影响鲁奇炉反应平衡计算的因素研究.pdf

《影响鲁奇炉反应平衡计算的因素研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、影响鲁奇炉反应平衡计算的因素研究马云鹏(内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰025350)摘要：近年来，随着国内鲁奇炉工艺发展日趋完善，在炉体内部的碎煤气化效率得到提高，气化剂的控制也越来越精准，煤气化工业中物料投入与煤气产出的比例控制取得了进步。相应地。鲁奇炉反应的平衡计算不仅在于投入和产出的最优化比例，同时还包括对硫化物、氢化物、焦油、脂肪酸等多种可分离提取资源的平衡计算，以确保鲁奇炉内部的安全生产，减少生产过程中形成的附加成本。本文基于鲁奇炉的碎煤加压气化工艺为基础展开研究，重点分析影响鲁奇炉反应平衡计

2、算的因素。关键词：鲁奇炉；气化反应；物料平衡；因素研究单纯地就煤气化工产业而言，我国已经成为世界上规模最大的煤质天然气及可燃气的国家。进入21世纪以后，随着我国社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也发生了变化，这种变化不仅体现在庞大的数量上，还体现在多样化的形式上。鲁奇炉是当今在煤化工产业中广泛应用的装置，在工业制氨、天然气、煤气等方面较为常见。多元化的能源形式需求，在满足社会大众需求的同时，也带来了联合生产和对资源的更深一步应用，这对与我国的经济能源发展形式而言是利好消息。我国的能源分布形式是“煤炭多、石油少、燃气

3、缺”，在我国一次型消费能源中，煤炭占据了70％的比例。大量煤炭资源的使用会造成对环境的影响，水体污染、大气污染等成为煤炭能源发展的主要障碍。鲁奇炉工艺的运用，可以将煤炭资源进行转化，而鲁奇工艺本身需要的煤种和煤质也是有要求的，这对我国这样一个蕴含丰富种类煤炭资源的环境而言，更应该从工艺上提高，以适应更多的煤炭原材料生产。1鲁奇炉工艺中反应平衡分析鲁奇炉是德国鲁奇工程公司生产的煤气化装置，最早成形于19世纪30年代，进入我国是在上世纪70年代。从技术角度来说，鲁奇炉的是经过对多种煤炭资源测试试验后发明的煤气化装置，通过鲁奇炉的气化

4、anT-功能，拓宽了煤炭工业的发展范围，丰富了煤炭工业产品类型。在最初采用燃烧值较低的褐煤进行实验，并取得了成功，在十九世纪50年代到70年代，鲁奇工程公司进行了一系列的改造，其中鲁奇Ⅳ型汽化炉的技术已经相当成熟，目前在国内应用的鲁奇炉设备大多是这一型号。要保证鲁奇炉工艺中反应平衡，可以从两方面入手，一是物料平衡，二是热平衡。1．1物料平衡作用首先，物料平衡对鲁奇炉工艺反应平衡的影响分析。物料平衡最简单的是指在一定时间内，反应中的物料维持生产不变，通过新添物料改变炉内环境影响，产品或者物料的实际产量和用量以及损耗，维持在一个理论

5、上的平衡区间。平衡区间就证明这是一个允许偏差的存在的情况，事实上，鲁奇炉工艺中最主要的上高端进料口和翻板，是在不断填料过程中完成循环过程的。鲁奇炉作为一个主体反应装备，首先要做的是反应稳定，而物料平衡的方式是一种全负荷运转方式，它在一定范围内允许排渣过程和进料过程同时进行，但在实际操作中几乎不操作。所以物料平衡更重要的是体现在连续不断、质量保证和产量保证的煤气化生产过程中的。物料平衡同时是循环流程化的基础，这其中不包括液态和固态的形式。1．2热平衡热平衡是更注重操作技术的一种确保反应平衡方式，是以炉内输入热量和输出热量关系维持的

6、。和物料平衡相比，这种平衡掌控更加的科学，它不会去计算煤料的多少和灰渣的多少，而是以作用煤气化过程的热量损失来加以计算。理论上说，热量的输出速度要小于热量的输入速度，在一定时间内维持整个炉内反应的平衡。热平衡的损耗主要有炉内各部件的吸收传到，以及热辐射造成的失散，地面工质对热量的吸收等。无论是物料平衡还是热平衡，都是作为反应平衡计算的一个区间设定，当然，不同的设备和生产工艺、目标产品对平衡计算的指标也是不同的。讨论鲁奇炉反应平衡计算是建立在连续生产、高负荷运转的基础上的，一般来说，现实中的鲁奇炉主炉体的首次进料、点火驱动等需要的

7、时间很漫长，需要消耗大量的人力，物力，财力，因此一旦运转起来会在较长的一段时间内维持下去。为了维护整个设备的稳定性，确保生产安全，无论是填料行为还是排渣行为，都应该建立在反应平衡计算的基础上。之所以这么做，并不是单纯地保证生产，还因为经过平衡计算的状态下，是整个炉内温度、压力及其他指数最为稳定的时间段。2鲁奇炉反应平衡计算的影响因素分析2．1煤料种类及品质因素鲁奇炉作为一种煤化工业常用的气化设备，在发明初期，选择了不同的煤种和煤质进行了测试，现有有褐煤、贫煤等二十多种煤种的数据得到了验证，同一种煤种在预处理阶段所表现出来的煤质，

8、也会形成不同的反应现象。因此，要讨论反应平衡计算的问题，首先要对预处理的煤种和煤质进行研究。不同的煤种和煤质中，影响反应平衡的因素包括了灰分、(下转第118页)116I他，虿柙2015年6月表2样品回收率数据样品含量实测加标量类别加标量(w／L)回收事似)(1a