水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响分析.pdf

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1、第44卷第2期煤化工V01．44NO．22O16年4月CoalChemicalIndustryApr．2016水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响分析邹杰，许玲玉(万华化学(宁波)有限公司，浙江宁波315812)摘要通过对水煤浆气化炉反应过程的简化，分析了不同浓度的水煤浆对合成气成分的影响，进而从理论计算、Aspenplus软件模拟及生产统计数据三方面，验证了水煤浆浓度变化对煤气化装置比氧耗、比煤耗的影响。结果表明，煤浆浓度的提高能显著降低煤气化反应的比氧耗、比煤耗，从而为装置的节能提供数据支持。关键词水煤浆，浓度，煤气化，合

2、成气，比氧耗，比煤耗文章编号：1005—9598(2016)一02—0050—04中图分类号：TQ534．4文献标识码：B水煤浆气化属于气流床气化，较多因素均能影响6．5MPa，设计温度1300℃。气化炉反应生成的粗水到装置的运行。评价水煤浆气化工艺常用的能耗指标煤气经过初步洗涤、除尘后，根据后续流程，需要采用有：气化效率、碳转化率、冷煤气效率、比氧耗(每生产部分变换反应，再经过低温甲醇洗、冷箱深冷分离、1000m有效气需要的氧气量)、比煤耗(每生产1000PSA等I：艺流程，制取纯和c0。其中c0可作为制m。有效气需要的煤量

3、)、煤气组成、有效气产率等n]。取甲醇、合成MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)的原料，H水煤浆为气化反应重要的原料，影响水煤浆成浆可作为制取NH硝酸、苯胺的原料等。性的因素很多，其中煤质是影响水煤浆性能的最重要因素，可以看作为内因。而粒度分布直接关系到煤浆2水煤浆气化反应过程的简化颗粒能否达到较高的堆积效率，因此，水煤浆粒度的分布也是影响煤浆浓度的主要因素。在其他条件相同水煤浆在气化炉燃烧室内进行着一系列复杂的的情况下，粒度分布的好坏可使煤浆质量分数相差传质、传热的物理和化学过程，在炉内瞬间经历着升5％以上[23。部分装置采用了双

4、磨机工艺，该工艺比单温、水分蒸发、挥发分脱出、裂解及燃烧等相互交错的磨机1艺成浆质量分数提高2％～5％。由于需增加成过程，该过程影响因素多且复杂，无法进行精确的计算。本，在国内尚未大面积推广f3_。一般来说，对于同一煤种水煤浆加压气化，不管现以万华化学(宁波)有限公司实际情况为例，进过程如何，可根据原料煤的元素分析，将煤中主要元行水煤浆浓度对煤气化工艺影响的探讨，论证制备高素如c、H、0的含量转化为煤的化学式cO⋯。性能水煤浆的重要性，以体现煤气化低能耗和经济、由于灰分不参与气化反应，对工业生产来说，可高效运行的特点心]，为优

5、化生产、节能降耗，提供理论以忽略，而气化反应生成的微量产物，如Hs、NH等，和实际指导。在进行有效气计算时，也可以忽略。因c含量直接反映气化炉内炉温变化，故反应方程式中保留了CH，1工艺流程简介在方程式的平衡计算时，可忽略。气化炉内大致有以下主要反应万华化学(宁波)有限公司采用的水煤浆气化技H2十S=H2S(1)术为国产化四喷嘴对置式水煤浆气化技术。正常生产C+O2CO2Q(2)时，气化炉2开1备，日投煤量1000t×2，设计压力c+c022C0一Q(3)收稿日期：2015—12—03作者简介：邹杰(1983一)，男，山东烟台

6、，一[程师，硕士，2007年本科毕业于青岛科技大学化学T程与-r艺专业，现从事煤气化、净化、合成甲醇、合成氨的相关技术与管理T作，E-mai1：zoujiel2O9@l26．com。2016年4月邹杰等：水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响分析一51一C+2H2=CH4+p(4)表3合成气成分％C+H20=CO+H2-Q(5)合成气组成体积分数／％以c0。为基准i的摩尔量／mol2C+02=2CO+Q(6)C00．4642．9182C0+0~2C02+Q(7)H20．3772．37i2H2+02=2H2O+Q(8)CO20．1

7、591．000CO+H2O=CO2+H2+Q(9)过表3中合成气成分，可以推算出煤气化反应的化学CO+3H2=CH4+H20+Q(10)式系数。因cH含量少，式中可忽略。2C+2H2O=CH4+CO2+p(II)则水煤浆气化反应方程式最终可简化为式(16)：2CO+2H2=CH4+CO2+p(12)2．768C1HOol93+0．987H20+I．69802--*2．918CO+CO2+4H2=CH4+2H2O+Q(13)．4l52．371H2+CO2(16)Nz+3H~2NH3+p(14)按照设计负荷，气化炉满负荷时，生成的

8、干工艺若想将复杂的气化反应过程及反应产物理顺，最气量(CO、CO、H2)为85000m。／h，即式(16)中反应生成简单的方法是将气化炉看作“黑箱处理”[52，不考虑炉的c0、c0、H2量。经有关计算，反应需要的水量为内具体的反应过程，只考虑气化炉内反应产物成分变lO．719