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碎煤加壓氣化工藝操作難點及應對措施

文檔作者：王立群文檔來源：伊犁新天煤化工有限責任公司		點擊數：	更新時間： 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碎煤加壓氣化工藝操作難點及應對措施王立群(伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆伊寧835000)[摘要]針對煤制天然氣項目碎煤加壓氣化爐爐壁腐蝕、氣化灰層難建立、粗煤氣帶出物過多、粗煤氣中C0含量低、初焦油不能完全分離等難點問題，進行原因分析，并探討應對措施。[關鍵詞]碎煤加壓氣化；爐壁腐蝕；氣化灰層；粗煤氣帶出物；CO含量；初焦油分離；應對措施[中圖分類號]TQ 546．2 [文獻標志碼]B [文章編號]1004—9932(2015)03—0004—030引 言因碎煤加壓氣化技術粗煤氣中甲烷含量高(18％左右，干基)，被大多數煤制天然氣項目(其工藝流程如圖1)所采用。一般氣化工藝選剮．。墨 型劃贏蒸汽型為碎煤加壓氣化、碎煤加壓氣化+粉煤氣化、碎煤加壓氣化+水煤漿加壓氣化，具體選擇何種氣化工藝，主要取決于煤質及環保要求。選擇適宜的氣化技術，是確保項目實現經濟效益的關鍵。硫回收聶]J麗而．陌磊習查簽墨煤氣水／焦油分離H酚回收H氨回收H廢水生化處理l焦油 l粗酚 J液氨圖1 煤制天然氣裝置工藝流程框圖碎煤加壓氣化技術(碎煤加壓氣化爐結構如圖2)雖然已經應用很多年，但仍然不是十分成熟，存在一些技術難點尚沒有好的解決辦法，下面將筆者遇到的一些問題及應對措施與大家分享。1氣化爐爐壁腐蝕1．1氣化爐本體腐蝕的原因碎煤加壓氣化爐本體一般采用13MnNiMoNbR制作，該材料在使用過程中經常發生腐蝕和磨蝕，據煤質分析和對國內同類型企業的考察，其[收稿日期]2015-01—07[作者簡介]王立群(1970一)，男，黑龍江齊齊哈爾人，曾任中海石油華鶴煤化有限公司氣化裝置經理，主要從事煤氣化、凈化工藝方面的工作。腐蝕原因分析如下。干干田第第干煤氣圖2碎煤加壓氣化爐結構簡圖(1)鹵素與堿金屬共同作用形成的腐蝕。：；|q．H．k一分一 臌一^一駐萬方數據第3期 王立群：碎煤加壓氣化工藝操作難點及應對措施 ·5·堿金屬是鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁6種金屬元素的統稱，鹵素是氟、氯、溴、碘、砹5種非金屬元素的統稱。由設計煤種的元素分析數據(空氣干燥基／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％)及灰分分析數據(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，煤中存在鈉、鉀堿金屬，同時也存在氯離子；在這種情況下，堿金屬與氯離子共同作用，形成對13MnNiMoNbR材料的腐蝕，而堿金屬的金屬性越強，其對合金鋼的還原性越強，材料中鈮含量過高(大于0．040％)時，加熱容易引起縱向裂紋，加速氣化爐夾套的腐蝕。因此，無論是氣化爐的制造選材，還是煤種的選擇，都會造成氣化爐本體的腐蝕。(2)細灰顆粒的磨蝕。煤的熱穩定性不好，粗煤氣中含灰量較高，細煤灰在流動過程中形成磨蝕，在縱向形成均勻的溝槽，加速了氣化爐夾套的損壞。1．2 氣化爐本體腐蝕的應對措施(1)腐蝕控制措施：在氣化爐夾套表面堆焊耐腐蝕材料。一些碎煤加壓氣化裝置針對腐蝕情況，在氣化爐夾套表面堆焊3～5 mm厚鎳基合金NS336材料，目前已運行1 a多沒有發生腐蝕現象。(2)磨蝕控制措施：①原料煤增加篩分系統，提高入爐原料煤粒徑，控制人爐煤粉含量；②控制氣化爐負荷，降低氣體流速。2氣化灰層難建立2．1 氣化灰層難建立的原因(1)氣化原料煤灰分低。(2)氣化爐爐箅刮刀數量太多。(3)爐箅連續運轉。2．2氣化灰層難建立的應對措施保證灰層的高度，是為了保護爐箅，一般靠排灰量來保證灰層高度，控制爐箅上方灰層高度為150 mm左右。爐箅配套的刮刀數及轉速是可調的，理想狀態下爐箅連續運行對保持灰層高度是有利的，但一般情況下爐箅可以不連續運轉。操作上為達到灰層高度可控，需定期拉低灰層高度或停運爐箅等來積累操作經驗，此時如果灰鎖長時間不排灰，會致使灰鎖中的蒸汽冷凝而造成煤灰結塊。碎煤加壓氣化爐爐箅設計可安裝3把刮刀(左旋或右旋)。一般來講，灰分I>20％，安裝3把刮刀；灰分10％～20％，安裝2把刮刀；灰分<10％，安裝1把刮刀即可。爐箅不需要連續運轉，當然也不能長時間停運(停運時間i>0．5h，容易出現偏流、溝流現象)。為防止灰鎖中的蒸汽冷凝而導致灰粘結成塊，每小時灰鎖必須循環排灰1次。據國外企業使用低灰分煤的經驗，試燒灰分6％左右的煤，需要在爐箅布氣孔和刮刀處作相應的改進，由于設備變動，進而使操作也發生相應的變化，需要重新積累操作經驗。我國某甲醇企業，碎煤加壓氣化爐使用灰分6％左右的煤，爐箅安裝l把刮刀，其運行非常穩定，沒有出現氣化灰層難建立的情況。3粗煤氣帶出物(粉煤)過多堵塞后系統3．1 帶出物(粉煤)過多的原因(1)氣化原料煤機械強度低，熱穩定性差。(2)入爐原料煤中煤粉過多。3．2帶出物(粉煤)過多的應對措施(1)氣化原料煤盡量選擇機械強度高、熱穩定性好的煤種。(2)加強入爐原料煤中煤粉的篩除，提高入爐原料煤粒徑。(3)控制氣化爐負荷，降低爐內氣體流速。(4)氣化爐出口處進行優化設計，減少帶出物。(5)從操作上進行控制，增加焦油返爐，穩定氣化爐出口壓力、溫度等參數。在反應活性允許的條件下，盡可能提高人爐煤粒徑的下限[觀測排灰中的含炭量，適當提高入爐原料煤粒徑下限(6 mm)，同時控制粒徑<6 mill煤的比例]。針對氣化爐出口粗煤氣帶出物多的問題，還可以采取增加入爐煤檢查篩，篩除部分煤粉，或將入爐煤弛張篩篩孔加大的措施，這樣可有效控制氣化爐出口粗煤氣的帶出物，不會發生后系統堵塞現象。萬方數據·6· 中氮肥 第3期4粗煤氣中CO含量低，變換爐溫度低4．1原因分析(1)氣化爐汽氧比高，變換爐人口粗煤氣中CO含量低，低于設計下限值；粗煤氣中CO含量低，變換催化劑床層溫度持續下降，低于其活性溫度。(2)變換爐入口負荷低。4．2應對措施(1)適當降低氣化爐汽氧比，提高氣化爐出口粗煤氣中CO含量。據設計煤種，變換爐入口CO含量<12．5％時，催化劑床層溫度就開始下降；達到下限值12．26％時，變換爐催化劑床層溫度將無法控制，實際操作中也驗證了這一點，1％的CO可以使催化劑床層溫度上漲10 qC。因此，需嚴格控制變換爐入口氣中的CO含量。(2)在滿足前后工序生產條件的情況下，盡量提高生產負荷。(3)煤制天然氣項目副產蒸汽較多，可以直接加入過熱蒸汽維持變換催化劑床層溫度，但是直接加蒸汽時，蒸汽冷凝液容易造成催化劑板結，影響變換效率。(4)增加入口粗煤氣蒸汽換熱器，提高變換爐入口粗煤氣的溫度，以保持變換催化劑床層溫度不下降。5初焦油不能完全分離5．1初焦油不能完全分離的原因(1)沉降時間過短。(2)煤氣水中初焦油濃度過大。(3)pH低，容易形成小顆粒油滴，不利于分離。(4)初焦油乳化(這是初焦油不能完全分離的主要原因)：①初焦油分離操作溫度過高或過低；②從廢鍋到煤氣水膨脹器降壓的過程中，壓力分配不當而造成湍流，加劇乳化；③熱解產生炭黑，加劇乳化；④苯酚、氨溶解物加速初焦油乳化。5．2初焦油不能完全分離的應對措施(1)延長沉降時間。(2)提高分離效率，逐步降低煤氣水中初焦油的濃度。(3)降低初焦油乳化風險，具體措施如下：①初焦油分離操作溫度在60～90℃(溫度高容易發生乳化，溫度低焦油黏度增加也不利于分離)，通常控制在80℃左右；②控制廢鍋到煤氣水膨脹器降壓過程中的壓力分配，避免形成湍流；③減少熱解炭黑的形成；④加入無機鹽，減少苯酚、氨溶解物造成的初焦油乳化；⑤加入破乳劑(破乳劑是一種表面活性物質，它能破壞乳化狀的液體結構，以達到乳化液中各相分離開來的目的)。6含塵焦油的分離方法目前，國內尚沒有對含塵焦油進行有效分離的好方法，可參考或借鑒的回收方法主要有以下幾種。(1)土法回收。國內一些小型企業把回收的含塵焦油置于有蒸汽加熱盤管的水泥池中，蒸干水分，煤塵沉淀，將上部焦油抽出并用超級三相分離離心機進行分離，得到純焦油，池底煤塵則作為鍋爐燃料。此法環境污染大，不適合大型企業。(2)將焦油返回氣化爐，這樣可有效降低氣化爐出口粗煤氣含塵量，提高輕油的產率，改善現場操作環境。(3)采用物理分離方法(可以采用熱處理)。目前國內石化行業采用電處理提取塵土中的油，但這項技術在煤化工行業還沒有應用的先例。致論文作者《中氮肥》雜志已被“萬方數據——數字化期刊群”、“中國知網”、“維普資訊網”全文收錄，編輯部支付給作者的論文稿酬中已包含作者著作權使用費，不再另付。作者如不同意將論文收錄，投稿時敬請說明。《中氮肥》論文的作者登錄http：／

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