加壓氣化,酚水回收培訓(xùn)課件

1、氣化分廠工藝技術(shù)講座中煤龍化化工公司氣化分廠主講：姜海潮一、氣化分廠概述氣化分廠主要包括三個(gè)主工藝車間：造氣、凈化和回收車間，一個(gè)成品罐區(qū)車間。造氣車間的主要任務(wù)是把原料煤加壓氣化生產(chǎn)合格粗煤氣，同時(shí)產(chǎn)生含酚污水送到回收車間；凈化車間的主要任務(wù)將粗煤氣變成凈煤氣為下游甲醇分廠生產(chǎn)提供原材料?；厥哲囬g主要工藝是通過沉降、分離、精餾、萃取等操作回收中油、煤基瀝青、回收液氨、粗品酚等副產(chǎn)品；同時(shí)把含酚廢水經(jīng)過預(yù)處理達(dá)標(biāo)后送到生化車間再處理。二、煤氣化技術(shù)1、煤炭氣化的應(yīng)用及重要性煤炭氣化是最重要的應(yīng)用廣泛的潔凈煤技術(shù)，是發(fā)展現(xiàn)代煤化工最重要的單元技術(shù)。煤氣化技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械、建材等重要

2、工業(yè)部門和城市煤氣的生產(chǎn)。2、煤氣化的分類2.1、在學(xué)術(shù)上，按煤在氣化爐中的流體力學(xué)行為，可分為四種：2.1.1移動(dòng)床（固定）氣化（魯奇爐）2.1.2流化床氣化（溫克勒爐）2.1.3氣流床氣化（殼牌爐）2.1.4熔融床氣化前三種是比較成熟的工業(yè)技術(shù)2.2技術(shù)上的分類技術(shù)上的分類原則上以氣化原料的形態(tài)為基礎(chǔ)的，主要分為：2.2.1塊煤（魯奇爐）2.2.2粉煤（殼牌）2.2.3煤漿（德士古）3、魯奇工藝的特點(diǎn)3.1、優(yōu)點(diǎn)3.1.1原料的適用范圍廣，除粘結(jié)性較強(qiáng)的煙煤外都可氣化。3.1.2可以氣化力度較小的、水分、灰分較高的劣質(zhì)煤。3.1.3工藝成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定。3.2、缺點(diǎn)3.2.1原料氣中甲烷含量

3、較高，從原料氣中分離、轉(zhuǎn)化流程較為復(fù)雜3.2.2所產(chǎn)生的廢水處理流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜。3.2.3單臺(tái)爐處理能力還偏小目前我公司應(yīng)用的PKM爐屬于魯奇工藝，生產(chǎn)穩(wěn)定且已經(jīng)成功的解決了廢水難處理的問題。三、氣化分廠PKM爐的工藝技術(shù)1、工藝原理 PKM加壓氣化是一種自熱式、逆流移動(dòng)床生產(chǎn)工藝，我廠采用依蘭長(zhǎng)焰煤為原料，在2.8Mpa（表壓）壓力下，9001100的溫度條件下，用中壓蒸汽和氧氣為氣化劑進(jìn)行氣化，氣化用原料煤由煤鎖通過煤分布器進(jìn)入到氣化爐中，并與氣化劑逆流流動(dòng)，原料由上往下，氣化劑由下而上，逐漸完成煤炭由固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)合格粗煤氣。生產(chǎn)的粗煤氣經(jīng)凈化，一部分作為城市燃?xì)?，另一部分用?/p>

4、甲醇合成的原料氣。1.1、在氣化爐內(nèi)，一般將床層按其反應(yīng)特性由下至上分為六層：灰渣層、氧化層、還原層、甲烷層、干餾層、干燥層1.1.1、灰渣層：該層位于料層的最底部。該層中碳基本耗盡，氣化反應(yīng)已告結(jié)束。因而溫度急劇下降，同時(shí)又保護(hù)了爐篦不被灼熱的碳層燒壞或變形，又使剛?cè)霠t的氣化劑得到預(yù)熱，把熱量帶回反應(yīng)層中。1.1.2、氧化層，主要進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，生成大量的二氧化碳和少量的一氧化碳，該層主要反應(yīng)碳的氧化反應(yīng)，是氣化反應(yīng)的主要供熱層，為了保證工藝熱量，大約30%的煤需燃燒掉。1.1.3、還原層：該層中氧已全部消耗，水蒸汽開始大量分解，CO2被還原，因此一氧化碳、氫氣的量增加，二氧化碳和水蒸汽量

5、逐漸減少。該層反應(yīng)主要二氧化碳還原反應(yīng)，為吸熱反應(yīng)，因而上部料層溫度逐漸下降。1.1.4、甲烷層：該層進(jìn)行的主要反應(yīng)是碳與氫及一氧化碳和氫之間生成甲烷的反應(yīng)，生成甲烷速度比氧化層和還原層反應(yīng)速度小得多，因此，可以通過該層厚度的調(diào)整，來調(diào)節(jié)煤氣中甲烷含量。1.1.5、干餾層：干燥的原料煤在300和700之間，通過凈煤氣蒸汽混合物進(jìn)行熱分解生成熱解水及各種干餾產(chǎn)物， 熱解過程中，焦油生成的曲線大約從320開始，在約430時(shí)，達(dá)到最高值。在焦油生成的同時(shí)，溫度高于400就會(huì)產(chǎn)生脂肪族類型的碳?xì)浠衔铮ㄈ缂淄椋┖退逆溝N化合物的同系物。只有在溫度為420時(shí)才開始裂解出氫。在含氫的情況下尤其是溫度和壓

6、力很高時(shí)，會(huì)明顯提高熱解時(shí)揮發(fā)組分的產(chǎn)出率。通過熱解作用，原料煤被轉(zhuǎn)化為焦油、煤氣和焦碳。1.1.6、干燥層：入爐原料煤在上升熱煤氣流的對(duì)流傳熱作用下，失去外在水分，并逐漸升溫，預(yù)熱程度決定于原料煤中的水分。各層間并沒有十分明確的界面，氣化爐內(nèi)的反應(yīng)是十分復(fù)雜的，大部分反應(yīng)相互交溶在一起，因此只能視其主要反應(yīng)或特性進(jìn)行分層。1.2、各層主要反應(yīng)1.2.1、氧化層碳的氧化反應(yīng)： C+O2=CO2+393.8KJ/mol；碳的不完全氧化反應(yīng)：2C+O2=2CO+221.1 KJ/mol；均為放熱反應(yīng)。1.2.2、還原層C+CO2=2CO-221.1 KJ/mol，1.2.3、甲烷層異相甲烷化反應(yīng)：

7、C+2H2=CH4+74.9 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：CO+3H2=CH4+H2O+206.4 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：2CO+3H2=CH4+CO2+247.4 KJ/mol均相甲烷化反應(yīng)：CO2+4H2=CH4+2H2O+165.4 KJ/mol2、 PKM爐加壓氣化工藝流程 煤鎖里的煤進(jìn)入氣化爐內(nèi)，煤沿著干燥區(qū)、干餾區(qū)、甲烷層、氣化層、還原層、灰渣層自上往下規(guī)則移動(dòng)，并伴隨熱化學(xué)變化。氣化劑（中壓蒸汽和氧氣，氣氧比控制在5.0:1左右）從氣化爐底部進(jìn)入，自下往上流動(dòng)，與煤逆流接觸，反應(yīng)生成粗煤氣，氣化爐出口溫度450-550。粗煤氣在噴淋冷卻器經(jīng)過來自酚水罐的酚水洗滌冷卻，含有雜

8、質(zhì)的酚水送到液態(tài)產(chǎn)品分離工段進(jìn)一步處理，大約210 的粗煤氣進(jìn)入廢熱鍋爐與電廠來的低壓給水進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的冷凝液送往酚水罐，大約180 的粗煤氣送往凈化CO變換工號(hào)。 氣化過程中產(chǎn)生灰渣，灰渣層大約500mm厚，灰渣通過安裝在旋轉(zhuǎn)爐篦上的灰刮刀連續(xù)排出，然后通過空心軸驅(qū)動(dòng)壓力箱，間斷地把灰渣排到灰鎖內(nèi)，灰鎖容積7m3,灰渣的堆料密度為0.65-0.85T/m3氣化爐是一帶有夾套的圓柱型高壓設(shè)備，夾套內(nèi)充滿電廠提供到高壓汽包的高壓給水，其主要作用是和氣化爐內(nèi)夾套進(jìn)行換熱，高壓給水在夾套上部氣化產(chǎn)生蒸汽帶走能量，以避免氣化爐內(nèi)夾套溫度過高造成設(shè)備損壞。自產(chǎn)蒸汽通過蒸汽平衡管線進(jìn)入高壓汽包，高壓汽包

9、頂部蒸汽通過管線輸送至壓力箱和氣化劑混合參與煤的氣化反應(yīng)。夾套和氣化爐壓差不能超過0.2MPa，夾套壓力率高于氣化爐壓力。PKM氣化爐工藝流程簡(jiǎn)圖2.1個(gè)單系統(tǒng)流程2.1.1加煤系統(tǒng)流程 依蘭長(zhǎng)焰煤從煤斗借助于重力經(jīng)過切斷裝置到達(dá)煤鎖(煤鎖容積15m3)，煤鎖的裝填高度受輻射測(cè)量裝置自動(dòng)控制，當(dāng)煤鎖達(dá)到所要求的充填高度時(shí)，關(guān)閉料斗閥門。使用粗煤氣管線上的粗煤氣對(duì)煤鎖進(jìn)行充壓，當(dāng)煤鎖壓力與氣化爐壓力平衡時(shí)，打開煤鎖底部錐形閥，使煤鎖中的煤，通過氣化爐上部的煤分布器進(jìn)入氣化爐內(nèi)。當(dāng)煤鎖空時(shí)通過料為連鎖控制，錐閥YV911自動(dòng)關(guān)閉，通過泄壓管線進(jìn)行泄壓，重復(fù)上述加煤過程。2.1.2排灰系統(tǒng)流程 灰鎖

10、內(nèi)的灰渣最大裝填高度，也是受輻射料位測(cè)量裝置連鎖控制的。當(dāng)灰渣量達(dá)到最高料位時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉灰鎖翻板閥，手動(dòng)關(guān)閉灰鎖上錐閥。然后進(jìn)行灰鎖泄壓，壓力泄至常壓后。打開灰鎖底部閥門，灰渣通過灰溜槽落入灰渣池內(nèi)。由刮板機(jī)將灰渣池內(nèi)灰渣輸送到選煤分廠輸送皮帶送出灰溜槽浸入到灰刮板槽內(nèi)，目的是為了防止空氣進(jìn)入排灰系統(tǒng)，并且為了防止灰溜槽內(nèi)形成爆炸性氣體混合物，連續(xù)地用惰性氣體N2對(duì)灰溜槽進(jìn)行吹掃。2.1.3酚水系統(tǒng)流程 氣化爐產(chǎn)生的高壓酚水有兩種：一種是在噴淋冷卻器噴淋洗滌氣化爐出口粗煤氣時(shí)產(chǎn)生的含有油、煤渣的酚水，送往回收車間液態(tài)產(chǎn)品分離工號(hào)進(jìn)行處理；另一種是在廢熱鍋爐冷卻粗煤氣產(chǎn)生的酚水，送往酚水罐循環(huán)利

11、用。循環(huán)應(yīng)用于噴淋冷卻器噴淋洗滌氣化爐出口粗煤氣的酚水來自造氣車間酚水罐。酚水罐的補(bǔ)充酚水有三種：一種是在廢熱鍋爐冷卻粗煤氣產(chǎn)生的酚水；第二種是來自凈化CO變換工號(hào)送來的酚水；第三種是來自于回收車間液態(tài)產(chǎn)品分離工號(hào)的酚水。2.1.4高、低壓蒸汽系統(tǒng)高壓蒸汽由電廠通過管道提供，壓力：3.5-3.8MPa；400-430 在引射器內(nèi)和氧氣按比例混合作為氣化反應(yīng)的氣化劑,進(jìn)入引射器的蒸汽分為兩股，一股作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，一股作為混合蒸汽。用驅(qū)動(dòng)蒸汽的一部分增加能量，以提高氧氣的壓力，最重要的是混合蒸汽的作用，可以在較高操作生產(chǎn)能力情況下，更加準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)蒸汽和氧氣的比值。廢熱鍋爐在對(duì)粗煤氣進(jìn)行換熱時(shí)產(chǎn)生低壓

12、飽和蒸汽，壓力：0.5-0.75MPa；溫度：158，進(jìn)入公司低壓蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行全廠的綜合應(yīng)用。在粗煤氣量為35000Nm3/小時(shí)時(shí)生成的低壓蒸汽量約為22000Kg/h。2.1.5氧氣系統(tǒng)氣化反應(yīng)所需氧氣來自空分分廠，壓力：2.8-2.9MPa，溫度：10-100 ，純度99.8%。在引射器中和高壓蒸汽按一定比例進(jìn)行混合作為氣化反應(yīng)的氣化劑，汽氧比在5:1左右，從壓力箱底部進(jìn)入氣化爐，通過旋轉(zhuǎn)爐蓖上的分布布?xì)饪拙鶆蜻M(jìn)入氣化爐。氧氣的作用主要和炭反應(yīng)生成CO和CO2，提供氣化爐反應(yīng)所需的能量。2.1.5高、低壓給水系統(tǒng)高壓給水：壓力：3.8-5.8；溫度:80-100，管道輸送進(jìn)入高壓汽包中，提

13、供氣化爐夾套給水，夾套上部水經(jīng)換熱氣化進(jìn)入汽包上部，由于熱密度不同水在夾套汽包內(nèi)形成自然循環(huán)。高壓汽包內(nèi)的的飽和蒸汽直接進(jìn)入氣化爐下部的壓力箱內(nèi)，上升至氣化爐作為氣化蒸汽用于工藝過程低壓給水：壓力：1.3-1.5；溫度:80-100，管道輸送進(jìn)入廢熱鍋爐用作粗煤氣冷卻水。都由電廠通過管道輸送至氣化分廠，在進(jìn)入設(shè)備前由液位聯(lián)鎖控制調(diào)節(jié)閥控制流量。3、主要設(shè)備氣化爐4、主要參數(shù)4.1、氣化爐壓力：小于2.8MPa。4.2氣化爐反應(yīng)溫度：900-1100。4.3原料煤4.3.1原料煤的種類：依蘭長(zhǎng)焰煤；膨脹系數(shù)：0；灰熔點(diǎn)：高于1400.4.3.2原料煤含水量：小于9%。4.3.3原料煤的粒度：6.

14、350mm（小于6.3mm的粒度低于3%-重量）。4.3.4原料煤灰分：小于45%。（現(xiàn)在應(yīng)用33-38%的煤）5、煤質(zhì)對(duì)PKM氣化爐生產(chǎn)的影響5.1煤的水分對(duì)氣化爐的影響煤氣中水分含量太高，入爐煤需要進(jìn)行預(yù)干燥以降低煤氣的露點(diǎn)溫度。同時(shí)由于煤氣中水含量增高時(shí)，在后續(xù)工段的煤氣冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，增加廢水處理量。一般生產(chǎn)中，煤中水分含量在8l0左右。5.2煤的灰分對(duì)氣化爐的影響煤中灰分過高，對(duì)氣化過程有不利的影響，氣化時(shí)由于少量碳的表面被灰分覆蓋，氣化劑和碳表面的接觸面積減少，炭得反應(yīng)不完全，降低了氣化效率。增加了爐渣的排出量，灰鎖排灰能力不足時(shí)將嚴(yán)重影響生產(chǎn)負(fù)荷。各項(xiàng)消耗指標(biāo)均增加，

15、如氧氣、水蒸氣和煤的消耗指標(biāo)都有所上升，而凈煤氣的產(chǎn)率下降5、現(xiàn)改造方向5.1、氣化爐內(nèi)加耐火內(nèi)襯，保護(hù)內(nèi)夾套；5.2、選用特種復(fù)合鋼做內(nèi)夾套。5.3、排灰系統(tǒng)增加破渣裝置，提升排灰能力5.4、回收煤鎖氣，5.5、綜合治理一樓灰塵5.6、優(yōu)化汽氧比，減少煤氣廢水量四、回收工藝技術(shù)1、回收車間主要工藝原理1.1、重力沉降：是指利用混合物中各物質(zhì)密度的差異，靠重力作用而實(shí)現(xiàn)分離的過程稱為重力沉降。1.2、離心分離離心分離：在離心力的作用下兩種液體按密度的大小不同而分為內(nèi)外兩層，重者在外，輕者在內(nèi)，將其分別引出，從而完成分離任務(wù)。1.3、汽提汽提：是指將物料通過熱處理后把將其氣相組分分離出來，從而達(dá)

16、到組分分離的目的工藝過程。1.4、萃取萃?。菏抢酶鹘M在萃取劑中溶解度的差異來達(dá)到組分分離的目的1.5、精餾、精餾：由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時(shí)多次地進(jìn)行部分氣化和部分冷凝，使其分離成幾個(gè)純凈組分的過程。2、工藝流程工藝流程2.1、工藝流程簡(jiǎn)述 來自煤加壓氣化過程中產(chǎn)生的含酚廢水輸送到回收車間液態(tài)產(chǎn)品分離工段，在液態(tài)產(chǎn)品分離工段含酚廢水經(jīng)過重力沉降、離心分離操作，副產(chǎn)品中油、煤基瀝青被脫離出來送往成品罐區(qū)。經(jīng)過初步凈化的酚水一部分被送到造氣車間、凈化車間用作噴淋冷卻水，另一部分送往酚回收工段，經(jīng)過沉降、汽提脫酸脫氨、萃取、精餾操作，副產(chǎn)品中油、粗品酚被脫離出來送往成品罐區(qū)，

17、高濃度的氨氣送到氨回收工段脫酸、提純，在氨回收工段來自酚回收工段的高濃度的氨氣，經(jīng)過脫酸、吸收、精餾操作后，生產(chǎn)出99.6%以上的產(chǎn)品液氨。經(jīng)過預(yù)處理后的酚水送到下游生化工號(hào)進(jìn)一步處理。3、單系統(tǒng)流程3.1、酸水系統(tǒng)酸水系統(tǒng)主要指酚回收工段脫酸脫氨塔，脫酸脫氨塔為我公司和華南理工大學(xué)共同開發(fā)和引進(jìn)的新技術(shù)，塔定應(yīng)用ADV固閥，塔底應(yīng)用我公司和天津創(chuàng)舉公司共同研制開發(fā)的膜噴射塔板，這幾項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于煤氣化廢水治理上屬于首例，取得了優(yōu)異的效果。在酚回收工段酚水大罐經(jīng)過沉降脫油、脫塵后的酚水，用泵輸送到脫酸脫氨塔加溫加壓氣提，同時(shí)在一個(gè)塔中完成脫酸脫氨操作，塔頂脫出酸性氣體，塔中側(cè)採(cǎi)脫出高濃度氨氣。塔

18、釜出水中酸性氣體為痕量，總氨含量小于150mg/l,按的脫除率達(dá)到98%以上，PH值6.5-7.5，為后續(xù)萃取操作提供了良好的條件。3.1、酚水系統(tǒng)流程 來自21工號(hào)的酚水/焦油混合物和來自23工號(hào)的酚水/中油混合物首先混合在一起，然后沿切線方向進(jìn)入閃蒸槽?；旌衔镌陂W蒸槽內(nèi)閃蒸減壓，閃蒸汽通過管網(wǎng)送到罐區(qū)氣柜綜合利用，廢水靠自重流入焦油分離器，在焦油分離器中焦油油/中油、酚水、焦油/塵分成三層，焦油油/中油密度小于酚水密度，所以焦油油/中油浮在酚水上層；焦油的密度大于酚水的密度，所以焦油和煤塵沉降于焦油分離器的下部椎體中。焦油分離器內(nèi)設(shè)置有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的錐形刮刀，以保證沒有焦油塵附著于下部錐形底部

19、壁上。3.2中油流程中油流程 在回收車間有兩個(gè)工號(hào)產(chǎn)生中油：一是液態(tài)產(chǎn)品分離工段，焦油分離器中上部焦油油/中油溢流至焦油油/中油分離器分離后，溢流至中油槽。二是酚回收工段酚水罐上部中油溢流到的焦油油/中油槽分離后，溢流至中油槽。最后用泵輸送到成品罐區(qū)。正常情況下產(chǎn)生焦油油/中油4-5t/h。 3.3萃取劑流程萃取劑流程我分廠應(yīng)用的萃取劑現(xiàn)在有兩種：二異丙基醚和甲基異丁基酮我分廠應(yīng)用的萃取劑現(xiàn)在有兩種：二異丙基醚和甲基異丁基酮 33#1區(qū)地下儲(chǔ)罐B05.1裝甲基異丁基甲酮，B05.2罐裝二異丙基醚。分別將二異丙基醚和甲基異丁基甲酮打入溶劑循環(huán)罐B02/B后，用泵P06/B打入E01/B底部與脫酸

20、、脫氨后的酚水逆向混合接觸，將酚水中的酚萃取出來。P07/B送至K03/B頂部做回流，同時(shí)K02/B，K03/B產(chǎn)生醚/酮蒸汽經(jīng)換熱器和冷卻器冷卻，液相自流入B02/B重新循環(huán)使用，不凝氣體經(jīng)C07/B排出。3.4、萃取物過程萃取物過程 在E01/B塔酚水與溶劑（用P06/B泵分別送往E01/B塔底部）逆向接觸后，形成的萃取物徑塔上部溢流口溢流至萃取物槽B03.3/B后，經(jīng)P10/B打送到粗酚精餾塔K03/B經(jīng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器W05用2.5 Mpa（表壓）的蒸汽加熱后，粗酚作為重組分從塔底采出，經(jīng)W07/C06B換熱器/冷卻器至80進(jìn)入粗酚罐B03.1/B?；?yàn)分析合格后，用P08/B送往罐區(qū)。3.5、氨氣系統(tǒng)過程氨氣系統(tǒng)過程 80T、130T K01/BTA 側(cè)線采氨汽 徑三級(jí)冷凝器分離