两种不同压力等级的GE水煤浆气化技术对比

第6期(总第169期)煤化工No 6 Total No 1692013年12月Coal Chemical IndustryDec.2013两种不同压力等级的GE水煤浆气化技术对比王庆伟,黄美峰,蒲晓艳(蒲城清洁能源化工有限责任公司,陕西蒲城71500)摘要详细介绍了蒲城清洁能源化工有限责任公司煤制烯烃项目8.6Ⅻa水煤浆加压气化工艺,从工艺设备、能耗、投资等方面,与神华包头煤制烯烃项目6.5Pa水煤浆气化工艺进行了对比。通过对比可知,在工艺和能耗方面,高压力等级的水煤浆气化比低压力等级的水煤浆气化具有一定的优势,但高压力等级气化炉在设备制造和运输等方面难度增大关键词煤制烯烃,水煤浆加压气化,压力等级,对比文章编号:1005-9598(2013)-06-0034-03中图分类号:1Q534文献标识码:B蒲城清洁能源化工有限责任公司(以下简称蒲化水煤浆和氧气变换公司)在建项目为年产180万t煤制甲醇和70万t合成气烯烃,其中煤气化装置采用美国CE公司8.6MPa水变换冷凝液煤浆加压气化工艺。该项目于2008年开工筹建,预计放空2014年投料试车。脱氧槽神华包头煤化工有限公司项目为年产180万t渣池汽堤塔煤制甲醇和60万t烯烃,2010年7月煤制烯烃项目6脱氧槽全流程投料试车,2011年1月1日正式商业化生产。脱氧槽该项目煤气化装置采用美国GE公司6.5MPa水煤浆↑放空气化技术。8114巳灰水槽1GE水煤浆加压气化工艺澄清槽一气化炉2-锁斗3—激冷水泵4—一碳洗塔美国GE公司的水煤浆加压气化工艺,是以煤为5—高压闪蒸罐6—中压闪蒸罐7—低压闪蒸罐原料,采用激冷工艺流程生产合成气。现以蒲化公司一真空闪蒸罐9—高压闪蒸冷却器项目为例,介绍GE8.6Ⅶa水煤浆加压气化工艺,其10—中压闪蒸冷却器11一真空闪蒸冷却器12-高压闪蒸分离器13—中压闪蒸分离器工艺流程简图见图1。14—真空闪蒸分离器该工艺是将原料煤、水、添加剂、p调节剂等物图1GE86MPa水煤浆加压气化工艺流程简图料通过输送装置,送入棒磨机,混合研磨成质量分数为60%的水煤浆。水煤浆经高压煤浆泵加压后,与空气化炉下部的激冷室水浴。高温合成气被激冷水淬分装置输送来的高压氧气一起通过工艺烧嘴,进入气冷降温并被水饱和后,出气化炉,经过文丘里洗涤,然化炉。在气化炉燃烧室内,在8.6MPa、1400℃左右后进入碳洗塔。合成气在碳洗塔内,被进一步洗涤,除的条件下,水煤浆与氧气发生部分氧化反应,反应生去夹带的尘粒后,送往下一工序。熔融态的灰渣在气成以H2、C0、CO2为主和少量HS、CH、N2、COS等气体的化炉底部被激冷水降温后,凝固成固态颗粒,经过锁合成气。反应后的高温合成气体和熔融态灰渣下行进斗排入渣池,粗渣用捞渣机捞出后,送出厂外收稿日期:2013-0724H中国煤化工作者简介:王庆伟(1985-),男,河南方城助理工程师,学士,2009年毕业CNMH专专业,主要从事煤气化技术管理工作,E-mai1:wangwei_1250163.com。2013年12月王庆伟等:两种不同压力等级的GE水煤浆气化技术对比气化炉的激冷洗涤水和碳洗塔洗涤排放出的黑化装置和神华包头煤制烯烃6.5MPa气化装置为基水都送入灰水处理工段,经过四级闪蒸系统(高压、中础,以年操作时间均为7200h计,对两种不同压力等压、低压、真空闪蒸)将黑水中溶解的气体闪蒸出来,级的气化工艺进行对比分析。并将黑水浓缩,以达到渣水分离、热量回收、水循环使2.1气化工艺流程用的目的。闪蒸后的黑水送往澄清槽,进行进一步的不同压力等级下的水煤浆气化工艺基本一样固液分离,最终澄清槽上部澄清的灰水循环使用,下由于压力等级的提升,8.6MPa的工艺在黑灰水处理部的渣浆被送至细渣过滤机。过滤后的滤液返回煤浆工段稍有不同。水煤浆气化闪蒸系统工艺对比列于制备工段,作为磨煤水使用,滤饼送出厂外表1286MPa与6.5MPa煤气化技术对比低温甲醇洗的流程基本相同,高压有利于吸收和冷量的利用,冷量的消耗要低一些。8.6Ⅷa工艺流程目前,国内运行的GE水煤浆气化项目中,压力等的一个主要特点就是实现了等压合成。进甲醇装置界级以6.5MPa为主,8.6Ma的水煤浆气化只有南京区的工艺气压力为7.1MPa,甲醇合成塔的压力约为大化和大连大化两家。现以蒲化公司项目8.6MPa气7.0MPa,省去了合成气压缩机表1水煤浆气化闪蒸系统工艺对比蒸系统神华包头媒制烯烃65蒲城煤制烯烃8.6MPa级闪蒸高压闪蒸(P1.0Ma、T179℃):闪蒸气冷却分离送至下游高压闪蒸(P3.0MPa、7=240闪蒸气进硫回收装置步降温到约210℃,进行气液分离后,高空排放中压闪蒸(P=1.0MPa、7=183℃):闪蒸气二级闪蒸低压闪蒸(P0.27MPa、130℃):闪蒸气体直接去脱氧水槽进一步降温到178℃后,进行气液分离,气相送变换工段汽提塔三级闪差真空闪蒸(P-0.07Ma、7=69.8℃):闪蒸气体冷凝分离后,低压闪蒸(P0.255MPa、7139℃):闪蒸气送往水式真空泵,以控制真空闪蒸罐上部的压力直接送至除氧水槽,作脱氧热源四级闪真空闪蒸(P=-0.09MPa、~4.9℃):闪蒸气体同三级闪蒸气真空闪蒸(P=-0.078MPa、=58℃):闪蒸气体汇合,控制真空闪蒸罐下部的压力体换热分离后,放空22装置能力及配置置、2套甲醇合成装置、1套MT0装置。两个项目的生产能力都是180万t/a甲醇,故所蒲城项目4套气化装置对应2套低温甲醇洗装需的合成气量是相同的。但由于压力不同,气化炉的置和2套甲醇合成装置,在单台气化炉满负荷的情况大小不同,导致所需气化炉数量及单台气化炉的产气下,即可实现甲醇系统单系列50%负荷生产,可使装能力不同。两个项目的装置能力及配置对比列于表2。置的配比和操作更加灵活。两个项目的系统配置模式大致相同,都采用单23设备系列对应模式,即气化炉、碳洗塔和闪蒸系统都是一两种压力等级下两个项目的主要设备对比列于表3一对应的。两个项目后续装置配置均为2套变换装由表3对比可以看出,压力的提高,使设备的尺表2两个项目的装置能力及配置对比寸加大,壁厚加厚,制造难度增加,主要板材的供应依神华包头煤制烯烃蒲城煤制烯烃赖于国外供应商。设备尺寸的增大也增加了运输难8. 6 MPa度。同时,煤气化装置操作压力高、运行条件苛刻,对气化炉7台气化炉6台气化炉设备、管道及阀门的选型要求很高。管道压力等级提系列(5台运行,2台备用)(4台运行,2台备用)单炉投高,使管道材质、阀门密封等级相应提高。蒲化公司项1500t/d(于基)2000t/d(干基)目煤气化关键阀门均需进口,很多阀门不论从压力等单炉产能力10.6×10m(C0+H2)/h13.9×10m(C0+H)/h级,还是口径上,都是第一次制造和使用,有待于实践的考验。4套6万m/h3套8万m/h24装置生中国煤化工产蒸汽1440t/h动力(发电100MW)4台产蒸汽对两种压HCNMHG司的年生产能自备热电站240t/h锅炉力为基础,主要能耗对比列于表436煤化2013年第6期表3两个项目的主要设备对比名称神华包头煤制烯烃6.5MPa蒲城煤制烯烃8.6Ma气化炉32003800H=20100m,共7台;3200/4150×22000m,共6台;设计压力7.15MPa;设计温度425℃设计压力9.3MPa;设计温度455℃;材料SA387/316L;总重236t材料SA387/ Inconel625;总重405tφ4200×21168mm,共7台d4100×28000mm,共6台;碳洗塔设计压力6.25Fa;设计温度250℃设计压力9.3Pa;设计温度300℃;材料1 MnNiMoNbR+3l6L;总重179t材料SA387;总重366甲醇主洗塔4200×70000m,共2台;3800×83000mm,共2台;计压力6.7Ma;设计温度-80℃-50℃;设计压力8.7MPa;设计温度-80℃-70℃材料SA203;总重825t材料SA203;总重1135t甲醇合成塔3790×22共2台φ4400×19315mm,共2台设计压力8.9计温度260℃/330℃设计压力8.0MPa;设计温度246℃/315℃;材料SA387;总重370t材料21,Cr-1Mo;总重374t表4两个项目的生产能耗对比项目煤/t·h1循环水/t·h甲醇/th1冷量/kW合成副产合成气压缩机蒸汽/th轴功率/kW神华包头煤制烯烃6.5MPa362.5878510.2209420(-35℃)186.0019599蒲城煤制烯烃8.6Ma362.5909710.1664565(-38℃)270.167880从综合能耗方面分析,压力提高,使甲醇的消耗3结语量和冷量都有不同程度的减少,等压合成使合成气压缩机轴功率大幅减少。压力的提升使合成气压缩机能通过以上的比较可知,在工艺流程、装置能耗方面耗降低,能耗的降低可使成本降低。高压力等级的水煤浆气化技术比低压力等级的水煤浆2.5建设投资气化技术有一定的优势,但压力的提高给设备的制造和简单的来看,相同的年生产能力要求下,6.5Ma运输带来了一定的难度。提高气化的压力等级或通过改气化工艺需要配置7台气化炉,而8.6MPa气化工艺变气化炉尺寸来增大单炉生产能力是实现装置能力大需要配置6台气化炉,后者节省1套气化炉系列。变型化的两种选择,希望通过建设和完善高压力等级的水换系统设备壁厚的增加会造成投资的增高。低温甲醇煤浆气化装置,以推动煤化工行业的发展。洗甲醇循环量的减少,使冷量消耗减少,投资降低。甲醇合成实现了等压合成,可使动设备投资降低,合成参考文献:系统设备尺寸的增大又可能造成投资增高。压力等级的提高会造成设备材料制造难度加大,运输成本提[1]冯长志,唐煜,王强,等神华包头煤制烯烃项目髙,关键阀门的等级提高也会造成造价的提高。最终GE水煤浆气化装置试车总结[J].辽宁化工,2011,40的投资比较要等项目完成之后,才能客观分析。(4):421-423Comparison between Two GE Coal Water Slurry Gasification Technologies of Different Pressure LevelsWang Qingwei, Huang Meifeng and Pu xiaoyan(Pucheng Clean Energy Chemical Co, Ltd, Pucheng Shaanxi 715500, ChinaAbstract Given in the paper were the details of the 8.6 MPa coal water slurry gasification technology adopted forthe coal-to-olefins project applied in the Pucheng Clean Energy Chemical Co, Ltd. Detailed comparison was made be-tween this 8.6 MPa gasification technology with the 6.5 MPa coal water slurry gasification technology adopted in theShenhua Baotou coal-to-olefin project in terms of process, equipment, energy consumption, investment, etc. The comparison result indicated that the high pressure gasification was more advant中国煤化工 ne In processconsumption, but the manufacture and transportation of the bigger equipmentCNMHGKey words coal-to-olefins, coal water slurry, pressurized gasification, pressure rating, comparison