的50%和80%以上。 發展以煤化工為核心的潔淨煤技術, 是解決我國能源和環境問題的有效途徑。 那麼與煤化工相關煤化反應單元工藝都有哪些呢?小七為你解疑答惑。

煤化工是以煤為原料,經化學加工實現煤炭高效潔淨綜合利用的工業。 其中煤化工反應單元如圖所示:

煤的乾餾的主要產品有氣態(煤氣)、液態(焦油)和固態(半焦或焦炭)等。

煤的乾餾過程中涉及到煤炭低溫乾餾、煤炭高溫乾餾——煉焦、焦化產品的回收和加工等單元工藝。

煤炭氣化的主要有效成分包括一氧化碳、氫氣和甲烷等

煤炭氣化過程中涉及到移動床煤氣化、碎煤流化床氣化、煤的氣流床氣化。

其他方法包括:熔融床煤氣化、煤的催化氣化、煤的加氫氣化、煤的地下氣化等單元工藝。

煤制油(煤炭液化)的主要產品是將煤中有機質大分子轉化為中等分子的液態產物。

其生產工藝包括:煤炭直接加氫液化與煤炭間接液化二種不同的工藝單元。

煤基化工產品包括煤制碳素製品、電石生產、褐煤蠟生產、煤基甲醇制烯烴技術等工藝單元。

煤炭多聯產技術包括煤氣化聯合迴圈發電、煤氣化一液體產品一制氫一發電。

具體單元工藝如下

煤的乾餾

煤的乾餾是煤在隔絕空氣條件下加熱至較高溫度時, 所發生的一系列物理變化和化學變化的複雜過程, 稱為煤的熱解, 或稱熱分解和乾餾。

迄今為止煤加工的主要工藝仍是熱加工, 煤煉焦工業就是典型的例子。

煤炭熱分解是指煤在加熱過程中發生的變化。

可見煤熱分解過程大致分為三個階段:

第一階段(室溫~300℃):煤的外形無變化

第二階段(300℃~600℃):煤黏結成半焦

第三階段(600℃~1000℃):形成焦炭

煤熱解的影響因素

煤化程度:隨煤化程度增加, 熱解開始溫度逐漸升高。

加熱終溫:隨最終溫度的升高, 焦炭和煤焦油產率下降, 煤氣產率增加, 但熱氣熱值降低。

升溫速率:升溫速率對煤的黏結性有明顯的影響, 可增加煤氣與焦油的產率。

熱解壓力:液體產物數量及停留時間隨壓力增加而增加。

熱解氣氛:氫氣下熱解的氣態和液體產物總量比常壓下高得多。

煤炭低溫乾餾

低溫乾餾:主要是指煤在終溫500℃~700℃的乾餾過程。

適合於低溫乾餾的煤是無黏結性的非煉焦用煤, 如褐煤或高揮發分煙煤。

我國這類煤儲量豐富,

目前主要用於直接燃燒, 若能通過低溫乾餾回收煤氣與焦油, 可使煤得到更有效的綜合利用。

低溫乾餾的產品性質:

1.半焦的反應性與電阻率之比高溫焦高得多, 而且煤的變質程度越低, 其反應性和比電阻率越高。

2.半焦的高電阻率特性, 使它成為鐵合金生產的優良原料。

3.半焦硫含量比原煤低, 反應性高, 燃點低(250℃左右)是優質的燃料, 也適合用於製造活性碳, 碳分子篩和還原劑, 或氣化制氫等。

煤低溫乾餾工藝

低溫乾餾的方法和類型很多:

按加熱方式有外熱式、內熱式和內外熱結合

按煤料的形態有塊煤、型煤與粉煤三種;

按供熱介質不同又有氣體熱載體和固體熱載體兩種;

按煤的運動狀態又分為固定床、移動床、流化床和氣流床等。

1連續式外熱立式爐

常用來制取城市煤氣的伍德爐示意於圖6-1-02。

煙煤連續地碳化室頂部的輔助煤箱加入碳化室, 生成的熱半焦排入底部的排料箱, 碳化過程中底部通入水蒸氣冷卻半焦, 並生成部分水煤氣, 水煤氣與乾餾氣由上升管引出。

碳化室全長為2080mm,伍德爐的每個乾餾室處理煤約8t/d。加熱煤氣是用自產半焦在爐側發生的發生爐煤氣。

2連續式內熱立式爐

德國開發的Lurgi低溫乾餾爐如圖6-1-03所示。

煤在爐內移動過程分成三段:乾燥段、乾餾段和焦炭冷卻段,故又名為三段爐。

用於加熱的熱廢氣分別由上、下兩個獨立燃燒室燃燒淨煤氣供給。

煤在乾餾爐內被加熱到500~850℃。一台處理褐煤型爐300~500t/d魯奇三段爐,可得型焦150~250t/d,焦油10~60t/d,剩餘煤氣180~220m3/t(煤)

3連續式內外熱立式爐

連續式內外熱立式爐是由德國考伯斯( Koppers)公司開發的考伯斯爐,它由碳化室、燃燒室及位於一側的上下蓄熱室組成。

煤料由上部加入乾餾室,幹流所需的熱量主要由爐牆傳入。加熱用燃料為發生爐煤氣或回爐乾餾氣,煤氣在立火道燃燒後的廢氣交替進入上下蓄熱室。在乾餾室下部吹入回爐煤氣,既回收熱半焦的熱量又促使煤料受熱均勻。

此爐的煤乾餾熱耗量較低,為2400kJ/kg(煤),而上述無得爐為3320kJ/kg(煤)。

4固體熱載體乾餾法

外熱式乾餾裝置傳熱慢,生產能力小。氣流內熱式的燃燒廢氣稀釋了乾餾的氣態產物。

採用固體熱載體進行煤乾餾,加熱速率快,例如美國Toscoal法用已加熱的瓷球作為熱載體,使次煙煤在500℃進行低溫乾餾。

德國魯奇一魯爾煤氣工藝(Lurgi-Ruhrgas,LR)採用熱半焦為熱載體,已建立生產裝置,生產能力達1600t(半焦)/d,產品半焦作為煉焦配煤原料,其乾餾流程如圖所示。

5加氫乾餾工藝

加氫熱解可明顯增加烴類氣體和輕油的產率,為此已開發的工藝有Coalcon加氫乾餾工藝與CS-SRT加氫乾餾工藝。

CS-SRT加氫乾餾工藝是以上生產高熱值合成天然氣為目的,同時可制取輕質芳烴(BTX),乾餾殘碳用於制氫。 CS-SRT工藝的煤轉化率可達60%~65%,其中(甲烷,乙烷)≈30%,(BTX)=8%~10%,(輕油)=1%~3%。

煤炭高溫乾餾——煉焦

煤在煉焦爐中隔絕空氣加熱到1000℃左右,經過乾餾的一系列階段,最終得到焦炭,這過程稱為高溫乾餾或高溫煉焦或簡稱煉焦。

煉焦的主要目的是為了制取焦炭,焦炭是煉鐵的原料。

煉焦時副產的煤氣和化學產品,特別是芳香族化合物在化學工業得到廣泛的應用。

焦炭的作用及品質要求

焦炭在高爐中起三個作用:①作為骨架,保持高爐的透氣性;②提供熱源;③作為鐵礦石的還原劑。

為此,對高爐用焦的要求是:灰分低,硫和磷低,強度高,快度均勻,緻密,低反應性、反應後強度高。

當今高爐大型化,對焦炭品質的要求如下

煤在碳化室中成焦過程

現代焦爐設備

煤焦化產品的回收和加工

煤煉焦時,約有75%變成焦炭,還有25%轉變成多種化學產品和煤氣。

回收這些化學產品,既能綜合利用煤炭資源,又能促進國民經濟的發展。

有的國家生產的焦化產品品種已達500種以上。

中國也從焦爐煤氣、粗苯和煤焦油中提煉粗上百種產品。

國內外的回收與加工流程分為正壓操作與負壓操作兩種。

1正壓操作的焦爐煤氣處理系統

鼓風機位於初冷器後,在風機之後的全系統均處於正壓操作。此流程國內應用廣泛。

煤氣經壓縮之後升50℃,故對選用飽和器法生產硫銨(需55℃)和弗薩姆法回收氨系統特別適用。

2負壓操作的焦爐煤氣處理系統

它把鼓風機放在系統的最後,將焦爐煤氣從-7~-10KPa升壓到15~17KPa後送到用戶。

這個流程的優點是:無煤氣終冷系統,減少了低溫水用量,總能耗能有所降低,並減輕了管道腐蝕。

它的缺點是:負壓操作時,煤氣體積增加,煤氣管道和設備容積均相應增加,減少了吸收推動力;要求所有設備管道加強密封,以免空氣漏入。

負壓流程適用於水洗氨工藝。

煤的氣化

煤的氣化過程是一個熱化學過程。它是以煤或煤焦(半焦)為原料,以氧氣(空氣,富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作氣化劑(或稱氣化介質),在高溫條件下通過化學反應把煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體的過程。

目的是將煤轉化成可燃氣體,煤氣化過程包含:煤的熱解、半焦的氣化等過程。

煤氣的主要組成為CO、CO2、H2、CH4、H20,氣化時所得的氣體稱為煤氣,其有效成分包括一氫化碳、氫氣和甲烷等。

在各種煤轉化技術中,特別是開發潔淨煤技術中,煤的氣化是最有應用前景的技術之一。

下表列出了氣化過程中發生的煤熱裂解反應,均相反應和非均相反應以及它們的熱效應。

參與反應的氣體可能是最初的氣化劑,也可能是氣化過程的產物。

這些反應中,R3即水蒸氣和碳反應的意義最大,它參與各種煤氣化過程,此反應為強吸熱反應。反應中R4也是重要的氣化反應。

供熱的R1和R2反應與吸熱的R3和R4組合在一起,對自熱式氣化過程起重要的作用。

加氫氣化反應R5對於制取合成天然氣(SNG)很重要。

氫或合成氣的製造由反應R1,R2和R3的組合

煤中的少量兀素氮和硫在氣化過程中產生了含氮的和含硫的產物,

主要的硫化物是H2S,COS,CS2等,

主要的含氮化合物是NH3,HCN,NO等。

煤氣化方法

1移動床(固定床)煤氣化

2碎煤流化床氣化

3煤的氣流床氣化

移動床煤氣化

煤的移動床氣化是以塊煤為原料,煤由氣化爐頂加入,氣化劑由爐底送入。

✦氣化劑與煤逆流接觸,氣化反應進行得比較完全,灰渣中殘碳少。

✦產物氣體的顯熱中的相當部分供給煤氣化前的乾燥和乾餾,煤氣出口溫度低,灰渣的顯熱又預熱了入爐的氣化劑,因此氣化效率高。

✦這是一種理想的完全氣化方式

1混合發生爐煤氣

採用水蒸氣與空氣的混合物為氣化劑,製成的煤氣稱為混合發生爐煤氣。

3M13型煤氣發生爐。

其特點是採用雙滾筒連續進料方式。

採用回轉爐箅連續排灰,爐內帶有攪拌棒破黏,適用於長焰煤、氣煤等弱粘結性煤種。

爐內徑3m,進風口直徑500mm,煤氣出口直徑900mm,最大風口壓4000~6000Pa。

耗煤1700~2500kg/h,煤氣產量5500~8000m3/(h.台)。

水蒸氣和空氣用量分別為0..3~0.5kg(水蒸氣)/kg(煤)和1.5~2.5m3(空氣)/kg(煤)。

2水煤氣

水煤氣是熾熱的碳與水蒸氣反應生成的煤氣,它主要由CO和H2組成,與發生爐煤氣相比,含氮氣很少,發熱量高。燃燒時呈藍色火焰,所以又稱藍水煤氣。

3移動床加壓氣化

移動床加壓氣化的最成熟爐型是魯奇(Lurgi)爐。

它和常壓移動床一樣,也是自熱式逆流反應器,所不同的是採用氧氣—水蒸氣或空氣—水蒸氣為氣化劑,在2.0~3.0MPa的壓力和900~1100℃溫度條件下進行的連續氣化法。

碎煤流化床氣化

發展流化床氣化方法的原因是:為了提高單爐的生產能力和適應採煤技術的發展,直接使用小顆粒碎煤為原料,並可利用褐煤等高灰分劣質煤。

它又稱為沸騰床氣化,把氣化劑(水蒸氣和富氧空氣或氧氣)送入氣化爐內,使煤顆粒呈沸騰狀態進行氣化反應。

在反應床內,當氣流速率低於流態化臨界速率為移動床,當氣流速率高於顆粒極限沉降速率為氣流床。當氣流速率介於這兩個速率之間時為流化床。

1流化床煤氣化過程

流化床與移動床不同,但仍有氧化層和還原層。

氧化層高度約為80~100mm,還原層在氧化層的上面且一直延伸到全料層的上部界限。

1溫克( Winkler)煤氣

它是一個內村耐火材料的立式圓筒形爐體,下部為圓錐形狀。水蒸氣和氧氣(空氣)通過位於流化床不同高度上的幾排噴嘴加入。

其下段為圓錐形體的流化床,上段的高度約為流化床高度的6~10倍,作為固體分離區。

3高溫溫克勒(HTW)法

針對溫克勒爐的缺點,HTW爐主要進行的改進:

①提高氣化壓力到1MPa

②提高氣化溫度

③流化床粗粉帶出物迴圈回到流化床氣化,從而提高了碳的轉化率

4灰團聚流化床煤氣化法

煤的氣流床氣化

所謂氣流床,就是氣化劑(水蒸氣與氧)將粉煤夾帶入氣化爐進行並流氣化。

粉煤被氣化劑夾帶通過特殊的噴嘴進入反應器、暫態著火,形成火焰,溫度高達2000℃。

煤粉和氣化劑在火焰中作並流流動,粉煤急速燃燒和氣化,反應時間只有幾秒鐘,可以認為放熱與引吸熱反應差不多是同時進行的,在火焰端部,即煤氣離開氣化爐之前,碳已全部耗盡。

煤的粘結性對煤氣化過程沒有什麼影響。

幹法進料的氣流床氣化方法

①K-T型氣化爐

②Shell法

③Prenflo法

用此法在西班牙PuertoIlano已建立IGCC示範裝置,發電量30萬kWh氣化爐容量2600t/d,產煤氣18萬m3/h。

④GSP氣化爐

GSP氣化爐是1976年由東德VEB Gaskombiant 的黑水泵公司開發的一下噴式加壓氣流床液態排渣氣化爐,操作壓力2.5~3.0MPa,用粉煤、氧氣鼓風,其結構及工作原理兼備德士古和Shell氣化爐兩者的特點。

濕法進料的氣流床氣化方法

①德士古煤氣化方法

②Destec煤氣化法(原稱DOW法)

③多噴嘴對置式氣化法

其他煤氣化方法

①熔融床煤氣化方法

又分熔渣床、熔鹽床和熔鐵床三種。因為種種技術和經濟問題,這些試驗大多已停止。

②煤的催化氣化法

煤的催化氣化方法是在氣化過程中添加催化劑,加快氣化反應,可以在較低溫度下進行氣化。

煤的催化氣化方法以Exxon方法為代表,K2CO3為催化劑。但其規模僅1t(煤)/d。

③煤的加氫氣化方法

加氫氣化法的目的是為了制取天然氣。

④煤的地下氣化等

煤的地下氣化法是對地下煤層就地直接進行氣化生產煤氣的方法。

國內外曾進行了大量的研究。但由於地下煤層的構成及其走向變化多端,至今尚末形成一種技術成熟的、能推廣使用的方法。

今天小七主要介紹了煤的乾餾、氣化這兩方面的單元工藝。下期繼續介紹煤制油(煤的液化)、煤基化工產品和煤基多聯產所涉及的單元工藝。

碳化室全長為2080mm,伍德爐的每個乾餾室處理煤約8t/d。加熱煤氣是用自產半焦在爐側發生的發生爐煤氣。

2連續式內熱立式爐

德國開發的Lurgi低溫乾餾爐如圖6-1-03所示。

煤在爐內移動過程分成三段:乾燥段、乾餾段和焦炭冷卻段,故又名為三段爐。

用於加熱的熱廢氣分別由上、下兩個獨立燃燒室燃燒淨煤氣供給。

煤在乾餾爐內被加熱到500~850℃。一台處理褐煤型爐300~500t/d魯奇三段爐,可得型焦150~250t/d,焦油10~60t/d,剩餘煤氣180~220m3/t(煤)

3連續式內外熱立式爐

連續式內外熱立式爐是由德國考伯斯( Koppers)公司開發的考伯斯爐,它由碳化室、燃燒室及位於一側的上下蓄熱室組成。

煤料由上部加入乾餾室,幹流所需的熱量主要由爐牆傳入。加熱用燃料為發生爐煤氣或回爐乾餾氣,煤氣在立火道燃燒後的廢氣交替進入上下蓄熱室。在乾餾室下部吹入回爐煤氣,既回收熱半焦的熱量又促使煤料受熱均勻。

此爐的煤乾餾熱耗量較低,為2400kJ/kg(煤),而上述無得爐為3320kJ/kg(煤)。

4固體熱載體乾餾法

外熱式乾餾裝置傳熱慢,生產能力小。氣流內熱式的燃燒廢氣稀釋了乾餾的氣態產物。

採用固體熱載體進行煤乾餾,加熱速率快,例如美國Toscoal法用已加熱的瓷球作為熱載體,使次煙煤在500℃進行低溫乾餾。

德國魯奇一魯爾煤氣工藝(Lurgi-Ruhrgas,LR)採用熱半焦為熱載體,已建立生產裝置,生產能力達1600t(半焦)/d,產品半焦作為煉焦配煤原料,其乾餾流程如圖所示。

5加氫乾餾工藝

加氫熱解可明顯增加烴類氣體和輕油的產率,為此已開發的工藝有Coalcon加氫乾餾工藝與CS-SRT加氫乾餾工藝。

CS-SRT加氫乾餾工藝是以上生產高熱值合成天然氣為目的,同時可制取輕質芳烴(BTX),乾餾殘碳用於制氫。 CS-SRT工藝的煤轉化率可達60%~65%,其中(甲烷,乙烷)≈30%,(BTX)=8%~10%,(輕油)=1%~3%。

煤炭高溫乾餾——煉焦

煤在煉焦爐中隔絕空氣加熱到1000℃左右,經過乾餾的一系列階段,最終得到焦炭,這過程稱為高溫乾餾或高溫煉焦或簡稱煉焦。

煉焦的主要目的是為了制取焦炭,焦炭是煉鐵的原料。

煉焦時副產的煤氣和化學產品,特別是芳香族化合物在化學工業得到廣泛的應用。

焦炭的作用及品質要求

焦炭在高爐中起三個作用:①作為骨架,保持高爐的透氣性;②提供熱源;③作為鐵礦石的還原劑。

為此,對高爐用焦的要求是:灰分低,硫和磷低,強度高,快度均勻,緻密,低反應性、反應後強度高。

當今高爐大型化,對焦炭品質的要求如下

煤在碳化室中成焦過程

現代焦爐設備

煤焦化產品的回收和加工

煤煉焦時,約有75%變成焦炭,還有25%轉變成多種化學產品和煤氣。

回收這些化學產品,既能綜合利用煤炭資源,又能促進國民經濟的發展。

有的國家生產的焦化產品品種已達500種以上。

中國也從焦爐煤氣、粗苯和煤焦油中提煉粗上百種產品。

國內外的回收與加工流程分為正壓操作與負壓操作兩種。

1正壓操作的焦爐煤氣處理系統

鼓風機位於初冷器後,在風機之後的全系統均處於正壓操作。此流程國內應用廣泛。

煤氣經壓縮之後升50℃,故對選用飽和器法生產硫銨(需55℃)和弗薩姆法回收氨系統特別適用。

2負壓操作的焦爐煤氣處理系統

它把鼓風機放在系統的最後,將焦爐煤氣從-7~-10KPa升壓到15~17KPa後送到用戶。

這個流程的優點是:無煤氣終冷系統,減少了低溫水用量,總能耗能有所降低,並減輕了管道腐蝕。

它的缺點是:負壓操作時,煤氣體積增加,煤氣管道和設備容積均相應增加,減少了吸收推動力;要求所有設備管道加強密封,以免空氣漏入。

負壓流程適用於水洗氨工藝。

煤的氣化

煤的氣化過程是一個熱化學過程。它是以煤或煤焦(半焦)為原料,以氧氣(空氣,富氧或純氧)、水蒸氣或氫氣等作氣化劑(或稱氣化介質),在高溫條件下通過化學反應把煤或煤焦中的可燃部分轉化為氣體的過程。

目的是將煤轉化成可燃氣體,煤氣化過程包含:煤的熱解、半焦的氣化等過程。

煤氣的主要組成為CO、CO2、H2、CH4、H20,氣化時所得的氣體稱為煤氣,其有效成分包括一氫化碳、氫氣和甲烷等。

在各種煤轉化技術中,特別是開發潔淨煤技術中,煤的氣化是最有應用前景的技術之一。

下表列出了氣化過程中發生的煤熱裂解反應,均相反應和非均相反應以及它們的熱效應。

參與反應的氣體可能是最初的氣化劑,也可能是氣化過程的產物。

這些反應中,R3即水蒸氣和碳反應的意義最大,它參與各種煤氣化過程,此反應為強吸熱反應。反應中R4也是重要的氣化反應。

供熱的R1和R2反應與吸熱的R3和R4組合在一起,對自熱式氣化過程起重要的作用。

加氫氣化反應R5對於制取合成天然氣(SNG)很重要。

氫或合成氣的製造由反應R1,R2和R3的組合

煤中的少量兀素氮和硫在氣化過程中產生了含氮的和含硫的產物,

主要的硫化物是H2S,COS,CS2等,

主要的含氮化合物是NH3,HCN,NO等。

煤氣化方法

1移動床(固定床)煤氣化

2碎煤流化床氣化

3煤的氣流床氣化

移動床煤氣化

煤的移動床氣化是以塊煤為原料,煤由氣化爐頂加入,氣化劑由爐底送入。

✦氣化劑與煤逆流接觸,氣化反應進行得比較完全,灰渣中殘碳少。

✦產物氣體的顯熱中的相當部分供給煤氣化前的乾燥和乾餾,煤氣出口溫度低,灰渣的顯熱又預熱了入爐的氣化劑,因此氣化效率高。

✦這是一種理想的完全氣化方式

1混合發生爐煤氣

採用水蒸氣與空氣的混合物為氣化劑,製成的煤氣稱為混合發生爐煤氣。

3M13型煤氣發生爐。

其特點是採用雙滾筒連續進料方式。

採用回轉爐箅連續排灰,爐內帶有攪拌棒破黏,適用於長焰煤、氣煤等弱粘結性煤種。

爐內徑3m,進風口直徑500mm,煤氣出口直徑900mm,最大風口壓4000~6000Pa。

耗煤1700~2500kg/h,煤氣產量5500~8000m3/(h.台)。

水蒸氣和空氣用量分別為0..3~0.5kg(水蒸氣)/kg(煤)和1.5~2.5m3(空氣)/kg(煤)。

2水煤氣

水煤氣是熾熱的碳與水蒸氣反應生成的煤氣,它主要由CO和H2組成,與發生爐煤氣相比,含氮氣很少,發熱量高。燃燒時呈藍色火焰,所以又稱藍水煤氣。

3移動床加壓氣化

移動床加壓氣化的最成熟爐型是魯奇(Lurgi)爐。

它和常壓移動床一樣,也是自熱式逆流反應器,所不同的是採用氧氣—水蒸氣或空氣—水蒸氣為氣化劑,在2.0~3.0MPa的壓力和900~1100℃溫度條件下進行的連續氣化法。

碎煤流化床氣化

發展流化床氣化方法的原因是:為了提高單爐的生產能力和適應採煤技術的發展,直接使用小顆粒碎煤為原料,並可利用褐煤等高灰分劣質煤。

它又稱為沸騰床氣化,把氣化劑(水蒸氣和富氧空氣或氧氣)送入氣化爐內,使煤顆粒呈沸騰狀態進行氣化反應。

在反應床內,當氣流速率低於流態化臨界速率為移動床,當氣流速率高於顆粒極限沉降速率為氣流床。當氣流速率介於這兩個速率之間時為流化床。

1流化床煤氣化過程

流化床與移動床不同,但仍有氧化層和還原層。

氧化層高度約為80~100mm,還原層在氧化層的上面且一直延伸到全料層的上部界限。

1溫克( Winkler)煤氣

它是一個內村耐火材料的立式圓筒形爐體,下部為圓錐形狀。水蒸氣和氧氣(空氣)通過位於流化床不同高度上的幾排噴嘴加入。

其下段為圓錐形體的流化床,上段的高度約為流化床高度的6~10倍,作為固體分離區。

3高溫溫克勒(HTW)法

針對溫克勒爐的缺點,HTW爐主要進行的改進:

①提高氣化壓力到1MPa

②提高氣化溫度

③流化床粗粉帶出物迴圈回到流化床氣化,從而提高了碳的轉化率

4灰團聚流化床煤氣化法

煤的氣流床氣化

所謂氣流床,就是氣化劑(水蒸氣與氧)將粉煤夾帶入氣化爐進行並流氣化。

粉煤被氣化劑夾帶通過特殊的噴嘴進入反應器、暫態著火,形成火焰,溫度高達2000℃。

煤粉和氣化劑在火焰中作並流流動,粉煤急速燃燒和氣化,反應時間只有幾秒鐘,可以認為放熱與引吸熱反應差不多是同時進行的,在火焰端部,即煤氣離開氣化爐之前,碳已全部耗盡。

煤的粘結性對煤氣化過程沒有什麼影響。

幹法進料的氣流床氣化方法

①K-T型氣化爐

②Shell法

③Prenflo法

用此法在西班牙PuertoIlano已建立IGCC示範裝置,發電量30萬kWh氣化爐容量2600t/d,產煤氣18萬m3/h。

④GSP氣化爐

GSP氣化爐是1976年由東德VEB Gaskombiant 的黑水泵公司開發的一下噴式加壓氣流床液態排渣氣化爐,操作壓力2.5~3.0MPa,用粉煤、氧氣鼓風,其結構及工作原理兼備德士古和Shell氣化爐兩者的特點。

濕法進料的氣流床氣化方法

①德士古煤氣化方法

②Destec煤氣化法(原稱DOW法)

③多噴嘴對置式氣化法

其他煤氣化方法

①熔融床煤氣化方法

又分熔渣床、熔鹽床和熔鐵床三種。因為種種技術和經濟問題,這些試驗大多已停止。

②煤的催化氣化法

煤的催化氣化方法是在氣化過程中添加催化劑,加快氣化反應,可以在較低溫度下進行氣化。

煤的催化氣化方法以Exxon方法為代表,K2CO3為催化劑。但其規模僅1t(煤)/d。

③煤的加氫氣化方法

加氫氣化法的目的是為了制取天然氣。

④煤的地下氣化等

煤的地下氣化法是對地下煤層就地直接進行氣化生產煤氣的方法。

國內外曾進行了大量的研究。但由於地下煤層的構成及其走向變化多端,至今尚末形成一種技術成熟的、能推廣使用的方法。

今天小七主要介紹了煤的乾餾、氣化這兩方面的單元工藝。下期繼續介紹煤制油(煤的液化)、煤基化工產品和煤基多聯產所涉及的單元工藝。

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