PKM加压气化培训手册.docx

PKM加压气化培训手册中煤龙化化工公司人力资源部编制二O一二年八月企业文化.圣火精神:工作上求实标准上求高讲科学严谨讲拼搏奉献业务上求精管理上求严讲团队协作讲开展创新参加血加压气化整训手卅丛书审核领呼:高睛飞参加手册起章人员:施冬春、郎晓东引苗娓炭是我国的主要能源，也是重要的化工原料。我国煤炭产量近七亿吨，为占总能耗的70%,煤炭是一种困态物质，储运和使用既不方便，燃烧和反应也难完全，而且又污费了环境，加强煤炭构化为煤气或合成原料气等洁净的二次能源.我少成改受煤直接燃烧的状况,不仅可以大大援高箕利用效率和燃烧效能，而且可以根本改善环境条件,减少了乃至消灭污染。和KM加压气化培训手册丛书总结二十年PKM加压、化炉运行经睑.并与其他气化方法比照，与单介绢了工艺原理.工艺流程,设备构造并列举大量案例分析.实训起目等,其中案例分析着重先举了二十年所发生的各类生产运行中的事故，对发生的原因.吸取的经验教训和事后的防范措他做了较详实的介绍，对从事炭化工的同行来说是1.本难得的经验之书.借整之书。/(¾a1.三j-编著比书，一狗是初次誉试，黑于*平，密限与不当之刖&所焉距恳请过杳指正.I1、注怠蔓引Ir局部护噌方法、哥方结构与更辑顺序.奴逑中心要一敦.2、本书正文局萍文字内幕校多，应适当添加图片或流程图，如图片选材有困加压气化图，请在图片举加处漆加如下彩状.并标明添加内本.2>W<:Mt-1UI:f二.日常逐行三、IVft1.P停车员*现接件.五.平安生产。出里倒分析分享与讨Ifc仲业：B长M蝮*小结：处你第一章煤炭加压气化理论并础本章简介：1、烧炭加压气化简介2,加压气化的开展3、加压气化反应的物理化学基础4 .如压气化的反应5 .煤的性质对加压气化的影晌6 .生产操作条件的影响第一章煤炭加压气化理论基础一、煤炭加压，化传介1、黑的气化的定义气化过程是疾炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦用原料,以朝气(空气、富氮或工土纯氮r水蒸气或氧气等作二化剂(或称气化介质),在高温条件下通过化学反应将煤或疾戏中的可燃局部转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体称为煤气,进行气化的设备称为保气发生炉。2,傀的各种气化方法(D根据气化压力的不同：煤的气化方法一般分为常压气化和加压气化。常压气化的煤气发热值较低,在采用向歌法生产水疾气时.发热值也仅有2500千卡/标米'左右,要进一步使发热值提高是十分困岸和不羟济的.因此.这群气化方法达不到城市媒气的质量赛求.仅作为一些工厂内的气体燃料和生产合成氢的原料气。为了鳏决上述问题.加压气化法就因运而生。(2)根据气化原料的苞度及其运动方式：煤的气化方法可分为移动床、流化床和气流床注。在这些气化方法中,按照加热方式.又可分为外热式、内热式、自热式和热微体式等；按照排液的方式.又可分为固态拌虢和液态井渣：按照气-固接触方式，又可分为逆流操作和并谈操作.3,鲁奇式加压气化法及其村点得右力压气化法是一个自热式、逆流移动床生产工艺，采用氧气水蒸气或空气水蒸气为气化剂，在2.0-3.OMPa的压力和900110(TC的遢度条件下对煤炭进行气化.制群的煤气经脱除二氧化碳后的发热值在WOO千卡/标米'左右。鲁奇炉的生产方式主要有固态拌造和液至排法两科。鲁奇式加笈气化法与其它气化法比较.有如下优点：（1）原料方面可以采用灰熔点较低的媒：可以采用粒度较小（一般在5-25毫米）的煤,对煤的机械强度和热枪定性的要求较低：可采用一些水分较高（«20-3O）和灰分较高（例如30%）的劣质煤.并生产出优质的城市煤气，这在其它一些气化方法中是难以是实现的；近年来.经过改良的鲁*炉.巳能气化一般愁结性和带强粘结性的煤.这就大大地忙大了气化用煤的选择范图；耗制最低,在20公斤/厘米'的压力下气化所需的氧气量仅为常压气化时的1/32/3.压力更高还可降低：（2）生产过程方面气化炉的生产能力高,如以水分为2025%的福媒来说，气化炉的操作强度在2500公斤/米1时左右.这要比一般常压气化炉高46倍：气化过程是建统进行的,有利于突羽自动化；产气压力高，可以墉小设备和管道的尺寸，降低单位产气量的金属消耗量和就少投资；（3）气化产物方面可以得到各种有价值的焦油和轻质油副产品，前者产率近于低j½千情（例如以煤的可滋计算达8稣）,后者的产率甚至比低温千情还多；压力高的煤气也易干净化处理,副产品的回收率比较啬：通过改爻气化压力和气化剂的汽氯比等条件,以及通过对气化炉生产的煤气:争化加工是理后.几乎可以制律HCO各种不同比例的化工合成原料气,从而大大地发挥了加反气化技术的应用范围。(4)煤线输送方面可以降低动力消耗。据计算,在30公斤/厘米'的压力下用氯-水蒸气混合物作为气化剂时.所需压缩的氨气,约占所制得的煤气体积的1415%,这比常压道气后再压缩到30公斤/厘米'几乎可节去动力2/3.煤气从加压气化炉中出来时所具有的压力可以被利用于远距离输送(或用于化工合成),在20公斤/厘米:压力下气化时,中间不用再设立加压站，便可将煤气输送到150公里以外的地区。S,一些煤气生产厂可以设立在矿区附近，从而减少了煤的运输费用.鲁奇加压气化法跳点：除具有的高压工厂所用有的复杂隹以外，因态推液的鲁奇炉中水募气的分解率低。常压气化炉中水茶气的分解率约50%左右,而在20公斤/里米'压力下水藁气分解率仅能到达3238丸这样,就拿能用大量的高压水荽气.近年来.新开展的液态井渣鲁奇炉.水荔气的消耗量就可大大择低,水英气分解率为95左右：在生产运行中，设备的损坏与检修校为频繁，因此生产运行开工率比校低，一般在75-85%；需要昂贵的制氧装置.在制条.装置中的空压机、缸压机采用电动时，则煤气生产的电耗校大，电费占煤生产本钱的1/51/4.因此博低氧气生产本钱是十分重要的.目前，国外一些大型化工煤气工厂的动力主要是采用蒸汽轮机，并从蒸汽由外部通过油管注入止推轴承面i行润清，该润潸油为耐高温的过热汽缸油。单炉产气量可达3500055000'h,自动化程度较高。在该炉型中.煤.灰锁上下隹离采用硬质合金冬封而。南非“卢索尔,公司采用了碳化硅粉末合金技术.第四代鲁奇炉.内径5m,几乎能适应各种煤种.单炉产气量可达75000m'(标)Zh.液态排法气化炉，可以大幅度提海气化炉内燃烧区的反应温度,不但减少了董汽消耗量，提高了蒸汽分解率，而且气化炉出口煤气有效成分漕*>,从而使煤气，用量提商.单炉生产能力比国态排渣气化炉提高34倍。气化后灰渣呈熔融态排出。气化压力203.OMm.气化炉上部设有布煤搅拌器.气化剂由气化炉下部响嘴喷入,气化时,疫渣在疥于煤灰融点温度下呈熔融状态排出.熔液快速通过气化炉底部出渣口谈入愈冷器.在虻被水急冷而成困态炉海.然后通过灰就扑出。看奇公司还进行了“鲁尔To0"气化炉的哥究开发.该气化炉将气化压力提高到IOMPu(100atm).地说操作压力的提淘，家耗量降低，煤气中甲烷含量提嬴.以替代天然气。液态拌渣气化炉有以下特点：(D由于液态排液气化炉的汽氧比远低于固态井渣，所以气化层的反应温度斯.碳的转化率增大,煤气中的可燃成分增加.气化效率高。煤气中8含量较高,有利于生成合成气.(2)水藁汽耗量大为祥低，且笑入的水菜汽仅满足于气化反应，蒸汽分解率的，屎，中的轲余水蒸汽很少，故而产生的废水远小于因态排没.(3)气化强度大.由于液态排渣气化煤气中的水燕汽量很少，气化单位质量的煤所生成的濯粗煤气体积远小于因态排泄，因而煤气气流流速低，带出物减少，因此在相同带出甥能件下,液态排液气化强度可以有较大提西。(4)液态排液的氧或消死较固态排液要高,生成煤气中的甲烷含量少，不利于生产地市柒气.但有利于生产化工原料气。(5)液态排液气化炉体材料在高温下的耐呼、对腐性性能要求高。在高温.高压下如何有效地控制熔渣的排出问题是液态拌造的技术关键，尚需进一步研究。三、“压气化反应的理化学率砧1 .平衡常数是港度的西数(1)对放热反应.漕加温度使转化率降低,即反应向&少生成物的方向移动。所以要增加放热反应的生成物产量.宜在较低温度下送行.但随着温度减少，反应速度会降低。(2)对吸热反应，平史的数地着温度升高而增加.平衡转化率也增加,即反应向漕加生成物的方向移动。因此.吸热反应应当在高法下进行.2 .压力对平衡的影晌虽桃平衡的数与压力无关，但是对于反应前后有体积变化的反应.则压力对系统反应有影响。(1)反应前后体枳不发生变化的反应,压力对反应干衢没有影晌。(2)反应后体积缩小的反应,系统压力增加,使反应远*平衡点,反应自动向体积缩小方向进行.(3)反应后体积增大的反应,提高压力，不利于反应向增大体校的方向进行。3 .浓度对平衡的影晌在平衡体系内增加反应物的浓度，平衡就会向着减少反应物的浓度方向移动，也就是向产生生成物的方向移动。在气化逆程中,对于OHQ1.COHh的反应.为了充分利用碳，使反应向生成8+11的方向进行.通常采用过量的水萧气，并不断从气化炉中将产品煤气引出,这有利于碳的气化。4,气化反应的化学平所（1>碳与水落汽的反应在高温下.碳与水藁汽的反应主要为：C+HQ8+HZC+2HQ-12这两个反应都是强的吸热反应。温度对上逑两个反应的影晌程度不同，在温度较低时,C+2HQ的反应平街常数比C+HQ的为大，这说明;S度较低不利于C+HX）->CO+H：的进行。在温度较高时则情况相反。质着温度的增加.有利于提高CO含量和降低CO：含量。（2）级与二氧化碳的反应碳与二敏化碳的反应也是强的吸热反应,反应所需的吸热更多.这就说明它的平衡常敢受强度的影响比与水荽汽反应时更为强烈。虽然在一般的气化炉中并不以二氯化碳作为气化剂，但是在燃烧过程中产生大量二氧化碳.而此二氧化碳的复原反应在气化过程中是一个更要的反应.（3）磷的扣倒反应噗加也直接合成甲烷是强的放热反应.Sit,为了靖加煤气中的甲烷含量，提高煤气的热值，宜采用收高的气化压力和校低的温度.反之，为了制取合成原林气，应博低甲烷的含量，则可以采用较低的气化压力.较高的反应温度.（4）甲烷化反应在加压气化过程中,除了煤干馆1.碳加氮产生甲烷外,CO与8：的甲烷化反应以及.碳与水蒸汽五接生成甲烷的反应都是产生甲烷的重要反应。一氯化碳或二氧化碳的甲烷化反应虽处都是均相反应,但由于它们需要有4个或5个分子的相互件用.一般都要在有催化剂的条件下才能造行，而块中灰分的某些组分，时甲烷生成起了催化作用。为了使这两个反应向生成CH,的方向进行,必家没有炭沉枳在催化剂的外表。通常在系统中添加足够量的蒸汽，进行C(HwfC(Mh反应.以保持斯的H；和8,的活性,这样可以防止铁的沉积。(5)一氧化跋变换反应在气化炉中.最后出线化炉的煤气组成必然由C(HHJoaCO.+H,反应控制。该反应应称为一氧化碳变换反应或称水煤气平街反应.5,气化反应平衡混合物粗或计算对实际的气化过程来说,化学平费只表示可以前进的、但是不能到达的目的。也就是说.它是光学反应的极限状态。根据平麦的数.可用于计算干衡转化率和平衡组成。例1:计算压力为0.1.1.3.4Mpa,温度为800、1000、150OK时.C<Oi-CfHII1反应水蒸汽的平南转化率。解：设，为转化的蒸汽摩尔数