在煤化工行業(yè),化肥生產或精細化工生產過程中,半水煤氣中二氧化碳是一種副產品,也可以說是無效氣體,它的含量越低越好。因為二氧化碳偏高一是浪費蒸氣,二是增加消耗。
本人曾經在全國多家化肥廠進行過售后服務工作,服務過程中發(fā)現(xiàn)山西有一個廠家純燒山西塊煤,而二氧化碳含量卻在11%左右。看造氣爐設備配置比較先進、工藝操作比較合理,就是二氧化碳含量偏高。
通過詢問該廠領導和技術人員,并經本人細致觀察發(fā)現(xiàn)如下問題:
(1)減壓后蒸汽壓力不能低于
(2)認真查找設備方面問題,通過測量:氣柜進口船形管截面積小于煤氣總管截面積。氣柜工作壓力:第一節(jié)是360mmH2O柱,第二節(jié)是 560mmH2O柱(氣柜容積
針對這一問題,我們作一下計算便得知:二氧化碳每增加百分之一,噸氨消耗增加(3300/100×12/22.4)=
1.影響半水煤氣中二氧化碳生成的因素:
1.1 煤質對半水煤氣中二氧化碳含量的影響:
一般山西煤(晉城、陽泉)固定炭在72%左右、發(fā)熱量在6200大卡以上的塊煤,半水煤氣中二氧化碳含量在6.0%左右,即使是型煤氣化二氧化碳含量也能<9%。氣化層溫度在
1.2 氣化層溫度、氣化層高度對半水煤氣中二氧化碳的影響:
正常情況下氣化層溫度穩(wěn)定在T2溫度,即
1.3 氣化層高度:
①塊煤(山西)要求高度0.8~
②煤型(煤球、煤棒)0.5~
③劣質煤0.5~
1.4 蒸汽溫度對半水煤氣中二氧化碳的影響:
蒸汽溫度高低也是影響二氧化碳生成的因素,蒸汽溫度高(最高不能超過
1.5 系統(tǒng)阻力對半水煤氣中二氧化碳的影響:
系統(tǒng)阻力是指造氣爐出口至氣柜進口壓力,正常情況:第一節(jié)氣柜(1000m3)工作壓力不大于300mmH2O;二節(jié)氣柜(小于5000m3)工作壓力不大于380mmH2O;三節(jié)氣柜(大于5000m3)工作壓力不大于400mmH2O。
按常理說造氣系統(tǒng)阻力偏大一點,對提高蒸汽分解率是有利的。但是對提高單爐發(fā)氣量,降低噸氨消耗和降低半水煤氣中二氧化碳含量有一定難度。
系統(tǒng)阻力大,要想滿足后工段生產,首先要提高蒸汽入爐壓力,不提高減壓后蒸汽壓力,不論上、下吹調節(jié)手輪開多大,也滿足不了爐內的熱量平衡,造成入爐蒸汽總量偏少。因此,要想供足氣,又想降低半水煤氣中的二氧化碳含量,只有保持入爐蒸汽總量充足。要達到熱量平衡,所以就得提高減壓后入爐蒸汽壓力,關小上、下吹蒸汽調節(jié)手輪,這樣也可能是降低半水煤氣中二氧化碳含量一種有效辦法。
1.6 有效炭層對半水煤氣中二氧化碳的影響:現(xiàn)在對煤氣爐有三個要求:
①爐子總高達到爐子直徑的2.2∶1;
②水夾套高度要達到爐子直徑1∶:1;
③有效炭層,要達到爐子直徑0.95~1.0,因此要想提高造氣爐溫度,增加爐內蓄熱量,提高半水煤氣質量,降低二氧化碳含量,就必要增加有效炭層高度。
1.7 入爐蒸汽壓力對半水煤氣中二氧化碳含量的影響:
根據全國各廠家燒煤情況不同,入爐蒸汽壓力也不同。部分廠家生產水平比較高的入爐壓力是:
①塊煤(山西)一般是0.05~0.06MPa
②型煤(包括煤球、煤棒)0.065~0.075MPa
③半焦0.07~0.08MPa
④劣質煤0.08~0.1MPa
入爐壓力偏高,爐子穩(wěn)定,但氣體質量不好,入爐壓力偏低,氣體質量好一點,但爐子不能長期運行,所以要根據各自廠家實際情況,制定合理的入爐壓力,既能保證爐子能長期運行又能保證氣體質量的合格率。
1.8 吹凈回收時對二氧化碳含量的影響:
在吹凈的時候是一個循環(huán)的最后一個步序,這時爐內溫度也是最低時,回收氣中二氧化碳含量偏高,因此吹凈回收時間不宜過長,但也要根據各廠家上行煤氣管線與洗氣塔進口管線長短而定,在這只是說明一下。
1.9 晝夜溫差和南北方海平面高低及大氣層中空氣濃度,對二氧化碳含量影響:
在常溫下一個工程大氣壓,一個平方厘米空氣重即
2.影響半水煤氣中二氧化碳還原生成一氧化碳的因素:
2.1 溫度對二氧化碳的還原反應生成物組成的影響:
CO2+C→2CO是一個還原反應,同時又是一個吸熱反應,它不斷得到熱量才能提高其正反應的完全性,此反應不同溫度時,二氧化碳還原成一氧化碳的生成率不同:當在
2.2 溫度對二氧化碳還原反應速度的影響:
二氧化碳還原成一氧化碳的還原反應速度與還原層的溫度有很大的關系。通過試驗可知,不同溫度時,二氧化碳還原成一氧化碳的速度不同:當溫度在
2.3 壓力對二氧化碳還原反應的影響:
在不同壓力時,二氧化碳還原成一氧化碳的效果是不一樣。如在同樣的
2.4 不同燃料的二氧化碳還原反應速度:
在爐內的不同燃料,對于二氧化碳還原反應的速度和生成物的濃度都不同。在
綜上所述,二氧化碳偏高,一是受設備影響,二是受工藝影響,更重要是受系統(tǒng)阻力偏大影響。二氧化碳還原生成一氧化碳是在高溫低壓中進行的正反應。
因此,要千方百計降低二氧化碳的含量就要設備改造、工藝制定、優(yōu)化操作和降低系統(tǒng)阻力等多方面著手。降低二氧化碳含量,也就等于降低消耗,增加經濟效益,企業(yè)才能長期生存。