关于对德士古气化工艺技术分析

摘要：对于德士古水煤浆气化工艺在生产过程中所出现的问题，我们一直都在努力改善。以下是我根据多年累积的经验针对德士古气化工艺技术所做的分析。

关键词：德士古 气化工艺 改造 分析 水煤浆

一、气化工艺的特点

（一）流程特点

在德士古气化工艺中，气化炉是一个立式圆筒形的。上面是气化室，内里衬有耐火材料。水煤浆先和氧气进行混合，然后一起进到气化室。在高温熔渣条件下，煤、蒸汽和氧气反应产生的煤气与熔渣一起流向下方，用水对其喷淋后进入辐射式冷却器中进行冷却操作。煤气与熔渣分离后先对其降温然后出气化炉。煤气去到净化工段，或者是出气化炉以后先去到对流式冷却器然后再进入净化工段。而熔渣经过急冷操作后也从底部出气化器，在灰渣处理设备中被集中进行处理。气化器下部的温度比上部低，所以下面没有耐火的衬里，由于不经过冷却因此会产生高压蒸汽。通常，德士古气化炉的外径约为3m，高有4.5m，在4.5MPa的操作压力下，每小时的煤处理量达80吨。

在净化系统中，粗煤气被水洗净化以后，出来的清洁煤气为中热值的合成气。只需要进行脱硫不必除去二氧化碳就可以作为燃气使用。之所以在燃烧以前就进行脱除硫化氢的操作是因为燃烧之前的脱硫工艺比较成熟，并且压力高、体积小，所得的副产品有更好的市场。而实际上，在其他的煤气净化工艺中，都需要在脱除硫化氢的同时也对二氧化碳进行脱除操作，这是考虑到二氧化碳的存在对工艺的影响。

由于工艺的原料是水煤浆，因此还另有一套制备水煤浆的系统，此处就不再赘述了。水煤浆进料与干粉进料相比，减小了系统的压力，系统的运行安全性更高。

（二）装置的特点

在气化器的上面，温度高达1650摄氏度，比灰熔点还要高。然后煤气在200到360摄氏度左右出气化炉。对于装置的压力，用于中间试验的气化炉压力较小，在2.7MPa到8.3MPa之间，而一般的工业装置，在用煤气制取合成氨时气化时的压力都在8.3MPa到10MPa之间，合成甲醇的气化压力也在6MPa与7MPa之间。

二、工艺的优点和缺点

（一）优点

原料的来源广泛便利，可用褐煤和烟煤或煤粉来制成水煤浆，并且无特殊的浓度要求；所使用的气化炉有着较流化床或是别的气流床更高的生产能力；所得的产品气中不含焦油或是酚类等物质，排灰中也没有碳。

（二）缺点

由于在制备水煤浆时需要不停的搅拌使其混合均匀，因此煤浆制备系统中的搅拌设备容易被磨损，这增加了设备的维修费用；由于反应需要吸热，因此用氧作气化剂来提供热量，而煤气中含有较多的二氧化碳，为了将反应的效率以及系统的安全性尽量提高，氧气和煤的比例需严格控制好。

三、所做的试验

1978年时联邦德国建立了日处理量为200吨的示范厂，对13个煤种进行了试验；同时期，我国陕西也建立了每日可以处理24吨煤量的化肥研究所；20世纪90年代，我国鲁南、渭河等化肥厂还有上海焦化总厂也引进了德士古气化装置来生产民用燃气。煤的气化工艺技术在长时间的研究下已经日趋成熟与完善，相关的问题也在逐一的被解决。

德士古水煤浆气化工艺采用的水煤浆进料方式，将提高系统压力这一操作变得十分容易，在我国所引进的气化工艺中，也是较早的一种。发展到现在，已有了10多年的时间。在我国，对其了解得比较深的是合成气业，不仅设备的操作熟练，其国产化率也非常高，所需的造价投资也较少。然而，德士古气化炉的不足之处也与水煤浆有关。水煤浆中所含的水占有40%，在气化时会大量的吸热。为了减少气化炉中的热量损失，保持热平衡，需要使用耐火砖进行保温操作。因此，耐火砖需要抵抗高温的侵蚀，而效果较好的耐火砖价格昂贵，这就直接增加了工艺的经济投入。而为了延长气化炉的使用寿命，里面的操作温度需要低于1400摄氏度，因此所用原料煤的灰分以及灰熔点都受到了限制。如果所用煤的变质程度低，那么其高含水量就会影响到煤浆的浓度，造成高的氧耗与煤耗。年产3Mt制油厂的能耗与使用干粉进料的壳牌气化炉总能耗相差有1.74Mt。这些相悖于国家提出的节约资源、绿色化工的理念。

四、分析结果

要想让这些不足得到改善，首先要对预混效果进行改进，这点可以通过水煤浆的多喷嘴对喷来实现。预混效果得到改进了，碳转化率就能得到提高。另外，还应该将水煤浆中所含可燃物的含量提高，这点可以参考多元料浆的做法。

而耐火砖这个问题的解决，可以做的比较有限。例如在熔渣出口等局部易受高温侵害的地方使用水冷膜壁来加强抵抗效果；或是以渣抗渣等来达到延长耐火砖寿命的目的。使用气流床气化炉需要将氧与煤或者氧与碳的比例控制好，在氧、碳比例固定时，氧量的增加会带来负荷的增加。而炉温的升高或降低取决于碳氧比例的改变。水煤浆的气化过程中大量的水蒸气的存在，使得我们只能靠提高氧的用量来提高气化炉的温度。过低的氧量会导致气化炉的温度过低从而使得灰度增加，而氧量过高也会导致过高的炉温，熔渣的强度就会偏低，耐火砖因此需要承受更高温度的侵蚀。

结束语

德士古水煤浆气化工艺采用了水煤浆进料以后，出现的问题主要有两个：用来平衡气化炉中热量平衡所用的耐火砖增加的经济投入以及氧含量的失控所带来的后果。氧含量的控制需要我们随时都对其进行密切的关注，而耐火砖这个问题的解决办法虽然不多，但通过使用水冷膜壁以及以渣抗渣的方法还是有很大收效的。而且我相信，通过我们的不懈钻研以及坚持，煤气化工艺技术一定会取得更大的进步，出现的问题也会一一找到解决之法。

参考文献：

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