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    1. 空氣產品公司干粉煤氣化技術

      發布時間:2018-11-08 22:31        

      空氣產品公司(Air Products, 紐約證券交易所代碼:APD)是一家世界領先的工業氣體公司,擁有超過75年的歷史。

      工業氣體是公司的核心業務,提供空分和工藝氣體、以及相關的設備,主要為煉油石化、金屬、電子和食品飲料等制造產業服務??諝猱a品公司同時也是一家全球領先的液化天然氣工藝技術和設備供應商。

      作為一家全球領先的工業氣體供應商,空氣產品公司已經將其現場供氣模式拓展至利用煤氣化生產合成氣,為重大項目服務。

      空氣產品公司于2018年5月收購了殼牌的煤氣化業務。殼牌在過去50年中一直處于氣化技術創新的前沿。氣化技術可將多種較低價值的原料以較低排放的方式轉化成合成氣??諝猱a品公司可將合成氣供應給客戶來生產更高價值的產品。

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      AP干粉煤氣化技術發展歷程

      1972年: 開始進行煤氣化技術研究

      1976年: 在阿姆斯特丹殼牌煤氣化研究中心建立6噸/天的試驗廠

      1978年: 在德國漢堡煉油廠建立150噸/天的工業試驗裝置

      1987年: 在美國休斯頓迪爾帕克煉油廠建立250噸/天工業示范裝置

      1993年:? 在荷蘭Buggenum建立第一套2000噸/天IGCC商業應用裝置

      2001年6月與湖北雙環簽訂第一個技術許可合同。?

      作為在中國應用的第一種干粉加壓氣流床煤氣化技術,不但給中國傳統的煤氣化帶來了先進的技術和全新的理念,同時也大大地促進了國內干粉氣流床技術的發展。

      2011年1月與惠生簽署商業技術協議,兩家公司在南京化工園區合作建設1000噸/天投煤量的下行水激冷氣化裝置。

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      AP干粉煤氣化工藝

      AP干粉煤氣化技術是國際領先的氣化技術,是干粉煤氣化技術的創建者和領航員。AP干粉煤氣化可以處理石油焦、無煙煤、煙煤、褐煤和生物質。氣化爐的操作壓力一般在4.0MPa,氣化溫度一般在1400~1700攝氏度。在此溫度壓力下,碳轉化率一般會超過99%,冷煤氣效率一般在80~83%。對于廢熱回收流程,合成氣的大部分顯熱可由合成氣冷卻器回收用來生產高壓或中壓蒸汽;如配合采用低水氣比催化劑的變化工藝,在變換單元消耗少量蒸汽即可保證變換深度要求,剩余大量蒸汽可送入全廠蒸汽管網,獲得可觀的經濟效益。

      AP干粉煤氣化廢鍋流程是當前工業應用經驗最豐富的干粉氣化技術。它的效率和工藝指標的先進性已經得到了驗證和認可,而且在線率也在不斷創造新的世界紀錄,大部分客戶已實現滿負荷、長周期、安全、穩定運轉。

      AP干粉煤氣化下行水激冷流程在煤種的適應性方面與市場上其它下行水激冷技術相似,特別適合處理有積垢傾向的煤種;由于其采用了殼牌廢鍋流程成熟的對置多燒嘴布置,氣化爐內流場分布合理,溫度場均勻,使得碳轉化率高,負荷調節靈活。同時采用經過工業驗證的豎管式水冷壁設計,氣化爐規模易于放大,能滿足大型項目的需求。

      根據不同的煤質特性以及用戶企業的不同生產需求和規劃,開發了下面3種不同爐型:

      廢鍋流程工藝流程如下:

      通過帶式輸送機從煤場取原煤,在磨煤與干煤系統中經過研磨和干燥后,然后通過“粉煤加壓與給料”(鎖斗)系統,在一定壓力下,送入氣化爐的煤燒嘴。

      粉煤在氣化爐中與蒸汽稀釋后的氧氣氣流發生反應,產生合成氣與(飛灰)渣。從氣化爐頂部出來的合成氣被經過濕洗的合成氣激冷到800~900℃,然后在合成氣冷卻器(廢鍋)中進一步冷卻。大部分渣在氣化爐底部以熔渣的形式從氣化爐出來,在渣(水)池中被激冷分散成小玻璃狀渣塊(大小平均約2~5mm)。

      合成氣所夾帶的飛灰在干法脫灰單元中由一個高溫高壓過濾器去除并通過灰鎖斗系統排出,經過氣提和冷卻后,飛灰送到存儲和處理設施去。

      基本上不含飛灰的合成氣最后進入濕洗單元,灰塵含量降至<1毫克/標準立方米,同時濕洗也將合成氣中鹵化物含量降至<<1ppmv。合成氣離開濕洗單元時達到水汽飽和,到氣化界區時溫度大約在160~175℃。

      在渣池中收集的渣通過鎖斗系統排放,通過撈渣鏈與水分離,再經過傳送帶輸送至界區外。通過帶有外部冷卻器的渣池水循環回路,移走渣池中吸收的熱量。

      為防止除渣與濕洗系統中的微量元素累積,兩個系統均配有污水排放。排放水先經過汽提脫除硫化氫及其它酸性氣體,并降低水中的氨到環境可以接受的水平,然后澄清,此過程稱為“初級水處理”。澄清池中的固體物經真空帶式過濾器分離,做成濕餅進行回收,送至原料煤場,并在“干燥”后加到磨煤機的進料中。通常廢水汽提塔尾氣被送至界區外的硫回收單元,放空氣被送至火炬系統。

      下行水激冷工藝流程如下:

      粉煤在氣化爐中與蒸汽稀釋后的氧氣氣流發生反應,產生合成氣與 (飛灰)渣。合成氣、飛灰和未完全反應的煤由氣化爐底部流出在下降管中被激冷。熔融渣在渣 (水)池中被激冷分散成小玻璃狀渣塊 (大小平均約2-5 mm)。另外,細的渣顆粒 (飛灰和飛渣)將通過激冷池,文丘里洗滌管和洗滌塔,以渣水形態被除去。

      激冷后的合成氣進入文丘里洗滌器和濕洗塔,使固體含量降低至1 mg/Nm3(干基)以下。大部分的鹵化物在激冷室被洗掉,文丘里洗滌器和洗滌塔如同一個鹵化物洗凈環節,將合成氣中鹵化物成分降至遠低于1 ppmv。被水飽和的合成氣在大約200-210°C的溫度下離開洗滌塔去界區。

      渣池中的渣通過鎖斗系統排出,通過撈渣鏈與水分離后,由皮帶傳送至界區外。

      為防止系統中的固體和微量元素累積除渣與濕洗系統中的微量元素累積,激冷和濕洗系統均配有污水排放。兩個系統的排放水先送入“污水處理工段”進行多級閃蒸并熱量回收。閃蒸氣冷卻后,進行氣液分離,酸性氣體送入界區外的硫回收單元進行處理。污水送入澄清池進行沉淀,最后固體物經臥式離心機分離,可做成濕餅進行回收。

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      AP干粉煤氣化的技術特點與運行優勢

      技術特點:

      AP干粉氣化爐有兩個獨特的特點:對置多燒嘴設計和豎管水冷壁設計。

      對置多燒嘴設計: 流場熱負荷均勻,峰值熱負荷低,保護水冷壁;掛渣均勻,熱疲勞低,熱損少;燒嘴磨損小,水冷壁壽命長;煤氧混合均勻,停留時間長,碳轉化率高;單爐氣化能力大,易于放大(4000噸/天單爐);負荷調節能力強(單燒嘴條件范圍是40%~120%)。

      豎管式水冷壁的設計:直管水冷壁,成熟技術,故障低,到現在沒出現重大故障;流程短換熱能力大,允許的換熱流程長,爐子的尺寸易于放大;氣化爐水冷壁的使用壽命保證25年;可在環形空間對水冷壁維修,無須拆出內件維修,周期短。

      運行優勢

      高安全性、高可靠性和在線率

      無論是給自己工廠還是第三方客戶,AP煤氣化都采用相同嚴格的HSSE設計標準。其位于湖南岳陽的工廠自2006年2月9日開車到2016年底實現了1100萬人工時無損失工時事故的驕人紀錄。

      近期成功開車實例和最新業績 :?

      • 2016年6月18日在金新化工公司一次開車成功,當天生產出合格的下游產品,第二天達到100%負荷運行。

      • 2015年9月在韓國西部電力工廠成功開車并達到全負荷。

      • 2014年12月, 殼牌氣化爐在越南HaniChemco化肥項目成功開車, 并在2015年4月成功完成性能考核。

      • 作為山西省旗艦煤化工項目的潞安集團百萬噸煤制油裝置,采用4臺全球最大日投煤量3200噸的氣化爐,已于2017年開車,現在全部4臺氣化爐均已滿負荷穩定運行。

      在過去的三年,AP干粉煤氣化技術的技術可靠性達到了96%。多臺氣化爐,在不同地域,運行不同煤種,面對不同工況與操作難度,這種平均高可靠性也反復驗證了殼牌氣化技術的高成熟度。

      煤種適應性寬,豐富的理論和實踐經驗

      AP干粉氣化裝置已成功處理國內上百種煤作為生產原料,涵蓋無煙煤到褐煤不同煤種(灰分6~36%,水分3.8~35%,灰熔點從1140~到大于1500℃)以及石油焦。

      由于AP掌握煤質對氣化影響基礎理論和經過實際驗證的數學模型,無需試燒即可對煤質進行氣化適應性的評價。目前,已經對國內用戶進行多輪培訓使其掌握運行訣竅,并提供專有煤質氣化特性分析模型給用戶用于日常生產。

      廢水少,渣灰可利用,環境友好

      廢鍋流程廢水排放量約為0.10噸/千標準立方米有效氣,只相當于國內干粉水激冷技術的1/8。而且飛灰和渣可作為建筑材料進行銷售和使用。保優勢將成為客戶帶來巨大的社會和環保效益。

      成熟的大規模工業應用

      多家AP干粉技術用戶已實現了連續運行百日常態化和全年累計運行三百日常態化,運行的可靠性和技術的成熟度已得到了業內的逐漸認可。豐富的運行經驗,以及不斷的改進和優化,保證了AP干粉煤氣化技術是風險最小,技術最成熟的干粉氣化技術。

      完善的設備維護和管理體系,豐富的煤化工裝置的運行管理經驗

      可幫助用戶建立科學的管理體系(先進風險及可靠性管理系統以及對設備維護),對于客戶縮短學習摸索的時間,設備可靠性的提高,并盡快實現高負荷長周期運行都將打下牢固的基礎。

      空氣產品公司干粉煤氣化技術應用業績

      自1993年在荷蘭建立第一套商業化干粉煤氣化IGCC裝置以來,AP干粉煤氣化技術已在全球建立了32套氣化爐,包括廢鍋流程和下行水激冷流程。

      ?AP干粉煤氣化技術是在中國應用的第一種干粉加壓氣流床煤氣化技術,給中國傳統的煤氣化帶來了先進的技術和全新的理念,大大地促進了國內干粉氣流床技術的發展。自2001年與湖北雙環簽訂第一個技術許可合同以來,AP干粉煤氣化技術至今已在中國簽訂了20個合同,包含27臺氣化爐,分別應用于合成氨、甲醇、制氫、烯烴以及費托油品等的生產。

      在海外,近幾年先后簽訂了韓國的IGCC項目,澳大利亞的化肥項目,越南兩套化肥項目,其中韓國和越南項目均已順利開車投入商業運行。

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