PDF《西门子在线分析系统在岳阳中石化壳牌煤气化工艺 中的应用》

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2007 Kunming ・1 论文编号:E070924002 西门子在线分析系统在岳阳中石化壳牌煤气化工艺 中的应用 The Appliance of the Online Analyzer System on the Shell Coal Gas Process of Yueyang (西门子(中国)有限公司,北京) 刘永斌 摘要:简单介绍了岳阳中石化壳牌煤气化有限公司煤气化工艺,并论述了西门子在线分析仪和预 处理系统在Shell煤气化工艺的应用.

关键词:壳牌煤气化工艺;

在线分析系统 Abstract: Briefly introduced the Shell coal gas process of Yueyang Sinopec & Shell coal gas limited company , and introduced the appliance of the online analyzer system on the shell coal gas process. Key Words: Shell coal gas process;

online analyzer system

1 项目简介 岳阳中石化壳牌煤气化有限公司于

2001 年11 月由中国 石油化工股份公司与壳牌公司合资建立,中外双方各占 50% 的股份.该公司董事会于

2003 年6月20 日通过了最终的投 资决定,项目投资总额为 11.33 亿元人民币,计划

2005 年底 建成投产.该项目利用壳牌公司煤气化技术将煤转换为合成 气,替代中国石化股份公司巴陵分公司化肥装置目前的生产 原料-石脑油,日处理煤炭能力为 2000t,该项目的煤气化装 置如图

1 所示. 该项目使用西门子 OXYMAT 6F 测量样气中氧的含量;

使用西门子 ULTRAMAT 6F 红外分析仪测量合成气中 CO 的 含量;

使用 MAXUM Ⅱ测量炉气组成. 图1岳阳中石化壳牌煤气化装置图

2 控制系统构成 在线分析系统包括采样系统、预处理系统、标定系统、在 线分析仪、分析小屋或分机柜及其公用工程.如图

2 所示: 现场工艺管线采样系统预处理系统在线分析仪仪表标定分析小屋回收系统 系统公用工程 图2在线分析系统组成图 为了保证现场工艺要求,同时满足分析仪表对样品气体 的要求,采样系统要求所取样品是有代表性的样品;

样品预 处理系统要除去样品中对分析仪有害的成分,并提供稳定流 量和压力的样品,确保分析仪长期稳定运行、分析准确;

分 析小屋有别于土建分析室,小屋提供有仪器工作所需的载气、 样品气、标准气、仪表空气、供电、信号电缆和预处理系统 Automation Expert Meeting

2007 Kunming 2・ 等公用工程,并采用防震、防静电、防尘、屏蔽、抗干扰等措 施,还可根据需要安装联锁报警系统,为仪表提供了良好的操作 运行环境,增强了系统的可靠性,确保仪表的安全正常运行.

3 系统完成的功能 3.1 Shell 煤气化工艺简介 目前,Shell 煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均 采用废锅流程,简略流程如图

3 所示.原煤先行破碎研磨成煤 粉及干燥处理,再用氮气送入贮罐,贮罐内的煤粉与氧气和 蒸汽一起送进气化炉的燃烧器.上述过程所用的氧气和氮 气,均由一套低漏空气分离装置产生.喷入的煤粉、氧气和 蒸汽地混合体,使气化炉维持在 1400-1600℃的温度范围内 运作.这个运行温度使煤炭所含的灰份熔化并漏到气化炉底 部,变成一种玻璃状不可漏滤的炉渣而排出,这个温度亦防 止形成不合需要的有毒热解副产物,例如苯酚和多环芳香 烃. 煤炭与氧气发生反应,按下列一般化学方程式合成气: 2CH+O2 => 2CO+H2,产生的合成气,用循环气体骤冷作局 部冷却,然后进入一个合成气冷却器作进一步冷却,同时产 生高压蒸汽.从气化炉出来的合成气流中所携带的少量灰份 颗粒,在一个旋风分离器或陶瓷过滤器中分离除去,并再循 环返回气化炉,以确保碳转化率达到 99%以上.离开气化工 艺的合成气含有 80-83%的原煤能量它被成为冷煤气效率,由 气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽,含有另外的 14-16%的能 量.相比之下,以水煤浆为原料的气化工艺的煤气效率大约 为74-77%.煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物,再气化过程 中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮,以及氨及氰化氨、 氰化氢及硫化羰(COS)被催化转化为氮及硫化氢、卤素和氨 经水洗去除.水洗过的合成气中所含的剩余硫化物,在一个 克劳斯(Claus)装置中,由酸盐溶剂吸收并转化为元素硫.该 克劳斯装置能够回收 95%的硫,然后再经过壳牌克劳斯尾气 处理装置作进一步处理的克劳斯尾气,实际上能达到完全回 收硫的效果 (超过 99%) . 图3Shell 煤气化工艺流程 3.2 Shell 煤气化工艺在线分析系统 结合 Shell 煤气化工艺的特点和测量要求,在线分析仪测 量点主要集中在三个工段:磨煤和干燥,除灰,湿洗. 3.2.1 磨煤和干燥 在Shell 磨煤和干燥阶段,由于煤粉有爆炸的危险,所以 整个过程用氮气密封和输送.同时要求用氧分析仪监测氮气 中的氧气含量,用红外分析仪监测氮气中的 CO 含量.该测 量点的样品气压力较低,温度较高,并含有大量的粉尘和水 分,对在线分析系统的要求较高.西门子公司针对样气的特 点,采用水洗方案处理样品气,此方案既可以提供动力源, 可以降温并除去样品气中的气态水和粉尘,大大节省预处理 系统投资.西门子 0XYMAT