“双气头”多联产洁净煤示范项目奠基

<正>气化煤气和热解煤气共重整制合成气多联产技术,简称"双气头"多联产技术,是我国自主创新的煤基多联产节能减排创新技术。2009年8月11日,"双气头"多联产洁净煤示范项目在山西忻州禹王煤化工循环经济园区奠基。该项目以醇醚燃料和电力为最终产品,设计能力1 000t/a醇醚燃料,总投资2 863万元。     

不同煤气化过程的FT合成油-电多联产模拟计算

设计并模拟了以Shell, GSP, Texaco煤气化为气头的FT合成油-电多联产系统,考察了三者的系统特性. 结果表明,在入炉煤量为1000 t/h的条件下,其合成油(包括柴油、石脑油和LPG)产量分别为318.56, 318.42和285.79 t/h,但FT合成96%的CO转化率使其发电量均不足以满足系统自身的用电,尾气发电仅相当于回收了原料煤热值近2%的能量. 以Shell技术为气头的多联产系统具有最高的系统热效率(47.65%),Texaco技术为气头的多联产系统具有最低的系统热效率,比前者低6.5%左右. 3种方案捕获的CO2分别相当于回收了进入系统全部碳含量的58.69%, 58.65%, 59.55%.     

双气头多联产中试装置的流程设计研究

为了综合利用气化煤气与焦炉煤气,拟建一座"双气头"多联产中试装置以进行研究.分析了多联产系统研究的特殊需求,由此产生了中试装置设计的主要原则;探讨了中试装置的单元技术方案,并在此基础上设计了一套中试规模的"双气头"多联产系统工艺流程;最后借助ASPENplus模拟软件对年产597 t甲醇的中试装置进行了计算,得到了系统的特性参数.设计方案和数据将为中试装置提供初步参考依据.     

双气头多联产系统的Aspen Plus实现及工艺过程优化(Ⅰ) 模拟流程的建立及验证

通过流程模拟对煤基多联产系统进行过程优化是一种低成本、高效率的研究方法。通过稳态流程模拟软件Aspen Plus建立了二甲醚和电力为主要目标产品并副产甲醇的煤基多联产系统流程。采用气化煤气与焦炉煤气混合气作为气头,以达到利用焦炉煤气中高浓度甲烷、下一步工艺调整氢碳比并实现温室气体减排的目的。模拟流程中包括了空分、煤气化及净化、CH4/CO2重整、产品合成、燃气轮机联合循环发电等多联产系统中的5个主要工艺单元,涉及化学反应的CH4/CO2重整单元和二甲醚合成单元通过嵌入包含特定反应动力学参数的动力学子程序进行模拟。多联产系统综合考虑了化学反应的动力学和热力学,系统总体及各工艺单元物料、能量衡算一致,各个单元模拟数据与文献实验数据吻合。在建立流程的基础上,计算比较了热值加和效率与当量发电效率,发现考虑能量品质的当量发电效率更适合联产液体燃料和电能的多联产系统的评价。     

“双气头”甲醇-电多联产系统的设计与优化

为使焦炉煤气得到有效利用,设计了基于气化煤气与焦炉煤气的“双气头”多联产工艺流程,建立了系统配置最优化判据,计算发现在分流比为0.802时,低位热值效率具有最大值为48.7％.借助Aspen Plus和GT Pro模拟软件设计了年产12～32万t甲醇和274～ 496 MW电力等不同等级规模的多联产系统,并对系统整体性能和单元过程操作参数等方面进行了分析与讨论,通过模拟得到的最佳低位热值效率与系统配置最优化判据得到的数据十分吻合.     

气体膜分离技术在煤清洁化利用中的应用

归纳分析了燃煤电厂减排CO2的途径,以煤气化为核心的多联产系统具有提高燃煤利用效率和减排CO2的最大潜力。CO2的分离是未来零排放火电厂所面临的主要挑战之一,在CO2的各分离技术中,膜分离法对电厂效率影响最小。无机膜在涉及高温的分离过程中具有有机高分子膜所无法比拟的优势,为使回收的CO2达到理想的纯度,一方面应开发性能更好的无机膜材料,另一方面还应把膜法和其它有关分离技术进行优化集成。     

不同工艺路线FT合成油-电多联产模拟计算

设计并模拟了以Shell煤气化为气头的FT合成油-电多联产串联型和并联型案例,研究了不同工艺路线的系统特性. 结果表明,在CO总转化率0.96、摩尔比H2/CO=1.5的条件下,串联型多联产具有最多的合成油产量,分别为柴油205.2、石脑油73.24及液化石油气(LPG) 40.12 t/h,但发电量不足以满足自身用电消耗;并联型多联产随合成气分流比降低,合成油产量下降而发电量大幅上升,但系统热效率降低,分别为47.55%(FT-100), 46.85%(FT-75)及44.98%(FT-25). 3种方案的C捕集率分别为58.7%(FT-100), 44%(FT-75)和14.7%(FT-25).     

双气头多联产中醇醚燃料合成流程的经济评价

采用Aspen Icarus Process Evahator(Aspen IPE)软件对双气头多联产流程中关键工艺段--洁净气化煤气/焦炉煤气合成醇醚燃料单元进行了经济评价,以估算多联产系统中化工产品生产部分的经济性.经济评估计算以焦炭产能5 000 t/a的焦化厂为例,原料气按照气化煤气/焦炉煤气体积比1∶1进行输入,化学品合成工艺按一步法合成二甲醚(386 t/a),副产甲醇(242t/a).应用Aspen IPE软件计算该流程的投资费用、操作费用和利润率,并在此基础上分析了原料和产品价格变化对该项目经济性的影响.     

甲醇醋酸联产系统中碳的高效回收与利用

介绍了兖矿国泰化工有限公司甲醇醋酸联产装置存在的问题,并综合考虑碳的高效循环利用,对甲醇脱碳系统和固定层连续富氧造气工艺安全性进行了技术改进与优化,对生产装置各工序所产出的CO2气通过处理后回收利用,形成CO2高效循环利用的多联产系统。改造后CO2纯度提高,醋酸生产规模提升到30万t/a。     

日用玻璃原料与燃料对CO2减排影响的研究

从玻璃原料和燃料两方面论述了日用玻璃生产中CO2的来源和减排措施.宜在原料方面采取控制日用玻璃配合料气体率、添加活性原料、加大碎玻璃掺入量;燃料优选焦炉煤气和天然气,限制发生炉煤气的使用,建议推广使用富氧燃烧技术等有效措施,有利于大幅降低CO2排放,同时分析了CO2减排效果.     

Combining coal gasification, natural gas reforming, and solid oxide fuel cells for efficient polygeneration with CO2 capture and sequestration

Several polygeneration process systems are presented which convert natural gas and coal to gasoline, diesel, methanol, and electricity. By using solid oxide fuel cells as the primary electricity generator, the presented systems improve upon a recently introduced concept by which natural gas is reformed inside the radiant cooler of a gasifier. Simulations and techno-economic analyses performed for a wide range of process configurations and market conditions show that this strategy results in significant efficiency and profitability improvements when CO₂ capture and sequestration are employed. Market considerations for this analysis include variations in purchase prices of the coal and natural gas, sale prices of the products, and CO₂ emission tax rates.     

气和煤生产乙二醇合成气的原料路线选择探讨

介绍天然气转化和气煤联产氢碳互补制乙二醇合成气的工艺原理。对天然气部分氧化和气煤联产乙二醇合成气的工艺流程、原料消耗、CO2排放、动力消耗、投资、经济性进行比较。提出气煤联产和天然气部分氧化都是可行的乙二醇合成气生产路线。气煤联产有氢碳互补作用,水煤气无需变换,天然气消耗和氧耗低;天然气部分氧化流程简单、投资省、CO2排放少。经济比较,两种原料路线相差不大。     

用于油田注气的燃煤电站锅炉烟气处理工艺分析

将燃煤电厂锅炉产生的烟气经处理后注入油井既能提高原油采收率,同时还可以实现CO2温室气体的减排,因而具有经济和社会的双重效益。利用电厂燃煤锅炉烟气的关键在于烟气的净化处理工艺,本文针对注入烟道气和CO2气两种情况,对烟气处理技术路线进行了分析。对注入烟道气的情况,推荐采用非选择性催化烟气脱硝除氧 石灰石湿法脱硫 静电或袋式除尘 冷冻或吸附干燥处理工艺流程,同时,烟道气的输送采用高压管道输送方式。对注入CO2气的情况,推荐采用非选择性催化烟气脱硝除氧 石灰石湿法脱硫 静电或袋式除尘 化学溶剂吸收法CO2分离 冷冻或吸附法CO2干燥 氨制冷法CO2液化处理工艺流程,同时,CO2的输送可以采用管道输送或罐车运送方式。     

烟煤水煤气气化炉运行的可行性分析

烟煤水煤气气化炉是将双火层煤气发生炉的气化原理用于水煤气气化的一种炉型。介绍了双火层气化炉的炉型规格、供气形式和半水煤气组成;从煤气中CO2和CH4含量、气化炉反应温度、蒸汽量的调整等方面分析了烟煤水煤气气化炉生产运行的可行性;介绍了烟煤水煤气气化炉的结构形式和工艺流程;计算了原料煤成本的经济效益,结果表明,4万t/a合成氨装置每年可节约原料煤费用1160万元,20万t/a甲醇装置每年可节约原料煤费用6960万元。     

一种煤基多联产碳循环系统的设计及评价

将高密度三塔式循环流化床(TBCFB)应用于串并联综合型多联产系统,提出一种基于碳循环的流程与参数共优化的煤基多联产系统,促进低阶煤资源的高质高效转化。碳循环体现在两方面,一是系统以热解煤气循环作为热解气氛,提高了焦油产率,实现低阶煤高质化转化;二是在TBCFB使用富氧燃烧,提高了烟气中二氧化碳浓度,将烟气替代氮气直接用于燃气轮机发电工质,减少了氮气消耗。利用Aspen Plus对全系统进行模拟,对多联产系统进行物料、能量和?衡算,研究未反应合成气循环比和烟气注入量对过程的影响;以能量利用效率为优化目标,对煤基多联产碳循环系统的操作条件寻优。结果表明,动力单元注入气体使用烟气时,煤基多联产碳循环系统的能量利用效率达49.7%,高于用氮气作为热解气氛的传统煤基多联产系统,相比传统的单产系统,煤基多联产系统的能量可节约13%,对于年处理30万吨煤的系统,折合减少二氧化碳排放量为14.9万吨/年。     

使用Aspen Plus模拟煤与生物质共气化制费托油

使用流程模拟软件Aspen Plus,对煤与生物质裂解共气化合成气一次通过制费托油(FTL)和CO2收集和储存(CBTL-OT-CCS)过程进行物料衡算和模拟.通过对模拟的数据分析发现:生物质占原料比增加可以有效降低温室气体的排放;F-T反应器中催化剂的选择对产物分布有规律性的影响;探讨了CO2零排放的情况.     

煤种对煤与天然气共气化过程的影响

以移动床为反应器,进行煤与天然气共气化热态模拟实验,对无烟煤、瘦煤、肥煤与焦炭进行了对比研究,考察了煤种在不同喷吹参数H2O/CH4/O2时对高温火焰区温度、合成气有效成分H2+CO和H2/CO、以及CH4与水蒸汽转化率的影响. 结果表明,相对于焦炭,煤为原料时,高温火焰区温度略高,粗合成气有效成分H2+CO体积含量较高,且H2/CO更接近于热力学平衡值. 通过不同煤种的实验,可以直接制备H2/CO在1~2之间可调、有效成分H2+CO体积含量大于92%、残留CH4小于2%的粗合成气,CH4转化率超过90%,水蒸汽转化率高达75%. 煤种中高灰分含量有利于煤与天然气共气化过程.     

利用“外燃式高温煅烧碳酸盐矿物质旋窑”实现窑尾废气CO2减排及脱硫的技术

随着以CO2为首的温室气体排放量急剧增加，全球气候变暖等环境问题日益严峻。在此背景下，分析了目前水泥窑减排CO2的技术措施及应用情况，介绍了外燃式高温煅烧碳酸盐矿物质旋窑技术，分析了该技术及相关装备的研究开发过程。重点介绍了利用“外燃式高温煅烧碳酸盐矿物质旋窑”实现窑尾废气CO2减排及脱硫的技术方案及原理，该技术虽还没有在水泥行业得以实际生产应用，但可在水泥窑减排CO2方面提供有益的参考。