煤氣化配套一氧化碳變換工藝技術(shù)探析

張文飛

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司，寧夏銀川 750411）

煤氣化配套一氧化碳變換工藝技術(shù)探析

張文飛

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油分公司，寧夏銀川 750411）

隨著現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭資源憑借其豐富的儲(chǔ)量，成為研究重點(diǎn)。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)能源需求的多樣性，煤氣化工藝研究也就成為重點(diǎn)。通過煤氣化工業(yè)的概述，通過具體的煤氣化配套一氧化碳變換工藝技術(shù)的選擇，希望可以滿足具體的要求。

煤氣化；一氧化碳；變換工藝

在煤氣化配套裝置之中，通過變換反應(yīng)調(diào)節(jié)氣化裝置，一氧化碳變換裝置就可以產(chǎn)出煤氣的氫/碳，在下游產(chǎn)品需求滿足的條件下，在選擇工藝技術(shù)的時(shí)候，不但要與不同氣化工藝產(chǎn)出煤氣特點(diǎn)相互結(jié)合，同時(shí)也需要考慮到后續(xù)下游產(chǎn)品和裝置的需求。

1 煤氣化工業(yè)概述

1.1 水煤漿氣化粗煤氣分析

水煤漿氣化工藝屬于激冷型流程，在具體操作之中對(duì)于壓力的要求很高，一般需要控制在2.7～8.5MPa之間。在粗煤氣當(dāng)中，一氧化碳產(chǎn)出的含量為42%～47%，與生成氫氣的比例基本一樣。但是一氧化碳本身的負(fù)荷變化不大，所以，也不會(huì)明顯的影響變換爐溫度。

水煤漿氣化粗煤氣時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的水汽化，所以，一般需要添加水蒸氣，這樣才能符合變化的需求。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，所以，在進(jìn)行粗煤氣的變換反應(yīng)之后，冷凝液的需求更多[1]。

1.2 粉煤氣化粗煤氣分析

相比水煤漿氣化，粉煤氣化需要的壓力較小，3.8MPa即可。因?yàn)樗魵獾谋壤蠓葴p少，因此，一氧化碳的干基可以達(dá)到60%～70%。那么反應(yīng)變動(dòng)所需要的推動(dòng)力較大，反應(yīng)過程也很劇烈。

所以，在廢鍋型工藝粉煤氣化的過程中，就很容易出現(xiàn)變化爐溫度過高的情況，在生產(chǎn)之中的熱處理是不會(huì)間斷的，需要相對(duì)應(yīng)的配套生產(chǎn)設(shè)備。另外，考慮到粉煤氣化的生產(chǎn)率較低，所以，就需要有一定的水蒸氣添加到其中。

2 一氧化碳變換工藝技術(shù)的選擇——粉煤氣化

低水/氣變換工藝就是將各個(gè)變換爐入口都維持在0.15～0.5的低水/氣，通過低水/氣的維持，就可以對(duì)變換反應(yīng)平衡加以控制，從而對(duì)床層溫度以及反應(yīng)深度進(jìn)行控制，達(dá)不到滿足甲烷化副反應(yīng)要求，這樣就只能逐級(jí)的進(jìn)行高濃度CO的轉(zhuǎn)換，最終得到希望的氣體。該藝術(shù)包含的主要優(yōu)勢(shì)在于：第一，利用低水/氣控制反應(yīng)的平衡，就可以對(duì)變換出口CO含量進(jìn)行控制，并且控制手段靈活，也容易實(shí)現(xiàn)，就可以滿足緩和條件下高濃度CO的變換反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的，長(zhǎng)周期的運(yùn)行。第二，通過低廉價(jià)的水來替代蒸汽，這樣就將蒸汽的用量減少，可以達(dá)到節(jié)能的效果。第三，水/氣低則工藝氣的露點(diǎn)溫度很低，這樣就可以將反應(yīng)器入口的溫度降低，在確保轉(zhuǎn)化率相同的前提下盡量降低床層熱點(diǎn)溫度，這樣不但可以避免出現(xiàn)甲烷化的副反應(yīng)，同時(shí)設(shè)備的投資也可以加以控制。第四，對(duì)于變換氣之中的硫化氫要求也很低，這樣就可以避免出現(xiàn)反硫化的弊端。

2.1 用于制氫的變換工藝

在使用低水/氣的變換工藝之時(shí)，主要是利用四段的耐硫變換。一般來說，在第一變換爐之中不需要蒸汽的添加，但是其余的階段就需要少量的水或者是蒸汽。通過逐級(jí)的變換之中，就能夠滿足最終的要求，其工藝流程見圖1。

圖1 低水/氣一氧化碳變換制氫的工藝流程

2.2 用于制甲醇的變換工藝

在使用低水/氣變換工藝之時(shí)，因?yàn)榧状贾谱鞅旧硭枰淖儞Q率較低，所以，就可以減少變換的段數(shù)。流程可以設(shè)置為：一段變換+二段變換+一段變換旁路。也就是將氣化粗合成氣，然后分成為兩股。一部分進(jìn)入到第一變換爐之中，一般來說都不需要蒸汽的添加。在第一變換爐之中反應(yīng)之后產(chǎn)生的氣體通過降溫?fù)Q熱處理后，再進(jìn)行淬水和少量蒸汽添加后，就可以同另外的一股原料氣混合起來，然后進(jìn)入到第二變換爐之中進(jìn)行變換。在第二變換驢中的出口CO含量基本都可以滿足甲醇合成氣的要求，這樣也可以添加粗煤氣旁路，進(jìn)而對(duì)出口變換的CO含量進(jìn)行調(diào)節(jié)，其工藝流程見圖2。

圖2 低水/氣一氧化碳變換制甲醇的工藝流程

2.3 工藝選擇建議

進(jìn)行地水/氣變換工藝，就是為了利用好原料氣水的低含量，這樣就可以在低水/氣工藝下確保CO高濃度轉(zhuǎn)換的平穩(wěn)進(jìn)行；相比高水/氣變換工藝，就可以實(shí)現(xiàn)高位能蒸汽消耗的控制欲降低。所以，使用這一類裝置的過程中，就可以考慮到節(jié)能，無論是對(duì)于制氫還是制甲醇，都需要合理的選擇工藝。

3 結(jié)束語

總而言之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤化工產(chǎn)業(yè)需要滿足社會(huì)生產(chǎn)生活的基本需求，必須擁有強(qiáng)大的生命力。因?yàn)槊簹饣夹g(shù)本身多樣化，為化工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了原材料，所以利用水氣調(diào)節(jié)，就可以合成氫碳產(chǎn)物，但是配套裝置的選擇就非常關(guān)鍵，還需要進(jìn)一步研究。

Discussion on Carbon Monoxide Conversion Technology for Coal Gasification

Zhang Wen-fei

With the continuous development of modern industry，the coal resources have become the research focus with its rich reserves.In order to adapt to the diversity of modern society’s energy needs，coal gasification process research has become the focus. In this paper，through the overview of the coal gasification industry，through the choice of specific gasification supporting carbon monoxide conversion technology，hoping to meet the specific requirements.

coal gasification；carbon monoxide；conversion process

TQ546

A

1003–6490（2016）10–0006–02

2016–09–30

張文飛（1986—），男，河北邯鄲人，助理工程師，主要研究方向?yàn)槊簹饣?/p>