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碎煤加压气化工艺操作难点及应对措施

文档作者：王立群文档来源：伊犁新天煤化工有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年05月16日
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第3期2015年5月中 氮肥M—Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．3Mav 2015碎煤加压气化工艺操作难点及应对措施王立群(伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆伊宁835000)[摘要]针对煤制天然气项目碎煤加压气化炉炉壁腐蚀、气化灰层难建立、粗煤气带出物过多、粗煤气中C0含量低、初焦油不能完全分离等难点问题，进行原因分析，并探讨应对措施。[关键词]碎煤加压气化；炉壁腐蚀；气化灰层；粗煤气带出物；CO含量；初焦油分离；应对措施[中图分类号]TQ 546．2 [文献标志码]B [文章编号]1004—9932(2015)03—0004—030引 言因碎煤加压气化技术粗煤气中甲烷含量高(18％左右，干基)，被大多数煤制天然气项目(其工艺流程如图1)所采用。一般气化工艺选剐．。墨 型划赢蒸汽型为碎煤加压气化、碎煤加压气化+粉煤气化、碎煤加压气化+水煤浆加压气化，具体选择何种气化工艺，主要取决于煤质及环保要求。选择适宜的气化技术，是确保项目实现经济效益的关键。硫回收聂]J丽而．陌磊习查签墨煤气水／焦油分离H酚回收H氨回收H废水生化处理l焦油 l粗酚 J液氨图1 煤制天然气装置工艺流程框图碎煤加压气化技术(碎煤加压气化炉结构如图2)虽然已经应用很多年，但仍然不是十分成熟，存在一些技术难点尚没有好的解决办法，下面将笔者遇到的一些问题及应对措施与大家分享。1气化炉炉壁腐蚀1．1气化炉本体腐蚀的原因碎煤加压气化炉本体一般采用13MnNiMoNbR制作，该材料在使用过程中经常发生腐蚀和磨蚀，据煤质分析和对国内同类型企业的考察，其[收稿日期]2015-01—07[作者简介]王立群(1970一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，曾任中海石油华鹤煤化有限公司气化装置经理，主要从事煤气化、净化工艺方面的工作。腐蚀原因分析如下。干干田第第干煤气图2碎煤加压气化炉结构简图(1)卤素与碱金属共同作用形成的腐蚀。：；|q．H．k一分一 臌一^一驻万方数据第3期 王立群：碎煤加压气化工艺操作难点及应对措施 ·5·碱金属是锂、钠、钾、铷、铯、钫6种金属元素的统称，卤素是氟、氯、溴、碘、砹5种非金属元素的统称。由设计煤种的元素分析数据(空气干燥基／干燥基：c 66．48％／72。26％、H4．29％“．66％、N 1．00％／1．09％、0 13．16％／14．31％、C1 0．012％／0．013％、As 0．48％／0．52％)及灰分分析数据(SiO：54．2％、A1：0315．48％、Fe203 11．88％、TiO 0．87％、CaO3．34％、MgO 2．12％、K20 0．34％、Na206．26％、P205 0．44％、S03 2．65％)可以看出，煤中存在钠、钾碱金属，同时也存在氯离子；在这种情况下，碱金属与氯离子共同作用，形成对13MnNiMoNbR材料的腐蚀，而碱金属的金属性越强，其对合金钢的还原性越强，材料中铌含量过高(大于0．040％)时，加热容易引起纵向裂纹，加速气化炉夹套的腐蚀。因此，无论是气化炉的制造选材，还是煤种的选择，都会造成气化炉本体的腐蚀。(2)细灰颗粒的磨蚀。煤的热稳定性不好，粗煤气中含灰量较高，细煤灰在流动过程中形成磨蚀，在纵向形成均匀的沟槽，加速了气化炉夹套的损坏。1．2 气化炉本体腐蚀的应对措施(1)腐蚀控制措施：在气化炉夹套表面堆焊耐腐蚀材料。一些碎煤加压气化装置针对腐蚀情况，在气化炉夹套表面堆焊3～5 mm厚镍基合金NS336材料，目前已运行1 a多没有发生腐蚀现象。(2)磨蚀控制措施：①原料煤增加筛分系统，提高入炉原料煤粒径，控制人炉煤粉含量；②控制气化炉负荷，降低气体流速。2气化灰层难建立2．1 气化灰层难建立的原因(1)气化原料煤灰分低。(2)气化炉炉箅刮刀数量太多。(3)炉箅连续运转。2．2气化灰层难建立的应对措施保证灰层的高度，是为了保护炉箅，一般靠排灰量来保证灰层高度，控制炉箅上方灰层高度为150 mm左右。炉箅配套的刮刀数及转速是可调的，理想状态下炉箅连续运行对保持灰层高度是有利的，但一般情况下炉箅可以不连续运转。操作上为达到灰层高度可控，需定期拉低灰层高度或停运炉箅等来积累操作经验，此时如果灰锁长时间不排灰，会致使灰锁中的蒸汽冷凝而造成煤灰结块。碎煤加压气化炉炉箅设计可安装3把刮刀(左旋或右旋)。一般来讲，灰分I>20％，安装3把刮刀；灰分10％～20％，安装2把刮刀；灰分<10％，安装1把刮刀即可。炉箅不需要连续运转，当然也不能长时间停运(停运时间i>0．5h，容易出现偏流、沟流现象)。为防止灰锁中的蒸汽冷凝而导致灰粘结成块，每小时灰锁必须循环排灰1次。据国外企业使用低灰分煤的经验，试烧灰分6％左右的煤，需要在炉箅布气孔和刮刀处作相应的改进，由于设备变动，进而使操作也发生相应的变化，需要重新积累操作经验。我国某甲醇企业，碎煤加压气化炉使用灰分6％左右的煤，炉箅安装l把刮刀，其运行非常稳定，没有出现气化灰层难建立的情况。3粗煤气带出物(粉煤)过多堵塞后系统3．1 带出物(粉煤)过多的原因(1)气化原料煤机械强度低，热稳定性差。(2)入炉原料煤中煤粉过多。3．2带出物(粉煤)过多的应对措施(1)气化原料煤尽量选择机械强度高、热稳定性好的煤种。(2)加强入炉原料煤中煤粉的筛除，提高入炉原料煤粒径。(3)控制气化炉负荷，降低炉内气体流速。(4)气化炉出口处进行优化设计，减少带出物。(5)从操作上进行控制，增加焦油返炉，稳定气化炉出口压力、温度等参数。在反应活性允许的条件下，尽可能提高人炉煤粒径的下限[观测排灰中的含炭量，适当提高入炉原料煤粒径下限(6 mm)，同时控制粒径<6 mill煤的比例]。针对气化炉出口粗煤气带出物多的问题，还可以采取增加入炉煤检查筛，筛除部分煤粉，或将入炉煤弛张筛筛孔加大的措施，这样可有效控制气化炉出口粗煤气的带出物，不会发生后系统堵塞现象。万方数据·6· 中氮肥 第3期4粗煤气中CO含量低，变换炉温度低4．1原因分析(1)气化炉汽氧比高，变换炉人口粗煤气中CO含量低，低于设计下限值；粗煤气中CO含量低，变换催化剂床层温度持续下降，低于其活性温度。(2)变换炉入口负荷低。4．2应对措施(1)适当降低气化炉汽氧比，提高气化炉出口粗煤气中CO含量。据设计煤种，变换炉入口CO含量<12．5％时，催化剂床层温度就开始下降；达到下限值12．26％时，变换炉催化剂床层温度将无法控制，实际操作中也验证了这一点，1％的CO可以使催化剂床层温度上涨10 qC。因此，需严格控制变换炉入口气中的CO含量。(2)在满足前后工序生产条件的情况下，尽量提高生产负荷。(3)煤制天然气项目副产蒸汽较多，可以直接加入过热蒸汽维持变换催化剂床层温度，但是直接加蒸汽时，蒸汽冷凝液容易造成催化剂板结，影响变换效率。(4)增加入口粗煤气蒸汽换热器，提高变换炉入口粗煤气的温度，以保持变换催化剂床层温度不下降。5初焦油不能完全分离5．1初焦油不能完全分离的原因(1)沉降时间过短。(2)煤气水中初焦油浓度过大。(3)pH低，容易形成小颗粒油滴，不利于分离。(4)初焦油乳化(这是初焦油不能完全分离的主要原因)：①初焦油分离操作温度过高或过低；②从废锅到煤气水膨胀器降压的过程中，压力分配不当而造成湍流，加剧乳化；③热解产生炭黑，加剧乳化；④苯酚、氨溶解物加速初焦油乳化。5．2初焦油不能完全分离的应对措施(1)延长沉降时间。(2)提高分离效率，逐步降低煤气水中初焦油的浓度。(3)降低初焦油乳化风险，具体措施如下：①初焦油分离操作温度在60～90℃(温度高容易发生乳化，温度低焦油黏度增加也不利于分离)，通常控制在80℃左右；②控制废锅到煤气水膨胀器降压过程中的压力分配，避免形成湍流；③减少热解炭黑的形成；④加入无机盐，减少苯酚、氨溶解物造成的初焦油乳化；⑤加入破乳剂(破乳剂是一种表面活性物质，它能破坏乳化状的液体结构，以达到乳化液中各相分离开来的目的)。6含尘焦油的分离方法目前，国内尚没有对含尘焦油进行有效分离的好方法，可参考或借鉴的回收方法主要有以下几种。(1)土法回收。国内一些小型企业把回收的含尘焦油置于有蒸汽加热盘管的水泥池中，蒸干水分，煤尘沉淀，将上部焦油抽出并用超级三相分离离心机进行分离，得到纯焦油，池底煤尘则作为锅炉燃料。此法环境污染大，不适合大型企业。(2)将焦油返回气化炉，这样可有效降低气化炉出口粗煤气含尘量，提高轻油的产率，改善现场操作环境。(3)采用物理分离方法(可以采用热处理)。目前国内石化行业采用电处理提取尘土中的油，但这项技术在煤化工行业还没有应用的先例。致论文作者《中氮肥》杂志已被“万方数据——数字化期刊群”、“中国知网”、“维普资讯网”全文收录，编辑部支付给作者的论文稿酬中已包含作者著作权使用费，不再另付。作者如不同意将论文收录，投稿时敬请说明。《中氮肥》论文的作者登录http：／

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