壳牌粉煤气化制取甲醇合成气1.doc

壳牌粉煤气化制取甲醇合成气
摘要：壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的，是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。
关键字：壳牌煤气化，气化炉，合成气冷却器。
1.1壳牌工艺技术的特点
壳牌煤气化过程属气流床气化，煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。一般认为，由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物(H2、CO等)以发生燃烧反应为主；在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。
壳牌粉煤气化的技术特点：①干煤粉进料，加压氮气输送，连续性好，气化操作稳定。气化温度高，煤种适应性广，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的活性几乎没有要求，对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。②气化温度约1400-1700℃，碳转化率高达99%以上，产品气体相对洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)高达90%以上。③氧耗低，与水煤浆气化相比，氧气消耗低，因而与之配套的空分装置投资可减少。④单炉生产能力大，目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa，日处理煤量已达2000t。⑤气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量少，气化炉内无转动部件，运转周期长，无需备炉。⑥热效率高，煤中约83%的热能转化在合成气中，约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽，总的热效率为98%左右。⑦气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化合物少，容易处理，必要时可做到零排放，对环境保护十分有利。⑧壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择，气化压力2.5-4.0MPa，设计保证寿命为8000h，荷兰Demkolec电厂使用的烧嘴在近4年的运行中尚未更换过，累计运行时间超过7500h，这是气化装置长周期运行的又一重要保证。⑨气化操作采用先进的控制系统，其中包括壳牌公司专有的工艺计算机技术，设有必要的安全联锁及控制系统，使气化操作于最佳状态下进行。
1.2工艺流程
目前，壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程，壳牌煤气化工艺(SCGP)是以干煤粉为原料，纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化工艺。原煤先行破碎、研磨成煤粉并经干燥处理，再用氮气将送入贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起送进气化炉的燃烧室。上述过程中所使用的氧气和氮气均由同一套空气分离装置所产生。喷入气化炉的煤粉、氧气和蒸汽是在高于气化压力0.5MPa下通过对列式烧嘴进入炉膛，在气化炉内1400-1700℃、3.5-4.0MPa的条件下发生化学反应。高的气化温度确保煤中所含的灰分熔渣沿气化炉膜壁自由流下至气化炉底部，变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度亦防止有毒热解副产物的形成，并可以获得高的碳转化率(≥99%)，还确保了粗合成气基本上没有比甲烷重的有机组分。
气化炉顶的合成气(-1500℃)用返回的粗合成气激冷至850-900℃，然后进入合成气冷却器(即废热锅炉)作进一步冷却，气化炉内膜式水冷壁及废锅可同时产生高、中压蒸汽。从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰分颗粒在组合式陶瓷过滤器中分离除去，干灰进入灰锁斗，然后送往储仓，可作为水泥的配料。干法除尘后合成气中含尘约为10×10-6，经水洗后含尘量为1×10-6。离开气化工序的合成气中含有80%-83%的原煤能量，被称为冷煤气效率。由气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽含有另外的14%-16%的原煤能量。
煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氰化氢。氰化氢及硫氧化碳(COS)被催化转化为氨及硫化氢，卤素和氨经水洗塔洗涤除去。水洗后的合成气送入后续工序。
在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作建筑材料或用于路基。
1.3主要设备
壳牌煤气化装置的核心设备是气化炉和合成气冷却器。
壳牌煤气化炉主要由内筒和外筒两部分构成。气化炉内筒上部为燃烧室，下部为激冷室，煤粉及氧气在燃烧室反应，温度为1600℃左右。为了避免高温、熔渣腐蚀及开停车产生应力对耐火材料的破坏而导致气化炉无法长周期运行，壳牌气化炉内筒采用水冷壁结构，仅在向火面有一层薄的耐火材料涂层，正常操作时依靠挂在水冷壁上的熔渣层保护金属水冷壁，气化炉内筒与外筒之间有空隙气层，内筒仅承受微小压差。与其他气化炉不同，壳脾气化炉采用侧壁烧嘴，并且可根据气化炉能力由4-8个烧嘴中心对称分布。
壳牌煤气化炉包括膜式水冷壁、环形空间和压力外壳等，下部装有破渣机及锁渣罐，膜式水冷壁悬挂在压力壳体中。
①膜式