第40卷第3期化工技術(shù)與開發(fā)VoL.40 No.32011年3月Technology & Development of Chemical IndustryMar.2011淺談Shell煤氣化技術(shù)劉兵',巴淑麗2(1.鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院,鄭州,4000;2.重慶能源職業(yè)學(xué)院能源工程系,重慶,00040)摘要:隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,能源在社會(huì)中的戰(zhàn)略地位日益重要。煤氣化技術(shù)受到各國高度重視。在介紹能源結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,分析了常見煤氣化技術(shù),著重闡述了Shell氣化爐的工藝原理,技術(shù)特點(diǎn),開發(fā)現(xiàn)狀等,通過對Shell煤氣化技術(shù)的分析,論述了Shell氣化技術(shù)在我國的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞:煤氣化;Shell;技術(shù)特點(diǎn)中圖分類號:TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號:1671-9905(2011 )03-0022-04我國是一個(gè)多煤少油的國家，煤炭資源豐CO2和水蒸汽為氣化劑,在- -定溫度和壓力下,通富,原煤產(chǎn)量居世界第一位(-2。在我國.煤炭是發(fā)過不完全的燃燒過程，將煤中的固定碳轉(zhuǎn)化成可.電、化肥、甲醇等能源轉(zhuǎn)化工業(yè)的主要原料和燃燃性氣體(有效氣體成分CO、H2、CH及副產(chǎn)物料,煤炭的生產(chǎn)和消費(fèi)占-一次能源構(gòu)成的75%4。CO2、H0等)的過程%。然而人類對能源的需求快速增長,以化石燃料為目前新一代煤氣化工藝對煤種適應(yīng)性廣,氣代表的傳統(tǒng)能源日趨枯竭,使得能源供應(yīng)日益緊化壓力高,生產(chǎn)能力大,氣化效率高,污染少。具張51。同時(shí),能源利用過程中排放的污染物,如粉有代表性的有Texaco(德士古)水煤漿氣化工藝、塵、二氧化硫、氮氧化合物、碳?xì)浠衔?、有毒金GSP氣化技術(shù)、Shell(殼牌)氣化技術(shù)10。屬化合物、溫室氣體等,正在急劇破壞地球的生Texaco水煤漿加壓氣化爐是兩相并流型氣態(tài)平衡和人類自身的生存環(huán)境。化石燃料中煤的化爐,氧氣和煤漿通過特制的工藝噴嘴混合后噴儲(chǔ)量大、價(jià)格低廉、供應(yīng)穩(wěn)定,但直接燃煤帶來的入氣化爐,在爐內(nèi)水煤漿和氧氣發(fā)生不完全氧化嚴(yán)重環(huán)境污染是一個(gè)不容忽視的問題。因此,各還原反應(yīng)產(chǎn)生水煤氣,其反應(yīng)釋放的能量可維持國政府在考慮利用儲(chǔ)量豐富的煤炭資源時(shí),特別氣化爐在煤灰熔點(diǎn)溫度以上反應(yīng)以滿足液態(tài)排重視潔凈煤技術(shù)的研究與開發(fā)工作創(chuàng)。渣的需要。長期以來，我國煤炭綜合利用技術(shù)落后,煤GSP連續(xù)氣化爐是在高溫加壓條件下進(jìn)行炭利用率低下,主要以直接燃燒為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)在的,屬氣流床反應(yīng)器,幾根煤粉輸送管均布進(jìn)人排放的大氣污染物中,90%的SO2、85%的CO2、最外環(huán)隙,并在通道內(nèi)盤旋,使煤粉旋轉(zhuǎn)噴出。給70%的煙塵來自煤燃燒78)。因此,為提高煤炭綜煤管線末端與噴嘴頂端相切，在噴嘴外形成一個(gè)合利用率，緩解因煤炭利用所引起的環(huán)境污染問相當(dāng)均勻的煤粉層,與氣化介質(zhì)混合后在氣化室題，必須加強(qiáng)潔凈煤技術(shù)研究。煤氣化技術(shù)是煤中進(jìn)行氣化,反應(yīng)完后最終形成以CO、H2為主的炭潔凈技術(shù)轉(zhuǎn)化的核心技術(shù)之一,是發(fā)展煤化學(xué)煤氣進(jìn) 人激冷室。品(氨,甲醇,二甲醚等)、先進(jìn)IGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)Shell 煤氣化在高溫加壓條件下進(jìn)行,屬氣流系統(tǒng)、制氫、燃料電池等過程工業(yè)的基礎(chǔ)。床反應(yīng)器,煤粉、氧氣及水蒸汽并流進(jìn)入氣化爐,在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂1常見煤氣化技術(shù)比較解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過程。由于煤氣化就是以煤炭為原料,采用空氣、氧氣、氣化爐內(nèi)溫 度很高,在有氧存在的條件下,以燃中國煤化工基金項(xiàng)目:2009年鄭州大學(xué)研究生科學(xué)研究基金(編號A1101)HCNMHG作者簡介:劉兵(1984-),男,鄭州大學(xué)化工學(xué)院博士研究生,主要從事煤的怕伊收不斷允;比淑剛(1982-).女,重慶能源職業(yè)學(xué)院,講師,主要從事煤的沾凈技術(shù).設(shè)備節(jié)能與優(yōu)化等方面的研究收稿日期:2010-12-08第3期劉兵等:淺談Shell煤氣化技術(shù)23燒反應(yīng)為主;在氧氣反應(yīng)完后進(jìn)入到氣化反應(yīng)階段,最終形成以CO、H2為主的煤氣離開氣化爐。上述3種氣化方式均為不完全氧化還原反‘司一 你微間間一回的電國回應(yīng)生成粗合成氣,基本原理相同。不同之處在于Texaco采用水煤漿氣化，而GSP和Shell采用f圍2Shell煤氣化生產(chǎn)甲醇工藝圖10)煤粉氣化。3 Shell氣化技術(shù)及其工藝流程2 Shell氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3.1 Shell 氣化工藝流程1972年,Shell公司在阿姆斯特丹建立了原料煤被破碎并輸送到粉碎機(jī),正常情況下Koninkljke 研究實(shí)驗(yàn)室。1976年,- 一個(gè)8投煤量是傳統(tǒng)的磨煤機(jī)，磨煤機(jī)將煤研磨到適于高效氣6t的小型開發(fā)裝置在阿姆斯特丹運(yùn)轉(zhuǎn)。在1978~化的尺寸 (90%小于100 um)。研磨煤的同時(shí),使1983年間，約有21種煤在該裝置進(jìn)行了氣化試用加熱的惰性氣體流從系統(tǒng)內(nèi)帶走水蒸汽來進(jìn)驗(yàn)。1983 年,Shell公司在美國休斯頓建設(shè)了一套行干燥,氣流卷走的粉煤通過內(nèi)部篩分器在袋室日投煤量220~360 t的大型示范裝置11-13)。1988內(nèi)收集。適當(dāng)?shù)母稍飳o故障的煤排放和輸送非年,荷蘭采用Shell公司殼牌氣化爐，氣化裝置設(shè)常重要,并且可以提高裝置效率。經(jīng)過研磨和千計(jì)能力單爐日處理2000t煤。1989年,荷蘭發(fā)電燥的煤從磨煤和干燥系統(tǒng)排放到煤加壓和輸送局采用Shell氣化技術(shù)建設(shè)250MW整體煤氣化系統(tǒng)(鎖斗),然后加壓的煤通過相對的燒嘴輸送燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)(ICGCC)發(fā)電裝置4。迄今為到氣化爐氣化室,利用氧氣在氣化室內(nèi)進(jìn)行氣化止，殼牌共在中國簽訂了10多份煤氣化技術(shù)轉(zhuǎn)反應(yīng),如果需要緩沖蒸汽,通過相同的燒嘴噴人。讓協(xié)議。其中第~份轉(zhuǎn)讓協(xié)議用于在湖南省樂陽送入爐內(nèi)的煤粉氧氣及蒸汽在高溫加壓條件下市興建的煤氣化廠,該廠是由殼牌和中石化共同發(fā)生部分氧化反應(yīng),氣化爐頂部約1500C的高溫投資興建的合資企業(yè),日投煤量為2000t,為化肥煤氣與經(jīng)冷卻后的煤氣激冷至900%C左右進(jìn)人廢廠提供合成氣用生產(chǎn)原料!5)。殼牌國際研究有限熱鍋爐，經(jīng)回收熱量后的煤氣溫度降至350C進(jìn)公司向中國最大的煤炭企業(yè)神華集團(tuán)公司轉(zhuǎn)讓人除塵和濕式洗滌系統(tǒng)，處理后含塵量小于煤氣化技術(shù),該技術(shù)用于在內(nèi)蒙古建立的第一-座1 mg.m',溫度為150C的煤氣送后工序。煤液化廠T16);中國神華煤制油有限公司采用殼牌氣化爐由內(nèi)部帶氣化室的壓力容器組成,并煤氣化技術(shù)為其煤液化廠制取氫氣。內(nèi)蒙古鄂爾在2~4.5 MPa的壓力下運(yùn)行。氣化爐內(nèi)壁溫度由多斯市伊金霍洛旗興建的液化廠是中國第一家循環(huán)水通過膜式壁進(jìn)行控制，以產(chǎn)生飽和蒸汽。直接用煤生產(chǎn)油品的工廠m。河南永煤集團(tuán)采用膜式壁包圍氣化區(qū)域,氣化區(qū)域有兩個(gè)出口。氣Shell氣化爐用于生產(chǎn)甲醇。湖北雙環(huán)化工集團(tuán)利化區(qū)域底部的孔口用于除渣。頂部的出口允許夾帶飛灰的合成氣進(jìn)入激冷區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)熱合用我國豐富的煤炭資源,采用先進(jìn)的Shell煤氣化成氣利用“冷"(180~300C)無灰再循環(huán)氣體激冷,技術(shù),對合成氨原料線路進(jìn)行改造。以避免粗合成氣夾帶的融化或粘性飛灰顆粒的作為典型的潔凈煤技術(shù),Shell煤氣化得到結(jié)垢問題。90%以上的(CO+H2)粗煤氣,粗煤氣是合成氨,甲從洗滌塔排出的黑水在閃蒸槽進(jìn)行減壓閃醇,氫氣的原料。Shell煤氣化合成氨、甲醇簡易工蒸,閃蒸液再進(jìn)汽提塔汽提,經(jīng)初級處理后的灰藝流程圖見圖1、2。水送至界區(qū)外的污水處理裝置進(jìn)一步處理。 閃蒸氣及汽提氣送鍋爐作燃料氣。在氣化爐燃燒段產(chǎn)+空氣分離一CO.去深重生的高溫熔渣.流入氣化爐下部激冷室進(jìn)行激冷形成玻璃體流人銷斗后定期排放,排出的爐渣經(jīng)撈渣中國煤化工閃蒸槽及汽提塔.一[準(zhǔn)電元一[更E成NH,-一并| YHCNMHG循環(huán)泵升壓并冷卻后返回氣化爐底部激冷室。圄1 Shell 煤氣化生產(chǎn)合成氨工藝圖181Shell煤氣化典型流程圖見圖3。24化工技術(shù)與開發(fā)第40卷提高煤氣化的操作壓力,達(dá)到環(huán)保要求。作為目前最為先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一，,Shell 氣化技術(shù)具有顯著的優(yōu)點(diǎn):碳轉(zhuǎn)化率高,氧耗低.氣化溫度C門]高,單臺(tái)生產(chǎn)能力高。因此,Shell氣化技術(shù)可以在空很大程度上擺脫以上缺點(diǎn),充分利用各地煤炭資源，另外采用Shell技術(shù)可以大大改善環(huán)境。故Shell煤氣化技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于大型煤化工企業(yè),具有廣大的發(fā)展空間,并且隨著Shell煤氣化裝置投入運(yùn)行,可以推進(jìn)Shell煤氣化技術(shù)在我國.牛的推廣應(yīng)用,帶動(dòng)我因煤氣化技術(shù)研究的進(jìn)一步發(fā)展參考文獻(xiàn):[1]鄭楚 光.潔凈煤技術(shù)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社，圍3 Shell 煤氣化法的典型流程0]1996.[2] 石油: 中國經(jīng)濟(jì)最強(qiáng)烈的思念ht:/houston.china-3.2 Shell 氣化特點(diǎn)consulate.org/chn/xwgd/177721.htm.Shell公司開發(fā)的Shell 氣化工藝，是目前最[3]于涌 年,煤炭利用回顧與未來有效技術(shù)[J].煤化工,1994,(3):1-7.先進(jìn)的氣化工藝之一- ,實(shí)際生產(chǎn)操作表明,煤氣[4]韓景城.中國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題--中國的能源國化工藝指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，裝置運(yùn)行比較穩(wěn)定,情及國際比較形式[J].中國能源,2002,(6): 10-13.其主要特點(diǎn)如下:[5]中國石油安全現(xiàn)狀及對策分析ht:fzjhjishundegov.(1)采用干煤粉作為氣化原料,煤粉用氮?dú)鈉n/data/main.php? id=2343- 000048..輸送,操作安全;煤種適應(yīng)性廣泛;[6]許世森,張東亮 ,任永強(qiáng).大規(guī)模煤氣化技術(shù)[].北.(2)氣化溫度高,一般在1400~16009,碳轉(zhuǎn)京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.化率高;氧耗低,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用;[7]陳君球.朱大軍.煤炭氣化是實(shí)現(xiàn)中國媒體潔凈利用.(3)氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu),無耐火磚襯里;的重要途徑[J].動(dòng)力工程, 1997, 17(5):21-27.每臺(tái)氣化爐設(shè)有4~6個(gè)燒嘴,對生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)靈[8] 楊朗紅.利用國際 油氣資源改善我國能源結(jié)構(gòu)[].中國能源. 198.(11):12-16.活;[9Hal Turon,LB.,Long-tem security of energy supply(4)熱效率高,總的原料煤熱效率高達(dá)98%;and climate change [J ].Engergy policy ,2006 ,34:2232-對環(huán)境影響小。氣化過程無廢氣排放,系統(tǒng)排出2250.的熔渣和飛灰含碳低,可作為建筑材料,氣化污[10] 趙中友.整體煤氣化媒氣.熱電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能分水不含焦油、酚等污染物,易處理,需要時(shí)可以零析與優(yōu)化研究[D].大連:大連理工大學(xué).2008.排放。[11] Zhong Tang. Yang Wang. Effcient and environmentfriendly use of coal [J ].Fuel Processing Technology,4結(jié)語2000.62:137-141.我國的能源分布情況是:石油天然氣相對缺[12]陳廣智.SHELL,煤氣化技術(shù)在我國應(yīng)用的思考[J].煤炭加工與綜合利用.199.(6)04244.4乏,而煤炭資源豐富,并且在全國分布比較廣泛。[13] 馬軍.孫志淖Shell煤氣化技術(shù)及其在國內(nèi)的應(yīng)用在相當(dāng)一段時(shí)期,我國化肥工業(yè),由于生產(chǎn)工藝[].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2008.29(3):54-57.老化,合成氨生產(chǎn)用的原料煤,多是無煙塊煤,而[14] 鄭掀安 .黃元?jiǎng)P.淺談SHELL煤氣化技術(shù)在化工生產(chǎn)無煙塊煤主要分布在山西等少數(shù)省區(qū),這對于全中的應(yīng)用[].化肥設(shè)計(jì).1998 .36( ):6-10.國各地的大多數(shù)化肥廠來說，成本增高,同時(shí)由[15]中國煤化工P)的特點(diǎn)[J]煤化工，于機(jī)械化程度提高，粉煤率增加，塊煤減少,無煙.MYHC N M H G工程應(yīng)用[].化肥設(shè)煤利用率低。同時(shí)隨著生產(chǎn)不斷進(jìn)步,要求擴(kuò)大計(jì).2007.45(6):8-12.對煤種和顆粒的適應(yīng)范圍，增加單爐生產(chǎn)能力，[7] 張洪偉;殼障煤氣化技 術(shù)的應(yīng)用前景分析[]:電力環(huán)第3期劉兵等:淺談Shell煤氣化技術(shù)境保護(hù).2007.23(5):57-59.型水煤漿加壓氣《化的技術(shù)評價(jià)[J]. 化工技術(shù)與開[18] 任照彬.米甜甜. 路文學(xué).SHELL粉煤加壓氣化與新發(fā).2004,33(2):17-20.Research for Shell Coal Gasification TechnologyLIU Bing', BA Shu-li2(I. School of Chemical and Energy Engineering ,Zhengzhou University . Zhengzhou 45000 , Chinn;2. Department of Energy Engineering. Technology Institute of Chongqing Energy ,Chongqing 400040. China)Abstract: With the development of economic , energy was very important in society for strategic position. Coalgasification technology was very important for the entire world. In introducing the energy structurte , the commoncoal gasification technologies were analyzed. The process principle , technical feature, status for Shell coal gasi-fication stove , was mainly introduced. Through analyzed the shell coal gasification technology , the applicationprospects of shell coal gasification technology in China was discussed.Key words :coal gasification;Shell;echnical features(上接第45頁)Effects on Distribution of Soil Cadmium Using Photosynthetic BacteriaXIA0 Gen-Lin, BAI Hong-Juan, JIA Wan-Li(College of Chemical & Environment Engineering, Noth University of China, Taiyuan 030051, China)Abstract: The infuences of the distribution of soil cadmium in different soil physical and chemical factors us-ing the photosynthetic bacteria (Rhodobacter sphaeroides) were analyzed in this study. The results showed thatthe optimum conditions for infuencing the distibution of soil cadmium were pH7.0, temperature at 35? C andthe amount bacteria of 106/g soil. Under the optimal conditions，photosynthetic bacteria could reduce the con-tent of bioavailability of cadmium largely and increased the content of biological non-use of cadmium greatly.Therefore, photosynthetic bacteria could obviously change the content of various forms of soil cadmium, couldimprove the quality of crops. The result could provide the experimental basis for popularizing and applying theremediation technology of heavy metals polluted soils using the photosynthetic bacteria.Key words: photosynthetic bacteria; soil; cadmium; distribution(上接第51頁)Current Situation and Prospect of Dyeing Wastewater Treatment with NewMembrane Biological TechnologyLI Hao-fei, TIAN Xiao-ting, SONG Feng-min(Institute of Chemical and Environmental Science , Shaanxi University of Technology , Hanzhong 723001, China)Abstract : Membrane biological wastewater treatment method was a kind of method which applied membraneseparation technology to treat wastewater. Various new membra中國煤化Irinting and dyeingwastewater treatment was systematically introduced , their charaMHC N M H G analyzed. Accord-ing to the current research status of printing and dyeing wastewater , the development was prospected.Key words: printing and dyeing wastewater ; new membrane bioreactor