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煤气初冷工艺设计.doc
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第一章 概 述
1.1 煤化工工业发展简史
世界化石能源(包括煤炭、石油、天然气)资源比较丰富,在一次能源消费结构中占90%,是当今的主要能源。石油、天然气储量分别可供40年、60年的需求,非常规的油气资源有可能进一步扩大。而煤炭储量十分丰富,且分布广泛,探明储量可供世界开采200年。全球化石能源供应前景的不确定因素之一是成本、价格。技术进步和生产效率的提高推动着生产和运输成本的降低,但廉价资源储量枯竭等因素又导致成本和价格提高。预计从2000年一2020年,化石能源在一次能源消费结构中,石油将从39%降至38 ,煤炭将从26%降至24%,天然气将从23%提高至27%。
近几十年来,化石能源在中国一次能源消费结构中占90%以上。煤炭是中国的主要能源,也是许多重要化工产品的主要原料。随着中国社会经济持续、高速发展,近年来能源、化工产品的需求也出现较高的增长速度,煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。中国煤化工的发展对发挥丰富的煤炭资源优势,补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求,保障能源安全,促进经济的可持续发展,具有现实和长远的意义。新型煤化工在中国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。煤炭焦化、煤气化一合成氨一化肥已是中国主要的煤化工产业,随着技术、经济的发展和市场的巨大需求,煤炭焦化、煤气化一甲醇及下游化工产品等将得到快速发展;煤制油(直接液化、间接液化)技术的开发和产业化将受到关注,重点项目建设已启动。
目前和今后较长一段时期,建设大型煤化工工厂正在成为发展趋势,如百万t级的煤液化工厂,300kt或以上的合成氨、甲醇工厂,炭化室高度5m以上的大型炼焦炉等。在大型工厂建设的基础上,规划建成大型煤化工产业基地,如神华煤液化、煤化工产业基地,宁夏宁东能源重化工基地,山东充矿煤化工基地等。在产业基地规划中一般包括有不同煤化工单元工艺,如煤焦化、煤液化、煤基甲醇及下游产品等。以往煤化工工厂的产品以向用户提供终端产品或其他工业原料(或燃料)为主,如煤气化-合成氨-化肥、煤焦化一焦炭等,目前产品结构向多元化发展,通过煤化工生产可替代石油的发动机燃料或替代燃料和化工产品(如乙烯、丙烯等)逐渐成为重要的产品方向。随着技术进步、市场发展和企业运行机制的变化,煤化工技术集成与联产在项目规划、设计中得到重视,如煤炭焦化与焦炉煤气发电或制取甲醇联产,煤气化-合成氨、合成甲醇与热电联产等。煤化工联产的特点是:以成熟单元技术为基础;以提高能源和资源利用效率、优化产品结构、增强企业经济竞争力、减少污染物排放为目标;产品结构以化工产品或可替代石油的燃料为主、联产发电为辅,生产的电力主要供给工厂自用。建立煤化工生态工业是未来发展趋势通过采用先进技术、不同工艺的集成联产发展大型煤化工,形成产业链的有效延伸和综合利用,提高资源、能源的利用效率,减少污染物排放,规模化集中治理污染,达到环境友好,建立煤化工生态工业。煤化工生态工业的含义是:将煤化工与建材、材料、发电、废热利用(包括种植、养殖等)等不同产业的工艺技术集成联产,形成资源和能源的循环利用系统,使整体系统具有灵活、高效的调整和运行功能,同时不对区域生态环境造成破坏和污染。
中国未来煤化工的发展方向是在传统煤化工稳定发展的同时,加大力度发展可替代石油的洁净能源与化工品的新型煤化工技术,并建成技术先进、大规模、多种工艺集成的新型煤化工企业或产业基地。先进的催化合成技术、分离技术、生物化工技术、节能与环保技术、材料与大型工业装备制造技术等是新型煤化工的发展基础。在引进和吸收工业发达国家先进技术的同时,发展适合国内需求的、具有自主知识产权的新技术和新装备制造能力,是实现跨越式技术发展和产业化持续发展的战略需求。目前,中国新型煤化工总体上还处于发展初期,未来20年是其技术开发、工业化建设和产业发展的重要时期。
1.2 煤气初步冷却的目的和意义
煤气的初步冷却分两步进行:第一步是在集气管及桥管中用大量循环氨水喷洒,使煤气冷却到80-90℃;第二步再在煤气初冷器中冷却。可将煤气冷却到25-65℃。
煤气的初冷,输送及初步净化,是炼焦化学产品回收工艺过程的基础。其操作运行的好坏,不仅对回收工段的操作有影响,而且对焦油蒸馏工段及炼焦炉的操作也有影响。因此,对这部分工艺及设备的研究都很重视。
煤气初冷的目的一是冷却煤气,二是使焦油和氨水分离,并脱除焦油渣。
在炼焦过程中,从焦炉炭化室经上升管逸出的粗煤气温度为650-750℃,首先经过初冷,将煤气温度降至25-30℃,粗煤气中所含的大部分水气、焦油气、萘及固体微粒被分离出来,部分硫化氢和氰化氢等腐蚀性物质溶于冷凝液中,从而可减少回收设备及管道的堵塞和腐蚀;煤气经冷却后,体积变小,从而使鼓风机以较少的动力消耗将煤气送往后续的净化工
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