謝爾渣油氣化爐氣體成分分析與調節

大氮肥2004年Large Scale Nitnogenous Fertilizer Industry第27卷第3期謝爾渣油氣化爐氣體成分分析與調節羅利生許桂忠劉樹(shù)亮(中石化齊魯分公司第二化肥廠(chǎng),山東淄博2554000 )摘要通過(guò)分析渣油造氣機理,找出影響氣化爐產(chǎn)氣成分的各因素,用實(shí)際生產(chǎn)數據繪制的趨勢圖去驗證各因素對氣化爐產(chǎn)氣成分的影響程度,對氣化爐進(jìn)行綜合調優(yōu),以達到提高氣化爐產(chǎn)氣(00+ H)含量,降低CO2和CH含量以及合理的H2/C0的目的,實(shí)現效益最大化。關(guān)鍵詞謝爾氣化爐(C0+H)含量 氫碳比調節1裝置簡(jiǎn)介及存在的問(wèn)題勢圖,根據物料的變化和生產(chǎn)需求優(yōu)化出最佳操中石化齊魯分公司年產(chǎn)10x 10*t甲醇裝置作條件。氣化爐設計工藝條件見(jiàn)表2。以減壓渣油、7.0MPa過(guò)熱蒸汽.純氧作原料制取表2氣化爐設計工藝梟件甲醇,同時(shí)外供羰基合成氣。Shell 渣油造氣單元氧油比!汽油比/戶(hù)濁捻分2臺氣化爐,每臺爐產(chǎn)原料氣(CO+ H2)mr-kg-' kgk2000m?/h,包括原料的加熱加壓、烴氧化、廢熱回.0.75 0.45 3202387.93 7.0___ 5.5_收及原料氣的洗滌和碳黑回收4部分。-段時(shí)間以來(lái)由于渣油碳含量降低,氫含量2影響氣化爐產(chǎn)氣 H/CO的因素高(見(jiàn)表1),產(chǎn)氣成分H/C0過(guò)高,最高達1.14,2.1 氧油比導致丁醇裝置丙烯消耗過(guò)高。1.表12001 年原料油組成比較1.07F渣油成分C.% H,% S,% Fei-。, Nir-s 灰分,%1.0386.5 22460.10.99”3季度平均81.5 10.11 1.629.230.43 0.1076 n.784李度平均81.06 10.48 1.6111.97 34.8 0.09氨油比/m'. kg'2001年6- -9月氣化爐產(chǎn)氣中有效氣(CO+H2)含量比設計值低0.32%,無(wú)效氣(CO2 + CH4)圖1氧油比對氣化爐產(chǎn)氣 H/CO(體積比)的影響由圖1(200年10月生產(chǎn)數據)看出,在原料含量高0.43%。渣油部分氧化制取合成氣的反應十分復雜,和其他操作條件不變的前提下, H2/C0隨氧油比產(chǎn)氣成分受多種因索控制,主要有氣化妒幾何尺變化存在一個(gè)較高區域,在0.76 ~ 0.80m2/kg氫寸燒嘴的型式物料組成、油槍特性、氧油比、蒸碳比較高。因為提高氧油比能提高碳和甲烷的轉汽油比(以下簡(jiǎn)稱(chēng)汽油比)、系統壓力、進(jìn)料溫度、化率,碳轉化率高對降低產(chǎn)氣H/C0有利,甲烷進(jìn)料負荷等.其中氣化爐幾何尺寸、燒嘴型式和物轉化率高則對提高產(chǎn)氣H/C0有利,這樣氧油比料組成是決定性因素,目前為不可控制和更改因的變化對產(chǎn)氣H2/C0的影響有作用相反的兩方面結果,過(guò)高的氧油比會(huì )導致無(wú)效氣CO2含量增為解決氣化爐運行和產(chǎn)氣成分存在的上述問(wèn)中國煤化工=0020題,達到效益最大化和安全生產(chǎn)的目的,以渣油部YHCNMHG族193年畢業(yè)于分氧化制合成氣的反應機理作指導,單獨考察油江蘇石油化工學(xué)院化學(xué)T.程系.曾任中石化齊魯外公司第二化肥槍和操作條件對氣化爐產(chǎn)氣質(zhì)量的影響,繪出趨廠(chǎng)甲醇車(chē)間技 術(shù)組長(cháng)。聯(lián)系電:.7588157.第3期羅利生等.謝爾渣油氣化爐氣體成分分析與調節83加,同時(shí)對爐磚壽命、臧緩廢熱鍋爐盤(pán)管結垢不合成,用系統壓力來(lái)調節產(chǎn)氣的H2/C0動(dòng)能消耗利;降低到0.75 m’/kg以下產(chǎn)氣H2/CO隨氧油比高不經(jīng)濟,實(shí)際生產(chǎn)中- -般控制在 4.9~5.1 MPao降低而降低,但碳和甲烷含量也提高,氧油比降低到0.73m2/kg以下時(shí)碳黑和甲烷迅速上升,有效3影響氣化爐產(chǎn)氣有效氣含f 的因素氣含量下降很快。因此用調節氧油比來(lái)調節產(chǎn)氣3.1氧油比H2/C0的手段彈性很小，效果不好,而且很不經(jīng)2.2汽油比80451.151.110.0.774 0.76 0.78 0.8氧袖比m. kg'圖4氧油 比對氣化爐產(chǎn)氣有效氣體積含量的影響0.90由圖4知道,有效氣含量隨氧油比的增加先0.444 0.450 0.456.. 0.462 0.468 0.474 0.480)增加后降低,在0.745 ~0.78m'/kg為有效氣含量汽油比/kgkg理想操作范圍，因為過(guò)低的氧油比導致甲烷和碳圖2汽油 比對產(chǎn)氣氫碳比(體積比)的影響轉化率低,過(guò)高的氧油比導致CO2和水蒸汽含量圖2是由2001年4季度考察汽油比對產(chǎn)氣高,多耗渣油。H2/C0的影響所得生產(chǎn)數據繪制而成,可以看出3.2蒸汽溫度隨汽油比提高,氣化爐產(chǎn)氣H2/C0增加十分明952p顯,汽油比增大,提高了碳和甲烷的轉化程度,尤其是甲烷轉化率提高對產(chǎn)氣H/CO和效益影響很大,每轉化!mol的甲烷可得3~ 4mol的氫氣。，ξq4但汽油比過(guò)高,爐溫就會(huì )降低,為保持一定爐溫，帶來(lái)增加氧耗的副作用,而且抑制co2與碳和甲.4.031031932833734635536433382烷的反應,導致產(chǎn)氣中Co2含量增加。因此,汽油燕汽溫度七比是調節氣化爐產(chǎn)氣H2/C0的有效手段,實(shí)際生圖5蒸汽溫度對有效氣體積含量的影響產(chǎn)中一般控制在0.44~0.46。圖5(2002年3月數據)表明隨進(jìn)爐蒸汽溫度2.3 系統壓力的上升,氣化爐產(chǎn)氣有效氣含量上升明顯,因為蒸汽能降低爐溫,如果蒸汽溫度低,為維持-定的爐溫則需多耗氧氣,用高位熱能去彌補低位熱能的不足,導致產(chǎn)氣中Co2含量高。為提高氧壓機的運行周期和安全性在操作上降低了氧壓機壓縮比,使氧壓機來(lái)的氧氣溫度比設計值低20C,氧氣加熱器能力有限,實(shí)際蒸汽174.8 495051 52京溫度-般比設計值低5~ 10C,這兩方面導致氣系統壓力/ MPa化劑溫度比設計值低21C,這是氣化爐產(chǎn)氣有效H3 系統壓力對產(chǎn)氣氫碳比(體積比)的影響氣含量低的一個(gè)重要原因。目前提高氣化劑溫度圖3是2001年12月考察系統壓力對產(chǎn)氣的唯- -有效手段是提高蒸汽溫度,實(shí)際生產(chǎn)中- -H2/C0的影響所得實(shí)際生產(chǎn)數據繪制而成,從圖般控制在340~ 350C。3可以看出產(chǎn)氣中H/CO隨系統壓力增加而降3.3中國煤化工低,因為系統壓力的增加對甲烷轉化不利,甲烷的溫度對產(chǎn)氣有平衡含量隨系統壓力提高而增加,而甲醇合成反效氣.MH.CNMHG繪制而成，曲應為體積減小的反應,提高系統壓力有利于甲醇線(xiàn)表明隨進(jìn)爐渣油溫度的上升,氣化爐產(chǎn)氣有效1842004年第27卷氣含量上升明顯。渣油溫度低,不僅渣油霧化不進(jìn)廠(chǎng)油槍在額定負荷下的水壓實(shí)驗壓差在7.5~佳,渣油初次熱裂解產(chǎn)物烴鏈長(cháng),而且為維持- -定8.5 MPa比較合理,產(chǎn)氣有效成分高。另外油槍壓的爐溫則需多耗氧氣,導致產(chǎn)氣中CO2含量高;另差跟氣化爐負荷有關(guān),負荷高則壓差大,但是氣化外渣油溫度低,熱裂解速度受影響,最終影響甲烷爐負荷一般不能作為調節有效氣含量的手段。和碳的轉化。渣油黏度隨溫度上升而下降,目前3.5氣化爐進(jìn)爐油量甲醇裝置造氣原料由減壓渣油改為減黏渣油。在95.3保證渣油黏度和燒嘴鼻子安全的前提下提高渣油.05.1溫度對提高有效氣含量有利,渣油溫度控制在主94.9210 ~ 220C較為理想。9494.5.35進(jìn)爐譴油量/小圖8氣化爐(小燒嘴 )進(jìn)油量對有效氣體積含量的影響9415120市7 18圖6渣油溫度對有效氣體積含量的影響3.4油槍壓差克94:94.0L圖9氣化爐(大燒嘴)進(jìn)油量對有效氣體積含量的影響圖8是生產(chǎn)中氣化爐用小燒嘴時(shí)有效氣含量隨進(jìn)爐油量變化曲線(xiàn),圖9是生產(chǎn)中氣化爐用大油槍水壓試驗壓差/ MPs燒嘴時(shí)有效氣含量隨進(jìn)爐油量變化曲線(xiàn),均表明圖7油槍壓差對有效 氣體積含量的影響有效氣含量隨進(jìn)爐油量增加而降低。這是由于進(jìn)由圖7(2002年48月生產(chǎn)數據繪制而成)爐油量提高,相對降低了氣化爐的停留時(shí)間,降低可以看出,油槍壓差在7.8~ 8.5MPa氣化爐產(chǎn)氣了碳和甲烷的轉化率。但進(jìn)爐油量不能作為調節有效氣含量較高。油槍壓差低,渣油霧化不好,渣有效氣含量的手段,氣化爐負荷的高低由生產(chǎn)優(yōu)油熱裂解所得短鏈烴相對鏈長(cháng),短鏈烴跟蒸汽、化格局和市場(chǎng)決定。CO2重整反應轉化率低,短鏈烴進(jìn)--步分解所得3.6氧氣純度甲烷和碳量多,由于氣化爐停留時(shí)間僅18s, 導致氣化爐產(chǎn)氣有效氣含受氧氣純度的影響，氣化爐出口(CO2+ CH)和碳黑含量高。油槍壓純度低則氮氣含量高,有效氣含量相應降低,氧氣差高,渣油霧化好,射流區內渣油流速快,渣油霧純度要求愈高愈好?；嵌认鄬τ兴岣?跟氣化劑混合良好,射流區縮短,生成CO2的量大而來(lái)不及跟短鏈烴、碳及甲4氣化爐調優(yōu)成效烷轉化,最終導致氣化爐出口CO2含量高;而且火根據氣化爐原料組成及工藝狀況的變化,按焰區短,氣化爐上部溫度高,造成加人氧量過(guò)多的上述分析結果對各操作條件進(jìn)行控制,調優(yōu)前后假象而減氧量,導致氣化爐下部溫度低，甲烷和碳產(chǎn) 氣成分比較見(jiàn)表3。來(lái)不及轉化。這兩方面原因導致(CO2 +CH)和由表3看出:碳黑含量高。中國煤化工約多產(chǎn)0.44%額定負荷下油槍壓差由油槍旋液器導向槽截的MYHCN M H C中惰性氣體含面積決定,截面積大則油槍壓差小，這是油槍本身特性所決定。目前油槍已國產(chǎn)化,技術(shù)成熟,要求2) CO2降低0.34% ,降低了脫硫工段酸性氣第3期羅利生等.謝爾渣油氣化爐氣體成分分析與調節185體的流量,有利脫硫。折成甲醇每天多產(chǎn)1.59t。3)有效氣含量提高0. 38% ,按雙爐大燒嘴運4) H2/CO由1.14降至1.01,符合丁醇裝置行產(chǎn)氣4000m2/h計算,可多產(chǎn)有效氣152m2/h，的需 要,每天降低丁醇裝置丙烯消耗1.681。裹3調優(yōu)前與調優(yōu)后氣化爐產(chǎn)氣成分比較體積含量,%項目Ch CH4 00%+CH4 00HC0+ HhH/CO C(質(zhì)量含量).%產(chǎn)氣設計值4.26 0.294.5547.9546.9194.860.981.02001年6-9月平均值4.48 0.504.9844.2150.3894.541.14.22002年9月平均值4.10 0.404.5047.0047.9794.981.02.42002年10月平均值4.18 0.394.5747.3847.481.0032002年9-10月平均值4.14 0.394.5347.1947.7294.921.011.35注:2002年9月以后為調優(yōu)后。5結論3)氣化爐產(chǎn)氣H/C0隨系統壓力降低而降1)氧油比在0.745 ~ 0.80m2/kg操作,氣化爐低，但系統壓力不能作為調節H/C0的手段。產(chǎn)氣有效氣含量最佳,往區間外2個(gè)方向發(fā)展有4)提高渣油溫度和蒸汽溫度能提高氣化爐效氣含量均降低。產(chǎn)汽有效氣含量,一般渣油溫度為210~ 220C,蒸2)氣化爐產(chǎn)氣H/CO隨汽油比提高增加十汽溫度為340~ 350%。分明顯,調節汽油比是調節氣化爐產(chǎn)氣H/CO的5)氣化爐額定負荷下油槍壓差大小對產(chǎn)氣有效手段,但過(guò)高的蒸汽油比會(huì )導致CO2含量和有效氣體含量產(chǎn)生重要影響，在7.5~8.5MPa下氧耗增加，過(guò)低則對氣化爐燒嘴安全不利,生產(chǎn)中有效氣體含量最高,對進(jìn)廠(chǎng)油槍嚴把技術(shù)關(guān)是提控制在0.44~ 0.46。高裝置效益必不可少的環(huán)節。GAS COMPOSITION ANALYSIS AND ADJUSTMENT FORSHELL RESIDUAL OI GASIFIERLao Lisheng, Xu Guizhong and Liu Shuliang( Second Chemical Ferilier Factory of Qilu Branch Co., SINOPEC , Zibo ,255400)Abstract Various elements afecting gas component of the gasifer were found out by analyzinggasification mechanism of residual oil. Effect degree of those elements on gas component was certif-cated by trend schemes plotted with actual data. The gasifier was comprehensively optimized to im-prove (CO+ H2 )content, decrease( CO2 + CH4) content and get reasonable H2/CO ratio, and finallymaximize the profits.Key words: Shell gasifier, (CO + H2)content, H2/CO ratio, adjustment2004年中國氮肥市場(chǎng)國際論壇召開(kāi)由上海睿岳商務(wù)咨詢(xún)有限責任公司主辦的、英國肥特刊(FERTECON)咨詢(xún)有限公司贊助的“2004年中國氮肥市場(chǎng)國際論壇”于2004年4月26~27日在青島召開(kāi)。出席這次國際論壇的100余位代表來(lái)自國家及地方農業(yè)政府主管部門(mén)化肥生產(chǎn)和流通企業(yè)、化肥進(jìn)出口貿易公司.國內外咨詢(xún)信息公司、科研機構和高等院校。在論壇上發(fā)言的有國家發(fā)改委經(jīng)貿司、農業(yè)部農業(yè)經(jīng)濟研究中心、農業(yè)部全國農業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心、中國科學(xué)院、中國石油股份公司英國肥特刊公司、新加坡全球化肥公司、韓國CT公司等。論壇就中國化肥產(chǎn)業(yè)政策變化.2004- -2005 年的中d中國煤化工場(chǎng)分析及預測、國內外氮肥市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)運作方式、化肥流通體制改革、以及農!YHCNMHG影響等專(zhuān)題進(jìn)行了深入的探討。.本刊.