变压吸附法富氧用于固定床煤气炉连续气化工艺技改方案的技术经济分析.docx

变压吸附法富氧用于固定床煤气炉连续气化工艺技改方案的技术经济分析
一、背景介绍
固定床煤气炉一直是煤炭气化的主要工艺之一，它的优点是可靠性高、热效率高、稳定性好等，适用于小中型气化装置。而在气化过程中，通过添加氧气等氧化剂，可以实现高效的气化反应，使原料煤能够得到充分利用，同时，也会产生大量的一氧化碳、二氧化碳等废气，其中的一氧化碳可直接用于合成气和液体燃料生产。
然而，对于煤气化行业来说，如何有效地减少废气排放，提高资源利用率以及降低能耗一直是重要的技术和经济问题。近年来，针对这一问题，研究人员发现变压吸附法（PSA）可以用于富氧气的制备，使得废气中的一氧化碳继续被利用，同时可以进一步提高气化反应的效率。
二、技术基础和原理
变压吸附法是一种利用吸附剂对气体进行分离和净化的技术。在吸附过程中，气体会被吸附剂表面的孔隙所吸附，而对于不同的气体，在孔隙大小和极性等方面的偏好不同，因此可以通过选择合适的吸附剂来实现不同气体的分离。
在富氧制备过程中，变压吸附法主要是利用ZSM-5型分子筛来实现。在低压下与空气混合的富氧气体首先通过吸附剂床，这时，不同气体会被吸附剂表面的不同孔隙所吸附，因此就可以将氧气和其他气体分离开来。在经过一段时间的吸附后，吸附剂会开始饱和，需要进行脱附操作，以将吸附的气体释放出来，以便进一步的使用。
三、技术特点
1.富氧率高：在使用变压吸附法进行富氧气的制备过程中，可以实现高达90%的富氧率，这对于煤气化过程来说，可以极大地提高反应效率，同时减少废气排放。
2.能耗低：与其他富氧制备方法相比，变压吸附法具有能耗低的特点，因为它不需要加热和冷却操作，只需要进行吸附和脱附操作。
3.操作简单：变压吸附法的操作非常简单，只需要几个喷嘴和一个吸附床就可以实现。
4.成本低：由于变压吸附法的操作非常简单，因此成本也比较低，同时，该技术还可以使用废弃物料进行吸附剂的制备，减少了成本的进一步增加。
四、技术经济分析
1.投资分析
(1).变压吸附法的投资需要考虑以下方面的费用：设备费用、场地费用、人工费用、能源费用、运营成本、维修费用和其他费用等。设备费用为主要费用，设备的单价由设备选型和设备制造商而定，一般为数百万元。场地费用包括土地使用费和土地治理费等，人工费用包括运营和维护人员的工资，能源费用包括吸附剂再生所需的能耗等。如果设备能够运行良好，那么运营成本和其他费用将相对较低。
(2).变压吸附法所需的投资金额主要取决于设备的规模和使用寿命，设备规模越大，寿命越长，设备费用越高。同时，还需要考虑到设备的维护成本和运营成本等因素，这些费用也会对投资产生影响。
2.收益分析
(1).采用变压吸附法来制备富氧气可以有效地提高化学反应的效率，使得能源利用效率更高，同时减少气体的排放，对于保护环境和利用资源方面都有重要的意义。
(2).在经济效益方面，变压吸附法可以节省燃料成本和排放成本，同时可以增加气化厂的产量和产品质量，这些都可以为企业带来更多的利润和回报。
(3).另外，对于政府和社会来说，使用变压吸附法可以降低环境污染和气体排放，达到可持续发展的目标，从而为社会带来更多的收益和价值。
五、结论
综上所述，变压吸附法富氧是一种非常有效的制备富氧气的方法，可以有效地提高能源利用效率，同时减少环境污染和气体排放。虽然该技术需要适当的投资成本，但可以通过运营成本来补偿。总的来说，变压吸附法富氧在固定床煤气炉的气化过程中具有广阔的应用前景。