Situação atual do funcionamento das diversas tecnologias de gaseificação no país

Thread Content

Situação atual do funcionamento das diversas tecnologias de gaseificação no país Autor/Fonte: Data: 03/08/2016 Número de cliques: 25 I. Situação atual do funcionamento da tecnologia de gaseificação em leito fixo A aplicação da tecnologia de gaseificação em leito fixo no nosso país começou na década de 1950, sendo utilizada principalmente para a gaseificação de carvão marrom, com o objetivo de produzir gás como matéria-prima para a síntese de amônia. A antiga Fábrica de Fertilizantes do Exército de Libertação Popular de Yunnan foi a primeira empresa do país a utilizar fornos de gaseificação a pressão com carvão moído; o tipo de forno utilizado era o modelo de primeira geração da marca Lurgi. Atualmente, o Grupo Yunnan Jiehua possui 14 fornos do tipo Lüchi. Um deles foi modificado para se tornar um forno de gaseificação a pressão com escória de carvão moído (forno BGL), e sua operação começou com sucesso em 2006. A partir de meados da década de 1980, os fornos de gaseificação a pressão de carvão vegetal passaram a ser amplamente utilizados em nosso país. Empresas como a Tianji Group, a Lanzhou Gas Factory, a Harbin Gasification Plant e a Henan Yima possuem esses fornos, que são usados principalmente para a produção de gás urbano, amônia sintética, metanol, dimetiléter, gás natural e para a liquefação indireta do carvão. Entre eles, as 5 unidades do tipo Mark-Ⅱ da empresa Lurgi, adquiridas pela Lanzhou Gas Factory, eram utilizadas principalmente para a produção de gás urbano. Devido a limitações dos usuários, sua produção foi interrompida ； No final da década de 1980, a fábrica de gaseificação de Harbin importou da Alemanha 5 fornos de gaseificação do tipo PKM (equivalentes à 3ª geração de fornos Lurgi) ； Os fornos das demais empresas são todos do tipo Mark-Ⅳ, que são fornos de gaseificação a pressão com carvão triturado. Nos últimos anos, as empresas que utilizam dispositivos de gaseificação a pressão de carvão moído (fornos Ruqi) são, principalmente, Shanxi Lu’an, Xinjiang Guanghui, Inner Mongolia Datang International Keqi, Xinjiang Yili Qinghua, Guodian Chifeng Fertilizer, Jinmei Jinshi, Datang International Fuxin, Yili Xintian e Henan Jinmei Tianqing. Dentre elas, o dispositivo de gaseificação da Datang Keqi é o primeiro do mundo a operar a uma pressão de 4,0 MPa; ele foi colocado em funcionamento com sucesso em maio de 2012 ； O material de gaseificação utilizado no dispositivo de gaseificação a pressão de carvão triturado da Jinmei Jinshi é o carvão número 15 de Jincheng. Atualmente, o processo de alimentação do equipamento já foi realizado com sucesso, o que comprova que a tecnologia de gaseificação a pressão de carvão triturado pode ser utilizada para processar isoladamente o carvão sem cinzas de Jincheng. Um problema comum no processo de gaseificação em leito fixo é a grande quantidade de águas residuais geradas durante o processo de gaseificação. Essas águas contêm grandes quantidades de alcatrão, amônia, fenol e outras substâncias. Atualmente, ainda não existem métodos eficazes para tratar essas substâncias. Embora seja possível utilizar métodos como a recuperação de fenol e amônia, bem como a separação da água do vapor, para separar essas substâncias e enviá-las para estações de tratamento, o processo é complexo e difícil de cumprir as normas de emissão. Além disso, os investimentos e custos relacionados ao tratamento das águas residuais também são elevados. Na operação dos projetos Datang International Keqi e Guanghui, em Xinjiang, a gasificação em leito fixo também apresentou problemas de corrosão do forno. Em Inner Mongolia e Xinjiang, houve dificuldades para atingir a produção desejada devido à baixa estabilidade térmica do carvão utilizado. II. Situação atual da tecnologia de gaseificação em leito fluidizado. Os reatores de gaseificação em leito fluidizado são valorizados por algumas empresas devido às suas vantagens, como estrutura simples, temperatura de operação moderada, facilidade de operação, alta capacidade de processamento, gás produzido sem substâncias como alcatrão, compatibilidade com diversos tipos de carvão, e possibilidade de uso direto de carvão triturado com espessura inferior a 10 cm, produzido nas minas de carvão. A fábrica de cokagem de Xangai adotou, em 1993, a tecnologia e os equipamentos de gaseificação U-gas. Foram instalados 8 fornos de gaseificação, sendo 6 em operação e 2 como reserva. Cada forno tinha capacidade para produzir 20.000 m³/h de gás. A fábrica começou a operar em abril de 1995. Esse foi o primeiro complexo industrial do tipo U-gas no mundo. De 1995 a outubro de 1996, a fábrica funcionou por um total de 15.000 horas. O carvão utilizado como matéria-prima era o carvão de Shenfu, da China, num total de 50.000 toneladas. Os resultados da operação real desse conjunto de equipamentos não atingiram os padrões estabelecidos no projeto. Além disso, como Xangai passou a utilizar gás natural no lugar do gás urbano, os fornos de gaseificação U-gas deixaram de funcionar no início de 2002. Em 2005, a empresa SES firmou uma parceria com a Zhongneng GCL (Inner Mongolia) Coal Chemical Co., Ltd., com o objetivo de utilizar a tecnologia de gaseificação U-gas para produzir 225 mil toneladas por ano de metanol e 150 mil toneladas por ano de dimetiléter. Em 2008, foi construída na empresa Shandong Zaozhuang Aixins New Gas Co., Ltd., uma unidade de gaseificação sob pressão do tipo U-gas, com capacidade total de 400 t/d de carvão processado. São duas unidades, uma em operação e outra como reserva. Essa unidade fornece gás sintético como matéria-prima para a produção anual de 100 mil toneladas de metanol. O projeto de metanol de 300 mil t/ano em Yima, Henan, utiliza 3 unidades de gaseificação a pressão do tipo U-gas, com capacidade de 1.200 t/d cada; duas delas estão em operação e uma fica como reserva. A construção das unidades foi concluída mecanicamente em junho de 2012, e em dezembro o primeiro gerador de gás foi testado com sucesso. No país, a tecnologia de gaseificação por leito fluidizado em ciclo TRIG começou a ser adotada em 2009. Atualmente, existem dois projetos que utilizam essa tecnologia: no projeto de reforma IGCC da Dongguan Zhongke (Zhengyu) Gasification Co., Ltd., foi instalado um forno de gaseificação TRIG com capacidade de processamento de 1700 t/d; já no projeto de redução do consumo energético da Boyuan Group Sunite, foi instalado um forno de gaseificação TRIG com capacidade de processamento de 1200 t/d. Atualmente, esses dois projetos ainda não estão em operação. A tecnologia de gaseificação em leito fluidizado é um processo de gaseificação de tipo novo em nosso país; ainda está em seus estágios iniciais, e falta muito para que seja amplamente utilizada. Devido à presença de uma fase diluída, a tecnologia de gaseificação em leito fluidizado possui uma intensidade de gaseificação não muito alta. Além disso, a taxa de conversão de carbono é menor em comparação com os geradores de gás de leito fixo e de leito fluidizado. III. Situação atual da tecnologia de gaseificação em leito de fluxo de ar 1. Situação atual da tecnologia de gaseificação com pasta de carvão e água A tecnologia de gaseificação com pasta de carvão e água é conhecida no setor por sua estabilidade e confiabilidade. Esse processo de gaseificação exige que o ponto de fusão das cinzas do carvão seja inferior a 1350°C (nos fornos tipo “Tsinghua” com paredes resfriadas a água, esse valor pode ser ligeiramente aumentado). Além disso, é necessário que o carvão tenha boa capacidade de formar pasta; geralmente, é exigido que essa proporção seja superior a 58%. Um valor abaixo desse limite afeta a eficiência operacional do forno de gaseificação. A tecnologia de gaseificação da Texaco nos Estados Unidos (atualmente GE Gasification) possui quase 30 anos de experiência em indústria na China. Existem cerca de 180 unidades de gaseificação em operação, o que demonstra um alto nível de industrialização e tecnologia madura. Projetos como a produção de gás urbano/metanol a partir de carvão cokificado em Xangai, a produção de amônia/ureia a partir de carvão no rio Wei, e os projetos de energia limpa em Pucheng estão operando normalmente, com um período máximo de funcionamento contínuo de 180 dias. A Universidade de Ciência e Tecnologia do Leste da China possui 10 anos de experiência na industrialização da tecnologia de gaseificação de slurry de carvão com múltiplos bocais opostos. Trata-se de uma tecnologia madura, com processos avançados e operação estável. O tempo máximo de funcionamento contínuo é de 90 dias. Projetos como o de Shenhua Ningmei, Shanghai Coking e Anyang Yingde utilizam essa tecnologia de gaseificação. A principal desvantagem dessa tecnologia de gaseificação é a exigência elevada em relação à qualidade do carvão. Além disso, os bicos dos fornos de gaseificação e os tijolos refratários tendem a apresentar problemas, exigindo substituição frequente. Em média, o forno precisa ser parado para manutenção a cada 1 a 2 meses. A gaseificação de polissluris também possui mais de uma década de experiência em nível industrial; sua tecnologia é madura e o seu funcionamento é estável. Em comparação com outros sistemas de gaseificação de coque de carvão, o forno da Tsinghua tem um tempo menor de operação em escala industrial, e sua tecnologia ainda precisa ser aprimorada. 2. Situação atual da tecnologia de gaseificação de carvão em pó seco A tecnologia de gaseificação pressurizada de carvão em pó seco é a metodologia predominante na indústria química do carvão atualmente, e possui uma adaptabilidade relativamente ampla em relação aos diferentes tipos de carvão. Exige-se que o ponto de fusão da cinza do carvão a ser introduzido no forno seja inferior a 1400°C, que a relação silício-alumínio seja superior a 1,6 (esse valor pode ser ligeiramente reduzido no caso de um processo de resfriamento por água), e que a janela operacional esteja acima de 120°C. A GSP Gasification possui cerca de alguns anos de experiência em industrialização na China. Atualmente, todos os projetos estão operando normalmente. O maior período de funcionamento contínuo registrado foi de 130 dias. Exemplos disso são o projeto de dimetiléter da Ningxia Coal Industry Group, com capacidade de 830 mil toneladas por ano, e o “Projeto Jincheng 3052” da Shanxi Lanhua Coal Chemical Co., Ltd. A tecnologia de gaseificação de carvão da Shell possui 15 anos de experiência industrial na China. É uma das tecnologias de gaseificação mais avançadas do mundo. Entre os anos de 2000 e 2009, empresas chinesas adquiriram 23 unidades de gaseificação da Shell. No entanto, devido à importação de alguns equipamentos e às altas exigências operacionais, apenas metade delas conseguiu ser colocada em funcionamento. Além disso, o desempenho dessas unidades não atingiu as expectativas, devido a problemas relacionados à adaptação ao ambiente local. Para resolver as controvérsias que existiam no país em relação aos problemas de funcionamento do Shell após sua entrada em operação, a Shell e as empresas que o utilizam se esforçaram incansavelmente para acelerar a produção local de peças, fortalecer a troca técnica e a proteção dos direitos de propriedade intelectual, visando um funcionamento estável. Atualmente, já foi alcançado um funcionamento industrial estável. Projetos como o de produção de olefinas a partir de carvão da Dinastia Tang Dalian, o projeto de produção de amônia sintética em Yunnan Tianan, o projeto de produção de metanol em Hebei Hebi, e o projeto de produção de óleo a partir de carvão da Shenhua, já conseguiram operar com carga elevada de forma contínua por mais de 120 dias, alcançando assim uma operação regular de cem dias seguidos ； Vários sistemas de gaseificação a gás natural da Shell, como os de Shuanghuan, Liuhua e Yongcheng, operaram por um total de mais de 320 dias; o recorde máximo foi de 341 dias. O forno espacial existe há oito anos, desde sua industrialização. Graças a práticas contínuas e melhorias, foi possível acumular bastante experiência em termos de design e operação. A tecnologia está bastante desenvolvida, e o desempenho do forno é bom. Outros processos de gaseificação de carvão em pó, como os fornos de dois estágios e o forno Oriental, foram aplicados em apenas 1 a 2 projetos. O tempo de operação em escala industrial ainda é curto, e a tecnologia precisa ser aprimorada e desenvolvida ainda mais. O forno a carvão de Ning ainda não foi ligado; ainda é preciso observar.