پیشنهاداتی برای بهبود سطح فناوری گازسازی
Thread Content
پیشنهاداتی برای بهبود سطح فناوری گازسازی زغالسنگنویسنده/منبع: وانگ شوجیان، مهندس ارشد شرکت چینی مهندسی شیمیایی
تاریخ: ۰۳-۰۸-۲۰۱۶
تعداد کلیکها: ۱۷
اگرچه فناوریهای گازسازی زغالسنگ به صورت پودری، مربوط به سس زغالسنگی، و مربوط به فشاردهی زغالسنگ، به ترتیب در طول حدود ۱۵ سال، ۳۰ سال و ۴۰ سال مورد بررسی، کاربرد و بهبود قرار گرفتهاند و سطح فناوری آنها به حد نسبتاً بالایی رسیده است، اما گازسازی زغالسنگ همچنان پرهزینهترین و پرمصرفترین روش در پروژههای صنایع شیمیایی مبتنی بر زغالسنگ است؛ همچنین مشکلات بیشتری نیز در این روش وجود دارد. با توجه به ویژگیهای خاص فناوری گازسازی و مشکلاتی که در فرآیند تولید رخ میدهد، هنوز جای زیادی برای بهبود و پیشرفت این فناوری وجود دارد. افزایش بیشتر سطح تولید داخلی و کاهش هزینههای سرمایهگذاری: در مقایسه با فناوریهای گازسازی شرکتهای Shell، GSP، GE و Corning که از خارج وارد شدهاند، هزینههای سرمایهگذاری در فناوریهای گازسازی داخلی بسیار کمتر است. دلایل اصلی این امر عبارتند از: اول، هزینههای بالای نرمافزارها (هزینههای حق اختراع + هزینههای PDP + هزینههای خدمات فنی)؛ دوم، نیاز به خرید برخی تجهیزات دارای حق اختراع یا تجهیزات کلیدی؛ سوم، طراحی پیچیده یا غیرمنطقی برخی فرآیندها و سیستمهای کنترلی، که نیز یکی دیگر از دلایل افزایش هزینههای سرمایهگذاری است. بنابراین، هنگام وارد کردن فناوری گازسازی خارجی، باید خرید تجهیزات پتنتشده یا تجهیزات کلیدی (یعنی تجهیزات تولیدکنندگان مشخص شده) را بیشتر کاهش داده و فرآیندها و کنترلها را بهبود بخشیم تا سرمایهگذاری کاهش یابد. افزایش فشار گازسازی و افزایش مقدار زغالسنگ وارد شده به هر کوره: با توجه به روشهای مختلف گازسازی، به جز روش گازسازی با استفاده از سس آبی-زغالسنگ که فشار گازسازی را به ۶.۵ تا ۸.۷ مگاپاسکال میرساند، فشار در سایر روشهای گازسازی بین ۱.۰ تا ۴.۰ مگاپاسکال است. این امر نه تنها منجر به بزرگ شدن تجهیزات و افزایش هزینهها میشود، بلکه یکی از دلایل اصلی مصرف انرژی بالا در پروژههای صنایع زغالسنگ نیز محسوب میگردد. بنابراین، فشار گازسازی هنوز جای افزایش دارد؛ به عنوان مثال، شرکت روچ فشار فرآیند گازسازی گاز زغالسنگ خردشده MK+ را تا ۶.۰ MPa افزایش داده است (که هنوز به صورت کامل در صنعت به کار گرفته نشده است). ظرفیت کم گازسازی در هر کوره نیز یکی از دلایل اصلی هزینههای بالا و فضای زیاد مورد نیاز برای سرمایهگذاری در پروژههای صنعت ککشویی است. در حال حاضر، به جز روش گازسازی گاز پودری شل و روش گازسازی سوپ کک با نازلهای متعدد که حداکثر میزان کک مورد نیاز در هر کوره آنها به ۳۰۰۰ تن در روز میرسد، حداکثر میزان کک مورد نیاز در سایر روشهای گازسازی بین ۱۰۰۰ تا ۲۲۰۰ تن در روز است. البته برخی از روشها نیز میتوانند به ۳۰۰۰ تن در روز برسند، اما هنوز در عمل صنعتی مورد استفاده قرار نگرفتهاند. کاهش جامع سرمایهگذاری و افزایش سطح انرژی: با توجه به پروژههای صنعت کربنی که در حال فعالیت یا ساخت هستند، به نظر میرسد که فرآیند گازسازی کربن در یک چرخه معیوب گرفتار شده است؛ یا سرمایهگذاری برای این تأسیسات بالا و سطح انرژی آنها نیز بالاست، یا سرمایهگذاری کم و سطح انرژی آنها نیز پایین است. به عنوان مثال، سیستم گازسازی SHELL دارای خنککن گاز سنتزی است که میتواند بخار با فشار متوسط ۵.۲ MPa تولید کند؛ انرژی آن بالاتر است، اما هزینه سرمایهگذاری نیز بیشتر است ； به عنوان مثال، فرآیندهای گازسازی مانند GSP، کورههای فضایی و کولین، نسبت به فرآیند گازسازی شل هزینه کمتری دارند؛ اما دیوارههای خنککننده آبی، بخار اشباع با فشار پایین تولید میکنند که انرژی آن پایین است و استفاده از آن مناسب نیست. گاز با دمای بالای ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد که از کورههای گازسازی خارج میشود، مستقیماً خنک میگردد؛ در نتیجه گاز حاوی مقدار زیادی بخار آب میشود. این روش برای پروژههای صنایع ککشویی که نیاز به تبدیل عمیق CO دارند (مانند پروژههای تولید آمونیاک) مناسب است؛ اما برای پروژههایی که نیازی به تبدیل عمیق ندارند (مانند تولید گاز از زغالسنگ و روغن از زغالسنگ)، مقدار زیاد بخار آب در گاز، نه تنها باعث کاهش انرژی و اتلاف انرژی میشود، بلکه نیاز به استفاده از انتقالدهندههای حرارتی و جداکنندههای بیشتری برای بازیابی انرژی را ایجاد میکند؛ در نتیجه فرآیند طولانیتر شده، مقاومتها افزایش یافته و هزینهها نیز بالاتر میرود ； گازسازی سوپرفوسفات زغالسنگ تقریباً همگی از روش خنکسازی شدید استفاده میکنند و این مشکل نیز در آن وجود دارد ； گازیفیکاسیون فشاردار زغالسنگ خردشده و تبدیل CO نیز مقدار زیادی بخار اشباع کمفشار تولید میکنند که استفاده از آنها دشوار است. بنابراین، انتخاب فرآیند گازسازی زغالسنگ باید در چارچوب کلی پروژههای صنعت زغالسنگ مورد توجه قرار گیرد؛ هم برای کاهش هزینههای سرمایهگذاری و هم برای افزایش ارزش انرژی، تا در نهایت پروژه به شکلی منطقی و کارآمد به سرانجام برسد. کاهش مصرف انرژی و آب: پروژههای صنعت گازیسازی، پروژههایی با مصرف بالای انرژی و آب هستند؛ بنابراین کاهش بیشتر مصرف انرژی و آب ضروری است. همچنین در زمینه گازیسازی نیز فضایی برای تحقیقات بیشتر وجود دارد. به عنوان مثال، در فرآیند گازسازی شل از گاز چرخهای فشرده برای خنک کردن گاز سنتزی تا دمای حدود ۹۰۰ درجه سانتیگراد استفاده میشود؛ این امر منجر به هدررفت انرژی نیز میگردد. آیا میتوان از مواد یا روشهای دیگری برای کاهش دما و حذف گرد و غبار استفاده کرد؟ شرکتهای پروژهسازی در کشور در حال تلاش برای بهبود این وضعیت هستند ； فرآیند گازسازی شل از روش خنکسازی خشک برای حذف گرد و غبار استفاده میکند؛ این روش نیازمند مقدار زیادی گاز برای پاکسازی است که منجر به افزایش مصرف میشود. لذا میتوان در زمینه بهبود این فرآیند تلاش کرد. اکنون، در پروژههای بزرگ صنعت کربنیزاسیون زغال، از ترکیب چند روش مختلف کربنیزاسیون برای حل مشکل نسبت زغال پودری و زغال خرد شده استفاده میشود؛ لذا میتوان از روشهای ترکیبی برای حل مشکلات مختلف ناشی از این روشهای مختلف، استفاده کرد. به عنوان مثال، در پروژههای بزرگ تولید گاز طبیعی از زغالسنگ، اکثراً از روش ترکیبی گازسازی فشاردار زغالسنگ خرد شده و گازسازی در بستر جریان هوا (گازسازی سس آبی زغالسنگ یا گازسازی ذرات زغالسنگ) استفاده میشود. به عنوان مثال، با استفاده از روش ترکیبی گازسازی فشاردار زغالسنگ خرد شده و گازسازی سس آبی زغالسنگ، میتوان آبهای زائد و سمی حاصل از گازسازی فشاردار را برای تهیه سس زغالسنگ استفاده کرد؛ این کار نه تنها مصرف آب را کاهش میدهد، بلکه هزینهها و سرمایهگذاریهای مربوط به تصفیه فاضلاب را نیز کاهش داده و آلودگی محیط زیست را کمتر میکند. بهینهسازی سیستمهای پردازش آب خاکستری برای کاهش میزان گرد و غبار تولید شده. در حال حاضر، برخی از تجهیزات گازسازی دارای میزان گرد و غبار زیادی در گاز هستند؛ این امر منجر به مسدود شدن هیتexchangers در تجهیزات تبدیل CO و نیز فعالیت نکردن کاتالیستهای موجود در بخش بالایی کورههای تبدیل میشود. همچنین، مشکلاتی مانند میزان زیاد فاضلاب تولید شده و حجم زیاد آب خاکستری در چرخه بازیافت نیز وجود دارد؛ بنابراین لازم است مسائل مربوط به شستشوی گاز و بهینهسازی فرآیندهای چرخه بازیافت آب خاکستری مورد بررسی بیشتر قرار گیرد.
ترکیب فناوریهای مختلف گازسازی ایده خوبی است؛ با استفاده از مزایای هر فناوری، میتوان نقاط ضعف فناوریهای دیگر را برطرف کرد و به این ترتیب به همکاری متقابل دست یافت.
با ترکیب فناوریهای مختلف، معلوم نیست آیا در زمینه صدور مجوزهای حق اختراع با مشکلاتی روبرو خواهیم شد یا خیر:
این اتصال مربوط به فناوریهای پتنتشده نیست؛ بلکه صرفاً به معنای استفاده از روشهای مختلف گازسازی در یک دستگاه است. به این ترتیب، میتوان از تمام نوع زغالسنگهای تولید شده در معادن زغالسنگ استفاده کرد؛ مثلاً در روش بستر ثابت میتوان از زغالسنگ تکهای استفاده کرد، و در روش گازسازی با سس آبی یا گازسازی پودری میتوان از زغالسنگ خرد شده استفاده کرد. همین معناست
توضیحات پیشنهادی درباره سطح فناوری گازسازی، مروری بر منابع گاز ورودی ارائه میدهد؛ بخش فناوری گازسازی باید در زمینه فناوری گازهای سوختی نیز مورد بررسی قرار گیرد.
اکنون قیمت زغالسنگ در حال افزایش است؛ میخواهم بپرسم آیا میتوان از کوک نفتی در کورههای گازسازی با فشار معمولی برای سوختن استفاده کرد؟
متوجه منظورتان به خوبی نشدم. قیمت زغالسنگ افزایش یافته و قیمت کک حاصل از فرآیند کوکسازی نیز بالا رفته است. کوک نفتی در سس آبی-زغالسنگ کاربرد دارد.
متن بسیار طولانی نوشتم، همهاش مسائلی است که همه از آنها خبر دارند و راهحلی برایشان وجود ندارد؛ مؤسسات طراحی همیشه اینگونه هستند، چطور میتواند جواب دهد؟ نرخ تجزیه بخار روچی کمتر از ۴۰ درصد است؛ وقتی مقدار آن به ۶۰ کیلوگرم میرسد، نرخ تجزیه حتی پایینتر میشود. برای پردازش آن از سیال زغالسوز استفاده میشود؛ اما چه مقدار سیال زغالسوز لازم است؟ اگر پول کافی برای خرید کورههای سیال زغالسوز وجود دارد، پس چرا از روش روچی استفاده کنیم؟ آیا استفاده از کورههای ذوب فلز با مصرف اکسیژن کم، صرفاً برای کاهش هزینههای سرمایهگذاری است؟ در نهایت، هزینه سرمایهگذاری برای این کورهها بسیار بیشتر از سری کورههای روچی است. آیا این روش، راه حل خوبی برای حل مشکلات است؟ بنابراین، علاوه بر طرحی که گوانگهوی برای تهیه سس آبی بر پایه روچی ارائه داده است، در پروژههای تولید گاز از زغالسنگ، اکثراً از سس خشک مبتنی بر روچی استفاده میشود. مصرف انرژی نسبتاً کمتر است. متأسفانه پروژههای شیمی زغالسنگ مربوط به محصولات دیگر، انگیزهای برای استفاده از کورههای روچ ندارند. مصرف انرژی برای تصفیه فاضلاب با استفاده از سس زغالسنگ همچنان بسیار بالاست. مگر اینکه هدف، تصفیه آب باشد؛ در مورد فاضلابهای صنایع داروسازی و رنگرزی در مناطق جیانگسو و ججیانگ که تصفیه آنها دشوار و هزینهبر است، استفاده از یک کوره بخار با فشار پایین برای تهیه سس زغالسنگ، که در آن سس زغالسنگ رقیق شده و هدف تولید گاز نیست، بلکه تصفیه فاضلاب است، و استفاده از گاز حاصل به عنوان سوخت برای بویلرها، شاید راهکاری مناسب باشد؛ اما کسانی که در زمینه صنایع شیمیایی زغالسنگ فعالیت میکنند، عملاً نمیتوانند در این روش مشارکت کنند.