HT-L煤气化工艺高闪气回收利用探索应用.pdf

氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月作者简介:沈巧星()男工程师从事煤化工技术管理工作.煤气化工艺高闪气回收利用探索应用沈巧星(新乡中新化工有限责任公司 河南获嘉)摘 要:介绍一种 煤气化工艺高闪气的回收利用方法将高闪气通过换热器降温除水再经过粉尘分离器过滤除尘后送往甲醇硫回收装置燃烧炉使用 该方法经过改造实施运行效果良好满足工艺条件同时回收了热量节省了甲醇系统弛放气为公司创造了经济效益具有推广意义 关键词:煤气化工艺 高闪气 回收利用 硫回收 燃烧炉 中图分类号:文献标志码:文章编号:():./.高压闪蒸汽提塔是航天炉粉煤气化装置渣水系统中的重要设备也是影响煤气化装置连续、稳定运行的关键设备之一对整个装置的长周期运行起着重要作用 高压闪蒸汽提塔一方面回收高压闪蒸罐排放中含灰量较大的低品质蒸汽减少热量的损失另一方面提高灰水温度增强除氧效果改善后续设备的使用环境提高航天炉煤气化运行的综合效益高压闪蒸汽提塔接收高压闪压罐来蒸汽把工艺水加热至 左右在汽提换热时工艺灰水中的溶解氧被汽提出来与饱和蒸汽中的可燃不凝气一起从塔顶出塔送往火炬进行燃烧排放该部分汽提气中含有大量不凝气经分析其中含有体积分数为 左右的一氧化碳、体积分数为左右的氢气、体积分数为 左右的二氧化碳、体积分数为 左右的硫化氢另外含有少量甲烷气体 该部分不凝气排放火炬燃烧造成了能源浪费 年 月 日新乡中新化工有限责任公司高闪气分析数据见表 表 高闪气各组分体积分数()()()()()()().该部分不凝气中含有硫化氢若回收至弛放气管网作为 煤气化工艺中的磨煤系统热风炉燃料使用则可能造成热风炉内硫黄沉积引发磨煤系统袋式过滤器滤袋堵塞 另外高闪不凝气的压力与弛放气管网的压力基本相当输送时会有一定的不便并且存在高闪压力难以维持的问题 若采用引射方式因高闪不凝气中含有高浓度的氢气高流速下存在一定的安全风险甲醇硫回收装置正常运行期间为了防止附属弛放气管线堵塞要保证部分弛放气送往硫回收燃烧炉燃烧 回收利用弛放气能够增加甲醇产量 另外作为回收酸性气的工艺装置硫回收装置可以很好地转化硫化氢气体 高闪气不凝气压力和成分满足硫回收作为燃料气使用的要求因此将高闪不凝气引至硫回收燃烧炉燃烧使用从而提高燃烧炉的温度增加低压蒸汽的产量 因硫回收燃烧炉弛放气的退出甲醇氢回收系统减少了弛放气的产出增加了弛放气向合成气的转化间接地增加了甲醇产量 工艺流程介绍.工序.改造前工序 煤气化工艺中气化炉和洗涤塔底部黑水先排入高压闪蒸罐经减压闪蒸后的黑水进入真空闪蒸罐再次闪蒸经真空闪蒸后的黑水送往沉降槽系统絮凝沉降经沉降后的上清液供循环使用 经高压闪蒸罐闪蒸出的闪蒸汽通过汽提塔汽提后不凝气和部分饱和水蒸气出汽提塔后排往火炬系统高点放空燃烧.改造后工序将现有高闪工艺废气(即经汽提塔汽提后的不凝气)和部分饱和水蒸气通过管线改造回收氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月利用 在汽提塔后增加 台冷却器和 台除尘分离器将去火炬的汽提气进行分支利用 分支的汽提气先经过冷却器降温成冷凝水而后通过分离器进行分离去除其中的水分和灰尘夹带灰尘的冷凝水被排往沉降槽处理经除尘干燥后的不凝气通过管道送往硫回收燃料气调节阀前作为硫回收的燃料气使用 具体改造后工艺流程见图 图 煤气化工艺高闪气回收利用系统工艺流程图 根据甲醇硫回收燃烧炉的使用情况可以自由调配高闪不凝气输送方向最终实现高闪不凝气的全部资源化利用图 中高压闪蒸罐出来的闪蒸气通过汽提塔汽提后一路通过调节阀排往火炬一路通过调节阀送往换热器将汽提气中的水蒸气冷凝成液体随不凝气进入除尘分离器分离 冷凝液通过调节阀组和管道送往沉降槽并保证除尘分离器底部有一定的液位起到液封作用 不凝气则被送往甲醇硫回收界区投用初期通过硫回收放空阀组的开关进行系统置换 经置换合格后将不凝气通过硫回收调节阀组调节再送往酸气燃烧炉供主燃烧室使用.改造后工序特征换热器的进口管线上设置有高闪气调节阀组除尘分离器的进口管线上设置有远传压力变送器高闪气调节阀组和远传压力变送器采用串级控制模式实现压力自动控制 除尘分离器进口管线上设置有现场压力表除尘分离器出口管线上设置有现场压力表 这些现场压力表用于监测水尘分离器内部滤芯的现场压差 除尘分离器的出口管线上加装有远传压力变送器其中进口远传压力变送器、出口远传压力变送器用于监测除尘分离器内部滤芯的远传压差 除尘分离器的底部设置有连接沉降槽的排污管线 排污管线上设置有排污调节阀组除尘分离器的下部安装有远传液位变送器 排污调节阀组和远传液位变送器采用串级控制模式实现液位自动控制 换热器的出口管线上安装有安全阀硫回收燃烧炉在硫回收燃料气进口管线上安装有止回阀 硫回收燃烧炉的硫回收燃料气进口管线上安装有放空阀组和高点放空管线.高闪气中水蒸气和不凝气量的计算根据生产实际汽提塔压力 为.、汽提塔温度为 、汽提塔出口闪蒸汽质量流量 为 /由汽提塔压力 和已知温度下水蒸气的饱和蒸汽压 可以得出不凝气的分压:()由对应温度下饱和蒸汽压对应关系查表得出为.进而得到 为.由 和 值得出水蒸气和不凝气的相对摩尔体积比:/./.为标况下一氧化碳的摩尔质量为标况下氢气的摩尔质量为标况下二氧化碳的摩尔质量 根据高闪气中各组分的气体组成计算出标况下平均摩尔质量:./再根据标况下水蒸气的摩尔质量 得到质量流量公式:()进而得到不凝气的体积流量 和水蒸气的氮肥与合成气 第 卷 第 期 年 月质量流量:/./.优点该套系统投入运行后能够减少煤气化工艺的原水补入量增加硫回收系统低压蒸汽的产气量减少硫回收系统原燃料气的使用量原燃料气通过回收可以生产甲醇产品 该高闪气回收能够降低火炬系统整体的废气排放燃烧量.投用过程()原高闪闪蒸气经汽提塔后由去火炬压力调节阀和去换热器调节阀维持高闪压力稳定()初次投用先对换热器进行排气除尘分离器后放空阀组打开高处放空全开去换热器调节阀前手阀缓慢打开去换热器调节阀其间观察除尘分离器压力待压力上涨时停止开阀待除尘分离器压力达到要求值后投自动控制 此时去火炬调节阀投自动控制维持高闪压力稳定()关闭去硫回收流量调节阀缓慢开高闪气手阀待高闪气手阀全开后缓慢打开去硫回收燃烧炉的流量调节阀至所需流量 此时关注高闪压力稳定关注除尘分离器压力稳定密切关注燃烧炉燃烧指标情况变化 密切关注除尘分离器液位待投运稳定后液位投自动控制()初次投用硫回收根据情况选择合适高闪气流量掺烧并关注所产硫黄品质是否变化()若硫回收满足全部回收高闪气要求时则逐渐开大分离器后调节阀此时汽提塔后去火炬调节阀将逐渐关小直至全关()当硫回收切髙闪气时缓慢开大原燃料气手阀缓慢关小髙闪气去硫回收手阀开度慢慢打开汽提塔去火炬调节阀保持高闪压力稳定()紧急情况下去硫回收原燃料气手阀可以迅速开大换热气前调节阀会因除尘分离器的压力升高而关闭高闪压力完全由汽提塔后去火炬调节阀控制.注意事项()项目投用时冷却器循环水侧已排气并处于投用状态()正常运行过程中要关注除尘分离器的压力、压差及液位 除尘分离器液位控制要稳定防止无液位时闪蒸汽直接进入沉降槽以及分离器压力直线下降()观察高闪气脱水、脱煤粉杂质是否到位要提升现场排硫阀排出硫黄质量 成本核算根据装置运行情况汽提气中的水分含量和灰尘含量均相对较低除尘分离器的使用周期较长备件的损耗较小 另外可以回收./冷凝液至 煤气化工艺沉降槽中从而减少煤气化工艺原水消耗量根据高闪废气中的有效气()的体积分数得出其体积流量约为./将该部分高闪气回收至硫回收燃烧炉燃烧甲醇氢回收负荷相应减少./送入硫回收燃烧可以副产.蒸汽./硫回收减少使用的燃料气可产甲醇./按甲醇单价为 元计算全年()增加收入.万元 结语经过 煤气化工艺高闪气的回收利用避免煤气化工艺中废气排往火炬燃烧有效减少了资源损失增加了甲醇生产装置的经济附加值减少了煤制甲醇工艺生产系统中的碳排放量 通过长时间运行发现该系统的投入运行对甲醇硫回收系统的硫黄品质没有影响 因此该 煤气化工艺高闪气回收利用探索应用效果显著具有很好的推广意义参考文献 王永胜 张士祥 赵振新 赵军杰 党厦.航天煤气化工艺高闪废蒸汽的优化利用.河南化工 ():.张海龙.水煤浆气化装置闪蒸系统高闪气回收利用探讨.中氮肥 ():.李志祥 刘泽.气化闪蒸系统关键问题的研究与优化创新.天 然气化 工(化学 与化工)():.马廷卫 孔德升.水煤浆气化装置闪蒸热量回收技术的应用.化肥设计 ():.(收稿日期)