Situación actual del funcionamiento de las diversas tecnologías de gasificación en el país

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Situación actual del funcionamiento de las diversas tecnologías de gasificación en el país. Autor/Fuente: Fecha: 03-08-2016. Número de clics: 25. I. Situación actual del funcionamiento de la tecnología de gasificación en lecho fijo. La aplicación de esta tecnología en nuestro país comenzó en la década de 1950; se utiliza principalmente para gasificar lignito con el fin de obtener gas como materia prima para la producción de amoníaco sintético. La antigua fábrica de fertilizantes del Ejército de Liberación del Yunnan fue la primera empresa en nuestro país en utilizar un horno de gasificación por presión con carbón molido; se trataba de un horno de la primera generación, del tipo Lurgi. Actualmente, el grupo Yunnan Jiehua cuenta con 14 hornos de tipo Lourich. De ellos, uno ha sido modificado para convertirse en un horno de gasificación a presión con escoria de carbón triturado (horno BGL), y su funcionamiento exitoso comenzó en el año 2006. A partir de mediados de la década de 1980, los reactores de gasificación a presión con carbón molido experimentaron un gran desarrollo en nuestro país. Empresas como Tianji Group, Lanzhou Gas Factory, Harbin Gasification Plant y Yima en Henan contaban con este tipo de reactores, los cuales se utilizaban principalmente para producir gas urbano, amoníaco sintético, metanol, dimetiléter, gas natural y para la licuefacción indirecta del carbón. De ellos, las 5 unidades del tipo Mark-Ⅱ introducidas por Lanzhou Gas Factory se empleaban principalmente para la producción de gas urbano. Sin embargo, debido a limitaciones por parte de los usuarios, su producción ya ha cesado ； A finales de la década de 1980, la planta de gasificación de Harbin importó de Alemania 5 hornos de gasificación del tipo PKM (equivalentes a los hornos Lurgi de tercera generación) ； Los hornos de las demás empresas son todos de tipo Mark-Ⅳ, que son hornos de gasificación por presión con carbón pulverizado. En los últimos años, las empresas que han adoptado dispositivos de gasificación por presurización de carbón pulverizado (hornos Ruqi) son principalmente Shanxi Lu’an, Xinjiang Guanghui, Inner Mongolia Datang International Keqi, Xinjiang Yili Qinghua, Guodian Chifeng Fertilizer, Jinmei Jinshi, Datang International Fuxin, Yili Xintian y Henan Jinmei Tianqing. Entre ellas, el dispositivo de gasificación de Datang Keqi es el primero del mundo con una presión de operación de 4,0 MPa; su prueba de funcionamiento tuvo éxito en mayo de 2012 ； El material de gasificación utilizado en el dispositivo de gasificación por presión de carbón triturado de Jinmei Jinshi es el carbón número 15 de Jincheng. Actualmente, ya se ha logrado introducir este material en el proceso de gasificación, lo que demuestra que la tecnología de gasificación por presión de carbón triturado puede utilizarse para procesar de forma independiente el carbón bituminoso de Jincheng. El problema más común en el proceso de gasificación en lecho fijo es la gran cantidad de agua residual que se genera durante este proceso. Dicha agua contiene grandes cantidades de alquitrán, amoníaco, fenoles y otras sustancias. Actualmente no existen métodos eficaces para tratar estas sustancias. Aunque se podría utilizar un sistema para recuperar los fenoles y el amoníaco, así como para separar el agua del vapor, el proceso de tratamiento es complejo y difícil de llevar a cabo de manera que se cumplan las normas de emisión. Además, la inversión y los costos relacionados con el tratamiento de las aguas residuales también son elevados. En la operación de los proyectos de Datang International en Keqi y Guanghui en Xinjiang, se han presentado problemas de corrosión en el horno durante la gasificación en lecho fijo. En Inner Mongolia y Xinjiang, ha habido dificultades para alcanzar la capacidad de producción debido a la baja estabilidad térmica del carbón. II. Situación actual del funcionamiento de la tecnología de gasificación en lecho fluidizado. Los hornos de gasificación en lecho fluidizado gozan de gran atención por parte de algunas empresas, ya que presentan ventajas como su estructura sencilla, temperaturas de operación adecuadas, facilidad de manejo, alta capacidad de procesamiento, gas de salida libre de sustancias como el alquitrán, compatibilidad con una amplia gama de tipos de carbón, y la posibilidad de utilizar directamente el carbón triturado de menos de 10 cm producido en las minas de carbón. La fábrica de cokera de Shanghái introdujo en 1993 la tecnología y el equipo de gasificación U-gas. Se instalaron un total de 8 hornos de gasificación, 6 en funcionamiento y 2 como reserva. La capacidad de producción de cada horno era de 20.000 m³/h de gas. La fábrica comenzó a operar en abril de 1995. Se trató del primer sistema industrializado de este tipo en todo el mundo. Desde 1995 hasta octubre de 1996, los hornos funcionaron durante un total de 15.000 horas. El carbón utilizado como materia prima era el carbón de Shenfu, de China; se utilizaron en total 50.000 toneladas de este carbón. Los resultados reales del funcionamiento de este conjunto de equipos no cumplieron con los parámetros de diseño. Además, debido a que la ciudad de Shanghái sustituyó el gas urbano por gas natural, los hornos de gasificación U-gas dejaron de funcionar a principios de 2002. En el año 2005, la empresa SES estableció una colaboración con la empresa Zhongneng GCL (Inner Mongolia) Coal Chemical Co., Ltd., con el objetivo de utilizar la tecnología de gasificación U-gas para producir 225.000 toneladas al año de metanol y 150.000 toneladas al año de dimetilo. En el año 2008, en Zaozhuang, provincia de Shandong, se construyeron dos unidades de gasificación por presión tipo U-gas, con una capacidad total de 400 t/d cada una. Estas unidades sirven para producir gas sintético, que a su vez se utiliza como materia prima en la planta de producción de metanol, cuya capacidad es de 100,000 t/año. El proyecto de metanol de 300.000 t/a en Yima, Henan, fase I, utiliza tres hornos de gasificación a presión U-gas, con una capacidad de 1.200 t/d cada uno; dos de ellos están en funcionamiento y el tercero es de reserva. La construcción de estos hornos se completó mecánicamente en junio de 2012, y en diciembre del mismo año se realizó con éxito la prueba operativa del primer horno de gasificación. En el país, la tecnología de gasificación por lecho fluidizado en ciclo TRIG comenzó a utilizarse en el año 2009. Actualmente, hay dos proyectos que emplean esta tecnología: en el caso de Dongguan Zhongke (Zhengyu) Gasification Co., Ltd., se instaló un horno de gasificación TRIG con una capacidad de 1700 t/d para la procesamiento de carbón; mientras que en el proyecto de optimización energética de Boyuan Group en Sunit, se instaló un horno de gasificación TRIG con una capacidad de 1200 t/d para el mismo propósito. Actualmente, estos dos proyectos aún no están en funcionamiento. La tecnología de gasificación en lecho fluidizado es un proceso de gasificación de tipo nuevo en nuestro país; se encuentra aún en sus inicios, y falta mucho para que se utilice ampliamente. La tecnología de gasificación en lecho fluidizado tiene una baja intensidad de gasificación, debido a la presencia de una fase diluida. Además, la tasa de conversión del carbono es más baja que en los gasificadores de lecho fijo y de lecho fluidizado. III. Situación actual del funcionamiento de la tecnología de gasificación en lecho de flujo de aire
1. Situación actual del funcionamiento de la tecnología de gasificación con pulpa de carbón
La tecnología de gasificación con pulpa de carbón es conocida en la industria por su estabilidad y fiabilidad. Este proceso de gasificación requiere que el punto de fusión de las cenizas del carbón sea inferior a 1350 °C (en los hornos tipo Qinghua, con paredes refrigeradas por agua, este valor puede ser ligeramente más alto). Además, se exige que el carbón tenga buenas propiedades para formar pulpa; generalmente, se espera que esta proporción sea superior al 58%. Un valor demasiado bajo afecta la eficiencia económica del funcionamiento del horno de gasificación. La tecnología de gasificación de Texaco en Estados Unidos (actualmente GE Gasification Technologies) cuenta con casi 30 años de experiencia en la industria china. Hay cerca de 180 hornos de gasificación en funcionamiento, lo que demuestra un alto nivel de industrialización y una tecnología madura. Proyectos como la producción de gas urbano/metanol a partir de carbón cokero en Shanghái, la producción de amoníaco/urea a partir de carbón del río Wei, y los proyectos de energía limpia en Pucheng funcionan normalmente, con un tiempo máximo de operación continua de 180 días. La Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China cuenta con 10 años de experiencia en la industrialización de la tecnología de gasificación de slurry de carbón con múltiples inyectores opuestos. Se trata de una tecnología madura y avanzada, que permite un funcionamiento estable. El tiempo máximo de operación continua es de 90 días. Proyectos como Shenhua Ningmei, Shanghai Coking y Anyang Yingde utilizan esta tecnología para la gasificación del slurry de carbón. La principal desventaja de este tipo de tecnología de gasificación es que requiere un carbón de alta calidad. Además, los quemadores de la planta de gasificación y los ladrillos refractarios suelen presentar problemas, por lo que es necesario reemplazarlos con frecuencia; en promedio, la planta debe detenerse para mantenimiento cada 1 a 2 meses. La gasificación de lechos múltiples también cuenta con más de una década de experiencia en la industria; su tecnología está madura y su funcionamiento es estable. En comparación con otras técnicas de gasificación de coque hidratado, el horno de Tsinghua tiene un tiempo de operación industrial más corto y su tecnología necesita mejoras. 2. Situación actual de la tecnología de gasificación de carbón en polvo seco. La tecnología de gasificación a presión de carbón en polvo seco es la técnica predominante en la industria química del carbón actualmente, y tiene una adaptabilidad relativamente amplia con respecto a los diferentes tipos de carbón. Se exige que el punto de fusión de las cenizas del carbón a introducir en el horno sea inferior a 1400 °C, que la relación silicio-aluminio sea superior a 1,6 (esta condición puede ser ligeramente más flexible en procesos de enfriamiento por agua descendente), y que el rango operativo esté por encima de 120 °C. GSP Gasification cuenta con unos años de experiencia en la industria en China. Actualmente, todos los proyectos funcionan correctamente; el tiempo máximo de operación continua es de 130 días. Ejemplos de esto son el proyecto de dimetiléter de 830.000 toneladas al año de Ningxia Coal Industry Group, y el proyecto “Jincheng 3052” de Shanxi Lanhua Coal Chemical Co., Ltd. La tecnología de gasificación de polvo de Shell cuenta con 15 años de experiencia industrial en China y es una de las tecnologías de gasificación más avanzadas del mundo. Entre los años 2000 y 2009, las empresas nacionales introdujeron 23 unidades de gasificación de Shell. Sin embargo, debido a la importación de algunos equipos y a las altas exigencias operativas, solo la mitad de ellas pudo ser puesta en funcionamiento. Además, su rendimiento no cumplió con las expectativas, lo que generó problemas de adaptación. Para resolver las controversias que han existido en el país respecto a los problemas de funcionamiento que ha presentado Shell desde su puesta en marcha, la compañía y las empresas que la utilizan han hecho esfuerzos incansables para acelerar la producción local de componentes, fortalecer el intercambio tecnológico y proteger los derechos de propiedad intelectual, con el objetivo de lograr un funcionamiento estable. Actualmente, ya se ha logrado un funcionamiento estable de la planta industrial. Proyectos como el de producción de olefinas a partir de carbón en Datang Duluon, el proyecto de producción de amoníaco sintético en Yunnan Tianan, el proyecto de metanol en Hebei Hebi, y el proyecto de producción de petróleo a partir de carbón de Shenhua, han logrado operar con una carga elevada de forma continua durante más de 120 días seguidos, lo que representa una operación habitual a largo plazo ； Varios equipos de gasificación de Shell en Shuanghuan, Liuhua y Yongcheng han funcionado en total más de 320 días; el récord más alto es de 341 días. Han pasado ocho años desde que se desarrolló el horno espacial hasta la actualidad. Gracias a la práctica continua y las mejoras realizadas, se ha acumulado mucha experiencia en su diseño y operación; su tecnología está bastante madura y su rendimiento es bueno. Otros procesos de gasificación de carbón en polvo, como los hornos de dos etapas y los hornos orientales, se han aplicado recientemente en 1 o 2 proyectos; su tiempo de operación a escala industrial es breve, y la tecnología aún necesita mejoras y perfeccionamientos. La caldera de carbón de Ning aún no está en funcionamiento; hay que seguir observando.