總第141期2006年第3期安徽化工31淮南煤用于德士古水煤漿加壓氣化技術研究陳政(安徽淮化集團有限公司技術開發(fā)處,淮南232038)摘要:概述了德士古水煤漿加壓氣化的局限性,介紹了淮化在高灰熔點淮南煤氣化方面的研究成果關鍵詞:德士古;氣化;高灰熔點中圖分類號:TQ546.2文獻標識碼:A文章編號:1008-553X(2006)03-031-031德士古水煤漿加壓氣化技術現(xiàn)狀定運行的要求。但多年來運行經(jīng)驗也顯示:德士古水煤德士古氣化工藝是1978年推出的世界上第二代煤漿氣化技術存在嚴重的缺陷,就是對原料煤灰熔融性的氣化工藝,裝置采用濕法進料系統(tǒng),煤與水研磨成漿后苛刻要求。為了保證德士古水煤漿氣化爐的高效運行用泵送入氣化爐。與干法進料系統(tǒng)相比,濕法進料工藝陜西渭河和山東魯南都分別調(diào)整了原料煤種類,如陜西簡單,安全可靠,進料靈活性高。其技術特點是對煤種的渭河由原先設計的黃陵煤改用華亭煤,山東魯南由“七適應性較寬,對煤的活性沒有嚴格的限制,但對煤的灰五”煤改燒混配洗精煤。熔點有一定的要求(一般要低于1400℃);單爐生產(chǎn)能力安徽淮化集團是多年從事煤化工生產(chǎn)和開發(fā)的綜大;碳轉化率高,達96%-98%,生產(chǎn)廢水中不含焦油、酚合性企業(yè),近年來淮化集團技術人員對淮南煤及義馬等污染物;煤氣質(zhì)量好,有效氣(CO+H)高達80%左右,華亭煤煤質(zhì)指標進行了分析研究,提出了利用配煤技術甲烷含量低,適宜做合成氣。該工藝為了增加液渣的流及添加助熔劑技術,對淮南煤在德士古氣化爐上部分或動性,實現(xiàn)液態(tài)排渣,均采用1400℃左右的高溫操作全部應用,進行了多次試驗,獲得了一定的經(jīng)驗及成果。上世紀末國內(nèi)魯南、上海、渭河、淮南等廠家引進2研究內(nèi)容德士古氣化工藝,并相繼建成投產(chǎn)運行,積累了較豐富2.1淮南煤煤質(zhì)指標的生產(chǎn)操作經(jīng)驗,已經(jīng)達到了長周期、高負荷、安全、穩(wěn)淮南煤田是全國十大煤田之一,煤炭遠景貯量444收稿日期:200601-12作者簡介:陳政(1968-),男,安徽淮南人,工程師,現(xiàn)在安徽淮化集團有限公司技術開發(fā)處工作,0554-6875974,13866304026,zheng5974@163.com4]靳通收,喬俊茶,靳軍,等合成化學J,1997,5(4):399-4017] Jurgens U. The routine determination of hydantoin in urine by5]范富龍,楊士英,易臘庚,等.從乙醛酸鈣合成苯基乙內(nèi)酰脲化HPLC using an automatic colums witching techniques. J Chro-合物J化學世界,1994,35(8):418-422matography,1983,275(2):335343.□6 Kanegafuchi. Chem. Industry, Co Ltd. Brit, 1 572316[P1, 1980The Synthesis of 5-(P-hydroxyphenyl)Hdantoin by"One-Pot"MethodZHANG He-mao', ZHANG Rong-fang, JIANG Jun-shu(1. Chemical Industry School of Anhui Province, Anqing 240026; 2. Bengbu Jianghuai Wheel limited Company PhysicsChemistry Room, Bengbu 233010; 3. National Agriculture Vice-processing中國煤化工 . enter, Hefei230022Abstract: Under acidic condition, 5-(P-hydroxyphenyl )hydantion wasCN MH Gon of glyoxylic acidphenol, uren and so on as a raw material, in the presence of methanol as catalyst. The effects of the reaction conditions onthe yield was found by the orthogonal design test method. Receiving rate of 5-(P-hydroxyphenyl) hydantion is 81. 1% byglyoxalic acid. Purity above 99.5Key words: " one-pot"method; 5-(P-hydroxyphenyl) hydantion; glyoxalic acid; synthesis總第141期2006年第3期安徽化工表1淮南煤煤質(zhì)指標(wt全水份%灰份%揮發(fā)份低位發(fā)熱量MJ/Kg全硫%真密度gcm3哈式可磨磷%20.5-23.555-750.01-0.05氫%氮%氧%氟ppr灰熔融性HT58-643.8-4.20.9-126.5-8.00.01-0.03150-240>1500>1500>1500煤灰成分%TONa. o53.0-58.02.5-4.530.0-34.01.2-3.00.6-1.81.2-1.80.8-1.50.3-0.80.5-1.2表2義馬煤、華亭煤煤質(zhì)指標(wt工業(yè)分析%元素分析煤種熱值全水份灰份揮發(fā)份C義馬煤8.225ppm華亭煤8912.310.4219ppm27.0灰份分析灰熔點℃煤種MgcFeoAl,O3SiO義馬煤983.7750.911481293華亭煤6.246.7828.0151.6124812541256億噸,探明貯量300億噸(-1200米以上),保有儲量153研究表明:煤灰熔融溫度與煤灰中礦物組成和化學億噸?；茨厦簝α空既A東地區(qū)一半,是山東、江蘇兩省總成份有關。一般煤灰中的主要化學成份是SiO、ALO3和。2003年淮南礦區(qū)總生產(chǎn)煤炭3500萬噸,2004年全re3O3、TiO2、CaO、MgO、SO3、NaO、K0O等,煤灰中酸性氧年開采煤炭3800萬噸?；茨厦豪梅绞街饕前l(fā)電和化物AlO3和TiO2始終起提高煤灰熔融溫度的作用,堿直接燃燒,化工用煤比例極小,利用方式粗放,效率低,性氧化物中的CaO、FeO3一般有降低煤灰熔融溫度作造成了嚴重的環(huán)境污染和能源浪費。用,而SiO2含量與煤灰熔融溫度的關系不明確。在復雜淮南煤以氣煤和1β3焦煤為主,煤質(zhì)屬中等揮發(fā)的煤灰體系中,CaO、Fe2O3(特別是在弱還原性氣氛下的分,特低硫,特低磷,高熱值,粘結性好,可曆性好,碳含F(xiàn)eO)與SiO、AO3等組分易生成低熔點化合物,從而降量高,是一種優(yōu)質(zhì)的動力煤和化工原料煤(表υ)。由于?低煤灰熔融溫度,改善粘溫特性,如 Cao-sio-AlO3體煤的灰熔點高(1500℃以上),灰份高(29%),在煤化工系,當它們適當配比時,其熔點僅為1200℃。的應用上受到限制。高灰份就要求氣化爐設計復雜的排2.3配煤研究渣系統(tǒng),高灰熔點為了滿足液態(tài)排渣要求,氣化爐爐壁從煤灰熔融性角度岀發(fā),參照無機硅酸鹽化學和熔必須耐高溫1π00℃左右,目前淮化的德士古氣化爐耐高鹽化學理論,通過配煤或添加某些礦物,將淮南煤灰分溫1360℃,現(xiàn)有的耐火材料無法滿足1π00℃的高溫。因的化學成份調(diào)整在適當范圍內(nèi),來降低淮南煤或混合煤此,現(xiàn)有的煤氣化技術方案不能滿足淮南煤的要求,必須的煤灰熔融溫度,改善灰渣的粘溫特性,做到既降低煤在氣化爐原料和排渣、灰水系統(tǒng)設計上進行全新的構想?；胰廴跍囟?又不增加或僅少量增加灰渣總量,使其適2.2義馬煤、華亭煤煤質(zhì)指標用于德士古氣化裝置。因此我們提出了以下兩種方案從表Ⅰ、表2看:表Ⅰ淮南煤煤灰化學成份以SiO2其目的都是為了改變煤灰組成,從而改善煤灰粘溫特和A2O3為主,二者總計占灰份的83%-92%。表2義馬性,降低灰熔點,達到在德士古爐部分或全部氣化高灰煤和華亭煤的煤灰化學成份SiO2也高,50%以上,但其熔點淮南中國煤化工灰熔點低,可見SiO對提高灰熔點沒有影響。三種煤2.3.1配CNMHGAl2O3含量相當,而CaO、Fe2O3含量淮南煤比義馬、華亭選擇CaO、Fe2O3含量高,AlO3、TiO2含量低的煤種煤低的多,可見這兩種物質(zhì)對灰熔點的影響很大,所以我與淮南煤配合,使配煤灰中CaO、Fe2O3比例增加,而們就設想通過添加CaO、Fe3O3等物質(zhì)來使煤灰份達到或A2O3、TiO2比例有所下降,從而達到調(diào)整煤灰份,改善煤接近義馬、華亭煤灰份指標,從而降低煤灰熔融溫度粘溫特性,降低灰熔點目的。用配煤工藝將20%的淮南陳政:淮南煤用于德士古水煤漿加壓氣化技術研究33煤直接用于德士古水煤漿加壓氣化,該方案實驗室論證在氣化高灰熔點煤時,為了灰渣能夠順利流出反應可器,往氣化爐內(nèi)加入大量石灰石來降低煤的灰熔點,增2.3.2添加助熔劑工藝加煤灰的流動性。這種鈣的增加超岀了洗滌水系統(tǒng)所要通過添加caCO3、Fe2O3等礦物質(zhì),使其煤灰中求的鈣的范圍,增加了系統(tǒng)的鈣離子含量,破壞了水系CaO、FeO3比例增加,而AO3、TiO2比例有所下降,從而統(tǒng)的離子平衡。為此在黑水進入沉降槽時,設計水軟化達到調(diào)整煤灰份,降低灰熔點目的。在助熔劑選擇上,由裝置。如上圖所示:真空閃蒸冷凝液(流量控制)先與氨于Feω3原料倛應、價格問題,我們選擇易于接受的石灰(控制流量)混和,混和后的水流又與C2(控制流量)混石CaCO3。表3是淮南煤在不同碳酸鈣添加比例下煤灰和,NH3和CO2的增加摩爾量一樣,這三種物質(zhì)混和的熔點情況。水流為碳酸氬銨,進入碳酸氫銨制備罐,最后在流量控表3在助熔劑不同添加比例下的淮南煤灰熔點制下進入沉降槽,在沉降槽中與黑水中鈣離子反應,生CaO/灰0.00.170.230.300.40成碳酸鈣沉淀,在沉降槽底部聚集排岀界外,從而使灰DT>15001354132912301201水在返回系統(tǒng)時鈣離子濃度達到規(guī)定的要求?；胰埸cST>15001390135912931219(℃)HT>150013981373132213133研究的必要性及意義>15001423141813591343在全球經(jīng)濟迅速發(fā)展的今天,石油供需矛盾日益突從表3可以看出,隨著CaCO3添加比例的增加,煤出,我國石油進囗依存度越來越高,已嚴重威脅到我國灰熔點呈降低趨勢,可見助熔劑達到一定比例后高灰熔能源安全和經(jīng)濟建設。尋求新的替代能源勢在必行,目點淮南煤應用于德士古氣化爐是可能的。前只有通過煤炭液化,合成燃料甲醇、燃料二甲醚途徑以上兩種工藝雖然在一定程度上能解決淮南煤氣才可能得到解決,這些技術的核心都必須首先解決煤的化問題,但必然帶來系統(tǒng)渣含量的增加和系統(tǒng)鈣離子含氣化問題,尤其要解決高灰熔點煤的氣化問題。量增加。渣總量增加,可以通過縮短排渣時間和增大鎖改變傳統(tǒng)的利用方式,發(fā)展先進潔凈煤技術已成為斗體積解決。而系統(tǒng)鈣離子的增加將導致系統(tǒng)pH值增我國煤化工、工業(yè)燃氣及電力工業(yè)技術升級的重大關鍵高和管道中碳酸鈣的聚集,最終導致系統(tǒng)堵塞、停車。為性技術。而將儲量豐富的高灰熔點煤排除在外的煤氣化此我們設想在渣水工號添加水軟化裝置,使灰水在返回技術具有極大的局限性,高灰熔點煤氣化技術才是真正系統(tǒng)前,其中鈣離子以碳酸鈣形式沉淀下來,流程簡圖意義上的先進煤氣化技術。如下用高灰熔點淮南煤直接作為德士古水煤漿加壓氣化原料煤至今在國內(nèi)外仍是空白。高灰熔點煤作為我國類煤的代表,其儲量約占我國煤炭儲量的50%,在我真空閃蒸靜態(tài)混利靜態(tài)混和器NHHCO國能源消費結構中具有舉足輕重的作用。解決其氣化技冷凝液備罐術難題,不僅解決淮南煤化工基地建設瓶頸問題,而且無水氨真空閃蒸黑水沉對我國能源結構調(diào)整,環(huán)境污染治理,拓展延伸煤化工產(chǎn)業(yè)鏈,煤炭資源綜合利用等方面都具有重要的指導意Caco義和示范作用?？诔恋硗馀臫echnology-Research for Texaco Pressurization Gasification of Huainan Coal SlurryCHEN Zhen(Anhui Huainan Chemical Group Co.Ltd Company, Huainan 232038, China)Abstract The article describes the limitation of Texaco pressurized gasificagasification of Huainan coal with high ash fusion temperatureH中國煤化工 the research result forCNMHGKey words: Texaco; gasification; high ash fusion temperature