常压固定床造气的应用与展望(3)
时间:2025-07-11
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3 常压固定床间歇气化技术的展望
常压固定床间歇气化技术在中国已走过50个春秋,为化工、化肥中小型企业作出了突出的贡献。随着时代的发展,资源的逐步枯竭,能源的利用率已是全社会及全球关注的问题。进入21世纪我国提出了节能减排的战略目标。节能减排、能源综合利用,保持生态平衡,造福子孙后代已是全社会的责任,每个公民责无旁贷。然而,常压固定床间歇气化技术存在能耗高、污染重、煤利用率低的弊端,但又是化工化肥煤气化的主要工艺,食之无味,弃之可惜。淘汰这种气化技术只是时间的问题,只有将常压固定床间歇气化技术改为连续气化。
3.1 常压固定床间歇气化与富氧(纯氧)连续气化的对比分析
将常压间歇气化改为连续气化,在原炉型基础上增加空分装置,改动控制系统。连续气化是等径间歇气化煤气炉产气量的1.8~2.5倍,且热损失少,蒸汽分解率高,气体质量好,煤炭的利用高,返焦含量低,无吹风气排放,节能减排,安全环保。
3.1.1 连续气化无吹风阶段,富氧(纯氧)+蒸汽连续入炉,气化反应可以维持两大平衡(物料、热量),压力和温度稳定,介质流向一致,热损失少,气质好,蒸汽分解率高,产气量
1大,煤炭利用率高,氨醇成本低。间歇气化每个循环的6个步骤中,吹风占/3的时间,储存的
热量利用40%,60%的热量去吹风气回收或放空,即使回收也是用无烟煤换蒸汽,烟煤与无烟煤价格差得大,不经济,且污染环境,放空更是浪费,每循环过后周而复始,炉温变化大,产气量不稳定。
3.1.2 连续气化工艺流程简单,操作稳定,便于管理。程控阀门少,故障率低,维修费用少,气体成分易调节。间歇气化流程复杂,操作不稳定,不便于管理,程控阀门多,开关频繁,故障率高,维修强度大,费用高,气体成分不便于调节。
3.1.3 连续气化取消吹风阶段,无吹风气排放,环保好,间歇气化吹风气放空,热损失大,浪费能源,污染环境。
3.1.4 连续气化正常生产中,程控阀门不需开关步骤,噪音小,安静,稳定性好;间歇气化阀门开关频繁,气体流向交替变化,噪音大,不利于健康。
3.1.5 连续气化气体中CO2比间歇法高6%~8%,有联醇工艺可消化一部分,若有碳酸氢铵基本消化完,无这两种的工艺可采取其他方式回收利用,实现变废为宝,循环经济,节能减排。回收的CO2送入造气炉,实现三种气化剂连续气化,可大大提高有效气体含量,降低生产成本。
以上两种气化技术的对比分析表明,连续气化从工艺技术、原料消耗、安全环保、操作稳定、维修费用、产气量、蒸汽消耗等方面,均优于间歇气化技术,是煤气化技术小规模大发展之必然趋势。
4 连续气化种类
连续气化有纯氧连续气化(氧浓度99.5%)和富氧(氧浓度50%~60%)连续气化。纯氧连续气化又分为纯氧+CO2气化和纯氧+蒸汽气化两种。
(1)纯氧+ CO2气气化技术
称为焦(煤)部分氧化还原法,简称CO炉。CO炉利用纯氧和CO2作为气化剂,通过常压固定床以焦(煤)为原料连续气化的方法制备高纯CO气,煤气中CO为68%~71%,通过后面的净化、压缩、精脱硫变压吸附提纯等工序,最终得到纯度大于96%的CO,可生产甲酸、甲胺羰基合成等产品。此技术是一种较新型的气化技术,在国内有数十家近60台Ф2400~Ф2600
3mm煤气炉使用,发气量3000~10000 m/h(炉径不等)。
CO炉的特点:(1)结构设计独特,高径比大于3∶1;铸钢炉箅具有强破渣和排灰功能,合理均匀分布气化剂,从而保证气化过程达最佳状态,使CO2得到充分还原,提高CO质量;实现连续自动加焦和不停炉下灰,为连续气化提供了安全技术保障。(2)干燥原料焦吊运或皮带输送至加煤料仓,实现自动控制入炉量,纯氧和脱碳系统或再生的CO2按一定的气气比混合自炉底加入,在炉内高温条件下进行部分氧化还原反应,生产粗CO煤气。(3)可连续制气,运行费用低,效益显著。CO2取代了蒸汽作气化剂,CO2发生氧化还原反应,起到了调节温度和热载体的作用,控制火层温度在t2点以下,防止结疤。(4)焦燃烧完全,返焦<5%。
(5)无吹风阶段,没有热损失,清洁生产,安全环保,经济效益好,CO2可循环再生利用,变废为宝,节能减排,环保,保持生态平衡。
(2)富氧(50%~60%)或纯氧(99.5%)+蒸汽连续气化
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