酒泉职业技术学院毕业论文（设计）2008 级石油化工生产技术专业题目：浅述鲁奇炉造气工艺毕业时间：2011年6月学生姓名：***指导教师：**班级：2008石化（2）班二〇一一年四月二十日酒泉职业技术学院2011 届各专业毕业论文成绩评定表说明：1．以上各栏必须按要求逐项填写。

2．此表附于毕业论文(设计)封面之后。

浅述鲁奇炉造气工艺摘要本文总结了加压气化装置的改进和管理经验。

事实表明，随着工艺的不断改进和生产管理水平的提高，鲁奇加压气化工艺用于贫瘦煤的气化是可行的。

新疆庆华集团隶属于中国庆华集团，是新疆第一个经国家核准的煤制天然气项目。

新疆庆华集团依托丰富的煤炭资源和水资源，于2009年3月落户伊犁，并以“庆华速度”建成新疆庆华煤化工循环经济工业园，该园区总占地面积达10000多亩，计划总投资278亿元，建设项目包括：年产55亿立方米煤制天然气项目、60万吨煤焦油加氢项目、合成氨项目、综合利用热电厂项目、粉煤灰制砖项目和年产200万吨粉煤灰制水泥项目。

整个煤制天然气项目建成投产后，每年需煤炭2100万吨，每年可实现销售收入160亿元，利税26亿元。

关键词：气化炉的发展，造气系统，煤气冷却，安全防范一、概述（一）简述我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力。

由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。

目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。

随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。

传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说的“三高一低”。

随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。

煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。

由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。

煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。

煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展。

随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。

煤气化所产生的合成气，成为氮肥（主要是尿素）、甲醇、二甲醚、醋酸等过去主要依赖石油化工产品的主要原料，该技术途径也成为国内目前煤化工所上的主要项目。

煤气化除了投资比较小的常压固定床以外，粉煤加压气化（以壳牌和GSP 为主要代表）、水煤浆加压气化（以德士古为主要代表）成为众多厂家引进国外节能环保的主要首选技术。

（二）鲁奇加压气化工艺发展前景展望对于鲁奇加压气化工艺今后的发展，我们认为应在以下几方面予以重视：重视原料煤制备，确保气化用煤质量；进一步改进气化炉排灰系统，实现长周期运行；改进布煤器和搅拌器的结构和材质，延长使用寿命；适当扩大配套空分装置能力，气化炉氧耗高时不至于影响煤气产量；加强煤焦油等付产品的综合利用。

鲁奇加压气化技术在我国已得到了较好的发展，目前有两套煤制氨装置，三套城市煤气装置。

原料煤由褐煤扩大到贫瘦煤和长烟煤，对优质煤和高灰份的劣质煤都有很好的适应性。

我们相信鲁奇加压气化工艺将在我国的煤化工行业获得更广泛的应用。

二、煤加压气化技术简述（一）煤加压气化的主要优势气化效率高，碳转化率可高达98~99%，煤气中CO+H2（即有效气体成分）可达80%~90%。

气化压力高，水煤浆加压气化炉压力可达8.5MPa，粉煤加压气化炉压力可达4MPa，有利于实现装置的大型化，与其他先进技术联合使用，可以省去合成气的压缩机，降低能耗。

气化温度高，水煤浆加压气化炉温度可达1200~1500℃，粉煤加压气化炉温度可达1300~1700℃，GSP技术据说最高可达1900℃或以上。

气化温度高，煤中的有机物质分解气化彻底，降低污染，同时扩大了煤种的适应范围。

目前，我国普遍采用的煤加压气化技术是水煤浆加压气化和粉煤加压气化，二者各有特点，主要有：1．气化压力由于原料进料方式的不同，一般情况下，粉煤加压气化的压力没有水煤浆加压气化的压力高。

2．气化温度由于炉内向火面的结构不同，水煤浆气化炉由于使用耐火砖形式，气化温度相对不能太高，这在一定程度上限制了煤种的适用范围。

3．水煤浆气化由于要将原料制成煤浆，因此要求原料煤具有稳定的成浆性能，当然，由于气化温度的限制，煤的灰熔点也不能太高。

4．粉煤气化由于是干粉供应，因此对原料煤的水分有一定的要求，而壳牌粉煤气化使用的废热锅炉冷却合成气，用于制氢和制合成氨时，在一氧化碳变换系统中，还要重新加入蒸汽，部分抵消了气化过程中的优势。

5．水煤浆由于需要将液体原料（含高浓度的固体煤粉）通过工艺烧嘴进行雾化，工作条件非常恶劣，因此，烧嘴的连续使用寿命制约了整个气化炉的连续运行周期。

6．气化效率壳牌粉煤气化中需要用废热锅炉和过滤器，同时要用到循环气对气化炉出口合成气进行激冷，流程相对复杂，投资较大；因此，在选择工艺路线时，要考虑投资、煤种、效益等多方面因素，任何一种工艺技术，都不是十全十美的，均存在需要改进的地方。

北京达立科科技有限公司、清华大学、山西丰喜肥业集团共同开发的水煤浆分级气化技术（也称之为“非熔渣-熔渣”煤气化技术），就是对传统水煤浆加压气化技术的一次有效改进，取得了很好的效果（详细论述见下文），该技术于2007年12月6日通过了中石化协会组织的专家鉴定。

本文作者全程参与了该项目的开发过程，从方案选取、专利申请、气化炉型结构确定、工艺烧嘴的设计及配置、二次补氧烧嘴的设计、配置等方面均提供了建议，并得到了有效实施。

同时为该工艺技术配套提供了专用的工艺烧嘴和二次补氧烧嘴，为该工艺技术的工业实施做出了重要的贡献。

（二）气化炉的优化操作气化炉的运行有以下主要控制指标：灰锁温度；气化炉出口温度；煤气成份；H2O/O2的调整。

灰锁温度间接反映火层的高度，温度升高说明火层偏低，灰层薄容易烧坏篦子；该温度偏低说明火层高，气化反应时间缩短，煤气质量和产气量都会下降，应加快排灰速度。

气化炉出口温度同样为火层高度的间接反映，该温度升高证明火层偏上，容易烧坏搅拌器，必须降负荷生产。

通过上下两个温度的控制，可以有效地控制火层，建立良好的工况。

如果两个温度发生异常，出现“双高”，且灰中有残碳存在，说明火层偏烧，局部反应状况不好。

此时，观察夹套耗水量，判断是否漏水，另一方面如果较长时间处于低负荷运行，应将气化炉负荷提到60%以上，低负荷下容易引起炉篦布气不均匀。

提高气化炉负荷的另一原因是高负荷下可以减弱漏水产生的影响。

气化炉出口组份反映气化反应的状况，在气化炉上下温度和H2O/O2一定时，煤气组份是相对稳定的。

如果CO2升高，反映气化反应不好，可能由以下原因造成：①火层高，②干馏层结焦的干扰，③炉内漏水，④火层偏烧等。

H2O/O2的调整是重要的操作之一，主要依照灰的结渣情况和煤气成分进行调节。

固态排渣要求有适度的结渣，灰细灰粗都会造成炉篦子不下灰，H2O/O2的调整首先要满足排灰的要求。

煤气中的CO2含量反映了反应状况好坏，正常情况下CO2升高，说明H2O/O2偏高，CO2偏低说明H2O/O2低，反应温度高，容易发生结渣。

如果炉内有漏水现象存在，要防止发生H2O/O2调整偏低的现象。

因为漏水干扰气化反应，引起煤气中CO2升高，按正常情况调整H2O/O2势必会发生偏低的现象，严重时造成炉内大量结渣。

（三）气化炉的事故处理气化炉操作不正常时，应首先考虑气化炉的安全。

煤气中的CO2和氧含量是重要的安全指标，CO2≥40 %、O2>0.4 %，应作气化炉停炉处理。

气化炉发生以下故障，应考虑停车：①加煤系统故障，炉内严重缺煤；此时极容易烧透，氧气一旦穿入煤气中就会发生过氧爆炸。

②长时间不能排灰，火层严重上移，气化炉出口温度超标；③炉内严重漏水，夹套耗水明显增大，煤气中CO2明显偏高；④搅拌器长时间停转，干馏层对气化反应产生明显的影响。

三、造气系统（一）加压气化原理1．物理化学基础冷却煤气净化图1 气化进料图2．煤气化化学反应压力下煤的气化在高温下受氧、水蒸汽、二氧化碳的作用，各种反应如下：碳与氧的反应：（1）C+O2=CO2+408.8MJ（2）2C+O2=2CO +246.4MJ（3）CO2+C=2CO -162.4MJ（4）2CO+O2=2CO2 +570.24MJ碳与水蒸汽的反应：（5）C+H2O=CO+H2-118.8MJ（6）C+2H2O=CO2+2H2-75.2MJ（7）CO+H2O=CO2+H2+42.9MJ甲烷生成反应：（8）C+2H2=CH4+87.38MJ（9）CO+3H2=CH4+H2O +206.2MJ（10）2CO+2H2=CH4+CO2+274.4MJ3．加压气化工艺流程工艺流程图如下：工艺流程图2 加压气化工艺流程图工艺流程简述：碎煤加压气化装置由气化炉及加煤煤锁和排灰灰锁组成，煤锁和灰锁均直接与气化炉相联接。

装置运行时，煤经由自动操作的煤锁加入气化炉，入炉煤从煤斗通过溜槽由液压系统控制充入煤锁中。

煤斗的容量可供四小时用，它装有料位测量装置。

装满煤之后，对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。

在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。

这一过程实施既可用自动控制，也可使用手动操作。

用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气鼓风机送往燃料气管网。

减压后，留在煤锁中的少部分煤气，用气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉蓖喷入，在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热。

在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触。

在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉蓖排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。

灰锁也进行充压、卸压的循环。

灰锁拥有可编程控电子程序器，也可手动操作。

充压用过热蒸汽来完成。

喷射器抽出。

经煤尘旋风分离器除去煤尘后排入大气。

为了进行泄压，灰锁接有一个灰锁膨胀冷凝器，其中充有来自循环冷却水系统的水。

逸出的蒸汽在水中冷凝并排至排灰系统。

气化所需蒸汽的一部分在气化炉的夹套内产生，从而减少了中压蒸汽的需求。

为此向气化炉夹套中加入中压锅炉给水，气化炉中产生的蒸汽经汽／液分离器送往气化剂系统，蒸汽／氧气在此按比例混合好喷射入气化炉。

离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分。