影響德士古氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的因素

第41卷第4期遼，寧化，工Vo1. 41. No.4.2012年4月L iaoning Chemical IndustryApril, 2012影響德士古氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的因素趙伯平(陜西煤化集團陜化公司化肥廠(chǎng)，陜西渭南714100摘要:多元料漿氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的大小，直接影響到企業(yè)經(jīng)濟效益的好壞。磨制煤漿的煤質(zhì)、煤漿濃度、煤漿中固體顆粒的粒度、煤漿壓力、氧氣純度、氧氣壓力、氧氣溫度、氧碳比、氣化溫度、氣化壓力、原料煤的灰熔點(diǎn)對多元料漿氣化反應各階段的速度都有不同程度的影響。為了提高多元料漿氣化爐的小時(shí)產(chǎn)氣量。特對上述影響因素作討論。關(guān)鍵詞:多元料漿;氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量;影響因素;討論中圖分類(lèi)號: TQ 541文獻標識碼: A文章編號: 1004-0935 ( 2012) 04- -0358-03磨制煤漿的煤質(zhì)、煤漿濃度、煤漿中固體顆粒作溫度控制在最適宜溫度的時(shí)候，氣化反應進(jìn)行的的粒度、煤漿壓力、氧氣純度、氧氣壓力、氧氣溫速度就越快、氣化效率就越高，可適當減少原料煤度、氧碳比、氣化溫度、氣化壓力、原料煤的灰熔在爐內停留時(shí)間,增加人爐煤的粒度,碳的轉化率就點(diǎn)對多元料漿氣化反應各階段的速度都有不同程度會(huì )有所提高。氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量也會(huì )增大否則，氣的影響。為了提高多元料漿氣化爐的小時(shí)產(chǎn)氣量?；癄t小時(shí)產(chǎn)氣量也會(huì )減小。特對上述影響因素作討論[-3)。1.4全硫分的含 量對氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的影響1磨制料漿煤品質(zhì)對德士古氣化爐小硫化物會(huì )對設備造成腐蝕，同時(shí)還會(huì )影響粗煤氣的凈化，但是對氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的影響不大。時(shí)產(chǎn)氣量的影響.1 原料煤固定碳、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量的高低2煤漿 濃度對氣化爐產(chǎn)氣量的影響對氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的影響煤漿濃度是影響氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的主要因在原料煤水分含量相同、氧氣純度、壓力、溫素之一。在氧碳比、磨制料漿的原料煤煤質(zhì)、人爐度不變的條件下，固定碳含量、發(fā)熱量越高，灰分、煤漿流量不變的條件下，煤漿濃度越大，煤漿中含揮發(fā)分含量越低，多元料漿氣化反應的第一個(gè)階段固量就越大，單位時(shí)間人爐有效固體量就越高，氣部分氧化反應進(jìn)行的速度就越快，放出的熱量就越化效率就越高。多元料漿氣化爐的小時(shí)產(chǎn)氣量就越多。由于多元料漿氣化反應的第二、 第三階段熱解.大。反之，多元料漿氣化爐的小時(shí)產(chǎn)氣量就越小。反應、蒸汽轉化反應均為吸熱反應，因此這兩個(gè)階但是煤漿的粘度也會(huì )隨著(zhù)煤漿濃度的增大而增大。段的反應進(jìn)行的速度也就越快。氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量煤漿粘度增大后，煤漿的流動(dòng)性差，不利于輸送,也就越大。否則，氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量也就越小。貯存時(shí)易沉淀分離，甚至堵塞管道及閥門(mén)。從而影1.2原料煤水 分含量對多元料漿氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣響氣化爐的長(cháng)周期穩定運行。此影響可通過(guò)在煤漿量的影響在原料煤固定碳含量.灰分含量.揮發(fā)分含量、中添加適量的添加劑來(lái)消除，添加劑的最適宜用量發(fā)熱量大小不變，氧氣純度、壓力、溫度恒定的條可通過(guò)成漿實(shí)驗獲得。件下，原料煤水分含量越低，起在熱解過(guò)程中吸收3煤漿 中固體顆粒的粒度、煤漿壓力的熱量就越少，蒸汽的轉化率(蒸汽分解率)也就對氣化爐對小時(shí)產(chǎn)氣量的影響越高，氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量也就越大。否則，氣化爐由化學(xué)反應工程學(xué)有關(guān)知識知，煤漿和高壓高小時(shí)產(chǎn)氣量也就越小。純度氧氣進(jìn)人氣化爐后，在壓力為6.5 MPa，溫度1.3原料煤的反 應活性對氣化爐產(chǎn)氣量的影響為1360C的條件下是按以下歷程進(jìn)行反應的。原料煤的反應活性越高,煤的活化能也就越低，①氣化齊|YH中國煤化工流向焦粒的外在氣化過(guò)程中所吸收的熱量也就越低，當氣化爐操殼擴散一氣化cNMHG透過(guò)焦渣的外收稿日期: 2012-02-03作者簡(jiǎn)介:趙伯平(1968-)，男，工程師，陜西彬縣人，1998 年畢業(yè)陜西廣播電大學(xué)化工工藝專(zhuān)業(yè)，研究方向:煤氣化工藝研究。第41卷第4期趙伯平，等:影響德士古氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的因素359殼灰層而到達未反應焦粒表面一氣化劑氧氣及水蒸快,氧氣覆蓋率就對反應速度起決定作用，則氧氣分氣分子滲透進(jìn)人焦粒的毛細孔而吸附在其內表面一→壓就與反應速度成正比。即氧氣分壓越高,碳的部分④氣化劑氧氣及水蒸氣分子與焦粒反應生成粗煤氣燃燒反應就進(jìn)行得越快。關(guān)于燃燒產(chǎn)物中CO和CO2-+⑤生成物粗煤氣分子離開(kāi)焦粒內表面滲透過(guò)焦粒的比例目前尚無(wú)統- -的見(jiàn)解， 但是有一點(diǎn)可以肯定,的毛細孔,到達焦粒外殼- +⑥到達焦渣外殼后穿過(guò)灰氧氣壓力高，氧氣溫度低是,反應產(chǎn)物中CO2的量就層自焦渣外殼向氣流擴散。我們]知道煤的氣化過(guò)程從多。該階段產(chǎn)生熱量就多,由于氣化反應的第二、第化學(xué)反應I程學(xué)的角度來(lái)看,氣化反應是-個(gè)非催化三階段的反應均為吸熱反應, 因此適當地提高人爐氧氣-固相縮粒部分氧化還原反應。在其他條件不變的氣壓力、氧氣純度、降低氧氣溫度有利于氣化反應的情況下，煤漿中固體顆粒的粒度越小，固定碳完全轉進(jìn)行。有利于提高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量?；瘯r(shí)間就越短，氣化反應進(jìn)行的速度就越快。增加料5氣化溫度、氣化壓力、對多元料漿.漿中固定碳的粒度,可以提高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量就越氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的影響高。否則，氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量就會(huì )減少。煤漿壓力對氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的大小影響不大。煤漿人工藝燒嘴氣化反應的第二個(gè)主要反應:在氣化爐燃燒反前的壓力不應大于人工藝燒嘴氧氣壓力,否則煤漿會(huì )應速度比氣化其他反應速度快得多，碳與二氧化碳進(jìn)入氧氣管線(xiàn)，由于開(kāi)I投料時(shí)料將先于氧氣入爐，的反應速度普遍認為由表面反應速度決定,煤的特如果氧氣管道內有煤漿顆粒存在,那么在氧氣通過(guò)管性和反應溫度對此反應有決定性的影響。道進(jìn)入氣化爐時(shí)，則會(huì )引發(fā)事故,造成惡果。煤漿壓C02+C=2C0反應的過(guò)程由二氧化碳吸附在碳粒外力必須小于氧氣壓力。煤漿壓力過(guò)低也不利于煤漿的殼、生成絡(luò )合物、發(fā)生熱解、解吸、生成一氧化碳輸送。因此煤漿壓力應大于選定的氣化爐操作壓力小幾步組成。提高壓力會(huì )使二氧化碳的還原反應進(jìn)行得更強烈。于人爐高壓高純度氧氣壓力。氣化反應的第三個(gè)主要反應是碳與水蒸氣之間4氧氣壓力、煤漿中水分汽化后的壓的反應C+H20=CO+H,此反 應還有可能生成二次反力、氧氣溫度、氧氣純度對德士古應產(chǎn)物如 CO.、CH.等物質(zhì)。一氧化碳來(lái)自反應產(chǎn)物和CO2與C在高溫條件下反應產(chǎn)物組成。碳與所謂的氧氣壓力、煤漿中水分汽化后的壓力,水蒸氣之間的反應遵循Langmuir- -hinshelwood 動(dòng)是指在氣化反應一非催化氣- -固相縮粒部分氧化還力學(xué)機理，其反應速度可表達如下:原反應的體系內，氣相物質(zhì)水蒸氣、高純氧氣的的分壓。其大小與氣化爐的操作壓力及氣相反應物氧XHz=一1 + KHzPHz + KHzoPH20.氣、水蒸汽的濃度有關(guān)，并遵循亨利定律即:k為反應常數, Kto、Ku為水蒸氣和氫氣被吸Px<= PanxC筑、PH2o= P操作X CH2O附常數，Pto、 Pr 分別為反應體系中水蒸氣和氫氣氣相反應物的分壓越大其穿透能力就越強。其的分壓。當原料煤的化學(xué)活性較高、氣化溫度較低到達未反應焦粒內表面所用時(shí)間就少，氣化反應進(jìn)時(shí)、水蒸氣濃度高時(shí)，水蒸氣與碳的反應表現為反行的時(shí)間相對越長(cháng)，碳的完全轉化率越高。氣化爐應速度與體系中水蒸氣分壓無(wú)關(guān)，此時(shí)提高氣化壓?jiǎn)挝粫r(shí)間內的生產(chǎn)能力就大。力對多元料漿氣化爐的小時(shí)產(chǎn)量影響不大。甲烷的為了對氧氣壓力、煤漿中水分汽化后的壓力、生成反應是-一個(gè)體積縮小的反應，當氣化爐的操作氧氣溫度、氧氣純度對多元料氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的溫度不高時(shí)，提高氣化壓力有利甲烷的生成。影響有一個(gè)更為清晰的了解，現對氣化反應各階段當氣化溫度高、原料煤活性高、水蒸氣濃度低時(shí)，水蒸氣與碳的反應速度就與水蒸氣在碳粒表面主要反應做如下動(dòng)力學(xué)分析。02與C之間的反應是氧氣自氣流向煤粒外殼擴的覆蓋率有關(guān)，而水蒸氣在碳粒表面的覆蓋率由體散并被吸附在碳粒外殼上,氧氣與碳的反應速度與氧系中水蒸氣分壓決定,在水蒸氣濃度- -定的條件下氣的覆蓋率有關(guān),即與氧氣被吸附速度有關(guān)。當氣化氣化壓力升高中國煤化工高，水蒸氣在溫度較低時(shí),由于反應速度較低,此時(shí)有可能表現出碳粒表面的YHCNMHG與碳的反應速反應速度與氧氣分壓無(wú)關(guān)。當溫度升高后反應速度加度就會(huì )加快。,有利于氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的提高。隨360 .遼寧化2012年4月著(zhù)反應的進(jìn)行，碳粒逐步縮小，縮小后的碳粒被反因此在選擇氣化溫度的時(shí)候，應綜合考慮影響應產(chǎn)物粗煤氣覆蓋。由此反應的歷程可知，此反應氣化溫度的各種因素，在保證液態(tài)排渣能順利進(jìn)行完成后粗煤氣會(huì )脫離縮小后的碳粒外殼向氣相擴的前提下，盡可能選擇較低的氣化溫度。散。而擴散速度高低直接影響著(zhù)下一-輪反映的進(jìn)行。由.上述分析可看出，氣化溫度對氣化爐小時(shí)產(chǎn)此時(shí)擴散速度是影響氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的決定性因氣量的影響大于氣化壓力對氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的影素。而當此反應完成后粗煤氣會(huì )脫離縮小后的碳粒響。在生產(chǎn)過(guò)程中采用加壓操作的原因有以下幾點(diǎn)。外殼向氣相擴散的時(shí)候，氣相中粗煤氣含量為零，(1)操作壓力下，氣化反應遠未達到化學(xué)平衡，縮小后的碳粒外殼上粗煤氣含量最大，水蒸氣濃度加壓操作對氣化反應影響不大，但可以增大反應物幾乎為零，縮小的碳粒也會(huì )逐步被灰分包裹。由擴濃度，加快反應速度,提高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量。散原理知，粗煤氣向氣相擴散的速度會(huì )逐步加大。(2)提高氣化壓力有利于煤漿霧化，氣相反應物隨著(zhù)煤漿及高壓氧氣連續不斷地進(jìn)入氣化爐，在氣在固相反應物 上的覆蓋率,在高溫條件下，加快反化溫度不變的條件下，水蒸氣被吸附在縮小的碳粒應速度。提高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量。表面的速度也會(huì )逐步加大。此時(shí)提高氣化壓力至最(3)提高氣化壓力，氣體體積小，在氣化爐產(chǎn)氣適宜壓力就會(huì )增大氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量。量不變的條件下，可縮小設備體積。從化工熱力學(xué)角度來(lái)看，氣化反應第二、第三(4)加壓氣化可節省壓縮功;煤漿氣化后，粗煤階段的反應均為吸熱反應，提高氣化溫度有利于反氣體積為所有氣化劑體積的四倍,所以節省壓縮功。應的進(jìn)行，有利于提高氣化小時(shí)產(chǎn)氣量。但是,從但是壓 力過(guò)高壓縮功耗降低不明顯。上述動(dòng)力學(xué)分析可以看出，提高氣化溫度至原料煤6原料煤的灰熔點(diǎn)、助熔劑對氣化爐擴散控制溫度點(diǎn)后，氣化溫度并不是影響氣化爐小小時(shí)產(chǎn)氣量的影響時(shí)產(chǎn)量的主要因素。此時(shí)提高氣化溫度并不能有效地提高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量。煤的灰熔融性是動(dòng)力和氣化用煤的重要指標,水煤漿加壓氣化爐爐溫的調節是通過(guò)調節氧煤煤灰是由各種礦物質(zhì)組成的混合物，沒(méi)有固定的灰比來(lái)實(shí)現的，氧煤比越大，爐溫就越高，氣化爐小熔點(diǎn)，只有一個(gè)熔化的溫度范圍。煤灰的熔融性又時(shí)產(chǎn)氣量就越高。但是提高氣化溫度至原料煤擴散稱(chēng)灰熔點(diǎn)。煤的礦物質(zhì)成分不同，其灰熔點(diǎn)比其某控制溫度點(diǎn)后，氣化溫度并不是影響氣化爐小時(shí)產(chǎn)一單個(gè)成分灰熔點(diǎn)低?；胰埸c(diǎn)是確定氣流床加壓氣量的主要因素。此時(shí)提高氣化溫度并不能有效地提化爐操作溫度主要參考依據?；胰埸c(diǎn)高，為保證液高氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量。態(tài)排渣能順利進(jìn)行，就要提高氣化爐的操作溫度,此外氣化溫度過(guò)高還有可能導致比氧耗上升,而提高操作溫度有利于氣化爐小時(shí)產(chǎn)氣量的提高。冷煤氣效率下降，影響氣化的經(jīng)濟性。氣化溫度過(guò)但是比氧耗、比煤耗就會(huì )上升，冷煤氣效率下降，高，還會(huì )使粗煤氣中水氣比增大，過(guò)高的水氣比不氣化的經(jīng)濟性下降。為了提高氣化的經(jīng)濟性，保證僅會(huì )使變換工段的換熱冷卻設備負荷加大，而且因氣化爐排渣順利，應添加助溶劑，降低其灰熔點(diǎn)。變換系統各換熱設備能力既定，過(guò)量的水汽可使催參考文獻:化劑破碎,增加變換爐床層阻力。過(guò)高的氣化溫度,[1]陳甘棠.化學(xué)反應工程學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2007.還會(huì )使高溫高壓條件下使用的爐磚被腐蝕的速度加[2]曾之平.化工工藝學(xué)[MI.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1997.快，縮短設備的使用壽命。[3]李云倩.化工原理[M].北京:中央廣播電視大學(xué)出版社，1991.Factors Affecting Hourly Output of Texaco GasifierZHAO Bo-ping( Shaanxi Coal Chemical Group Fertilier Plant, Shaanxi Weinan 714100，China)中國煤化raer many fecorsto affect the hourly output, such as quality of grinding coal slurry, coal slurry concesolid particles inslurry, coal slurry pressure, oxygen purity, oxygen pressure, oxygen temperature,YHC N M H Gion temperature,vapor pressure, raw coal ash melting point and so on. In this paper, in order to improve hourly output, above factors were discussed.Key words: Multiple slurry; Hourly output of gasifier; Factors; Discussion