1. 生物质固定床气化过程
煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料.用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。
用蒸汽与氧气对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化,气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气,气化的主要设备是煤气发生炉,按煤在炉中的运动方式,气化方法可分为固定床(移动床)气化法、流化床气化法和气流床气化法。
国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法,煤气炉沿用 UCJ炉。
用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低,故在气体脱硫后要经过变换工序.使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳,再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去.原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。
2. 气固相催化反应固定床
软化固定床又称填充床反应器,装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固体物通常呈颗粒状,粒径2~15mm左右,堆积成一定高度(或厚度)的床层。床层静止不动,流体通过床层进行反应。它与流化床反应器及移动床反应器的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相催化反应,如氨合成塔、二氧化硫接触氧化器、烃类蒸汽转化炉等。
用于气固相或液固相非催化反应时,床层则填装固体反应物。
涓流床反应器也可归属于固定床反应器,气、液相并流向下通过床层,呈气液固相接触。
3. 固定床气化过程四个阶段
煤炭是当前我国绝对的主导能源,煤炭的清洁利用是提高煤炭综合利用效率、缓解相关环境污染问题的必由之途。
煤气化是实现煤炭清洁高效转化的重要途径,是高硫煤等劣质煤种的主要流向,能够有效缓解优质煤资源供求矛盾。
煤气化是通过氧气、水蒸气等气化剂,在高温条件下将煤炭转化为气体燃料或下游原料的过程。
其工艺流程主要是把经过适当处理的煤或煤焦送入气化炉内,通入气化剂,在一定温度和压力条件下,以一定的流动方式(固定床、流化床、气流床等),得到粗制水煤气,通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制一氧化碳气体。
煤气化的主要领域为传统、新型煤化工产业,其下游主要应用于合成氨、甲醇、乙二醇、烯烃、油品和天然气的制造,以及电力行业IGCC发电、制氢气等。 随着环保趋严,煤的清洁高效利用技术逐步受重视。煤气化技术作为煤炭清洁高效利用的重要基础和关键技术,在煤炭清洁转化过程中发挥至关重要的作用。
采用水煤浆气化技术替代固定床气化工艺,该技术运用多喷嘴(四喷嘴)水煤浆加压气化技术,操作连续性强,产品煤气压力高可省去后续气体压缩工段,碳转化率可达到98%以上。行行查,行业研究数据库(网站 http://www.hanghangcha.com)
4. 生物质固定床气化过程图
汽化炉是生物质气化设备的核心技术,大致可以分为固定床气化炉和流化床气化炉两大类。
固定式气化炉
定床式气化炉是将切碎的生物质原料通过炉顶加料口送入定床式气化炉,物料在炉内基本分层气化反应,反应产生的气体通过炉内的风扇排出。固定床气化炉的炉膛反应速度较慢,根据炉膛内气体的流动方向,可以把固定床气化炉划分为下吸式、上吸式、横吸式和开心心型。
以上是吸收式气化炉的应用实例。上吸式气化炉的气态一般都是固态,在运转过程中,物料自顶入,被上升的热气流干燥,排除水蒸气,干燥的物料下降,被气流加热分解,然后释放挥发性物质,剩下的炭在继续下降时与上升的CO2以及水蒸气发生反应,CO2和H2O等也可以是 CO和H2等,剩下的炭在底部进入的空气中被氧化,释放的热量为整个气化过程提供热源。
气体通过热解层和干化层后,把它携带的热量传给物料,用于物料的热分解和干燥,同时降低自身的温度,使炉子的热效率大大提高。上吸式气化炉热解层和干燥层对煤气有一定的过滤作用,因此煤气中仅含少量灰分,而与其它类型的煤气相比,这种煤气结构简单,易于加工制造,炉内阻力小。
气化炉的结构: 气化炉由下出灰口、冷却夹套、水冷排结构、炉体、快开上出灰口、进料口密封盖构成,其中,中上部为炉体,既作为待燃烧的秸杆料的装料仓,也作为燃烧室;炉体上端中心位置设置有进料口,进料口上设置有水封的进料口密封盖。 气化炉的中下部设置有水冷排结构,作为气化炉的燃烧炉排;水冷排结构以下的下炉体,设置有夹层的冷却夹套,冷却夹套内的水与水冷排结构的水相通,以水泵驱动循环。
5. 气固相固定床反应器
1、按物料相态分类 根据反应器内反应混合物的相态,把反应器分为均相和非均相反应器两大类。均相反应器是反应物料均匀地混合或溶解成为单一的气相或液相,又分为气相反应器和液相反应器。而非均相反应器则分为气—液相、气—固相、液—液相、液—固相和气-液-固相等反应器.
2、按反应器的结构分类按反应器结构心事形式的特征,可以分为釜式、管式、塔式、固定床和流化床等反应器。
3、按操作方法分类反应器按操作方法分类,可分为间歇式、半连续式和连续式三种。
4、根据温度条件和传热方式分类反应器根据温度条件可分为等温和非等温两种。根据传热方式又可分为绝热式、外热式和自然式。
6. 固定床连续气化工艺
一、指代不同
1、冶金焦:是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。
2、气化焦:指专用于生产煤气的焦炭。
二、用途不同
1、冶金焦:主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼,起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。
2、气化焦:主要用于固态排渣的固定床煤气发生炉内,作为气化原料,生产以CO和H2为可燃成分的煤气。
三、特点不同
1、冶金焦:在高炉炼铁、铸造化铁和固定床气化过程中,都要与二氧化碳、氧和水蒸气发生化学反应。由于焦与氧和水蒸气的反应有与二氧化碳的反应类似的规律,因此大多数国家都用焦炭与二氧化碳间的反应特性评定焦炭反应性。
2、气化焦:产生CO和H2的过程均是吸热反应,需要的热量由焦炭的氧化、燃烧提供,因此气化焦也是气化过程的热源。气化焦要求灰分低、灰熔点高、块度适当和均匀