二.流化床煤气化法(Fluidized-bed Coal Gasification Process)
1.Winkler(温克勒)法
1922年由德国Winkler博士研究成功,1925年在BASF公司实验。在低压、815~980℃下用氧和蒸汽气化﹤9.5mm烟煤、次烟煤或褐煤。典型工业炉Φ5.5×23m,投煤量1000t/d。日、德、前南、西、印、土曾用它生产合成氨,是唯一工业化的流化床气化炉,曾建有63台。后经英国戴维动力煤气公司(Davy Powergas)改进,将压力提高到1.1 MPa。
2.HTW(高温Winkler)法
德国莱茵褐煤公司(Rheinische Braunkohlenwerke AG)开发,经中试后在德国Ville/Berreinrath 炼油厂建立720t/d煤处理量的示范装置,所得35000~37000m3/h合成气用于制甲醇。它在1.1MPa压力和1100℃下气化褐煤,氧耗0.53t/t,汽耗0.24t/t,碳转化率45%,CO+H287.2%。
3.ГИАП法 亦为Winkler炉的改进。
是常压900~920℃用蒸汽富氧空气气化﹤10mm褐煤,工业炉能力25000~30000m3/h合成气量。国内上世纪50年代吉化及兰化自前苏联引进,均为ГИАП-4型炉,气体带出燃料量大,炉渣含15%~25%,带出物中含28%~30%,每立方米CO+H2耗燃料0.87kg,汽0.45kg,氧0.294kg,电90kWh。
4.恩德粉煤气化法
它也是Winkler炉的变种,是朝鲜咸镜北道恩德郡七七化工厂改进后的炉子取消炉蓖改为喷嘴切线方向往炉内送风,采取热回流方式降低带出物,并将废热锅炉设在旋风分离器之后。一般在近常压(1.4kPa)、950℃下用富氧空气(或氧)与蒸汽气化褐煤、弱粘结性煤及长焰煤。国内景德镇焦化煤气总厂用此法生产燃料气,兰化集团、长山化肥厂、淮南化肥厂用于制氨。
5.Battelle-Carbide (联合碳化物公司巴特尔研究所)法
上世纪60年代开发,1976~1978年在美国西杰弗逊市建25t/d中试炉,由上部燃烧炉和下部气化炉组成。在0.8 MPa压力、930~980℃温度下将干灰与空气和补充的﹤100目煤形成聚灰后循环入气化炉,用预热蒸汽气化制中热值煤气。
6.CO2受体法
美国固本煤炭公司开发,将褐煤或次烟煤在1.0 MPa压力及815℃下用蒸汽脱挥发份后气化成代用天然气。气化炉由CaO吸收CO2或CaCO3放出热量供气化,CaCO3与半焦入再生塔鼓入空气使半焦燃烧,温度升到1050℃后分解成CaO后循环使用。曾建有Φ1.0m投煤量27t/d中试炉,1977年后停止研究。
7.COGAS法
美国FMC公司的子公司COGAS开发公司研究开发,为一多段干馏、单段气化并加一燃烧炉,在常压下用蒸汽气化,三段干馏温度分别为315℃、425℃和540℃,气化炉870℃,燃烧炉1930℃,用空气与蒸汽气化。曾在英国建有中试装置,炉径Φ2.1m,投煤量45t/d,用于制代用天然气。
8.Esso CAFB法
埃索公司开发的化学活化流化床法,1966年在英国进行小试,1975年由美国Foster Wheeler(福斯特•惠勒)公司在圣比尼托市建示范装置,投煤量288t/d。在常压下用空气蒸汽气化,气化炉870℃,再生炉1040℃,进料煤中添加CaCO3,生产低热值煤气供发电用。
9.Exxon(埃克松)催化法
由Exxon公司开发的在3.5MPa及630~700℃下以KOH为催化剂,蒸汽气化褐煤、次烟煤或烟煤,煤粒度﹤8目,低温高压利于甲烷生成,脱酸性气后分离出纯甲烷,而CO2、H2及残CH4混合气循环返回。在荷兰鹿特丹港建有示范装置,生产管道天然气,投煤量100t/d。
10.Hoffman(霍夫曼)法
由霍夫曼•金威尔逊公司开发的常压至7MPa压力700℃下用预热蒸汽气化粉煤,以K2CO3(或Na2CO3)+镍催化剂制甲烷,进行过中试,成本低于鲁奇法,煤耗低,无轻油或焦油生成。
11.Hygas法
美国芝加哥煤气工艺研究所开发,1976年建成中试装置,投煤量75t/d,炉径1.7m,用油煤浆在7~10MPa下加氢裂解煤制合成管道气。40~100目煤粉干燥后配成30%~45%油煤浆。第一段300~550℃低温干馏,第二段750~800℃加氢裂解,第三段950~1000℃加氢成半焦,第四段半焦在1010℃进行变换反应,蒸汽与氧逆向入炉,氧耗0.253t/t,蒸汽耗1.05t/t,冷煤气效率88.3%,CO+H2含量57%。
1 2.Synthane(合成烷烃)法
由匹兹堡能源技术中心(PETC)开发,中试炉在布鲁斯顿,炉径Φ1.5m,投煤量70t/d,在7.0MPa及980℃下气化﹤0.84mm美国西部煤用于制合成管道气。氧耗0.351t/t,汽耗0.75t/t,碳转化率65%~80%,冷煤气效率79.5%。1976年7月开始实验。
13.U-GAS(公用煤气)法
美国芝加哥煤气工艺研究所开发,1974年建中试装置,炉径Φ1.2m,投煤量15t/d,在常压到0.6MPa,980~1040℃下用氧及蒸汽气化﹤6.4mm西肯塔基9号煤,停留时间45~60min,流化速度0.6~0.9m/s时氧耗3.4t/t,汽耗1t/t,有效组分CO+H2为75.7%,制得中热值煤气。若用空气蒸汽气化伊利诺伊6号煤,空气量2.8~3.3t/t,汽耗0.4~0.6t/t,有效组分CO+H2为37.1%,制得低热值煤气。此法为Hygas改进,将一级反应器聚结灰渣改为三级二段加氢气化反应器,干灰排渣。我国上海焦化公司曾引进该技术,但始终未正常运转。
14.Westinghouse(西屋)法
西屋电气公司开发的中压单段流化床气化法,中试装置建在宾州Waltz Hill,投煤量15t/d,在1.0~1.5MPa及965~1150℃下用氧及蒸汽气化﹤5mm匹兹堡9号煤,碳转化率90%~99%,氧耗1.04t/t,汽耗1.04t/t,有效组分CO+H2 78.8%,曾打算在宾州Bearerdale建厂生产甲醇及西弗吉尼亚Marion生产燃料供发电用,仅进行了可行性研究。
15.Hydrane (加氢烷烃化)法
摩根城能源技术中心(METC)开发,仅进行过小试,1978年即停止。在7.0MPa及990℃下二段加氢,上段20%煤中碳转化为甲烷,下段呈流化态半焦加氢分解,用于制合成管道气。
16.Trigas (三床循环)法
由美国烟煤研究公司(BCR)开发,进行过投煤量1.2t/d小试。在1.6MPa压力下用空气气化次烟煤或烟煤,三段床层温度分别为315~650℃、925~1090℃和1150℃,有效组分CO+H2 50%,冷煤气效率88%。后又在宾州Homer建成投煤量120t/d 中试装置,系熔渣式流化床气化炉。
17.CFB(循环流化床)法 由德国Lurgi(鲁奇)公司开发,小试规模Φ200mm炉,中试先后建投煤量50kg/h和500kg/h(炉径700mm)两套装置。可用高硫煤、高灰煤、褐煤、烟煤、洗煤滤渣、石油焦、树皮、泥炭、牛粪等为原料在常压以空气、蒸汽+氧、CO2+O2为氧化剂处理﹤4~5mm原料,在1050℃下气体停留时间4~6s,线速1~4m/s制取燃料气。在奥地利、德国、美国及法国建有工业装置,所产燃料气用于发电,迄今尚未用于制合成气。
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