移动床液态排渣气化煤直接非催化转化制成合成气可行性分析（李大尚）.ppt

赛鼎工程有限公司 中国石油和化工勘察设计协会煤化工设计技术中心 李大尚 移动床熔渣气化煤气直接串非催化转化制合成气可行性分析 赛鼎工程有限公司 全国煤化工设计技术中心 李大尚 移动床熔渣气化煤气直接串非催化转化制合成气可行性分析  1. 概述1.1 移动床熔渣排渣煤气化开发过程 移动床熔渣排渣煤气化工艺国外称BG/L气化，它是在移动床固态排渣煤气化工艺基础上经近40年的研究，试验后才基本上完成了商业化技术的开发。其开发试验过程及主要内容见表1,试验的煤质及结果见表2。 表１ 表 2 试验煤质及试验数据 1.2 碎煤移动床熔渣气化过程 1.2.1 移动床熔渣气化与移动床固态排渣炉基本上类似，移动床熔渣气化也是逆流气化过程，煤从炉顶加入至渣的排出，固体物料先后经过干燥层、干馏层、气化还原层、燃烧氧化熔渣层。氧气和水蒸汽从炉底进入燃烧层熔渣池，在此，灰中残炭燃尽。 熔渣气化炉及固体物料和煤气随气化炉温度变化见图1和图2。移动床熔渣气化炉与固态排渣炉本质的差别是燃烧氧化反应在液相进行，灰渣以液态排出。 1.2.2 移动床熔渣气化与气流床气化都属熔渣气化，但也有区别，移动床熔渣气化用6～50mm小块煤，而气流床气化用的是150～200目的干粉煤或水煤浆。气流床气化是瞬间完成的，温度迅速达到2000℃，随着气化反应完成，煤气出炉温度降到1450℃～1500℃左右，灰数秒钟变成熔渣，煤物料与气体并流，且相对速度几乎为零。气化产物中不含焦油、酚，甲烷含量很低0.1%左右，煤气冷凝水中除少量氨、氰外，没有其他有害物，易于处理。 1.2.3 移动床熔渣气化产物，它既保留有移动床固态排渣炉特征，如，产物中有较多的甲烷、焦油、酚、氨等。又具备干粉煤气流床煤气组成的特点，CO：55%～60%左右、H2：27%～28%左右、CO2：3%～4%。详见表2。 1.3 移动床熔渣加压气化技术特点 1.3.1 该煤气化技术开发的目的是：保留干法排灰气化炉氧耗低，气化效率，气化热效率较高，煤气组份中，甲烷含量高，热值高，获得焦油等副产品逆流气化优点，克服水蒸汽消耗高，需5mm以上煤块，小于5mm煤过剩，气化强度低的缺点。详见表2。 1.3.2 该气化与流化床（HTW,U-GAS,灰熔聚），气流床（Texaco、Shell、GSP）比，煤、氧、消耗最低。气化效率、总热效率最高。 1.3.4 原料适应性广。水份高达32%的褐煤，不需干燥可直接入炉气化。不粘煤、弱粘煤、甚至强粘结性烟煤、无烟煤、石油焦都可为气化原料。 1.3.5 气化强度高，单炉生产能力大。气化强度（Nm3煤气/m2小时）是移动床固态排渣炉的2.5～3倍，与Texaco水煤浆气化相当。对内径3m炉，高活性，长焰煤，单台炉生产能力高达100000Nm3/h。 1.3.6 焦油、氨若不回收可以全部返炉的熔渣池燃烧气化。 1.3.7 供热锅炉消耗不完的粉煤可以喷入熔渣池气化，最大喷量可达气化总用煤的30%以上。 1.3.8 煤气有效成分高，（CO+H2）达90%左右，其中CH4占6.5%～8%。有效成分高于Texaco气化10个百分点。与干粉煤气流床气化相当。煤气热值高达13MJ/Nm3，有利于提高IGCC的效率。CH4含量高有利于合成天然气。 1.4移动床熔渣炉结构 移动床熔渣气化炉，包括煤锁斗、带水夹套的筒体、渣骤冷室、渣锁斗。炉内有煤分布器，粘结性煤还设有搅拌破粘装置。与固定床气化炉主要区别在炉底熔渣池部分，它没有旋转炉篦。氧气、蒸汽由多个喷咀构成一定倾角插入熔渣池中心燃料层一定深度，使火区局限于气化炉熔渣池中心。熔渣由渣出口间断排出。 为防止液态渣粘度过高，固化及钟乳石状物大块生成，阻塞排渣口，熔渣流动不畅，渣口下部设有一个煤气燃烧喷咀补充热能。 熔渣池和筒体间衬有耐高温、耐侵蚀、不与熔渣发生化学反应、高密度、低孔率、高导热的耐火材料，如碳化硅及铬镁材料，渣口及易侵蚀的地方采用耐熔渣侵蚀好的钛材水冷盘管保护。熔渣炉及炉底部分详细结构见图3 。 2. 移动床熔渣炉气化煤气应用 移动床熔渣气化煤气含大量煤CH4，最适合生产中热值燃料气和合成天然气。但也适合生产各种化工产品的合成气。本文仅对生产合成气做较详细分析。 生产各种产品的合成气（以生产甲醇为例）。 2.1 工艺流程选择 由于生产甲醇，CH4是一种惰性气体，不利于甲醇合成，必须将CH4转化成H2、CO。处理有3种工艺。①先将甲烷分离，再用类似天然气转化工艺制取甲醇或氨合成气。②将含甲烷净化气在催化剂作用下部分氧化转化甲烷。这两种处理工艺流程长，投资大，消耗高。现有工厂生产证明与其他煤气化工艺相比缺乏竞争力。详见图4。 C