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危险化工工艺及安全控制详解- 煤气化及煤化工新工艺

日期:2019-06-17 05:02
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摘要:煤气化是煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4、CO2等气体的过程。煤气化工艺主要包括水煤浆气化和粉煤气化。煤化工新工艺主要包括煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制甲烷气等工艺。

反应类型

放热反应

重点监控单元

煤气化炉

工艺简介

煤气化是煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生化学反应,将固体煤转化为含有COH2CH4CO2等气体的过程。煤气化工艺主要包括水煤浆气化和粉煤气化。煤化工新工艺主要包括煤制油、煤制烯烃、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制甲烷气等工艺。

工艺危险特点

煤气化工艺:

1) 煤粉制备或输送过程中煤粉泄漏,如遇明火或其它火源,可引起煤粉燃烧或爆炸;

2)气化反应时,氧煤比例失当,氧气量偏高,可能引发气化炉超温、爆炸;

3)煤气化工艺为高温、高压过程,气化炉的煤粉加料、灰渣出料及飞灰出料均为间歇操作,一旦阀门、管道或设备发生磨损或故障,极易发生工艺介质泄漏,引发火灾、爆炸事故;

(4)水冷壁循环冷却水流量低,可造成气化炉超温、爆炸;

(5)合成气氧含量高,导致后续除尘、洗涤工序发生爆炸;

6)停车时,如氧气继续进入气化炉,与炉内存留的可燃物相遇,可能引起设备内部爆炸。

煤化工新工艺:

(1)反应介质涉及甲醇等易燃液体,甲烷、乙烯、丙烯等易燃气体,具有燃爆危险性;

(2)反应过程多为高温、高压过程,易发生工艺介质泄漏,引发火灾、爆炸和CO中毒事故;

(3)反应过程可能形成爆炸性混合气体;

(4)多数煤化工新工艺反应速度快,放热量较大。

典型工艺

煤气化工艺:

粉煤气化工艺;

水煤浆气化工艺。

煤化工新工艺:

甲醇制烯烃工艺;

合成气制乙二醇工艺;

费-托合成油工艺;

煤制甲烷气等工艺;

甲醇脱水制二甲醚工艺。

重点监控工艺参数

煤气化工艺:

磨煤系统氧含量;氧煤比;水氧比;气化炉温度和压力;进料介质压力与流量;进料管线与气化炉压差;烧嘴冷却水流量、温度;渣池液位;反应段蒸汽产量;合成气中二氧化碳含量;合成气冷却器出口温度;气化炉环形空间温度;煤浆槽液位;激冷水流量、温度;氨冰机出口气体温度。

煤化工新工艺:

反应器温度和压力;料位;液位;进料介质温度、压力与流量;外取热器蒸汽温度与压力;风压和风温;烟气压力与温度;压降;H2/CO比;NO/ O2比;NO/ 醇比;H2、H2S、CO2含量;亚硝酸甲酯浓度。

安全控制的基本要求

煤气化工艺:

磨煤系统氧含量控制与联锁;水氧比控制;氧煤比控制与联锁;烧嘴冷却水温度和流量的报警联锁;防倒流压差联锁;进料介质压力联锁;渣池液位控制与联锁;事故进料紧急切断阀;气化炉环形空间温度联锁;合成气冷却器出口温度联锁;气化炉压力控制与报警;有毒气体回收及处理系统;激冷水流量与温度报警联锁;紧急冷却系统;安全泄放系统;可燃和有毒气体检测报警装置;双电源供电等。

煤化工新工艺:

反应器温度、压力报警与联锁;进料介质流量控制与联锁;反应系统紧急切断进料联锁;料位控制回路;液位控制回路;H2/CO比例控制与联锁;NO/O2比例控制与联锁;外取热器蒸汽热水泵联锁;主风流量联锁;可燃和有毒气体检测报警装置;紧急冷却系统;安全泄放系统。

宜采用的控制方式

煤气化工艺:

将氧煤比、进料介质压力、粉煤流量与气化炉进料系统设立联锁,联锁动作后,局部紧急切断进料,并自动吹扫;将氧气总管与气化炉压差、渣池液位、合成气冷却器出口温度、气化炉环形空间温度与气化炉进料系统、紧急泄压系统、紧急吹扫系统形成联锁关系,设立紧急停车系统;气化、锁斗、黑水处理、耐硫变换、低温甲醇洗、甲烷化等各系统之间设置紧急切断阀;设置煤浆管线高温联锁;设置激冷室低液位停车联锁;设置激冷室出口原料气高低温报警与联锁;设置烧嘴冷却水流量低停车联锁;设置锁斗系统高压联锁;设置气化炉排水高温联锁;粗合成气流量报警与联锁。

安全设施,包括安全阀、防爆膜、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断阀等。

煤化工新工艺:

将进料流量、外取热蒸汽流量、外取热蒸汽包液位、H2/CO比例与反应器进料系统设立联锁关系,一旦发生异常工况启动联锁,紧急切断所有进料,开启事故蒸汽阀或氮气阀,迅速置换反应器内物料,并将反应器进行冷却、降温。

安全设施,包括安全阀、防爆膜、紧急切断阀及紧急排放系统等。