煤化工工藝流程范文

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煤化工工藝流程

篇1

關(guān)鍵詞:甲醇 氣化 合成 空分

一、煤氣化制甲醇的重要意義

作為一種傳統(tǒng)的化工原料,甲醇在化工行業(yè)中一直扮演著極其重要的角色。隨著油價的日益上漲和甲醇應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,甲醇及其衍生品的應(yīng)用也越來越受到人們的重視。在市場需求的推動下,甲醇及其衍生物的生產(chǎn)迎來了發(fā)展的黃金時期。

在我國,80%以上的甲醇來源于煤炭轉(zhuǎn)化,充足的煤炭供應(yīng)是甲醇經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。據(jù)國有資產(chǎn)管理委員會的數(shù)據(jù),我國累計探明可供建井的煤炭儲量多達(dá)2000多億噸,占全國已探明儲量的90%以上,按近些年平均20億噸/年的開采量計算,僅目前探明的儲量就可以開采一百年以上。

甲醇作為極其重要的一種化工原料,其下游衍生品也很豐富,這也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。傳統(tǒng)工藝上甲醇可以用來生產(chǎn)甲醛、合成橡膠、甲基叔丁基醚、對苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有機(jī)化工產(chǎn)品。

除了傳統(tǒng)應(yīng)用,甲醇化工應(yīng)用技術(shù)近期還取得了不少新的突破。中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所和上海金煤化工合作研發(fā)的煤基甲醇制乙二醇技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位,并成功應(yīng)用于內(nèi)蒙古通遼經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)已開工的20萬噸/年乙二醇項目。神華集團(tuán)的百萬噸級甲醇制烯烴項目運行平穩(wěn),兗礦集團(tuán)國宏化工有限責(zé)任公司的甲醇制二甲醚的項目也將于近期開工。

除了化工應(yīng)用外,甲醇作為替代燃料近年來發(fā)展也很迅猛,源于甲醇的替代燃料主要包括甲醇摻混汽油、甲醇制汽油和燃料電池等。 甲醇摻混汽油是指在汽油中摻入5%、15%、25%和85%等不同比例的甲醇。07年8月份,奇瑞甲醇燃料汽車的技術(shù)改造基本完成,由奇瑞研制的10輛M85高比例甲醇燃料樣車已在山西進(jìn)入試用階段。而早在2005年10月至2006年6月,山西省已在陽泉、臨汾、晉城進(jìn)行M15低比例甲醇汽油的試點封閉運作?,F(xiàn)在,兗礦集團(tuán)國宏化工有限責(zé)任公司的甲醇汽油項目已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化,并且收益很高。

此外,甲醇制汽油(MTG)也是甲醇燃料應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。除了埃克森美孚公司的二步法MTG技術(shù),中科院山西煤化所與化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計院共同開發(fā)的一步法甲醇轉(zhuǎn)化制備汽油技術(shù),已在其能源化工中試基地完成中試。與??松梨诠镜募夹g(shù)相比,國產(chǎn)技術(shù)具有汽油選擇性高,工藝流程短,單程壽命長和催化劑穩(wěn)定性等優(yōu)勢[1]。

二、煤制甲醇基本的工藝及設(shè)備介紹

1.煤炭的氣化

煤氣化技術(shù)是煤制甲醇工藝中的關(guān)鍵性。目前,國內(nèi)外先進(jìn)的煤氣化技術(shù)主要包括:荷蘭Shell公司的SCGP粉煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的GSP粉煤加壓氣化技術(shù)、美國Texaco公司德士古氣化工藝、德國Lurgi公司的Lurgi塊煤加壓氣化工藝等,本文以德士古氣化工藝為例進(jìn)行氣化工藝的介紹。

1.1煤漿制備

由輸送系統(tǒng)送來的原料煤干基(

1.2氣化

在本工段,水煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。

煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒嘴進(jìn)入氣化爐,在氣化爐中煤漿與氧氣發(fā)生主要反應(yīng)如下:

CmHnSr+m/2O2mCO+(n/2-r)H2+rH2S

CO+H2OH2+CO2

氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。

離開氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴,被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐;氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。

氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來,排入鎖斗,定時排入渣池,由扒渣機(jī)撈出后裝車外運。

1.3 灰水處理

將氣化來的黑水進(jìn)行渣水分離,處理后的水循環(huán)使用。

1.4 CO變換

將氣體中的CO部分變換成H2。發(fā)生的的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng),以下列方程式表示:

CO+H2OH2+CO2

2.合成氣的凈化

本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。低溫甲醇洗工藝是使用物理吸收法的酸性氣體凈化技術(shù),使用冷甲醇作為酸性氣體的吸收液,利用甲醇在零下60℃左右的低溫下對酸性氣體溶解度特別大的性質(zhì),分段選擇性地吸收原料氣中的CO2、H2S及各種有機(jī)硫等雜質(zhì),低溫甲醇洗工藝一般有林德和魯奇兩種,二者基本原理相同,并且技術(shù)都很成熟,只是在工程實施、工藝流程設(shè)計和設(shè)備設(shè)計上各有特點。

3.甲醇的合成

國內(nèi)外使用的甲醇合成塔主要有冷管式、冷激式、固定管板列管式水管式和多床內(nèi)換熱式合成塔。冷激式合成塔碳轉(zhuǎn)化率太低,能耗高,已基本淘汰:冷管式合成塔碳轉(zhuǎn)化率較高但副產(chǎn)的蒸汽僅為0.4MPa,大型裝置中很少采用;水管式合成塔傳熱系數(shù)較高,能更好地移走反應(yīng)熱,縮小傳熱面積,并能多裝催化劑,同時可副產(chǎn)中壓蒸汽,是大型化較理想的塔型,在60萬t以上大型裝置應(yīng)用較為廣泛;固定管板由于列管需用特種的不銹鋼,因而造價最高;多床內(nèi)換熱式合成塔由大型氨合成塔發(fā)展而來,目前氨合成塔均采用三床(四床)內(nèi)換熱式合成塔。

4.甲醇的精餾

甲醇的精餾工藝,主要有ICI的兩塔流程和Lurgi三塔流程兩種。ICI兩塔工藝雖然工藝流程簡單、裝置投資省,但是能耗相對較高;而Lurgi三塔精餾工藝流程雖然相對較長,但操作能耗較ICI兩塔工藝流程低。從投資和能耗等方面來綜合考慮,對大、中型甲醇精餾裝置,三塔精餾工藝優(yōu)點更加明顯。主要原因在于三塔型工藝流程設(shè)置有一個加壓操作(壓力為0.6~0.7 MPa)的主精餾塔,加壓塔塔頂甲醇蒸汽冷凝熱可以用作常壓精餾塔塔底再沸器熱源,減少了水蒸汽和冷卻水消耗,從而使得精餾過程總的能耗可比二塔流程低20%~30%。

從清潔環(huán)保角度來講,也應(yīng)該采取三塔精餾工藝。目前在原來三塔精餾的基礎(chǔ)上又增加了回收塔,這進(jìn)一步提高回收常壓精餾塔塔底排出的含有少量甲醇的廢水的能力,提高了產(chǎn)品收率并減少廢水污染物產(chǎn)生量。

三、甲醇生產(chǎn)工藝的選擇

甲醇的生產(chǎn)現(xiàn)已大規(guī)模連續(xù)化,生產(chǎn)過程中要求合成氣中(H2+CO)含量高,要求煤氣化工藝更成熟可靠,效率更高。結(jié)合產(chǎn)品的質(zhì)量要求、環(huán)境友好以及不同工藝設(shè)備的技術(shù)特點,煤制甲醇工藝的選擇應(yīng)依據(jù)以下原則:

1.適用性,不同的煤氣化技術(shù)適用于不同的煤種,硬根據(jù)所用煤的質(zhì)量、性質(zhì)、品種等選擇合適的煤氣化工藝及后續(xù)工藝。

2.可靠性,技術(shù)必須成熟可靠,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力的前提下,設(shè)備裝置應(yīng)能連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

3.先進(jìn)性,先進(jìn)性體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量性能、設(shè)備水平和工藝水平等方面,先進(jìn)性決定項目的市場競爭力,應(yīng)全面研究工藝技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,深入探討是否可以采用更為先進(jìn)的工藝技術(shù)。

4.經(jīng)濟(jì)性,要求所才用技術(shù)設(shè)備運行和維護(hù)成本低、投資省、消耗低。

5.安全環(huán)保性,煤化工生產(chǎn)過程容易產(chǎn)生大量煤粉、“三廢”等污染物,應(yīng)選用安全環(huán)保的工藝進(jìn)行安全、清潔生產(chǎn)[2]。

四、結(jié)語

甲醇用作燃料,排放氣中的一氧化碳,氮氧化物等含量降低,是一種環(huán)境友好的燃料,尤為重要的是,對于我國來說,能夠降低對石油的依賴程度,優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。但是在甲醇生產(chǎn)工藝選擇上,一定要根據(jù)實際情況,遵循適用、安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)的原則。

參考文獻(xiàn)

篇2

【關(guān)鍵詞】煤炭資源;煤制氣;工藝技術(shù);發(fā)展前景

1.我國煤制氣發(fā)展前景

煤制氣項目是以煤炭為主要原料生產(chǎn)化工和能源產(chǎn)品,傳統(tǒng)煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和電石四種產(chǎn)品,現(xiàn)代煤制氣是指替代石油或石油化工的產(chǎn)品,目前主要包括煤制油、煤制烯烴、二甲醚、煤制天然氣等。煤制氣是非石油路線生產(chǎn)替代石油產(chǎn)品的一個有效途徑。從有關(guān)資料看,煤制氣的能源轉(zhuǎn)化效率較高,比用煤生產(chǎn)甲醇等其他產(chǎn)品高約13%,比直接液化高約8%,比間接液化項目高約18%。

煤制氣前景看好,相對于傳統(tǒng)煤化工已經(jīng)日益明顯的“夕陽”特征,而在材料和燃料兩個新型煤化工發(fā)展方向上,煤質(zhì)烯烴和煤質(zhì)乙二醇等煤基材料的發(fā)展前景要好于煤制油等新型煤基清潔能源的煤基燃料方向。

2.煤制天然氣概述

煤制天然氣是以煤為原料,采用氣化、凈化和甲烷化技術(shù)制取的合成天然氣。天然氣(natural gas)又稱油田氣、石油氣、石油伴生氣。開采石油時,只有氣體稱為天然氣;石油和石油氣,這個石油氣稱為油田氣或稱石油伴生氣。天然氣的化學(xué)組成及其理化特性因地而異,主要成分是甲烷,還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。無硫化氫時為無色無臭易燃易爆氣體,密度多在0.6~0.8g/cm3,比空氣輕。通常將含甲烷高于90%的稱為干氣,含甲烷低于90%的稱為濕氣。天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、清潔能源,煤制天然氣的耗水量在煤化工行業(yè)中是相對較少,而轉(zhuǎn)化效率又相對較高,因此,與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優(yōu)勢。此外,煤制天然氣過程中利用的水中不存在有無污染物質(zhì),對環(huán)境的影響也較小。

3.煤制天然氣工藝流程

煤制SNG可以高效清潔地利用我國較為豐富的煤炭資源,尤其是劣質(zhì)煤炭;還可利用生物質(zhì)資源,拓展生物質(zhì)的利用形式,來生產(chǎn)國內(nèi)能源短缺的天然氣,然后并入現(xiàn)有的天然氣長輸管網(wǎng);再利用已有的天然氣管道和NGCC電廠,在冬天供暖期間,將生產(chǎn)的代用天然氣供給工業(yè)和用作為燃料用于供暖;在夏天用電高峰時,部分代用天然氣用于發(fā)電;在非高峰時期,可以轉(zhuǎn)變?yōu)長NG以作戰(zhàn)略儲備;從而省去了新建燃煤電廠或改建IGCC電廠的投資和建立鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施的費用,并保證了天然氣供應(yīng)的渠道和實現(xiàn)了CO2的減排。由此可見,煤制SNG是一舉數(shù)得的有效措施,有望成為未來劣質(zhì)煤炭資源和生物質(zhì)資源等綜合利用的發(fā)展方向。本文以某廠煤制SNG項目為例,首先對總工藝流程進(jìn)行了簡要描述,并對其中甲烷化技術(shù)進(jìn)行了介紹。其次對流程進(jìn)行了模擬計算,得出客觀可靠數(shù)據(jù)。最后對煤制SNG在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢進(jìn)行了分析。

3.1工藝簡介

煤制SNG技術(shù)是利用褐煤等劣質(zhì)煤炭,通過煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、高甲烷化工藝來生產(chǎn)代用天然氣。本文所研究項目的工藝流程如圖1所示,其中氣化采用BGL技術(shù),并配有空分裝置和硫回收裝置。主要流程為:原煤經(jīng)過備煤單元處理后,經(jīng)煤鎖送入氣化爐。蒸汽和來自空分的氧氣作為氣化劑從氣化爐下部噴入。在氣化爐內(nèi)煤和氣化劑逆流接觸,煤經(jīng)過干燥、干餾和氣化、氧化后,生成粗合成氣。粗合成氣的主要組成為氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氫、油和高級烴,粗合成氣經(jīng)急冷和洗滌后送入變換單元。

粗合成氣經(jīng)過部分變換和工藝廢熱回收后進(jìn)入酸性氣體脫除單元。粗合成氣經(jīng)酸性氣體脫除單元脫除硫化氫和二氧化碳及其它雜質(zhì)后送入甲烷化單元。在甲烷化單元內(nèi),原料氣經(jīng)預(yù)熱后送入硫保護(hù)反應(yīng)器,脫硫后依次進(jìn)入后續(xù)甲烷化反應(yīng)器進(jìn)行甲烷化反應(yīng),得到合格的天然氣產(chǎn)品,再經(jīng)壓縮干燥后送入天然氣管網(wǎng)。

圖1 煤制SNG總工藝流程示意圖

3.2甲烷化技術(shù)

煤制SNG工藝流程中主要包括煤氣化、變換、酸性氣體脫除、甲烷化等工藝技術(shù),其中高甲烷化技術(shù)為關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.2.1托普索甲烷化技術(shù)

丹麥托普索公司開發(fā)甲烷化技術(shù)可以追溯至20世紀(jì) 70年代后期,該工藝已經(jīng)在半商業(yè)規(guī)模的不同裝置中得到證明,在真實工業(yè)狀態(tài)下生產(chǎn)200m3/h~3000m3/h的SNG。在TREMPTM工藝中,反應(yīng)在絕熱條件下進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致了很高的升,通過循環(huán)來控制第一甲烷化反應(yīng)器的度。TREMPTM工藝一般有三個反應(yīng)器,第二和第三絕熱反應(yīng)器可用一個沸水反應(yīng)器(BWR)代替,雖投資較高,但能夠解決空間有限問題。另外,在有些情況下,采用四個絕熱反應(yīng)器是一種優(yōu)化選擇,而在有些條件下,使用一個噴射器代替循環(huán)壓縮機(jī)。除了核心技術(shù)外,因為生產(chǎn)甲烷的過程要放出大量的熱量,如何利用和回收甲烷化熱量是這項技術(shù)的關(guān)鍵。托普索工藝可以將這些熱量再次利用,在生產(chǎn)天然氣的同時,產(chǎn)出高壓過熱蒸汽。

3.2.2 Davy甲烷化技術(shù)

20世紀(jì)90年代末期,Davy工藝技術(shù)公司獲得了將CRG技術(shù)對外轉(zhuǎn)讓許可的專有權(quán),并進(jìn)一步開發(fā)了 CRG技術(shù)和最新版催化劑。Davy甲烷化工藝技術(shù)除具有托普索TREMPTM工藝可產(chǎn)出高壓過熱蒸汽和高品質(zhì)天然氣特點外,還具有如下特點:催化劑具有變換功能,合成氣不需要調(diào)節(jié)H/C比,轉(zhuǎn)化率高。催化劑使用范圍很寬,在230℃~700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。

3.2.3魯奇甲烷化技術(shù)

魯奇甲烷化技術(shù)首先由魯奇公司、南非沙索公司在20世紀(jì)70年代開始在兩個半工業(yè)化實驗廠進(jìn)行試驗,證明了煤氣進(jìn)行甲烷化可制取合格的天然氣,其中CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%,CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%,產(chǎn)品甲烷含量可達(dá)95%,低熱值達(dá)8500kcal/Nm3,完全滿足生產(chǎn)天然氣的需求。

4.總結(jié)

煤制氣項目對工業(yè)快速發(fā)展具有一定的必要性;對于人們生活質(zhì)量的提高也具有重要的意義。特別是煤制天然氣項目,它具有廣闊的發(fā)展空間和光明的發(fā)展前景。從技術(shù)上說:煤制氣技術(shù)中,KBR制氨技術(shù)效率高而且環(huán)保,在煤制天然氣技術(shù)上我國也有所突破。隨著市場油價的增長,煤制天然氣發(fā)展空間很大,同時國家政策又給予有利的鞭策及支持,這使煤制氣更“健康而茁壯成長”例如:2010年6月,國家發(fā)改委《關(guān)于規(guī)范煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展有關(guān)事項的通知》,進(jìn)一步加強(qiáng)對煤制天然氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)范和引導(dǎo),促進(jìn)煤制天然氣行業(yè)健康發(fā)展。所以發(fā)展煤化工的煤制氣項目具有發(fā)展前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1]錢伯章,朱建芳.煤化工發(fā)展中的前景與問題[J].西部煤化工,2008,(2)

[2]王永煒.中國煤炭資源分布現(xiàn)狀和遠(yuǎn)景預(yù)測[J].煤,2007,(05).

[3]劉志光,龔華俊,余黎明.我國煤制天然氣發(fā)展的探討[J].煤化 工,2009,14(2):1-5.

篇3

如今不論是技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面,都為煤轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)取代石油燃料和化工品提供了有利條件。隨著天然氣和石油能源供應(yīng)的日趨緊張,煤化工能源將會發(fā)展成為化工原料的主流。褐煤發(fā)展煤化工的優(yōu)勢:第一,我國褐煤資源豐富,而且褐煤成本低下。在我國的很多褐煤地煤田,煤層都較淺,開采起來比較簡單,甚至有些地方還可以進(jìn)行露天開采。因此褐煤的產(chǎn)出效率高,安全性高,成本較低。第二,有成熟的煤化工技術(shù)做后盾。相對來講,褐煤還屬于一種比較年輕的資源,不存在明顯的粘結(jié)性,而且化學(xué)性質(zhì)活波,非常有利于實現(xiàn)綜合加工和能源轉(zhuǎn)換。當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的煤化工技術(shù)有以下幾種:1.熱解提質(zhì)技術(shù);2.煤的氣化技術(shù);3.煤的液化技術(shù)。第三,產(chǎn)區(qū)環(huán)境容量和水資源的有利條件。水是實現(xiàn)煤化工技術(shù)必不可少的條件,而出產(chǎn)褐煤的地方往往都是水資源豐富的邊遠(yuǎn)地區(qū),環(huán)境地廣人稀,是進(jìn)行大規(guī)模煤化工基地建設(shè)的最佳位置。因此,開發(fā)以褐煤為原料的煤化工工藝技術(shù)成為現(xiàn)代煤化工的一種新的趨勢。

2褐煤在煤化工技術(shù)中的應(yīng)用

煤化工就是利用多種化學(xué)加工技術(shù)把各種原料煤轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料、氣態(tài)燃料、固態(tài)燃料或者是化學(xué)品的工藝技術(shù)。我國褐煤資源豐富,再加上褐煤自身的多種資源優(yōu)勢,將會在煤化工應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。常用的褐煤煤化工技術(shù)包括褐煤的熱解提質(zhì)技術(shù)、氣化技術(shù)以及褐煤液化技術(shù)。

2.1褐煤的熱解提質(zhì)工藝技術(shù)

褐煤的熱解提質(zhì)又稱干餾提質(zhì),是指對褐煤在非氧化環(huán)境下或者隔絕空間的情況下進(jìn)行加熱,最后得到煤氣、焦油和半焦(又稱藍(lán)炭)。褐煤經(jīng)過熱解后得到的煤氣可以作為燃料用氣,半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特點,在各種化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用廣泛,如可作為進(jìn)行活性炭生產(chǎn)的原料、化肥、鐵合金以及電石等行業(yè)的燃料等等。經(jīng)熱解后的褐煤失去了大部分水分,但仍百分之十的揮發(fā)分,其熱值得到很大提高,不再容易發(fā)生揮發(fā)和自燃,有利于進(jìn)行長途運輸,此時可作為電煤使用。因為褐煤不存在粘結(jié)性,沒有膠質(zhì)層,經(jīng)熱解后得到的低溫煤焦油和重油的性質(zhì)及組成十分相近,具有很大的利用價值,如果經(jīng)過深加工可以獲取具有更高經(jīng)濟(jì)價值的酚類化學(xué)品。煤的熱解提質(zhì)工藝有很多種,在加熱方法、加熱速度、熱載體類型等方面的技術(shù)要求都不相同,當(dāng)前的熱解提質(zhì)工藝技術(shù)主要有褐煤固體熱載體法快速熱解技術(shù)和褐煤低溫干餾改質(zhì)技術(shù)。其中延長石油集團(tuán)正在開發(fā)的CCSI技術(shù)就是低溫干餾改質(zhì)技術(shù)的典型代表。

2.2褐煤的液化工藝技術(shù)

褐煤的液化技術(shù)主要可以分為兩種,直接液化工藝技術(shù)以及間接液化工藝技術(shù)。直接液化:在催化劑以及氫氣的作用下,把煤經(jīng)過加氫裂變反應(yīng)后轉(zhuǎn)換成為液態(tài)燃料稱為直接液化。煤的直接液化工藝技術(shù)涉及到很多環(huán)節(jié)和流程,包括原料煤干燥過程、原料煤破碎過程、煤漿制備過程,到最后的態(tài)產(chǎn)物分餾以及精制加工過程。利用煤的直接液化技術(shù)可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的液態(tài)石油氣、汽油、柴油以及氨和硫磺,而且還可以進(jìn)一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性較高,因為其相對來講碳含量較低,氫和碳的比例較高,結(jié)構(gòu)中的羧基、氧橋、羰基以及亞甲基比較多,所以褐煤非常適合進(jìn)行直接液化的。直接液化技術(shù)的典型代表有懸浮床加氫裂化技術(shù)(VCC),該技術(shù)最早起源于1913年德國Bergius-Pier煤液化技術(shù),是通過煤化工與煉化的有效結(jié)合實現(xiàn)的。經(jīng)過長期以來的不斷改進(jìn)和完善,全球首套VCC裝置已于2015年初開車成功。VCC技術(shù)可以適用于塑料、低階褐煤、劣質(zhì)重油以及減壓渣油等多種原料或者混合物。間接液化:先把煤氣化成氫氣和一氧化碳等氣體,然后在一定壓力和溫度環(huán)境下利用煤基合成氣原料將其催化轉(zhuǎn)化為烴類燃料油的技術(shù)過程叫做間接液化。該技術(shù)方案主要基于煤氣化工藝的產(chǎn)物,在催化劑作用下將合成氣中的一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為石腦油,柴油等油品。目前F-T合成技術(shù)是間接液化的主流工藝技術(shù)。

2.3褐煤的氣化工藝技術(shù)

煤炭液化以及其他煤化工應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)就是煤的氣化技術(shù),煤氣化技術(shù)是進(jìn)行煤化工生產(chǎn)和能源轉(zhuǎn)換的主要途徑之一。煤氣化工藝技術(shù)是指在一定的壓力和溫度環(huán)境下,通過對水蒸氣、氧氣、空氣等氣化劑的作用下加熱煤炭,煤炭經(jīng)過受熱發(fā)生分解,煤中含有的熾熱的碳轉(zhuǎn)化為游離碳,此時這些分解出來的游離碳和氣化劑中的游離的氧、氫和碳進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,最終成為氫氣、一氧化碳以及甲烷等可燃性氣體。采用的氣化劑不同的情況下就會形成不同熱值的煤氣。另外,煤的揮發(fā)分的差異也會給反應(yīng)速度和產(chǎn)量造成直接影響。相比之下,褐煤的揮發(fā)分要低于具有較深變質(zhì)程度的煙煤以及無煙煤,所以褐煤在進(jìn)行氣化的過程中反應(yīng)活性特別強(qiáng),反應(yīng)速度快、無粘結(jié)性、氣體產(chǎn)量高,是具有較大使用價值的的氣化用煤。當(dāng)前,褐煤氣化在我國的化工產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。煤的氣化不同于熱解,煤的熱解過程只是把煤自身不到百分之十轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w混合物,而氣化過程則是把煤所包含的所有碳?xì)饣蔀闅鈶B(tài)。相比直接燃燒褐煤進(jìn)行氣化表現(xiàn)出極大的優(yōu)越性,因為氣態(tài)燃料的燃燒相對比較穩(wěn)定,沒有環(huán)境污染,而且燃料的凈化和運輸都非常的方便,原料的配料控制簡單,很大程度上簡化了生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝。另外,氣態(tài)燃料能夠適用于非均相催化的化工合成過程,而且氣化過程中得到的灰渣也有多種用途,如可以用來制造肥料、水泥、磚瓦、土壤改良劑以及絕熱材料等等。西門子的GSP氣化技術(shù):西門子的GSP氣化技術(shù)是目前一種比較成熟的氣化技術(shù),至上世紀(jì)八十年代之間已有三十多年的研發(fā)經(jīng)驗,應(yīng)用于煤化工也有二十多年的實際生產(chǎn)經(jīng)驗。西門子的GSP氣化技術(shù)屬于一項氣流床氣化技術(shù),該技術(shù)過程包括的主要工藝流程有干粉進(jìn)料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程等。西門子的GSP氣化技術(shù)的適應(yīng)范圍特別廣,如褐煤、無煙煤、石油焦等等。該技術(shù)的氣化溫度通常在1350-1750攝氏度,而且碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)百分之九十以上。利用西門子的GSP氣化技術(shù)可以把一些直接燃燒會造成較大污染以及一些比較廉價的煤、垃圾或者是石油焦轉(zhuǎn)化為具有高附加值的清潔的氫氣和一氧化碳。氫氣和一氧化碳是化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的基本原料,可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工產(chǎn)品的生產(chǎn),另外也可以直接應(yīng)用于城市煤氣或者用于發(fā)電。

3結(jié)語

篇4

關(guān)鍵詞: 魯奇; 加壓氣化; 工藝流程;工藝條件; 優(yōu)化控制

中圖分類號: TG453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

近幾年, 隨著中國煤化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展, 煤的氣化技術(shù)作為煤轉(zhuǎn)化利用的領(lǐng)先技術(shù)和核心技術(shù), 得到越來越廣泛的應(yīng)用。煤氣化單元在煤化工生產(chǎn)裝置投資中占有重要比例, 不同煤氣化技術(shù)投資差異巨大, 因而煤氣化技術(shù)的選擇對項目固定投資有重要影響。同時, 不同氣化技術(shù)的工藝特點、技術(shù)指標(biāo)、設(shè)備結(jié)構(gòu)等也存在較大差異,不同的煤種、產(chǎn)品方案和規(guī)模應(yīng)選擇適宜的氣化技術(shù), 從而做到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)均可行。魯奇(Lurgi)氣化技術(shù)是最早應(yīng)用于工業(yè)化的氣化技術(shù)之一, 也是在加壓氣化工藝中應(yīng)用最多的氣化技術(shù)。

1、魯奇氣化工藝流程及特點

魯奇氣化典型工藝流程如圖1所示。

5~50mm塊煤經(jīng)煤溜槽、煤鎖進(jìn)入氣化爐。水蒸氣和氧氣混合后從氣化爐底部經(jīng)爐篦進(jìn)入氣化爐, 在30MPa、1000 ℃的條件下, 與煤發(fā)生氣化反應(yīng)。從氣化爐出來的粗煤氣, 溫度高達(dá)220~600℃ , 經(jīng)噴冷器后溫度降至200~210 ℃左右, 進(jìn)入廢熱鍋爐回收余熱, 溫度降至1800℃。左右, 粗煤氣經(jīng)氣液分離后進(jìn)入下游序。廢熱鍋爐可產(chǎn)生0.5MPa~0.6MPa的低壓蒸汽從噴冷器洗滌下來的含焦油和塵的煤氣水隨煤氣一起進(jìn)入廢熱鍋爐底部分離器, 初步分離油和水。部分含塵煤氣水由循環(huán)泵返回到洗滌冷卻器, 其余送至煤氣水分離單元。氣化爐氣化產(chǎn)生的灰渣周期性通過灰鎖斗排出。

圖1魯奇氣化工藝流程圖

具體在用軟水水洗之前還需用油洗以去除煤氣中的輕油等雜質(zhì),由下圖知魯奇加壓氣化工藝主要分為四個階段,分別為氣化過程,冷凝冷卻過程,油洗過程以及水洗過程。氣化過程產(chǎn)生灰渣,冷凝冷卻過程產(chǎn)生焦油和酚水(含酚類的廢水),油洗過程產(chǎn)生了氛水和輕油,水洗過程則只產(chǎn)生了輕油,經(jīng)過這四個過過稱,魯奇爐產(chǎn)生了不少的廢物,如何利用這些廢物,就成

了工程科學(xué)界的一個課題。

魯奇氣化工藝主要有以下特點:

1) 以碎煤為原料。一般采用5~50mm的塊煤進(jìn)料, 且下限率不能過高。一般要求煤的反應(yīng)性好、無粘結(jié)性和弱粘結(jié)性、機(jī)械強(qiáng)度較高、灰熔融性溫度較高。因此適宜的煤種為褐煤、次煙煤、貧煤和無煙煤, 對一些水分較高( 20%~30%)和灰分較高(如30%)的劣質(zhì)煤也適用。與氣流床工藝相比, 魯奇爐采用碎煤為原料, 進(jìn)入爐煤的處理費用低。

2) 耗氧率低。氣化為干法排灰, 使用純氧氣化, 為防止結(jié)渣, 采用較高汽氧比, 因此氧耗較低, 約為氣流床氧耗的70%, 可在空分制氧設(shè)備上節(jié)省大量投資。

3) 氣化后煤氣質(zhì)量較好。氣化產(chǎn)生的煤氣中CH4 含量較高, 達(dá)10%左右, 適合于生產(chǎn)城市煤氣和代用天然氣(SNG), 將CH4轉(zhuǎn)化為CO和H2后也可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品,比如甲醇和氨。

4) 煤氣成分有利。粗煤氣中H 2/CO為2.0, 不經(jīng)變換或少量變換即可用于F-T合成、甲醇合成、天然氣合成等產(chǎn)品生產(chǎn), 對比氣流床氣化減少了CO變換工序。

5) 汽氧比。該工藝最重要的工藝操作參數(shù)為汽氧比,與氣流床強(qiáng)調(diào)的氧煤比有一定區(qū)別, 但目的相同, 就是控制一定的氣化爐溫度。汽氧比的確定通常根據(jù)煤樣的ST溫度、反應(yīng)活性、產(chǎn)生的灰渣狀態(tài)和煤氣組成質(zhì)量。

6) 產(chǎn)物熱回收方便。固定床氣化氣、固兩相逆流接觸, 通過逆流操作實現(xiàn)高的冷煤氣熱效率, 逆流操作使粗煤氣和灰渣均以較低的溫度離開氣化爐, 與氣流床相比,在高溫煤氣和高溫液態(tài)渣的熱回收方面有優(yōu)勢。

7) 氣化工藝成熟, 設(shè)備國產(chǎn)化率高、造價較低, 在投資上較氣流床占有較大優(yōu)勢。

2、 魯奇氣化工藝條件的確定

加壓魯奇氣化必須在一定條件下才能反應(yīng),條件主要包括氣化壓力,溫度,氣化劑等,如下

圖2 魯奇氣化工藝溫度壓力曲線圖

2.1氣化溫度的確定

氣化溫度對過程熱力學(xué)和動力學(xué)產(chǎn)生決定性影響,溫度和壓力對生成產(chǎn)物成分的影響曲線如上圖.可知當(dāng)溫度增加CH4生成反應(yīng)直線下降,常壓1000℃時,幾乎沒有甲烷生成,,然而H2,CO生成反應(yīng)卻直線上升,平衡產(chǎn)率達(dá)100%,在生產(chǎn)中不能只看到熱力學(xué)這方面,更重要的是反應(yīng)動力學(xué),要從最經(jīng)濟(jì)出發(fā),綜合各種條件得到最佳工藝條件。實踐證明,提高操作溫度是強(qiáng)化生產(chǎn)的最重要手段。

氣化操作溫度主要根據(jù)灰熔點和灰的品位來定。一般長渣煤,燃燒區(qū)最高溫度。選擇選擇T2操作短渣煤,最高溫度不能超過T2。 操作溫度高有如下好處。

(1)溫度高,氣化反應(yīng)速度大大增加,投資減少,煤氣成本降低。

(2)水蒸汽/氧氣比可以降低,減少蒸汽消耗,蒸汽分解率提高,未分解蒸汽少了,從而帶走顯熱少了,減少了氧耗。水蒸汽/氧氣比低,煤氣水少了,處理煤氣水的投資費用相應(yīng)減少。

2.2氣化壓力的確定

提高氣化壓力最顯著的效果是

(1)節(jié)省動力,壓力越高,節(jié)省動力越多,因壓縮一體積的氧,隨煤質(zhì)不同可得到體積同樣壓力的粗煤氣。

(2)提高氣化壓力,氣化反應(yīng)速度加快,氣化強(qiáng)度隨氣化壓力的0.5次方增加,大大節(jié)省投資。

(3)提高操作壓力,粗煤中CO2含量迅速增加,如上圖活性越好的煤,操作壓力高,可得含CH4高的煤氣。

(4)提高操作壓力,減小了粗煤氣離開煤層的速度,減少了煤氣中的含塵量。

當(dāng)然提高壓力操作,要求設(shè)備制造技術(shù)高。蒸汽分解率有所下降。但這都不是主要的,在技術(shù)可靠的條件下,制取合成氨,甲醇,代用天然氣時,盡可能提高壓力操作。

2.3氣化劑的確定

氣化劑及其各成分的比例影響過程熱力學(xué)、動力學(xué)。氣化劑不同,所得煤氣成分,熱值相差很大。氣化劑主要是根據(jù)煤氣的用途決定。如制取各種用途的合成氣,城市煤氣,應(yīng)選蒸汽--氧為氣化劑。H2O,蒸汽/O2與煤的灰熔點、活性、粒度有關(guān),一般H2O/O2=4.5~8kg/Nm3。若制得的煤氣用來合成油,可用部分CO2代替高壓蒸汽,CO2的加入量還可控制CO的生產(chǎn)量。H2也可用作作氣化劑,制得高濃度CH4的管道煤氣。

2. 4氣化強(qiáng)度確定

氣化強(qiáng)度是氣化壓力、溫度及煤的活性,粒度和灰中含碳量等決定的。氣化溫度高,活性好,粒度合適,在30kg/cm3氣化,生產(chǎn)強(qiáng)度為4000~5000Nm3/hm2灰熔點太低,活性差的煤,生產(chǎn)強(qiáng)度較低,灰中含碳量一般控制3~5%。對灰熔點高、活性好的煤,粒度更顯得重要,否則將限制生產(chǎn)強(qiáng)度的提高。

3、魯奇氣化工藝經(jīng)濟(jì)優(yōu)化控制

為了有效提高魯奇氣化爐經(jīng)濟(jì)運行效果,對影響氣化爐能耗的原因進(jìn)行分析就很必要了,從改善入爐煤煤質(zhì)到節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用等方面對魯奇氣化工藝進(jìn)行優(yōu)化控制,提出根據(jù)灰熔點分類堆放,降低灰分,加強(qiáng)矸石清除能力,選擇合適汽氧比等氣化爐穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行的措施 ,研究結(jié)果表明,通過改變原料煤煤質(zhì)優(yōu)化氣化爐工藝控制以及采用節(jié)能技術(shù),可有效降低魯奇氣化爐的能耗指標(biāo)。

3. 1根據(jù)灰熔點分類堆放

據(jù)魯奇氣化爐對煤的特殊要求,煤炭采購中應(yīng)將灰熔點作為一項主要的控制指標(biāo),盡可能集中采購灰熔點相近的煤種并分類堆放。

3. 2降低灰分,加強(qiáng)清除能力

灰分和矸石無任何利用價值,增加了運輸成本煤炭采購中應(yīng)根據(jù)價格合理控制灰分,灰分含量越低越好。

3 . 3根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷合理選擇發(fā)熱量,保證用煤粒度

根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷采購相應(yīng)熱值的煤,可通過減少運行爐數(shù)量來提高生產(chǎn)負(fù)荷,根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷合理選取適合魯奇氣化工藝的煤,避免盲目追求過高固定碳含量或發(fā)熱量,造成原料成本過高,氣化爐運行不經(jīng)濟(jì)。

3. 4選擇合適汽氧比

通過對氣化爐灰樣中殘?zhí)己亢痛置簹獬煞值姆治?,結(jié)合現(xiàn)場灰渣的顏色粒度下灰量等因素,在保證灰不熔融的情況下,根據(jù)固定碳含量調(diào)整汽氧比提高氣化反應(yīng)溫度,降低粗煤氣中CO2含量,提高粗煤氣品質(zhì),以達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3. 5減少氣化爐開停車次數(shù)

加強(qiáng)設(shè)備檢修管理,根據(jù)氣化爐各部件的檢修周期,合理安排氣化爐的檢修計劃,減少爐子啟停次數(shù)。

3. 6三廢問題

從備煤和破碎中產(chǎn)生的煤粉要另加處理裝置。它們的最終處置辦法取決于每個裝置。從洗滌冷卻器和脫酚系統(tǒng)等排出來的廢水含有有機(jī)的和無機(jī)的雜質(zhì)需要進(jìn)行生化處理?;厥盏臒o機(jī)物可與灰渣混合后填地用。焦油、輕油、酚、石腦油、氨和硫是魯奇加壓氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。這些副產(chǎn)品的數(shù)量是因原料煤種而變化的。如果沒有市場的話,所有這些均需專門處理。例如回收的有機(jī)物可以循環(huán)回氣化爐中。但其中含有高附加值的焦油、酚、氨等有用的化工產(chǎn)品, 當(dāng)裝置規(guī)模較大時, 將有一定優(yōu)勢。

4、魯奇氣化技術(shù)在中國煤化工行業(yè)應(yīng)用前景

煤的氣化是現(xiàn)代煤化工技術(shù)的核心, 煤氣化可得到合成氣CO和H2, 再由合成氣可合成生產(chǎn)氨、甲醇、含氧化學(xué)品、油、天然氣等多種碳?xì)浠ぎa(chǎn)品和能源產(chǎn)品。30多年來, 國內(nèi)外煤氣化技術(shù)快速發(fā)展, 以氣流床氣化技術(shù)為代表現(xiàn)代煤氣化技術(shù)為煤化工的建設(shè)提供了強(qiáng)大的支持。應(yīng)用于大型煤化工項目的可選氣化技術(shù)的典型煤氣組成見表3

煤化工的發(fā)展要受煤種條件的限制, 尤其在中國東北、云南等部分地區(qū), 煤種為高水分的褐煤, 對于氣流床氣化存在干燥的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題,而魯奇爐不用干燥直接氣化褐煤已有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗。在氣化裝置的投資上, 氣流床氣化裝置投資巨大, 包括干粉和水煤漿在內(nèi), 單臺氣化爐投資均在億元以上, 而單臺魯奇爐投資僅在3000萬~ 5000萬元之間, 若將空分制氧裝置計算在內(nèi), 則投資相差更大。在規(guī)模適應(yīng)性上, 氣流床氣化爐適合于大型化。比如甲醇規(guī)模要在50萬t/a以上, 而魯奇爐產(chǎn)氣能力適

圖3典型煤氣化技術(shù)煤氣組成

圖4幾種煤氣化技術(shù)的氣化爐示意圖

中, 可靈活地適用于不同規(guī)模。在三廢排放上, 主要指氣化廢水, 氣流床氣化要略優(yōu)于固定床氣化。但據(jù)報道, 在大平原和薩索爾廠, 氣化廢水經(jīng)酚氨回收后進(jìn)入生化處理, 處理后的水可作為循環(huán)水補(bǔ)充水, 循環(huán)水排污水經(jīng)多效蒸發(fā)后, 濃縮液返回到氣化爐, 無廢水排放。從煤氣用途分析, 因魯奇爐粗煤氣含10%左右的CH4, 更適合于生產(chǎn)代用天然氣(城市煤氣)或聯(lián)產(chǎn)甲醇。

綜上所述, 魯奇加壓氣化是一項成熟的技術(shù)。根據(jù)煤的性質(zhì)和氣化工藝分析, 我國水分含量高的褐煤, 更適合用于魯奇加壓氣化。近幾年來, 魯奇加壓氣化技術(shù)在我國正受到越來越多的重視, 因此, 在中國煤化工發(fā)展的大潮中, 該技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1] 宿鳳明,劉江,米文真煤質(zhì)對固定床氣化爐氣化性能影響的工業(yè)試驗研究[J]節(jié)能技術(shù)2010,28(1):21—24

篇5

關(guān)鍵詞:煤化工;CO2;減排

中圖分類號:

TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:16723198(2013)17019401

,現(xiàn)在環(huán)境中的溫室氣體溶度顯著增加,全球變暖的趨勢變得明顯,各個國家正在采取防治措施,因為溫室氣體中最多的是CO2,所以要控制溫室效應(yīng)就要先減少CO2的排放,要注重開發(fā)減排技術(shù)。目前我國的煤化工發(fā)展迅速,很多公司中的工藝流程是煤制甲醇和煤制油,但是這種工藝流程在運作的過程中會產(chǎn)生大量的CO2廢氣。煤化工的發(fā)展是符合我國煤炭多石油少的結(jié)構(gòu)特點,煤化工的發(fā)展可以減輕我國對石油的依賴,使用非常先進(jìn)的煤炭處理技術(shù)和污染治理技術(shù),能夠降低廢氣對環(huán)境造成污染。但是在煤化工的發(fā)展過程當(dāng)中,也出現(xiàn)了二氧化碳廢氣的排放問題。我國是一個能源消耗大國,因此就需要進(jìn)行節(jié)能減排,煤化工在進(jìn)行生產(chǎn)的同時也需要考慮如何減少CO2的排放。

1煤化工過程中CO2排放研究

1.1直接液化產(chǎn)生的CO2

煤直接液化就是把煤和氫氣放置在一起,加壓和高溫的條件下面發(fā)生反應(yīng),煤炭就會直接轉(zhuǎn)化為成品油。在煤炭當(dāng)中含有氧,反應(yīng)環(huán)境中含有很高純度的氫氣,反應(yīng)生成了水,通過通道排除反應(yīng)體系。直接液化過程當(dāng)中產(chǎn)生的二氧化碳比較少,比如說上海神華公司PSU裝置上產(chǎn)生的二氧化碳不足百分之二,而該公司在美國的PSU裝置上產(chǎn)生的二氧化碳只有0.34%,這就意味著每生產(chǎn)一噸油就會產(chǎn)生兩噸的二氧化碳。

1.2間接液化產(chǎn)生的CO2

煤間接液化也就是需要分步進(jìn)行,先是把煤氣化,然后再合成,最后進(jìn)行精煉。在這三個過程當(dāng)中,主要是氣化和合成這兩個步驟會產(chǎn)生二氧化碳,因為在進(jìn)行氣化的時候需要加入氧氣和水蒸氣。煤炭和氧氣反應(yīng)會生成CO2,CO和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和CO2。在這兩個過程當(dāng)中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物CO2。通過計算可以知道大約每生產(chǎn)1噸的油就會附帶3噸的二氧化碳。

1.3生產(chǎn)甲醇過程產(chǎn)生的CO2

煤制造甲醇是一個復(fù)雜的過程,其中包括了煤的氣化、凈化合成氣,還有合成甲醇等過程,當(dāng)共同存在氧氣和水蒸氣的時候,煤會發(fā)生下面的反應(yīng):

在甲醇的生產(chǎn)過程當(dāng)中需要嚴(yán)格控制原料的配比,而煤氣化過程當(dāng)中獲得的氣體配比不符合需求配比,這就需要一部分的CO通過反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳,這樣就可以滿足甲醇生產(chǎn)的要求,但是出現(xiàn)了副產(chǎn)物CO2,大部分的副產(chǎn)物都是在對合成氣進(jìn)行凈化的時候除去。

1.4生產(chǎn)烯烴產(chǎn)生的CO2

煤制造烯烴其實就是在制造甲醇的過程當(dāng)中加入一個過程——甲醇制備烯烴。煤制備烯烴過程中主要是煤氣化和制備甲醇的過程會產(chǎn)生副產(chǎn)物CO2。因為生產(chǎn)烯烴的時候會產(chǎn)生甲醇,這樣就可以按照產(chǎn)生的甲醇來衡量排放的CO2,可以知道每產(chǎn)生1噸的甲醇就會產(chǎn)生2噸的CO2。

至2020年,我國煤制造業(yè)的產(chǎn)量能將是每年三千萬噸,通過煤生產(chǎn)的烯烴能夠達(dá)到800萬噸,每年通過煤生產(chǎn)的甲醇的產(chǎn)量為六千萬噸。通過對各條生產(chǎn)線進(jìn)行統(tǒng)計分析,如果按照上面的產(chǎn)量計算,將會產(chǎn)生兩億噸的CO2。

2生產(chǎn)工藝改進(jìn)減排

2.1煤氣化技術(shù)的選擇

煤氣化的過程中可以使用CO2來替代N2來進(jìn)行傳輸,作為載體的二氧化碳就來自排放的廢氣,所以用二氧化碳作為載體能夠在一定程度上減少CO2的排放。煤和富含氫氣的氣體共同氣化可以提高合成氣中的氫碳比例,合成氣中的氫碳比例提高能夠降低工藝的能量消耗,從而降低CO2的排放。現(xiàn)在很多,煤化工廠把富含氫氣的氣體直接燃燒,這樣就大大浪費了氫氣資源,合氣技術(shù)能夠加大對富氫氣的利用效率,這樣就可以降低工藝流程中產(chǎn)生的CO2。

2.2工藝流程優(yōu)化改進(jìn)

對煤化工的工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),充分利用多余的氫能源,這也可以減少CO2的排放。比如說在制備甲醇的過程當(dāng)中,N2會積累在反應(yīng)器中,這就會降低反應(yīng)器的效率。在合成的過程當(dāng)中還會形成一股馳放氣,這樣才能夠保證合成系統(tǒng)處于動態(tài)平衡中。馳放氣中含有很多的氫氣,一般是進(jìn)行燃燒處理,這樣既浪費了大量的氫資源,可以用膜分離來回收氫氣,重復(fù)利用,這樣就能夠降低能耗,從而減少溫室氣體CO2的排放。

3二氧化碳的減排方法

目前減少CO2排放的方法主要有三種,分別是存儲、循環(huán)利用術(shù)和化學(xué)轉(zhuǎn)化。這三種方法中的存儲和循環(huán)利用并不能夠減少排放CO2的總量,只有通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)化CO2才能夠減少排放量,這樣才能夠生產(chǎn)出附加值高的油代產(chǎn)品。

3.1存儲技術(shù)

存儲技術(shù)主要是收集CO2廢氣,然后進(jìn)行分離和壓縮,然后把它們輸送到地下,存儲在地殼中,這樣就能夠和大氣隔絕,在一段時間里面減少排放的二氧化碳量。從理論上來說,CO2是可以在一段時間里面被存儲在地下,不會和大氣混合到一起。向油田里面注入CO2,這樣可以提高煤層氣的回采率?,F(xiàn)在世界上正在研究這種技術(shù)的項目有八十多個,目前世界上最大存儲CO2的量每年能達(dá)到100萬噸。這種方法可能帶來負(fù)面的影響,二氧化碳會形成一個酸性的環(huán)境,酸性環(huán)境會溶解重金屬和污染物,這樣水質(zhì)就受到了嚴(yán)重的污染。

3.2循環(huán)利用

CO2的循環(huán)利用就是運用它的特性來進(jìn)行它的循環(huán)使用,比如說制作干冰、滅火器等,這些制造技術(shù)也較為成熟,而且已經(jīng)廣泛運用?,F(xiàn)在比較流行的一種技術(shù)是CO2超臨界萃取技術(shù),這種技術(shù)簡單方便。二氧化碳用作超臨界萃取劑的時候比較容易獲得,而且十分穩(wěn)定,安全無毒。使用超臨界的CO2來代替氟利昂,用二氧化碳制冷的效果要差一點,但是它的制熱效果比較好?,F(xiàn)在車用二氧化碳空調(diào)的技術(shù)已經(jīng)成熟,還有就是使用CO2來代替N2來進(jìn)行煤粉的運輸,一些CO2還可以作為氣化劑,這樣合成氣就更加容易制備甲醇、烯烴等產(chǎn)品。還可以二氧化碳還可以制作煤漿,這是一種全新的能源。煤粉在CO2中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到百分之七十五,水煤漿中的煤粉含量只有百分之五十。這樣運送的煤變多,使用的管道就可以更加細(xì),傳輸?shù)膭恿湍軌蚋由?,而且還可以降低對水的需求。

3.3化學(xué)轉(zhuǎn)化

化學(xué)轉(zhuǎn)化意味著吧二氧化碳轉(zhuǎn)化為其它的物質(zhì)再進(jìn)行利用,這樣就能夠提高氫原子的經(jīng)濟(jì)性。比如說通過植物的光合轉(zhuǎn)化CO2,還有把CO2作為原料來制備碳酸鹽和水楊酸等。光合作用的效果十分明顯,一年植物可以把三百萬噸的二氧化碳轉(zhuǎn)化為兩百萬噸的有機(jī)物。這樣就保護(hù)了大氣的環(huán)境。使用二氧化碳肥料來種植蔬菜,不僅可以消耗排放的CO2,而且還能夠使得植物旺盛生長?,F(xiàn)在較為熱門的是用二氧化碳制備可以降解的塑料,但是這種方法的效率比較低,這使得不太容易進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。使用CO2來制備可以降解的塑料,這樣可以保護(hù)環(huán)境。除了制備可降解塑料,還有一些研究把二氧化碳轉(zhuǎn)變?yōu)榧状?、烴類等產(chǎn)品,這樣產(chǎn)品的附加值就會變高。

4總結(jié)

我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,短時間里面排放的CO2變多。通過技術(shù)轉(zhuǎn)化CO2,能夠從根本上消耗排放的CO2,但是一些技術(shù)還存在一定的限制,所以現(xiàn)在還不能夠大規(guī)模依靠轉(zhuǎn)化技術(shù)來消耗排放的CO2。存儲技術(shù)則能夠在很短的時間里面存儲大量排放的CO2,而且技術(shù)也較為成熟。在煤化工生產(chǎn)的過程中,加大對二氧化碳排放的關(guān)注,多植樹造林吸收CO2。

參考文獻(xiàn)

[1]王健.煤化工產(chǎn)業(yè)面臨的CO2排放問題及對策[J].煤炭加工與綜合利用,2009,(6):3437.

[2]勞旺梅.煤化工過程中CO2減排技術(shù)探討[J].煤炭技術(shù),2013,32(4):227229.

篇6

關(guān)鍵詞:煤氣化 課改 工藝

中圖分類號:G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(a)-0059-01

《煤炭氣化工藝》是煤炭深加工與利用專業(yè)的核心課程,對該專業(yè)學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)起關(guān)鍵作用。為了提高學(xué)生在煤炭氣化生產(chǎn)各崗位的操作技能,使其具備煤炭氣化生產(chǎn)工藝過程參數(shù)調(diào)節(jié)控制的能力,提高學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)?,F(xiàn)擬對《煤炭氣化工藝》課程進(jìn)行教學(xué)改革,打破傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,使學(xué)生專業(yè)技能和綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步的提高和拓展,為學(xué)生零距離上崗鋪平道路。

1 課程設(shè)計思路

首先深入企業(yè)開展課程建設(shè)專項調(diào)研活動,主要了解煤氣化生產(chǎn)技術(shù)與新技術(shù)應(yīng)用、生產(chǎn)崗位知識能力需求、企業(yè)對畢業(yè)生專業(yè)知識能力和綜合素養(yǎng)的信息反饋、專兼職教師教學(xué)協(xié)作共同完成教學(xué)過程的組織形式等[1]。通過對《煤炭氣化工藝》課程的分析,將本課程分為煤炭氣化、煤氣凈化、煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)三個模塊,每個模塊進(jìn)一步分解成若干個課程單元,如煤氣化分解成煤氣化原理、氣化過程生產(chǎn)技術(shù);煤氣凈化分解成除塵、變換、脫硫、脫碳單元;煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)分解成合成氨、甲醇生產(chǎn)和二甲醚生產(chǎn)單元,每個課程單元包含若干知識點,如原理、生產(chǎn)方法、工藝條件、工藝流程、主要設(shè)備及操作控制等,這些知識點整合成本課程任務(wù)點。

本課程總體教學(xué)設(shè)計為:理論教學(xué)水煤漿氣化仿真軟件教學(xué)煤化工產(chǎn)品裝置仿真實訓(xùn)煤化工教學(xué)工廠操作實訓(xùn)生產(chǎn)實習(xí)畢業(yè)設(shè)計頂崗實習(xí)職業(yè)資格取證考取等環(huán)節(jié)。

2 課程內(nèi)容的制定

依據(jù)職業(yè)崗位能力確定教學(xué)內(nèi)容,以職業(yè)能力和專業(yè)知識的應(yīng)用為目標(biāo),將課程內(nèi)容與職業(yè)技能進(jìn)行有效銜接。專業(yè)知識的講授安排在一體化專業(yè)教室、實訓(xùn)室、車間進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué),開發(fā)與實際生產(chǎn)結(jié)合的一體化教學(xué)案例,設(shè)置體現(xiàn)職業(yè)活動的教學(xué)項目,增強(qiáng)學(xué)生感知認(rèn)識,讓學(xué)生在真實仿工廠情境化環(huán)境中學(xué)習(xí),強(qiáng)化職業(yè)技能和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。

《煤炭氣化工藝》課程內(nèi)容設(shè)計依托化工實訓(xùn)基地、煤化工教學(xué)工廠、仿真實訓(xùn)中心、煤化工反應(yīng)實訓(xùn)中心等實訓(xùn)場所進(jìn)行,確立基于工作過程的課程內(nèi)容,充分體現(xiàn)教學(xué)過程的實踐性、開放性、職業(yè)性。按照以煤為原料的煤化工生產(chǎn)過程這一主線,并與企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)人員合作,結(jié)合教學(xué)條件設(shè)計了該課程的教學(xué)內(nèi)容如表1所示,把理論教學(xué)、實訓(xùn)、實習(xí)環(huán)節(jié)融合成一個體系,以模塊的形式實施,突出工學(xué)結(jié)合的特色。

3 教學(xué)內(nèi)容的組織與安排

教學(xué)內(nèi)容的安排以煤為原料的氣化過程這一主線,將理論教學(xué)與仿真實訓(xùn)、實踐教學(xué)有效穿插,對理論知識進(jìn)行提升,再次進(jìn)行煤化工裝置的仿真操作開、停車、事故處理過程,之后進(jìn)入煤化工實訓(xùn)基地進(jìn)行甲醇生產(chǎn)過程的煤漿制備、德士古氣化爐氣化、低溫甲醇洗等工段現(xiàn)場實踐教學(xué),最后與工廠實踐相結(jié)合,聯(lián)系以煤炭為原料生產(chǎn)化工合成氣的企業(yè)進(jìn)行工廠生產(chǎn)實習(xí)。在教學(xué)的過程中,結(jié)合知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo),逐步將學(xué)生培養(yǎng)成高技能型人才。

3.1 教學(xué)方法

(1)理論教學(xué)(板書和PPT相結(jié)合):原料氣制備的方法、原料氣制備的原理、設(shè)備及工藝;原料氣凈化的方法、原理、設(shè)備及工藝;甲醇合成的原理、設(shè)備及工藝。

(2)仿真教學(xué)(仿真軟件):離心泵、壓縮機(jī)、精餾塔、吸收解析、換熱器、管式加熱爐等單元操作,德士古水煤漿加壓氣化、一氧化碳變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等工藝過程的開車、停車、事故處理。

(3)現(xiàn)場教學(xué)(參觀):煤化工教學(xué)工廠水煤漿制備的展板教學(xué)。

(4)實操教學(xué)(實訓(xùn)設(shè)備):流體輸送、吸收解析、傳熱、過濾、干燥等的單元操作過程;固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器、純水制備等工藝過程的開車、停車、產(chǎn)品的分析。

(5)生產(chǎn)教學(xué)(校內(nèi)教學(xué)工廠、校外實訓(xùn)基地):煤化工教學(xué)工廠煤漿制備、耐硫變換、低溫甲醇洗、甲醇合成、甲醇精制等過程開、停車、事故處理;校外實訓(xùn)基地頂崗實習(xí)。

3.2 教學(xué)組織

(1)每個模塊“理論與實踐相結(jié)合”、實現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化。

(2)每個模塊由一組教師負(fù)責(zé),理論、仿真和實踐操作分工進(jìn)行。

篇7

關(guān)鍵詞:煤 化工 能源 發(fā)展

我國快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在很大程度上依賴于能源,雖然我國的石油儲量較豐富,但是為部分周邊國家所窺視,甚至是公然盜取,我國石油開采技術(shù)也稍顯落后,不能快速的進(jìn)行深海開采,這就使我國的石油面臨緊缺的危險。日益上漲的油價便是最好的佐證。如果不能找到適當(dāng)?shù)哪茉刺娲?,我國的?jīng)濟(jì)發(fā)展勢必深受影響。能替代石油的能源在目前來看只有兩種:煤和可燃冰??扇急膬α渴遣淮嬖跔幾h性的,然而可燃冰在現(xiàn)階段還處于試驗階段,開采技術(shù)尚未解決,使用技術(shù)的研究更是沒有開展,可見可燃冰只能作為未來的主要能源,短期內(nèi)沒法替代石油。而我國是煤儲量相對于石油儲量豐富,開采技術(shù)和使用技術(shù)都比較發(fā)達(dá),可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。

我國既是煤炭資源的生產(chǎn)大國也是煤炭資源的消耗大國,對于煤炭資源的合理、高效、經(jīng)濟(jì)的利用具有很重大的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。煤化工是以煤為基本原理,經(jīng)焦化、氣化、液化以及化學(xué)合成等技術(shù)將煤轉(zhuǎn)化為氣體或者液體以及其他化學(xué)生產(chǎn)的過程。未來我國的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發(fā)展。

一、煤化工技術(shù)的現(xiàn)狀

世界進(jìn)入能源緊缺時代后,各國競相加快提高能源利用率。由于儲量等原因,對煤化工技術(shù)的研究已經(jīng)成為了主要研究方向,煤化工技術(shù)主要指以下幾個方面:

1.煤液化

煤炭液化技術(shù)包括煤炭的直接液化和間接液化。對于煤炭的液化技術(shù),我國尚處于初級階段,但是其液化產(chǎn)品豐富,市場潛力巨大,煤化工技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強(qiáng)條件下,直接從液化煤中提前液態(tài)產(chǎn)品的技術(shù)。我國煤炭階級液化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了突破性發(fā)展,相關(guān)單位已經(jīng)開始建設(shè)投產(chǎn)。煤間接液化法是指先在一定條件下對煤氣化生產(chǎn)合成氣,然后在一定溫度壓強(qiáng)和相應(yīng)的催化劑作用下將合成氣轉(zhuǎn)化為其他液態(tài)產(chǎn)品。這項技術(shù)相較于直接液化法稍顯落后。但是其發(fā)展空間仍然寬廣。我國也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐,使煤的液化技術(shù)趨于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技術(shù)相對于其他技術(shù)更加成熟,其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品。煤炭焦化技術(shù)是在隔絕空氣的條件下,在焦?fàn)t中對煉焦煤進(jìn)行加熱,生產(chǎn)焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學(xué)化工產(chǎn)品的技術(shù)。煤焦化技術(shù)在化學(xué)化工中占有重要比重,如干餾煤是生產(chǎn)甲醇、合成氨的主要原料;焦炭用于高爐煉鐵、機(jī)械鑄造、電石生產(chǎn)、價格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應(yīng)緊張的問題,煤焦化技術(shù)正在朝著大面積、全方位、高效益方向發(fā)展。干法熄焦技術(shù)、煤氣脫硫技術(shù)、煤焦化廢水處理等技術(shù)將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經(jīng)開始投資建設(shè)。

3.煤氣化

煤氣化技術(shù)是對煤炭深度轉(zhuǎn)化的技術(shù),在煤化工技術(shù)中占有重要比重,也是衡量一國煤化工技術(shù)的重要標(biāo)準(zhǔn)。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種:

3.1 shell煤氣化

Shell煤氣化技術(shù)于20世紀(jì)70年代,屬于氣流床技術(shù),工藝流程包括原料煤的預(yù)處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng),對原料要求低,適用于大型化生產(chǎn)等優(yōu)點。但是shell煤氣化法裝置建設(shè)周期長,煤轉(zhuǎn)化率較低等缺點也是不容忽視的,目前我國只有部分煤氣化工廠采用此技術(shù)。

3.2 兩段式干煤粉加壓氣化

西安熱工研究院早在1994年就開始對干煤粉氣流床氣化技術(shù)精心研究,在相關(guān)單位和部門的支持下,西安熱工研究院于1997年建成了我國第一套干煤粉加壓氣化試驗裝置并進(jìn)行了試驗研究。在此研究基礎(chǔ)之上,西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝,在我國科技部“十五”863計劃的支持下完成了研究,并通過國家科技部的驗收。兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的加壓氣流床氣化技術(shù),其在國內(nèi)的應(yīng)用不受國際的干擾,應(yīng)用前景廣闊。

3.3 高灰熔點(粉)煤加壓氣化

目前,全國絕大部分小化肥和化工企業(yè)仍在采用固定床氣化爐,其技術(shù)深受原料的限制,企業(yè)的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環(huán)流床粉煤氣化技術(shù)能很好的解決原料和運輸費用的問題,能在中小企業(yè)中大力推廣?;胰劬哿骰卜勖杭夹g(shù)具有煤種適用性廣,操作溫度適中,操作穩(wěn)定,工藝流程簡單等優(yōu)點。

此外還有航天爐煤氣化、恩德爐煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術(shù)。

二、合成甲醇技術(shù)

煤制甲醇是在煤氣化的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的,通過煤氣化得到CO、H2為主的合成氣,在一定的穩(wěn)定、壓強(qiáng)以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學(xué)化工技術(shù)方面也占有重要地位,在國外主要利用天然氣為原料制作甲醇,考慮到我國的資源問題,我國主要采用煤為原料制作甲醇。目前,煤制甲醇技術(shù)在我國技術(shù)較成熟,正向大規(guī)模和高效率方向發(fā)展。未來的研究將使煤制甲醇技術(shù)更趨環(huán)保、高效。

三、煤化工技術(shù)的意義

由于煤是固體燃料,它與空氣接觸比液體和氣體少,容易產(chǎn)生CO等有毒氣體,不利于煤的充分利用,另外,由于煤中含義部分硫、硝等元素,這部分元素與空氣的反應(yīng)所生成的氣體大都有毒,對環(huán)境有很強(qiáng)的破壞性。對煤化工的研究能提高煤的利用率,降低對環(huán)境的破壞,同時也能利用煤中的硫硝等化學(xué)元素,做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對煤化工產(chǎn)品的發(fā)展也能更低成本地生產(chǎn)化學(xué)化工原料,進(jìn)而推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

四、煤化工的發(fā)展趨勢

煤化工以及有近百年的發(fā)展歷史了,由上世紀(jì)的煉焦技術(shù)到本世紀(jì)的液化技術(shù)與氣化技術(shù),煤化工技術(shù)由簡入難,由單一到復(fù)雜。煤化工技術(shù)緊隨世界是經(jīng)濟(jì)發(fā)展而發(fā)展,推動著世界經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步。在未來一段時間內(nèi),煤化工技術(shù)主要集中在以下幾個方面:(1)繼續(xù)開發(fā)煤炭潔凈氣化技術(shù),為煤炭化工發(fā)展提供基礎(chǔ)原料,煤化工技術(shù)在現(xiàn)代煤化工技術(shù)中占有核心地位,世界各國也將主要研究煤氣化技術(shù);(2)能源安全與環(huán)境保護(hù)將成為影響煤化工產(chǎn)業(yè)的重點。隨著世界各國環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,世界對經(jīng)濟(jì)發(fā)展中影響環(huán)境的因素也將重點關(guān)注,煤化工技術(shù)對環(huán)境的影響尤為大,社會將重點關(guān)注煤化工產(chǎn)業(yè)在環(huán)境中的影響。(3)煤化工將向以煤化學(xué)為產(chǎn)業(yè)鏈的化工產(chǎn)業(yè)深度發(fā)展。新世紀(jì)由于石油的枯竭,煤勢必將取得石油在化學(xué)方面的地位。

五、總結(jié)

煤化工產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要比重,在我國建設(shè)社會主義和諧社會,堅持科學(xué)發(fā)展觀的口號下,煤化工將進(jìn)行一次新的蛻變。將在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環(huán)保方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]汪家銘.shell煤化氣技術(shù)在我國的應(yīng)用及前景展望.《氮肥技術(shù)》.2009年第02期

篇8

關(guān)鍵詞:煤化工工藝 生產(chǎn) 壓縮機(jī) 指標(biāo) 操作規(guī)范 溫度控制 記錄

中圖分類號:TQ085 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(b)-0053-02

壓縮機(jī)是各類煤化工工藝必需的功能型設(shè)備,對于煤化工工藝壓縮氣體體積,提高氣體純度,提高工藝質(zhì)量,提升煤化工生產(chǎn)效率有著直接的作用。新時期,煤化工工藝正在朝著自動化、大型化和智能化方向發(fā)展,這就給壓縮機(jī)的應(yīng)用帶來了特殊要求。要緊跟煤化工工藝的要求,科學(xué)進(jìn)行壓縮機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用設(shè)計,取得壓縮機(jī)在煤化工工藝體系中深層次的應(yīng)用成果,通過縮機(jī)壓功能提升、節(jié)點調(diào)整和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使壓縮機(jī)在煤化工工藝中的價值進(jìn)一步得到提升,在促進(jìn)煤化工工藝自動化、高效化的同時,科學(xué)進(jìn)行壓縮機(jī)的實際應(yīng)用和實踐生產(chǎn)。

1 壓縮機(jī)在煤化工生產(chǎn)工藝的應(yīng)用

壓縮機(jī)是煤化工工藝的關(guān)鍵部件,壓縮機(jī)一般包括壓縮葉輪、冷凝器、密封件、轉(zhuǎn)子、機(jī)殼和交換器等核心性系列單元,通過電力和動力實現(xiàn)對氣體的壓縮,起到提高氣體純度,提升煤化工生產(chǎn)效率等目的和作用。當(dāng)前現(xiàn)代化煤化工工藝生產(chǎn)中應(yīng)用的壓縮機(jī)一般以離心式壓縮機(jī)為主,離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子具有系統(tǒng)穩(wěn)定性,通過有效整合可以提升壓縮機(jī)低振動和平穩(wěn)運行的性能,是現(xiàn)代化煤化工工藝和智能化煤化工生產(chǎn)最為主要的氣體壓縮設(shè)備。離心式壓縮機(jī)基于葉輪二次流動控制技術(shù)與葉輪/回流器耦合設(shè)計技術(shù)的高效小流量基本級技術(shù),大大提升了壓縮機(jī)的功能和效能,優(yōu)化了煤化工工藝的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié),讓煤化工裝置用相關(guān)壓縮效率提高了4%以上。同時離心式壓縮機(jī)還具有耐高溫、耐腐蝕、低泄漏量等一系列優(yōu)勢,滿足了煤化工工藝生產(chǎn)條件中高溫、腐蝕的需要,通過離心式壓縮機(jī)的使用,不但可以優(yōu)化煤化工工藝的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu),也在煤化工工藝的成本上獲得了降低40%的佳績。高強(qiáng)度、高抗應(yīng)力腐蝕葉輪材料及強(qiáng)約束條件下閉式窄流道三元葉輪等特殊結(jié)構(gòu)使離心式壓縮機(jī)的功能和運行得到強(qiáng)化與保障,滿足了煤化工工藝生產(chǎn)中葉輪材料在硫化氫腐蝕環(huán)境下強(qiáng)度要求和使用壽命要求。在離心式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)中有耐高溫、耐固體顆粒沖刷的鎳基合金材料,同時主要壓縮核心部位表面應(yīng)用了滲硼技術(shù),這不僅大大提高了壓縮機(jī)的使用壽命,而且實現(xiàn)了大型煤化工裝置用離心壓縮機(jī)組整體技術(shù)方案優(yōu)化和設(shè)計制造,提高了煤化工工藝的效率,進(jìn)而提高了煤化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)出和效能。

2 壓縮機(jī)在煤化工生產(chǎn)實踐中的運行與維護(hù)

壓縮機(jī)在煤化工生產(chǎn)實踐中必須做好維護(hù)工作和實際運行工作,要建立以煤化工工藝流程為基礎(chǔ)的壓縮機(jī)運行與維護(hù)新體系,從操作、管理、環(huán)節(jié)等方面入手,將壓縮機(jī)的功能與煤化工工藝的實際相互整合,建立起適應(yīng)煤化工工藝生產(chǎn)的壓縮機(jī)運行機(jī)制,優(yōu)化煤化工工藝生產(chǎn)過程中壓縮機(jī)維護(hù)系統(tǒng),在制度、規(guī)范和操作的綜合層面上建立起確保壓縮機(jī)運行,確保煤化工工藝實施的新體系。

2.1 立足煤化工工藝,完善壓縮機(jī)操作規(guī)范

煤化工壓縮機(jī)需要嚴(yán)謹(jǐn)而完善的規(guī)范作為基礎(chǔ),進(jìn)而確保煤化工壓縮機(jī)能夠在科學(xué)的規(guī)范約束下穩(wěn)定、連續(xù)、高效地工作。要結(jié)合煤化工生產(chǎn)工藝和壓縮機(jī)自身運行要求,建立起適應(yīng)生產(chǎn)和運行的操作規(guī)范體系,約束和控制煤化工壓縮機(jī)的運行過程,調(diào)整和規(guī)范煤化工壓縮機(jī)運行的細(xì)節(jié),形成煤化工壓縮機(jī)的操作規(guī)范體系,以便更好地促進(jìn)煤化工壓縮機(jī)的安全、高效率運行。

2.2 根據(jù)煤化工工藝,制定壓縮機(jī)控制指標(biāo)

煤化工核躉的運行需要結(jié)合煤化工的生產(chǎn)工藝,要結(jié)合煤化工生產(chǎn)工藝的基本需要和特點,進(jìn)行煤化工壓縮機(jī)運行指標(biāo)的確定、調(diào)整和控制工作。要在煤化工壓縮機(jī)安全運行的基礎(chǔ)上,確保煤化工工藝的規(guī)范全面實施,有效提升煤化工壓縮機(jī)的運行水平,延長包括壓縮機(jī)在內(nèi)煤化工生產(chǎn)工藝設(shè)備的使用壽命,提高煤化工生產(chǎn)的效率和效益。此外,要尊重制定的煤化工壓縮機(jī)運行指標(biāo)的穩(wěn)定性,一旦做出相關(guān)規(guī)范和指標(biāo),一般不能任意修改,以避免煤化工工藝產(chǎn)生連鎖式反應(yīng),影響煤化工的生產(chǎn)和壓縮機(jī)的穩(wěn)定運行。

2.3 做好煤化工壓縮機(jī)的管理

煤化工壓縮機(jī)在運行時需要高質(zhì)量的油來降低摩擦和磨損,控制溫度的提升。要選用煤化工壓縮機(jī)專用的油品種,確保油質(zhì)量合格。同時要建立檢查煤化工壓縮機(jī)過濾裝飾的制度,通過例行檢驗和抽檢有效確保油的純凈、溫度和油壓處于良好的工作狀態(tài)。此外要嚴(yán)格規(guī)范煤化工壓縮機(jī)的過程和細(xì)節(jié),實現(xiàn)煤化工壓縮機(jī)得到良好的效果。

2.4 做好煤化工壓縮機(jī)的溫度控制

煤化工壓縮機(jī)需要冷卻系統(tǒng)作為溫度控制和功能控制的基礎(chǔ),因此,要在煤化工壓縮機(jī)運行中確保冷卻劑的質(zhì)量、壓力,以便有效控制煤化工壓縮機(jī)的溫度。同時,要做好煤化工壓縮機(jī)用水的水質(zhì)管理,確保水的純凈度和比熱容,以便煤化工壓縮機(jī)精準(zhǔn)的溫度控制。此外,要做好煤化工壓縮機(jī)冷卻油品的質(zhì)量控制,使煤化工壓縮機(jī)能夠快速實現(xiàn)熱交換,有效控制煤化工壓縮機(jī)的溫度。

2.5 強(qiáng)化煤化工壓縮機(jī)的運行管理

運行管理要立足于煤化工壓縮機(jī)的實際生產(chǎn),要強(qiáng)化一系列問題和隱患的防范,這樣才能在運行中確保煤化工壓縮機(jī)的狀態(tài)和效率。要規(guī)范煤化工壓縮機(jī)的啟動過程,預(yù)防啟動中動力不穩(wěn)定產(chǎn)生的液擊和抽負(fù)問題。要規(guī)范煤化工壓縮機(jī)的壓力控制,預(yù)防因壓力不穩(wěn)定引起的高低壓竄動和安全閥起跳等問題發(fā)生。要調(diào)整煤化工壓縮機(jī)的壓縮比,控制煤化工壓縮機(jī)的受力形式,提高煤化工壓縮機(jī)受力均衡性。要規(guī)范煤化工壓縮機(jī)的觸酶置換環(huán)節(jié),規(guī)避煤化工壓縮機(jī)因觸酶中毒而產(chǎn)生的效率低下和物料浪費。

2.6 加強(qiáng)煤化工壓縮機(jī)運行記錄管理

要根據(jù)煤化工工藝的要求對壓縮機(jī)進(jìn)行運行信息管理,特別要對煤化工壓縮機(jī)的運行數(shù)據(jù)加以科學(xué)全面地記錄,明確煤化工壓縮機(jī)日常維護(hù)工作和體系,覆蓋煤化工壓縮機(jī)的安裝過程,重點對煤化工壓縮機(jī)維修、運行和試車等關(guān)鍵環(huán)節(jié)做到完整記錄,形成煤化工壓縮機(jī)運行的數(shù)據(jù)庫,進(jìn)而為解決煤化工壓縮機(jī)運行問題,更好地維護(hù)煤化工壓縮機(jī)提供信息與數(shù)據(jù)的支持。

3 結(jié)語

工藝是煤化工生產(chǎn)的前提,為了更好地發(fā)揮煤化工的發(fā)展戰(zhàn)略地位和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)地位,要進(jìn)一步做到煤化工工藝的優(yōu)化,在煤化工中引入更多、更先進(jìn)的壓縮設(shè)備,提高煤化工工藝的現(xiàn)代化水平,提高煤化工工藝的功能性,縮短煤化工生產(chǎn)與世界發(fā)達(dá)國家的質(zhì)量與速度差別,形成優(yōu)化煤化工生產(chǎn),改進(jìn)煤化工工藝的基礎(chǔ)性支持,將工藝的創(chuàng)新形成推動煤化工發(fā)展的動力。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞:煤化工 二氧化碳 排放 綜合利用

前言

煤炭、石油、天然氣是我國能源結(jié)構(gòu)中主要的資源。煤炭資源在能源總量中占有很大比重。我國煤炭蘊(yùn)藏數(shù)量位居世界的第三位。在工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,煤炭資源成為主要被利用的能源。我國屬于煤炭大國,也屬于煤炭使用的大國。煤化工自興起以來帶動了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,但是,煤化工產(chǎn)生的直接損害就是二氧化碳排放量的增多。今后的煤化工行業(yè),不僅要注意減少二氧化碳的排放量,更要研究二氧化碳的利用問題。二氧化碳的綜合利用是煤化工發(fā)展中必須要解決的實際問題。

一、煤化工行業(yè)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用

隨著我國工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,我國各行各業(yè)對資源的需求空前強(qiáng)大。我國能源儲備中,煤炭資源較為豐富,石油和天然氣儲備較少,多數(shù)工業(yè)能源都依靠于煤炭資源。我國煤炭保有存儲量超過1萬億t。煤化工一直是我國能源化工行業(yè)的重點,我國政府始終致力于發(fā)展煤化工工業(yè)。國家發(fā)改委在2006年編制了《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃中明確指出我國要建成七個大型煤化工產(chǎn)業(yè)區(qū),到2020年末,我國對煤化工投資將超過一萬億人民幣。發(fā)展煤化工行業(yè)是我國良好利用能源的必然選擇。大力發(fā)展煤化工可以有效緩解我國對石油進(jìn)口的依賴程度,可以有效延伸開發(fā)新能源的時限。發(fā)展煤化工行業(yè)符合我國當(dāng)前的國情。

二、煤化工中二氧化碳的排放問題

發(fā)展煤化工具有明顯優(yōu)勢,同時,也會帶來一些弊端,其中,二氧化碳的排放問題是難以解決的重點問題。研究煤化工中CO2的綜合利用,就是要將減少排放和合理利用統(tǒng)一協(xié)調(diào)起來,減少CO2 對環(huán)境的污染程度。

1.煤制甲醇和烯烴過程中的CO2 排放。煤制烯烴過程是指煤氣化,合成氣凈化,甲醇合成,甲醇制烯烴四個流程。在這一階段的CO2 主要源自煤氣化的過程。煤氣化過程中產(chǎn)生的CO2 數(shù)量大。原理就是煤在氧氣和水蒸氣同時存在的條件下,發(fā)生的反映。

2.煤液化過程中的CO2 排放。煤的液化主要是指把固體狀態(tài)的煤,正在高壓和溫度控制下,直接與氫氣反應(yīng),從而轉(zhuǎn)化成液體油品的技術(shù)。煤液化過程是一個工藝技術(shù)較為復(fù)雜的過程,反應(yīng)中的氧和氫的純度都很高,反應(yīng)后以水中氧的形式排出,CO2 的產(chǎn)率比較低,

3.煤間接液化過程中的CO2 排放。煤的液化過程分為直接液化和間接液化。煤的間接液化分為三個主要步驟,分別為氣化過程,合成過程和精煉過程。在煤間接液化過程中氣化和合成步驟中,會產(chǎn)生CO2。這個階段的每噸液化產(chǎn)品中CO2 排放量大約為3.3t。

三、煤化工中二氧化碳的綜合利用

1.應(yīng)用的主要技術(shù)

1.1CO2轉(zhuǎn)化與固定化技術(shù)。CO2轉(zhuǎn)化與固定化技術(shù)主要是利用CO2的化學(xué)性質(zhì),對其進(jìn)行轉(zhuǎn)化,成為其他物質(zhì)或者固定到其他物體中,實現(xiàn)資源再利用。這種技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣。主要包括第一,將CO2當(dāng)做大棚種植中的氣體肥料,這種做法能夠促進(jìn)蔬菜的生長,植物吸收CO2的量超過平時的數(shù)量,可以增產(chǎn)增收。第二,利用CO2制造降解塑料,用于一次性包裝材料,如餐具或者保鮮材料,醫(yī)用材料,地膜等物質(zhì)。這項技術(shù)可以實現(xiàn)自然環(huán)境中的完全降解,減少了塑料制品的污染,對于環(huán)保具有重要意義。第三,CO2經(jīng)過催化可以轉(zhuǎn)換成甲醇、合成氣或者烴類的化工原料,可以產(chǎn)生多種高附加值的產(chǎn)品,如脂類、羧酸等物質(zhì)。

1.2CO2的循環(huán)利用技術(shù)。CO2的循環(huán)利用技術(shù)是依靠CO2的物理特性來實現(xiàn)的,屬于資源化的技術(shù)應(yīng)用。這種循環(huán)利用技術(shù)主要包括第一生產(chǎn)超臨界的CO2,超臨界CO2具有壓縮性和流動性,液體具有高密度、高比熱的特點,具有高滲透性和低粘度的特性,超臨界CO2是非常好的萃取介質(zhì),操作簡潔,工藝時間短。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用。第二,把CO2作為食品的保鮮劑和添加劑,用于食品的保鮮冷卻、冷藏。特別是在碳酸飲料的加工過程中,二氧化碳的需求量很大。第三,用于空調(diào)制冷的介質(zhì)。CO2用于空調(diào)制冷介質(zhì)主要是利用跨臨界CO2取代氟利昂。第四,制造干冰。CO2的固態(tài)形式稱之為干冰,干冰一般用于食品工業(yè)領(lǐng)域,文藝產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,而且干冰可以用于人工降雨。第五,氣體焊接方面。CO2在氣體保護(hù)焊接、煉鋼、油氣井等方面應(yīng)用廣泛。

2.采用的主要設(shè)備

煤化工排放的CO2 是在混合氣體中,要從混合氣體中提純CO2 需要對氣體進(jìn)行必要的壓縮。無論是提純還是綜合利用,都要對氣體進(jìn)行壓縮,所以,煤化工二氧化碳的利用的主要設(shè)備就是壓縮機(jī)。

3.回收、儲存和運輸過程

CO2 的綜合利用需要進(jìn)行回收、儲存和運輸。這三個環(huán)節(jié)中要做好CO2 形態(tài)的轉(zhuǎn)變,在儲運過程中,采用低溫儲運技術(shù),最好采用儲罐充裝,運輸過程要掌握好設(shè)備的平衡和循環(huán)。保證回收、儲存和運輸過程的工藝流程。

結(jié)語

我國的能源結(jié)構(gòu)決定了在今后一段時期內(nèi),煤炭資源仍然是堅持使用的能源種類。在這樣的形勢下,做好煤炭資源的利用具有重要的社會意義。煤化工行業(yè)給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了巨大的效益,對社會的貢獻(xiàn)是顯而易見的。做好煤化工二氧化碳的綜合利用,就是從根本上解決了煤化工的使用弊端,使煤化工的危害逐步減低,更好的服務(wù)于社會主義生產(chǎn)活動。在倡導(dǎo)資源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的今天,做好煤化工行業(yè)的二氧化碳排放問題,具有十分重要的現(xiàn)實意義,是經(jīng)濟(jì)與社會和諧共贏的體現(xiàn)。

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篇10

[關(guān)鍵詞]管輸煤漿制備;定量給料系統(tǒng);棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng);給水系統(tǒng);返料系統(tǒng);工藝流程

1前言

管道輸煤作為一種新的物料運輸方式已被廣泛應(yīng)用于很多部門和領(lǐng)域且近年發(fā)展勢頭良好,它是將固體燃料煤以水為載體用管道長距離輸送到用戶的一種技術(shù),而煤漿制備是管道輸煤的第一道工序,它包括固體燃料煤進(jìn)入管道輸送前的所有加工工藝過程。管輸煤漿制備的工藝流程設(shè)計取決于所輸送的煤漿特性要求,包括煤漿的濃度、粒度級配等,該工藝制備的煤漿應(yīng)符合管道輸送的相關(guān)水力特性,因而與常規(guī)的水煤漿制備工藝存在較大的差異。本文結(jié)合中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院有限公司多年的管輸煤漿試驗研究,針對所輸送的煤漿特性,設(shè)計一套新型的煤漿制備工藝流程,以制備出符合管道輸送的煤漿產(chǎn)品,并實現(xiàn)工程應(yīng)用。

2管輸煤漿制備工藝流程簡介

根據(jù)中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院有限公司多年的管輸煤漿試驗研究結(jié)果,適合管道輸送的煤漿重量濃度范圍一般為49%~55%,煤漿粒度級配范圍應(yīng)該煤漿粘度值大小來確定,通常要求煤漿粘度值不應(yīng)超過100mPa•s,這與煤化工用水煤漿產(chǎn)品的濃度以及粒度級配存在較大區(qū)別,通常煤化工用水煤漿的重量濃度超過60%,粘度值也在100mPa•s以上。因此管輸煤漿的制備工藝特殊性取決于上述管輸煤漿的特性[5-6]。管輸煤漿制備是以棒磨機(jī)為主工藝設(shè)備、輔以其他配套設(shè)備形成的工藝系統(tǒng),其包括定量給料系統(tǒng)、棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng)、給水系統(tǒng)以及返料系統(tǒng)四個子系統(tǒng),其工藝流程簡圖見圖1。定量給料系統(tǒng):主設(shè)備為定量給料機(jī),輔以水分測定儀器、稱重儀器和變頻控制電機(jī)等,可以實現(xiàn)對棒磨機(jī)入煤量的精確控制。給水系統(tǒng):主設(shè)備為離心泵,輔以流量測定儀器、流量調(diào)節(jié)閥等,可以實現(xiàn)對棒磨機(jī)給水量精確控制;同時,配合定量給料系統(tǒng),使棒磨機(jī)出漿的濃度得以精確控制。棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng)[7]:主設(shè)備為棒磨機(jī),主要通過筒體內(nèi)磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間的調(diào)節(jié),實現(xiàn)對棒磨機(jī)出漿的粒度級配控制,制備符合管道輸送要求的煤漿產(chǎn)品。返漿系統(tǒng):主設(shè)備為離心泵,輔以分級篩、流量測定儀器和流量調(diào)節(jié)閥,主功能為配合棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng),實現(xiàn)對棒磨機(jī)出漿中大顆粒的控制,并返回煤漿中大顆粒組分至棒磨機(jī)進(jìn)行再磨。

3管輸煤漿濃度控制工藝系統(tǒng)設(shè)計

定量給料系統(tǒng)與給水系統(tǒng)工藝設(shè)計是管輸煤漿制備中煤漿濃度控制的關(guān)鍵性工藝環(huán)節(jié),其中進(jìn)入定量給料機(jī)的精煤必須經(jīng)過水分測定,并換算成干煤基量參數(shù)輸入到定量給料機(jī)控制系統(tǒng)中,控制系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化再控制定量給料機(jī)為棒磨機(jī)均勻且定量的給料;給水系統(tǒng)則根據(jù)定量給料機(jī)的給煤量和測定的精煤水分參數(shù),通過流量計和流量調(diào)節(jié)閥來控制向棒磨機(jī)系統(tǒng)加水量的多少。以每小時制備重量濃度為50%的管輸煤漿10000kg為例。通過上述試驗結(jié)果可以看出,當(dāng)充棒量為14%、大中小棒配比為1∶1.1∶1.1時,棒磨機(jī)煤漿產(chǎn)品的粘度值和粒級都符合要求,可作為棒磨機(jī)系統(tǒng)工藝設(shè)計的參考。棒磨機(jī)筒體內(nèi)磨煤鋼棒充棒量、配比等參數(shù)一般無法實現(xiàn)生產(chǎn)時在線調(diào)節(jié),故其設(shè)計參數(shù)一般不進(jìn)入控制系統(tǒng),但棒磨機(jī)的磨煤時間可以通過調(diào)節(jié)電機(jī)和筒體轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)在線調(diào)節(jié)。返料系統(tǒng)的主要是通過分級篩來控制棒磨機(jī)的跑粗顆粒(+1mm粒級),并通過返料泵將跑粗顆粒返回到棒磨機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行再磨。因此,返料系統(tǒng)的工藝設(shè)計一方面是保證粗顆粒不進(jìn)入到管道輸送系統(tǒng),另一方面是通過流量計和流量調(diào)節(jié)閥來實現(xiàn)返料系統(tǒng)的流量平衡。

4管輸煤漿粒度控制工藝系統(tǒng)設(shè)計

管輸煤漿粒度的控制對煤漿管道輸送過程中堵管風(fēng)險的防范具有重要意義,而粒度的控制主要通過棒磨機(jī)系統(tǒng)與返料系統(tǒng)得以實現(xiàn)。中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計研究院有限公司管輸煤漿試驗結(jié)果一方面要求管輸煤漿的粘度值不宜超過100mPa.s,另一方面要求制備的煤漿穩(wěn)定性較好,綜合上述兩方面因素,棒磨機(jī)制備的管輸煤漿-0.043mm粒級占比不宜少于20%,+1mm粒級占比不宜多余1%。其中,煤漿產(chǎn)品-325粒級的占比主要通過棒磨機(jī)筒體內(nèi)磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間來調(diào)節(jié),而+1mm粒級占比則通過返料系統(tǒng)來進(jìn)行控制。棒磨機(jī)系統(tǒng)的工藝設(shè)計中,棒磨機(jī)是主體設(shè)備,其筒體內(nèi)磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間均需通過試驗來確定。試驗采用φ420×600溢流型棒磨機(jī),磨煤介質(zhì)為鋼棒,磨筒容積為80L。

5結(jié)語

(1)棒磨機(jī)制備管輸煤漿工藝系統(tǒng)主要有定量給料系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng)和返料系統(tǒng)四部分組成;

(2)通過定量給料系統(tǒng)與給水系統(tǒng)的控制邏輯設(shè)計,可以實現(xiàn)對管道輸煤濃度的控制,保證制備的管道煤漿濃度在49%~55%之間;

(3)經(jīng)過棒磨機(jī)磨煤系統(tǒng)的磨煤試驗,摸索出筒體內(nèi)磨煤鋼棒充棒量、配比等參數(shù),同時通過磨煤時間與返料系統(tǒng)的控制邏輯設(shè)計,保證了制備的管道煤漿+1mm粒級不超過1%、-0.045mm粒級不低于20%,同時控制煤漿粘度值不超過100mPa•s;

(4)該棒磨機(jī)制備管輸煤漿工藝系統(tǒng)已應(yīng)用于陜西神渭輸煤管道工程首端煤漿制備系統(tǒng)。

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