石油焦燃燒制取水煤氣及CO氣的研究

【摘要】： 石油焦是石油深加工(焦化工藝)的主要副產(chǎn)物。具有一些獨特的物理化學性能和物理機械性能，廣泛應用于制石墨、冶煉和化工等行業(yè)。目前，低硫、優(yōu)質(zhì)石油焦主要用于制造石墨電極，中、高硫普通石油焦主要用途仍然是作為燃料，既浪費資源且污染環(huán)境。石油焦與煤具有相似的組成，將石油焦氣化用作化工原料，具有較好的社會和經(jīng)濟效益。因此，開展石油焦固定床氣化制取化工原料氣的研究，具有較好的現(xiàn)實意義。 為此，本文以揚子石化公司煉油廠延遲焦化裝置所產(chǎn)石油焦為原料，在實驗室爐內(nèi)脫硫小試及石油焦燃燒性能研究的基礎上，自行設計制造了固定床氣化爐，對揚子石油焦制取水煤氣及CO氣的固定床氣化技術(shù)進行了研究，為進一步進行工廠試驗提供參考數(shù)據(jù)，具體內(nèi)容如下： 1．將固硫劑以摻混的方式加入到石油焦原料中，在燃燒過程中脫硫，通過分析灰渣中硫的含量，計算脫硫率。結(jié)果表明，當固硫劑與石油焦中硫的摩爾比為3.0：1時，脫硫率可達80％。 2．在差熱天平上對石油焦在不同氣氛中的燃燒性能進行了研究，并對添加固硫劑后石油焦的燃燒性能進行了考察，結(jié)果表明，固硫劑對石油焦的燃燒有一定的助燃催化作用。 3．在自制氣化爐上，對揚子石油焦的氣化過程實驗研究發(fā)現(xiàn)，揚子石油焦的點火發(fā)生在405～430℃之間；在本實驗工藝條件下，揚子石油焦未發(fā)現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。 4．考察了不同投料量、不同氣化溫度、不同蒸汽流量、不同吹風強度對水煤氣質(zhì)量的影響，確定在本氣化爐內(nèi)間歇法制取水煤氣適宜工藝條件為：氣化溫度為1100～1200℃，蒸汽流量為7.5kg／h，一次投料量為4kg，吹風強度為654.7Nm~3／m~2．h。在此工藝條件下，對石油焦氣化爐內(nèi)脫硫的研究發(fā)現(xiàn)，當固硫劑與石油焦中硫摩爾比為4：1時，脫硫率可達43.7％；產(chǎn)品氣體中CO和H_2含量總和約占77％左右。 摘 要 5．通過對氣化過程的物料和熱量衡算，對實驗結(jié)果驗證表明：本實驗數(shù)據(jù) 準確可靠；每公斤石油焦可產(chǎn)水煤氣2刀ZNm＼總過程熱效率為59．96％。 6．以空氣和 COZ混合氣為氣化劑，進行連續(xù)氣化制取CO氣是可行的。以 O。和CO?；旌蠚饣瘎迫O氣適宜工藝條件為：CO。流量為Zm3di， O。流量為 2．7m3／h，氣化溫度為 1350i 10t，一次投料量為飲，在此 工藝條件下，產(chǎn)品氣體中CO氣體含量可達乃％，高于目前工業(yè)上以冶 金焦為原料所生產(chǎn)氣體中CO含量。 7．以 OZ和 CO?；旌蠚饣瘎谑徒箽饣迫O氣過程中脫硫研究表 明：當脫硫劑與石油焦中硫摩爾比為 4：l時，脫硫率可達 41．2％。 【關(guān)鍵詞】：石油焦 固定床 水煤氣 CO 脫硫
【學位授予單位】：南京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TE626
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 前言10-11
• 1.2 中、高硫石油焦的利用11-15
• 1.2.1 作普通鍋爐燃料11-12
• 1.2.2 與煤混合在水泥窯中燃燒12-13
• 1.2.3 作為循環(huán)流化床鍋爐燃料13-14
• 1.2.4 石油焦用于整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)14
• 1.2.5 高硫石油焦氣化作為化工原料氣14-15
• 1.3 石油焦的燃燒特性15-16
• 1.3.1 石油焦的熱解特性15
• 1.3.2 著火特性15
• 1.3.3 燃燒動力學15-16
• 1.3.4 燃燼特性16
• 1.3.5 結(jié)渣特性16
• 1.4 石油焦的脫硫16-20
• 1.4.1 石油焦中硫的種類及存在形式16
• 1.4.2 石油焦的脫硫方式16-20
• 1.5 本文研究內(nèi)容20-21
• 第二章 石油焦脫硫及燃燒性能的研究21-34
• 2.1 實驗21-25
• 2.1.1 實驗所用試劑及儀器21-22
• 2.1.2 石油焦物性測定22
• 2.1.3 石油焦脫硫?qū)嶒?/span>22-23
• 2.1.4 石油焦的燃燒性能實驗23-24
• 2.1.5 添加固硫劑對石油焦燃燒性能的影響實驗24-25
• 2.2 結(jié)果與討論25-32
• 2.2.1 石油焦的物性分析25-26
• 2.2.2 固硫劑配比對石油焦脫硫效率的影響26-27
• 2.2.3 不同氣氛下石油焦的燃燒性能實驗27-29
• 2.2.4 添加固硫劑對石油焦燃燒性能的影響29-32
• 2.3 小結(jié)32-34
• 第三章 石油焦燃燒氣化實驗34-47
• 3.1 實驗所用儀器及藥品34-35
• 3.2 石油焦燃燒氣化實驗35-44
• 3.2.1 主要裝置35-39
• 3.2.2 石油焦氣化制取水煤氣實驗39-41
• 3.2.3 石油焦氣化制取CO實驗41-44
• 3.3 分析方法44-47
• 3.3.1 原料分析44
• 3.3.2 產(chǎn)品氣體的分析44-45
• 3.3.3 灰渣分析45-47
• 第四章 石油焦氣化制取水煤氣47-64
• 4.1 石油焦的燃燒特性47-48
• 4.1.1 石油焦的著火溫度47-48
• 4.1.2 石油焦的結(jié)渣特性48
• 4.2 石油焦氣化制取水煤氣的工藝條件48-58
• 4.2.1 氣化溫度48-52
• 4.2.2 蒸汽流量52-54
• 4.2.3 石油焦料層高度54-57
• 4.2.4 吹風強度57-58
• 4.3 石油焦的脫硫58-59
• 4.4 氣化過程中的物料平衡和熱平衡59-63
• 4.5 小結(jié)63-64
• 第五章 石油焦氣化制取CO氣64-73
• 5.1 以CO_2為氣化劑制取CO氣的研究65-67
• 5.2 空氣和CO_2混合氣為氣化劑制取CO氣的研究67-68
• 5.3 O_2與CO_2混合氣為氣化劑制取CO氣的研究68-71
• 5.3.1 氣體流量對產(chǎn)品氣體的影響68-69
• 5.3.2 氣化溫度對產(chǎn)品氣體的影響69-70
• 5.3.3 投料量對產(chǎn)品氣體中CO／CO_2的影響70
• 5.3.4 在石油焦氣化制取CO氣過程中脫硫的研究70-71
• 5.4 小結(jié)71-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 附錄一 CO_2、O_2、CO、H_2、CH_4和N_2的分析79-83
• 附錄二 H_2S含量的測定83-84
• 附錄二 SO_2含量的測定84-85
• 附錄四 制取水煤氣實驗物料及熱量衡算計算過程85-92
• 論文發(fā)表情況92-93
• 致謝93

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