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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:2019-07-27 08:59
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摘要:煤氣化是煤在特定的設備內,在一定溫度及壓力下使煤與氣化劑(如蒸汽/空氣或氧氣等)發生化學反應,將固體煤轉化爲含有CO、H2、CH4、CO2等氣體的過程。煤氣化工藝主要包括水煤漿氣化和粉煤氣化。煤化工新工藝主要包括煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制甲烷氣等工藝。

反應類型

放熱反應

重點監控單元

煤氣化爐

工藝簡介

煤氣化是煤在特定的設備內,在一定溫度及壓力下使煤與氣化劑(如蒸汽/空氣或氧氣等)發生化學反應,將固體煤轉化爲含有COH2CH4CO2等氣體的過程。煤氣化工藝主要包括水煤漿氣化和粉煤氣化。煤化工新工藝主要包括煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制乙二醇、煤制甲烷氣等工藝。

工藝危險特點

煤氣化工藝:

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)氣化反應時,氧煤比例失當,氧氣量偏高,可能引發氣化爐超溫、爆炸;

3)煤氣化工藝爲高溫、高壓過程,氣化爐的煤粉加料、灰渣出料及飛灰出料均爲間歇操作,一旦閥門、管道或設備發生磨損或故障,極易發生工藝介質泄漏,引發火災、爆炸事故;

(4)水冷壁循環冷卻水流量低,可造成氣化爐超溫、爆炸;

(5)合成氣氧含量高,導致後續除塵、洗滌工序發生爆炸;

6)停車時,如氧氣繼續進入氣化爐,與爐內存留的可燃物相遇,可能引起設備內部爆炸。

煤化工新工藝:

(1)反應介質涉及甲醇等易燃液體,甲烷、乙烯、丙烯等易燃氣體,具有燃爆危險性;

(2)反應過程多爲高溫、高壓過程,易發生工藝介質泄漏,引發火災、爆炸和CO中毒事故;

(3)反應過程可能形成爆炸性混合氣體;

(4)多數煤化工新工藝反應速度快,放熱量較大。

典型工藝

煤氣化工藝:

粉煤氣化工藝;

水煤漿氣化工藝。

煤化工新工藝:

甲醇制烯烴工藝;

合成氣制乙二醇工藝;

費-托合成油工藝;

煤制甲烷氣等工藝;

甲醇脫水制二甲醚工藝。

重點監控工藝參數

煤氣化工藝:

磨煤系統氧含量;氧煤比;水氧比;氣化爐溫度和壓力;進料介質壓力與流量;進料管線與氣化爐壓差;燒嘴冷卻水流量、溫度;渣池液位;反應段蒸汽産量;合成氣中二氧化碳含量;合成氣冷卻器出口溫度;氣化爐環形空間溫度;煤漿槽液位;激冷水流量、溫度;氨冰機出口氣體溫度。

煤化工新工藝:

反應器溫度和壓力;料位;液位;進料介質溫度、壓力與流量;外取熱器蒸汽溫度與壓力;風壓和風溫;煙氣壓力與溫度;壓降;H2/CO比;NO/ O2比;NO/ 醇比;H2、H2S、CO2含量;亞硝酸甲酯濃度。

安全控制的基本要求

煤氣化工藝:

磨煤系統氧含量控制與聯鎖;水氧比控制;氧煤比控制與聯鎖;燒嘴冷卻水溫度和流量的報警聯鎖;防倒流壓差聯鎖;進料介質壓力聯鎖;渣池液位控制與聯鎖;事故進料緊急切斷閥;氣化爐環形空間溫度聯鎖;合成氣冷卻器出口溫度聯鎖;氣化爐壓力控制與報警;有毒氣體回收及處理系統;激冷水流量與溫度報警聯鎖;緊急冷卻系統;安全泄放系統;可燃和有毒氣體檢測報警裝置;雙電源供電等。

煤化工新工藝:

反應器溫度、壓力報警與聯鎖;進料介質流量控制與聯鎖;反應系統緊急切斷進料聯鎖;料位控制回路;液位控制回路;H2/CO比例控制與聯鎖;NO/O2比例控制與聯鎖;外取熱器蒸汽熱水泵聯鎖;主風流量聯鎖;可燃和有毒氣體檢測報警裝置;緊急冷卻系統;安全泄放系統。

宜采用的控制方式

煤氣化工藝:

將氧煤比、進料介質壓力、粉煤流量與氣化爐進料系統設立聯鎖,聯鎖動作後,局部緊急切斷進料,並自動吹掃;將氧氣總管與氣化爐壓差、渣池液位、合成氣冷卻器出口溫度、氣化爐環形空間溫度與氣化爐進料系統、緊急泄壓系統、緊急吹掃系統形成聯鎖關系,設立緊急停車系統;氣化、鎖鬥、黑水處理、耐硫變換、低溫甲醇洗、甲烷化等各系統之間設置緊急切斷閥;設置煤漿管線高溫聯鎖;設置激冷室低液位停車聯鎖;設置激冷室出口原料氣高低溫報警與聯鎖;設置燒嘴冷卻水流量低停車聯鎖;設置鎖鬥系統高壓聯鎖;設置氣化爐排水高溫聯鎖;粗合成氣流量報警與聯鎖。

安全設施,包括安全閥、防爆膜、緊急放空閥、液位計、單向閥及緊急切斷閥等。

煤化工新工藝:

將進料流量、外取熱蒸汽流量、外取熱蒸汽包液位、H2/CO比例與反應器進料系統設立聯鎖關系,一旦發生異常工況啓動聯鎖,緊急切斷所有進料,開啓事故蒸汽閥或氮氣閥,迅速置換反應器內物料,並將反應器進行冷卻、降溫。

安全設施,包括安全閥、防爆膜、緊急切斷閥及緊急排放系統等。