气流床采用粉煤为原料,反应温度高,灰分是熔融状态。典型代表为GSP,Shell,Texaco气流床气化工艺。
气流床气化优点很多,它是针对流化床的不足开发的。气流床气化具有以下特点:
(1)采用<0.2mm的粉煤。
(2)气化温度达1400~1600℃,对环保很有利,没有酚、焦油,有机硫很少,且硫形态单一。
(3)气化压力可达3.5~6.5MPa,可大大节省合成气的压缩功。
(4)碳转化率高,均大于90%,能耗低。
(5)气化强度大。
(6)但投资相对较高,尤其是Shell粉煤气化。
从技术先进性、能耗、环保等方面考虑,对于大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。从流程分,可分为冷激式流程和废热锅炉流程。前者在煤气离开气化炉后用激冷水直接冷却,它适合于制造氨气或氢气。因为这种流程易于和变换反应器配套,激冷中产生的蒸汽可满足变换反应的需要。后者热煤气是经辐射锅炉,再送往对流锅炉,产生高压蒸汽可用于发电或作热源。
目前,常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种。
干粉气流床:该技术的特点是碳的转化率高,气化反应中,所产煤气中CO含量高,H2含量较低,这种煤气的热值较高。另外,这种气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖,炉衬的使用寿命长。
水煤浆气流床:水煤浆气化技术的特点是煤浆带35%~40%水入炉,因此氧耗比干粉煤气化约高20%;炉衬是耐火砖,冲刷严重,每年要更换一次;生成CO2量大,碳的转化率低,有效气体成份(CO+H2)低;对煤有一定要求,如要求灰分<13%,灰熔点<1300℃,含水量<8%等,虽然具有气流床煤气化的共同优点,仍是美中不足。
通过比较可知道大型甲醇的煤气化的应该优先考虑干粉煤气化。设计采用的是GSP冷激气化工艺,其兼有shell和Texaco的技术优点。代表着未来气流床加压气化技术的发展方向。
2.1.4 GSP工艺技术简介
GSP工艺技术是20世纪70年代末由GDR(原民主德国)开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术。与其他同类气化技术相比,该技术因采用了气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构,因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处。GSP气化技术的主要特点如下:
(1)采用干粉煤(水份含量<2%)作为气化原料,根据后续化工产品的要求,煤粉可用氮气或一氧化碳输送,故操作十分安全。由于气化温度高,故对煤种的适应性更为广泛,从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用,也可以两种煤掺混使用。对煤的灰熔点的适用范围比其他气化工艺更宽,即使是高水份、高灰分、高硫含量和高灰熔点的煤种也能使用。
(2)气化温度高,一般在1450~1600℃,煤气中甲烷体积分数小于0.1%,(CO+H2)体积分数高达90%以上。
(3)氧耗较低,与水煤浆加压气化工艺相比,氧耗低约15%~20%,可降低配套空分装置投资和运行费用。
(4)气化炉采用水冷壁结构,无耐火材料衬里。水冷壁设计寿命按25年考虑。正常使用时文护量很少,运行周期长。
(5)只有一个联合喷嘴(开工喷嘴与生产喷嘴合二为一),喷嘴使用寿命长,为气化装置长周期运行提供了可靠保障。
(6)碳转化率高达99%以上,冷煤气效率高达80%以上。
(7)对环境影响小,气化过程无废气排放。
(8)投资省,粗煤气成本较低。
2.2 净化工艺方案的选择
净化工艺包括;变换、脱硫脱碳、硫回收三个部分。
2.2.1 变换工序
变换工艺主要有:鲁奇低压甲醇生产中的变换工艺,Tops¢e法甲醇生产中的变换工艺,以及国内的以重油为原料的全气量部分变换工艺。设计中的变换工艺是一种全新的设计,该工艺采用的是部分气变换。该工艺的简单流程为:气化工段来的水煤气首先进入预变换炉,出炉后分为两部分:一部分进入另一变换炉,变换后经过多次换热和气液分离后去了脱硫系统;另一部分先进入有机硫水解槽脱硫,出来后气体又分为两部分,部分去调节变换炉出口CO含量,部分去发电系统发电。 年产18万吨煤制甲醇生产工艺设计+车间布置设计图(4):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_7050.html