年产20万吨煤制甲醇工艺设计(编辑修改稿)

年产20万吨煤制甲醇工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

1100℃以下，然后在上部对流段冷到低于 300℃，废热锅炉产 10MPa 高压蒸气。 德士古气化炉是一种以水煤浆进料的加压气流床气化装置，该炉有两种不同的炉型，根据粗煤气采用的冷却方式不同，可分 为激冷型和废热锅炉性。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 13 页 两种炉型下部合成气的冷却方式不同，但炉子上部气化段的气化工艺是相同的。 德士古加压水煤浆气化过程是并流反应过程。 合格的水煤浆原料同氧气从气化炉顶部进入。 煤浆由喷嘴导入，在高速氧气的作用下雾化。 氧气和雾化后的水煤浆在炉内受到高温衬里的辐射作用，迅速进行着一系列的物理、化学变化：预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等。 气化后的煤气主要是一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气。 气体夹带灰分并流而下，粗合成气在冷却后，从炉子的底部排出。 原煤经粉碎干燥至含 水低于 2％，粒度 90％通过 90μ m（ 170 目）筛孔。 煤由常压煤仓进加压煤仓，粉煤用氮气浓相输送（ 400kg/m3）入气化炉。 气化温度超过 1370℃。 熔化煤灰沿炉壁流入水浴固化，通过锁斗而排出。 粗煤气用循环冷煤气激冷到 900～1100℃，以避免粘性灰渣进入废热锅炉，煤气通过废热锅炉被冷到 300℃，然后进入除尘和水洗系统。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 14 页 (GSP)气化技术 西门子 (GSP)气化技术是采用干粉进料、纯氧气化、液态排渣、粗合成气激冷工艺流程的气流床气化技术。 该流程包括干粉煤的加压计量输送系统 (即输煤统 )、气化与激 冷、气体除尘冷却 (即气体净化系统 )、黑水处理等单元。 图 2 西门子 (GSP)气化工艺流程。 通过此工艺，可以把价格低廉、直接燃烧污染较大的煤、石油焦、垃圾等原料转化为清洁的、高附加值的合成气，即一氧化碳与氢气，这是生产化工产品基本原料，可以用于生产化工产品如甲醇、合成氨，合成油，还可以用于发电或直接用于城市煤气，合成天然气使用。 表 1 西门子 (GSP)气化燃料分析表，表 2 西门子 (GSP)气化合成气组成 (干基 )。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 15 页 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 16 页 干煤粉的加压计量输送系统 经研磨的干燥煤粉由低压氮气送到煤的加压和投料系统。 此系统包括储仓、锁斗和密相流化床加料斗。 依据下游产品的不同，系统用的加压气与载气可以选用氮气或二氧 化碳。 粉煤流量通过入炉煤粉管线上的流量计测量。 图 3 干煤粉的加压计量输送系统示意图。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 17 页 气化与激冷系统 载气输送过来的加压干煤粉，氧气及少量蒸汽（对不同的煤种有不同的要求）通过组合喷嘴进入到气化炉中。 气化炉包括耐热低合金钢制成的水冷壁的气化室和激冷室。 图 4 气化与激冷系统。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 18 页 西门子 (GSP)气化炉的操作压力为 ～ (g)。 根据煤粉的灰熔特性，气化操作温度控制在 1350℃～ 1750℃之间。 高温气体与液态渣一起离开气化室向下流动直接进入激冷室，被喷射的高压激冷水冷却，液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒状，定期的从排渣锁斗中排入渣池，并通过捞渣机装车运出。 从激冷室出来的达 到饱和的粗合成气输送到下游的合成气净化单元。 气体除尘冷却系统 气体除尘冷却系统包括两级文丘里洗涤器、一级部分冷凝器和洗涤塔。 净化后的合成气含尘量设计值小于 1mg/Nm3，输送到下游 黑水处理系统 系统产生的黑水经减压后送入两级闪蒸罐去除黑水中的气体成分，闪蒸罐内的黑水则送入沉降槽，加入少量絮凝剂以加速灰水中细渣的絮凝沉降。 沉降槽下部沉降物经压滤机滤出并压制成渣饼装车外送。 沉降槽上部的灰水与滤液一起送回激冷室作激冷水使用，为控制水中总盐的含量，需将少量污水送界区外的全厂污水处理系统，并在系统中补充新鲜的软化 水。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 19 页 本设计工艺流程 烟煤 ↓ 灰熔聚硫化床粉煤气化制粗原料气工艺 设备： ICC 灰熔聚硫化床粉煤气化炉 ↓ 原料气栲胶法脱硫工艺 ↓ CoMo 全低温变换工艺 ↓ 变换气栲胶法脱硫工艺 ↓ 碳酸丙烯酯法脱除二氧化碳工艺 ↓ 变换气体压缩 ↓ 鲁奇（ Lurgi）低中压发合成甲醇工艺 设备：鲁奇（ Lurgi）管壳型甲醇合成反应器 ↓ 双效三塔粗甲醇精馏工艺 ↓ 甲醇产品 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 20 页 2 煤制甲醇生产工艺流程 煤气化制粗原料气 煤气化基本原理 煤在气化炉中受热分解，先 生成低分子量的碳氢化合物，燃料本身逐渐焦化，此时可将其视为碳，碳与气化剂发生一系列化学反应，生成气体产物。 以富氧（体积分数为 %）为气化剂，碳与氧气之间发生化学反应的系统中含 C、CO、 CO O2四种主要物质， C、 O 两种元素，故系统独立反应个数为 2，一般取以下两式为独立反应： C + O2 CO2 C + CO2 2CO 以水蒸汽为气化剂，碳与水蒸汽之间发生化学反应的系统中含 C、 H2O、 CO、 CO HCH4六种组分， C、 O、 H 三种元素，故系统中独立反应数为 3，一般取以下三式为独立 反应： C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 灰熔聚流化床煤气化技术概述 一般流化床煤气化炉要保持床层炉料高的碳灰比，而且使碳灰混合均匀以维持稳定的不结渣操作。 因此炉底排出的灰渣组成与炉内混合物料组成基本相同，故排出的灰渣的含碳量就比较高（ 15%～ 20%）。 针对上述问题提出了灰熔聚（或称灰团聚、灰黏聚）的排灰方式。 做法是在流化床层形成局部高温区，使煤灰在软的（ ST）而未熔融（ FT）的状态下，相互碰撞黏结成含碳量较低的灰球，结球长大到 一定程度时靠其重量与煤粒分离下落到炉底灰渣斗中排出炉外，降低了灰渣的含碳量（ 5%～ 10%），与液态排渣炉相比减少了灰渣带出的热损失，提高气化过程的碳利用率，这是煤气化炉排渣技术的重大发展。 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 21 页 ICC 灰熔聚流化床煤气化工艺 ⑴ ICC 气化炉 ICC 灰熔聚流化床粉煤气化炉以空气或氧气和水蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，使床层中粉煤沸腾，气固两相充分混合接触，在部分燃烧产生的高温下进行煤的气化。 ⑵ ICC 煤气化工艺流程 ① 备煤系统 粒径为 0～ 30mm 的原料煤（焦），经过皮带输送机、除铁器，进入破碎机，破碎到 0～ 8mm，而后由输送机送入回转式烘干机，烘干所需的热源由室式加热炉演导气供给，被烘干的原料，其含水量控制在 5%以下，由斗提机送入煤仓储存待用。 ② 进料系统 储存在煤仓的原料煤经电磁振动给料器、斗式提升机依次进入进煤系统，由螺旋给料器控制，气力输送原料煤进入气化炉下部。 ③ 供气系统 气化剂（空气 /蒸汽或氧气 /蒸汽）分三路经计量后由分布板、环形射流管、中心射流管进入气化炉。 1— 气化炉； 2— 螺旋给料机； 3— 一级旋风分离器； 4— 二级旋风分离器； 5— 料阀 图 ICC灰熔聚流化床煤气炉 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 第 22 页 ④ 气化系统 干碎煤在气化炉中与气化剂氧气 蒸汽进行反应，生成 CO、 H CHCO H2S 等气体。 气化炉为一不等径的反应器，下部为反应区，上部为分离区。 在反应区中，由分布板进入蒸汽和氧气，使煤粒流化。 另一部分氧气和蒸汽经计量后从环形射流管、中心射流管进入气化炉，在气化炉中心形成局部高温区使灰团聚形成团粒。 生成的灰渣经过环形射流管、上、下灰斗定时排出系统，由机动车运往渣场。 ⑤ 除尘系统 从气化炉上部导出的高温煤气进入两级旋风分离器。 从第一级分离器分离出的热飞灰，由料阀控制，经料腿用水蒸气吹入气化炉下部进一步燃烧、气化、以提高碳转化率。 从第二级分离器分出的少量飞灰排出气化系统，这部分细灰含碳量较高（ 60%～ 70%），可作为锅炉燃料在利用。 ⑥ 废热回收系统及煤气净化系统 通过旋风除尘的热煤气依次进入废热锅炉、蒸汽过热器和脱氧水预热器，最后进入洗涤冷却系统，所得煤气送至下一工段。 ⑦ 操作控 制系统 气化系统设有流量、压力和温度检测及调节控制系统，由小型集散系统集中到控制室进行操作。 1— 皮带输送机； 2— 破碎机； 3— 刮板输送机； 4— 筛分机； 5— 烘干机； 6— 刮板输送机； 7— 煤仓； 8— 焦仓 ； 9— 振动给料机； 10— 提升机； 11— 配料系统； 12— 螺旋给料机； 13— 气化炉； 14— 排灰系统； 15— 一级旋风分离器； 16— 二级旋风分离器； 17— 废热锅炉； 18— 空气预热器； 19— 粗煤气洗气塔； 20— 蒸汽分离器； 21— 供氧系统 ICC灰熔聚流化床煤气化工艺流程图 年产 20 万吨煤制甲醇生产工艺初步。