石油焦燃烧制取水煤气及CO气的研究

【摘要】： 石油焦是石油深加工(焦化工艺)的主要副产物。具有一些独特的物理化学性能和物理机械性能，广泛应用于制石墨、冶炼和化工等行业。目前，低硫、优质石油焦主要用于制造石墨电极，中、高硫普通石油焦主要用途仍然是作为燃料，既浪费资源且污染环境。石油焦与煤具有相似的组成，将石油焦气化用作化工原料，具有较好的社会和经济效益。因此，开展石油焦固定床气化制取化工原料气的研究，具有较好的现实意义。 为此，本文以扬子石化公司炼油厂延迟焦化装置所产石油焦为原料，在实验室炉内脱硫小试及石油焦燃烧性能研究的基础上，自行设计制造了固定床气化炉，对扬子石油焦制取水煤气及CO气的固定床气化技术进行了研究，为进一步进行工厂试验提供参考数据，具体内容如下： 1．将固硫剂以掺混的方式加入到石油焦原料中，在燃烧过程中脱硫，通过分析灰渣中硫的含量，计算脱硫率。结果表明，当固硫剂与石油焦中硫的摩尔比为3.0：1时，脱硫率可达80％。 2．在差热天平上对石油焦在不同气氛中的燃烧性能进行了研究，并对添加固硫剂后石油焦的燃烧性能进行了考察，结果表明，固硫剂对石油焦的燃烧有一定的助燃催化作用。 3．在自制气化炉上，对扬子石油焦的气化过程实验研究发现，扬子石油焦的点火发生在405～430℃之间；在本实验工艺条件下，扬子石油焦未发现结渣现象。 4．考察了不同投料量、不同气化温度、不同蒸汽流量、不同吹风强度对水煤气质量的影响，确定在本气化炉内间歇法制取水煤气适宜工艺条件为：气化温度为1100～1200℃，蒸汽流量为7.5kg／h，一次投料量为4kg，吹风强度为654.7Nm~3／m~2．h。在此工艺条件下，对石油焦气化炉内脱硫的研究发现，当固硫剂与石油焦中硫摩尔比为4：1时，脱硫率可达43.7％；产品气体中CO和H_2含量总和约占77％左右。 摘 要 5．通过对气化过程的物料和热量衡算，对实验结果验证表明：本实验数据 准确可靠；每公斤石油焦可产水煤气2刀ZNm＼总过程热效率为59．96％。 6．以空气和 COZ混合气为气化剂，进行连续气化制取CO气是可行的。以 O。和CO。混合气化剂，制取CO气适宜工艺条件为：CO。流量为Zm3di， O。流量为 2．7m3／h，气化温度为 1350i 10t，一次投料量为饮，在此 工艺条件下，产品气体中CO气体含量可达乃％，高于目前工业上以冶 金焦为原料所生产气体中CO含量。 7．以 OZ和 CO。混合气化剂，在石油焦气化制取CO气过程中脱硫研究表 明：当脱硫剂与石油焦中硫摩尔比为 4：l时，脱硫率可达 41．2％。 【关键词】：石油焦 固定床 水煤气 CO 脱硫
【学位授予单位】：南京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TE626
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 前言10-11
• 1.2 中、高硫石油焦的利用11-15
• 1.2.1 作普通锅炉燃料11-12
• 1.2.2 与煤混合在水泥窑中燃烧12-13
• 1.2.3 作为循环流化床锅炉燃料13-14
• 1.2.4 石油焦用于整体气化联合循环发电技术14
• 1.2.5 高硫石油焦气化作为化工原料气14-15
• 1.3 石油焦的燃烧特性15-16
• 1.3.1 石油焦的热解特性15
• 1.3.2 着火特性15
• 1.3.3 燃烧动力学15-16
• 1.3.4 燃烬特性16
• 1.3.5 结渣特性16
• 1.4 石油焦的脱硫16-20
• 1.4.1 石油焦中硫的种类及存在形式16
• 1.4.2 石油焦的脱硫方式16-20
• 1.5 本文研究内容20-21
• 第二章 石油焦脱硫及燃烧性能的研究21-34
• 2.1 实验21-25
• 2.1.1 实验所用试剂及仪器21-22
• 2.1.2 石油焦物性测定22
• 2.1.3 石油焦脱硫实验22-23
• 2.1.4 石油焦的燃烧性能实验23-24
• 2.1.5 添加固硫剂对石油焦燃烧性能的影响实验24-25
• 2.2 结果与讨论25-32
• 2.2.1 石油焦的物性分析25-26
• 2.2.2 固硫剂配比对石油焦脱硫效率的影响26-27
• 2.2.3 不同气氛下石油焦的燃烧性能实验27-29
• 2.2.4 添加固硫剂对石油焦燃烧性能的影响29-32
• 2.3 小结32-34
• 第三章 石油焦燃烧气化实验34-47
• 3.1 实验所用仪器及药品34-35
• 3.2 石油焦燃烧气化实验35-44
• 3.2.1 主要装置35-39
• 3.2.2 石油焦气化制取水煤气实验39-41
• 3.2.3 石油焦气化制取CO实验41-44
• 3.3 分析方法44-47
• 3.3.1 原料分析44
• 3.3.2 产品气体的分析44-45
• 3.3.3 灰渣分析45-47
• 第四章 石油焦气化制取水煤气47-64
• 4.1 石油焦的燃烧特性47-48
• 4.1.1 石油焦的着火温度47-48
• 4.1.2 石油焦的结渣特性48
• 4.2 石油焦气化制取水煤气的工艺条件48-58
• 4.2.1 气化温度48-52
• 4.2.2 蒸汽流量52-54
• 4.2.3 石油焦料层高度54-57
• 4.2.4 吹风强度57-58
• 4.3 石油焦的脱硫58-59
• 4.4 气化过程中的物料平衡和热平衡59-63
• 4.5 小结63-64
• 第五章 石油焦气化制取CO气64-73
• 5.1 以CO_2为气化剂制取CO气的研究65-67
• 5.2 空气和CO_2混合气为气化剂制取CO气的研究67-68
• 5.3 O_2与CO_2混合气为气化剂制取CO气的研究68-71
• 5.3.1 气体流量对产品气体的影响68-69
• 5.3.2 气化温度对产品气体的影响69-70
• 5.3.3 投料量对产品气体中CO／CO_2的影响70
• 5.3.4 在石油焦气化制取CO气过程中脱硫的研究70-71
• 5.4 小结71-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录一 CO_2、O_2、CO、H_2、CH_4和N_2的分析79-83
• 附录二 H_2S含量的测定83-84
• 附录二 SO_2含量的测定84-85
• 附录四 制取水煤气实验物料及热量衡算计算过程85-92
• 论文发表情况92-93
• 致谢93

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