[发明专利]“德士古合成气”的组分气体的软测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成氨生产中采用水煤浆加压气化工艺流程制备原料气时，对所生产的“合成气”中的一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、二氧化碳(CO₂)气体的软测量方法，具体地说，涉及一种采用“急冷工艺”的德士古水煤浆加压气化工艺流程制备原料气时，碳洗塔顶部出口处“德士古合成气”中的一氧化碳(CO)、氢气(H₂)、二氧化碳(CO₂)气体的软测量方法。

背景技术

德士古水煤浆加压气化“急冷工艺”流程因其具有煤种适应范围较宽、合成气质量高、设备相对简单并易于实现大型化、不污染环境(三废处理较方便)等优点，已成为大规模合成氨生产中制备原料气时所采用的主流工艺之一，其流程示意图如图1所示。

由图1可知：水煤浆经煤浆给料泵加压后与空气分离器送来的高压氧气按照一定的氧煤比进入气化炉上部的燃烧室，在高温高压条件下进行反应。反应后生成的合成气进入气化炉下部的急冷室，被急冷水循环泵送来的热水急冷至露点，并为水蒸汽所饱和。饱和了水蒸汽的合成气，从急冷室内的上升管升到急冷室的上部，从气化炉侧面的气体出口管处排出，熔渣沉降于水浴底部进行排渣，气化炉中下部排出的黑水排至灰水处理。从气化炉侧面的气体出口管排出的合成气进入文丘里洗涤器中，与洗涤水混合，使所夹带的固体颗粒被完全润湿，而后进入碳洗塔，沿碳洗塔内的下降管进入塔底部的水浴中，穿过水层后，固体沉入水中，气体向上通过碳洗塔塔板并在塔板上进一步除尘。最后，合成气经碳洗塔顶部的除沫器除去其中夹带的雾沫后，即为德士古水煤浆气化系统的目标产品，一般称作“德士古合成气”或“粗煤气”，送至后续生产工段。碳洗塔中下部排出的大部分灰水经过滤后由急冷水循环泵送入气化炉急冷室用作急冷水，碳洗塔底部排出的黑水排至灰水处理。

“德士古合成气”是一种混合性气体，其主要成分是一氧化碳(CO)和氢气(H₂)，还含有一定数量的二氧化碳(CO₂)、水蒸气(H₂O)，此外还会有微量的甲烷(CH₄)、氮气(N₂)、硫化氢(H₂S)等组成。其中，CO和H₂为有效成分。“德士古合成气”中各组分含量是气化系统最重要的运行指标之一。及时、准确地获得“德士古合成气”的成分，尤其是其中CO、H₂和CO₂气体的含量，能够指导现场运行，使生产操作人员及时掌握生产状况、调整控制参数，使装置保持在良好工况下运行。

正常操作时，在一定煤浆品质和负荷下，如果一段时期内“德士古合成气”中(CO+CO₂)所占的体积百分比持续偏低，则说明水煤浆在气化炉中的燃烧状况差，此时应增大气化炉顶部水煤浆入口处烧嘴中心的氧量，增强煤浆雾化效果，使反应均匀充分，从而增加合成气产量；若此调节无效，则说明烧嘴性能变坏，应检查烧嘴运行周期和磨损状况，必要时及时更换。

如果正常生产时，“德士古合成气”中(CO/CO₂)偏低，则应适当降低气化炉炉温，也即降低氧煤比。(气化炉炉温由氧煤比进行控制：氧煤比增加，则气化温度升高，合成气中CO₂含量上升，CH₄含量降低，碳转化率升高，但水煤浆气化操作指标中的比氧耗增加，冷煤气效率下降。)

目前，由于混合气体在线分析仪表不仅价格昂贵，而且使用维护成本也相当高。因此，国内多数采用“急冷工艺”生产“德士古合成气”的合成氨生产厂商对“德士古合成气”中关键成分仍采用人工取样分析(即在“碳洗塔”顶部“德士古合成气”出口管处人工取样，并进行CO、H₂和CO₂含量的离线分析，每4小时分析一次)的方法进行测定，滞后性是人工取样分析法的最大缺陷。

鉴于此，如何在现有生产条件下，以低成本及时、在线获得“德士古合成气”中CO、H₂和CO₂气体的含量就成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容