สถานะการใช้งานเทคโนโลยีการเปลี่ยนก๊าซในประเทศต่างๆ

Thread Content

สถานะการใช้งานเทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซในประเทศต่างๆ ผู้เขียน/แหล่งที่มา: วันที่: 2016-08-03 จำนวนครั้งที่มีคนคลิก: 25 1. สถานะการใช้งานเทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซแบบเตียงแข็ง เทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซแบบเตียงแข็งเริ่มมีการนำมาใช้ในประเทศของเราตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1950 โดยมีวัตถุประสงค์หลักคือการนำถ่านหินสีน้ำตาลมาแปรสภาพเพื่อใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซสำหรับการผลิตแอมโมเนีย โรงงานผลิตปุ๋ยของกองทัพปลดปล่อยประชาชนจีนในมณฑลยูนนาน เป็นบริษัทแรกในประเทศจีนที่ใช้เตาก๊าซีไฟฟ้าจากการบดถ่านหิน โดยเตาดังกล่าวเป็นเตารุ่นแรกของยี่ห้อลูชี ในปัจจุบัน บริษัท ยูนนาน เจียเหอ่อ กรุ๊ป มีเตาลัวว์ลูชี่จำนวน 14 เครื่อง โดยมี 1 เครื่องที่ได้รับการปรับปรุงให้กลายเป็นเตาก๊าซีฟิเคชันแบบใช้แรงดันสำหรับการหลอมถ่านหิน (เตา BGL) และสามารถใช้งานได้สำเร็จตั้งแต่ปี 2006 หลังช่วงกลางทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา เครื่องก๊าซีฟิเคชันด้วยแรงดันจากการบดถ่านหินได้รับการพัฒนาอย่างมากในประเทศของเรา บริษัทต่างๆ เช่น กลุ่มบริษัทเทียนจี้ โรงงานก๊าซลานโจว โรงงานก๊าซฮาร์บิน และบริษัทในเขตอี้หม่าของมณฑลเหอหนาน ต่างก็มีเครื่องก๊าซีฟิเคชันด้วยแรงดันจากการบดถ่านหินนี้ โดยใช้เพื่อการผลิตก๊าซสำหรับใช้ในเมือง แอมโมเนีย มีเทน ไดเมทิลเออร์ ก๊าซธรรมชาติ และการแปรรูปถ่านหินให้อยู่ในสถานะของเหลว โดยเฉพาะโรงงานก๊าซลานโจวที่นำเครื่อง Mark-Ⅱ ของบริษัทลูชมาใช้ ซึ่งใช้เพื่อการผลิตก๊าซสำหรับใช้ในเมืองเป็นหลัก แต่เนื่องจากมีข้อจำกัดด้านผู้ใช้งาน ปัจจุบันจึงหยุดการผลิตไปแล้ว ； โรงงานแปลงก๊าซในเมืองฮาร์บินได้นำเข้าเตาแปลงก๊าซรุ่น PKM จำนวน 5 เครื่องมาจากประเทศเยอรมนีในช่วงปลายทศวรรษ 1980 (ซึ่งถือเป็นเตาแบบรุ่นที่ 3 ของเตาลูชี) ； เตาของบริษัทอื่นๆ ล้วนเป็นเตาก๊าซีฟิเคชันด้วยแรงดันสำหรับการบดถ่านหินแบบ Mark-Ⅳ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทต่างๆ ที่ใช้อุปกรณ์การเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นก๊าซด้วยแรงดันสูง (เตารูชี) ได้แก่ บริษัทซานซี ลูอัน, บริษัทซินเจียง กวางฮุย, บริษัทเหอเป่ย ต้าตัง อินเตอร์เนชั่นแนล เคชี, บริษัทซินเจียง อีหลี ชิงหัว, บริษัทกั๋วเตียน ชิเฟิง เคมิคัลส์, บริษัทจินเหมย จินชี, บริษัทต้าตัง อินเตอร์เนชั่นแนล ฟูซิน, บริษัทอีหลี ซินเทียน, บริษัทเหอหนาน จินเหมย เทียนชิง เป็นต้น โดยในบรรดานี้ อุปกรณ์การเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นก๊าซของบริษัทต้าตัง เคชี ถือเป็นอุปกรณ์ชุดแรกในโลกที่สามารถทำงานได้ที่แรงดัน 4.0 MPa โดยมีการทดลองใช้งานอย่างประสบความสำเร็จในเดือนพฤษภาคม ปี 2012 ； อุปกรณ์สำหรับการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นก๊าซด้วยแรงดันของบริษัท จินเหมย จินชี ใช้ถ่านหินชนิดหมายเลข 15 จากเมืองจินเฉิงเป็นวัตถุดิบ ปัจจุบันสามารถนำถ่านหินมาใช้ในกระบวนการได้สำเร็จแล้ว ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการเปลี่ยนถ่านหินให้เป็นก๊าซด้วยแรงดันสามารถนำมาใช้ในการแปรรูปถ่านหินชนิดไม่มีควันจากเมืองจินเฉิงได้ด้ว ปัญหาที่พบได้ทั่วไปในกระบวนการก๊าซีฟิเคชันแบบเตียงคงที่ คือปริมาณน้ำเสียที่เกิดขึ้นจากกระบวนการก๊าซีฟิเคชันมีมาก โดยน้ำเสียเหล่านี้มีสารต่างๆ เช่น น้ำมันดิน แอมโมเนีย และฟีนอลอยู่ในปริมาณมาก ปัจจุบันยังไม่มีวิธีการจัดการกับสารเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ว่าจะสามารถใช้วิธีการแยกสารเหล่านี้ออกมาก่อนส่งไปยังสถานีกำจัดน้ำเสียได้ แต่ก็ยังมีความยากลำบากในการจัดการ และยากที่จะทำให้น้ำเสียมีคุณภาพตามมาตรฐาน นอกจากนี้ ค่าใช้จ่ายในการจัดการน้ำเสียก็ค่อนข้างสูงด้วย ในการดำเนินงานของโครงการก๊าซีฟิเคชันแบบเตียงคงที่ในเขตเค่อชีของบริษัท ต้าหัวง อินเตอร์เนชั่นแนล และโครงการในซินเจียงของบริษัท กวางฮุย ก็พบปัญหาเรื่องการกัดกร่อนของเตาเผาเช่นกัน ส่วนในมองโกเลียในและซินเจียงนั้น ก็มีปัญหาเรื่องคุณภาพถ่านหินที่ไม่มีเสถียรภาพทางความร้อน จนทำให้ไม่สามารถผลิตได้ตามเป้าหมาย ข้อสอง สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการกำเนิดก๊าซด้วยเตาแบบฟลูอิไดซ์เบด เตากำเนิดก๊าซแบบฟลูอิไดซ์เบดมีข้อดีหลายประการ เช่น โครงสร้างที่เรียบง่าย อุณหภูมิในการทำงานที่เหมาะสม การใช้งานที่สะดวก ความสามารถในการประมวลผลที่สูง ก๊าซที่ได้ไม่มีสารตะกอนหรือสารอื่นๆ สามารถนำถ่านหินหลายชนิดมาใช้ได้ และยังสามารถนำถ่านหินที่มีขนาดเล็กกว่า 10 เซนติเมตรที่ได้จากเหมืองถ่านหินมาใช้ได้โดยตรง ด้วยเหตุนี้ เตากำเนิดก๊าซแบบฟลูอิไดซ์เบดจึงได้รับความสนใจจากบริษัทต่างๆ และถูกนำมาใช้งานจริง โรงงานแปรรูปถ่านหินในเมืองเซี่ยงไฮ้ได้นำเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำหรับการแปรรูปถ่านหินเป็นก๊าซ U-gas เข้ามาใช้ตั้งแต่ปี 1993 โดยมีเตาแปรรูปถ่านหินทั้งหมด 8 เตา โดยมี 6 เตาที่ใช้งานจริงและอีก 2 เตาเป็นเตาสำรอง ความสามารถในการผลิตของแต่ละเตาอยู่ที่ 20,000 ลูกบาศก์เมตร/ชั่วโมง โรงงานนี้เริ่มเปิดดำเนินการในเดือนเมษายนปี 1995 นี่ถือเป็นโรงงานแห่งแรกในโลกที่ใช้เทคโนโลยี U-gas ในการแปรรูปถ่านหิน ตั้งแต่ปี 1995 จนถึงเดือนตุลาคมปี 1996 โรงงานนี้สามารถผลิตก๊าซได้รวมทั้งหมด 15,000 ลูกบาศก์เมตร/ชั่วโมง ถ่านหินที่นำมาใช้ในการแปรรูปคือถ่านหินจากเหมืองเซินฟูในประเทศจีน โดยมีปริมาณทั้งหมด 50,000 ตัน ผลการทำงานจริงของอุปกรณ์ชุดนี้ไม่สามารถบรรลุเกณฑ์ที่กำหนดไว้ นอกจากนี้ เนื่องจากเมืองเซี่ยงไฮ้เปลี่ยนมาใช้ก๊าซธรรมชาติแทนก๊าซในเมือง เครื่องแปลงก๊าซ U-gas จึงหยุดทำงานไปตั้งแต่ต้นปี 2002 ในปี 2005 บริษัท SES ได้ร่วมมือกับบริษัท จงเหนิงเซียซิน (เหอเป่ย) จำกัด ในการใช้เทคโนโลยีการแปลงก๊าซ U-gas เพื่อผลิตเมทานอลในปริมาณ 225,000 ตันต่อปี และไดเมทิลเออร์ในปริมาณ 150,000 ตันต่อปี ในปี 2008 บริษัท เอสไอเอ็นเอส ก๊าซใหม่ จำกัด ในเมืองจ้าวจวง มณฑลซานตง ได้สร้างเครื่องจักรสำหรับการแปลงถ่านหินให้เป็นก๊าซ โดยมีเครื่องจักร 2 เครื่อง โดยเครื่องจักรหนึ่งใช้งานจริงและอีกหนึ่งเครื่องเป็นเครื่องสำรอง โดยแต่ละเครื่องมีกำลังการผลิตถ่านหินได้ 400 ตัน/วัน ซึ่งเครื่องจักรเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อผลิตก๊าซสังเคราะห์ให้กับโรงงานที่มีกำลังการผลิตเมทานอลได้ 100,000 ตัน/ป โครงการผลิตเมทานอลขนาด 300,000 ตัน/ปี ในเขตอี้หม่า มณฑลเหอหนาน ใช้เตากลั่นด้วยแรงดัน U-gas จำนวน 3 เครื่อง โดยมี 2 เครื่องที่ใช้งานจริงและอีก 1 เครื่องเป็นเครื่องสำรอง โดยแต่ละเครื่องมีกำลังการผลิต 1,200 ตัน/วัน การก่อสร้างเสร็จสมบูรณ์ในเดือนมิถุนายน ปี 2012 และเตากลั่นเครื่องแรกก็สามารถทดลองใช้งานได้สำเร็จในเดือนธันวาคมของปีเดียวกัน ในประเทศไทย เริ่มนำเทคโนโลยีการกลั่นแก๊สด้วยระบบ TRIG มาใช้ตั้งแต่ปี 2009 ปัจจุบันมีโครงการสองโครงการที่ใช้เทคโนโลยีนี้ ได้แก่ โครงการปรับปรุงโรงงาน IGCC ของบริษัท ดงกวน จงเกอ (เจิ้งยู) กรุ๊ป ซึ่งติดตั้งเตากลั่นแก๊สแบบ TRIG ที่มีกำลังการใช้ถ่านหิน 1700 ตัน/วัน และโครงการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของบริษัท โบยวน กรุ๊ป ซึ่งติดตั้งเตากลั่นแก๊สแบบ TRIG ที่มีกำลังการใช้ถ่านหิน 1200 ตัน/วัน ขณะนี้โครงการทั้งสองยังไม่ได้เริ่มดำเนินการ เทคโนโลยีการกำเนิดก๊าซแบบบ่อไหลเป็นกระบวนการกำเนิดก๊าซรูปแบบใหม่ในประเทศของเรา ซึ่งยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น และยังมีระยะทางอีกไกลกว่าจะสามารถนำมาใช้อย่างแพร่หลายได้ เทคโนโลยีการก๊าซีฟังก์ชันแบบบ่อไหลมีข้อจำกัดตรงที่มีช่วงสถานะก๊าซที่เจือจาง ดังนั้นประสิทธิภาพในการก๊าซีฟังก์ชันของกระบวนการนี้จึงไม่สูงนัก นอกจากนี้ อัตราการเปลี่ยนสภาพของคาร์บอนก็ต่ำกว่าเตาก๊าซีฟิเคชันแบบบัดกรีและแบบกระแสอากาศด้วย สาม สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินด้วยกระแสอากาศ
1. สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินด้วยสารละลายน้ำ-ถ่านหิน
เทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินด้วยสารละลายน้ำ-ถ่านหินนั้นได้รับการยอมรับในวงการว่ามีความเสถียรและน่าเชื่อถือ โดยกระบวนการนี้ต้องการให้จุดหลอมเหลวของเถ้าถ่านหินอยู่ที่ต่ำกว่า 1350°C (สำหรับเตาชนิดที่มีผนังหล่อเย็นด้วยน้ำ สามารถยืดหยุ่นเงื่อนไขนี้ได้บ้าง) นอกจากนี้ ถ่านหินที่ใช้ยังต้องมีคุณสมบัติในการก่อตัวเป็นสารละลายได้ดี โดยปกติแล้วควรมีค่ามากกว่า 58% หากค่านี้ต่ำเกินไป ก็จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเตาแปรสภาพถ่านหิน เทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซของบริษัทเด็กซ์โกในสหรัฐอเมริกา (ปัจจุบันคือเทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซของ GE) มีประสบการณ์ในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมในประเทศจีนมาเกือบ 30 ปี โดยมีเตาแปรสภาพก๊าซที่ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพจำนวนเกือบ 180 เครื่อง ถือว่ามีระดับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมที่สูง และเทคโนโลยีก็พัฒนาจนสมบูรณ์แล้ว โครงการต่างๆ เช่น การผลิตก๊าซเมือง/เมทานอลจากถ่านหินในเซี่ยงไฮ้ การผลิตแอมโมเนีย/ยูเรียจากถ่านหินในแม่น้ำเว่ยเหอ และโครงการพลังงานสะอาดในเมืองปูเฉิง ล้วนดำเนินการได้อย่างราบรื่น โดยสามารถทำงานต่อเนื่องได้นานถึง 180 วัน มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฝู่หัวมีประสบการณ์ในการนำเทคโนโลยีการกลั่นถ่านหินด้วยหัวฉีดหลายตัวมาใช้ในอุตสาหกรรมมาแล้ว 10 ปี โดยเทคโนโลยีนี้มีความพร้อมสมบูรณ์ มีกระบวนการที่ทันสมัย และสามารถทำงานได้อย่างเสถียร โดยมีระยะเวลาการทำงานต่อเนื่องสูงสุดถึง 90 วัน โครงการต่างๆ เช่น โครงการเซินหัวหนิงเหมย โครงการเซี่ยงไฮ้เจียวกั๋ว และโครงการอันหยางหยิงเต๋อ ก็ล้วนใช้เทคโนโลยีการกลั่นถ่านหินด้วยหัวฉีดหลายตัวนี้เช่นกัน ข้อเสียหลักของเทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซชนิดนี้คือ ต้องการคุณภาพของถ่านหินที่สูง นอกจากนี้ หัวเผาในเตาแปรสภาพถ่านหินและอิฐทนไฟก็มักจะมีปัญหา จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนอุปกรณ์เหล่านี้บ่อยๆ โดยเฉลี่ยแล้วจะต้องหยุดเตาเพื่อซ่อมบำรุงทุกๆ 1–2 เดือน การเปลี่ยนวัสดุหลากหลายชนิดให้เป็นก๊าซนั้น มีประสบการณ์ในการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมมาแล้วกว่าสิบปี โดยมีเทคโนโลยีที่พร้อมใช้งาน และสามารถทำงานได้อย่างมั่นคง เมื่อเทียบกับวิธีการแปลงถ่านหินให้เป็นก๊าซแบบอื่นๆ หม้อไอน้ำของมหาวิทยาลัยชิงหัวมีระยะเวลาการใช้งานในระดับอุตสาหกรรมที่สั้นกว่า และเทคโนโลยียังจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุ 2. สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซด้วยผงถ่านหินแห้ง เทคโนโลยีการแปรสภาพถ่านหินให้เป็นก๊าซด้วยแรงดันสูงนี้ถือเป็นเทคโนโลยีหลักในอุตสาหกรรมเคมีจากถ่านหินในปัจจุบัน และสามารถนำไปใช้กับถ่านหินหลายชนิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ กำหนดให้อุณหภูมิการหลอมละลายของเถ้าถ่านหินที่นำเข้าไปในเตาต้องน้อยกว่า 1400°C อัตราส่วนของซิลิคอนต่ออะลูมิเนียมต้องมากกว่า 1.6 (สามารถผ่อนคลายเงื่อนไขนี้ได้เล็กน้อยในกระบวนการทำความเย็นด้วยน้ำ) และช่วงอุณหภูมิที่สามารถใช้งานได้ต้องมากกว่า 120°C GSP มีประสบการณ์ในการดำเนินงานด้านอุตสาหกรรมการแปรสภาพก๊าซในประเทศจีนมาแล้วประมาณไม่กี่ปี ปัจจุบันโครงการต่างๆ ดำเนินไปได้อย่างราบรื่น โดยระยะเวลาการทำงานต่อเนื่องสูงสุดอยู่ที่ 130 วัน ตัวอย่างเช่น โครงการผลิตไดเมทิลเออร์ของบริษัท Ningxia Coal Industry Group ที่มีกำลังการผลิต 830,000 ตันต่อปี และโครงการ “Jincheng 3052” ของบริษัท Shanxi Lanhua Coal Chemical Co., Ltd. เทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซจากถ่านหินของชาร์ปมีประสบการณ์ในการใช้งานในประเทศจีนมาแล้ว 15 ปี ถือเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซที่ทันสมัยที่สุดในโลก ในช่วงปี 2000–2009 บริษัทต่างๆ ในประเทศจีนได้นำเครื่องจักรสำหรับการแปรสภาพก๊าซของชาร์ปมาใช้งานทั้งหมด 23 เครื่อง แต่เนื่องจากมีข้อจำกัดในการนำเข้าอุปกรณ์บางชนิด รวมถึงมีข้อกำหนดในการใช้งานที่สูง ทำให้มีเพียงครึ่งหนึ่งของเครื่องจักรเท่านั้นที่สามารถใช้งานได้จริง และผลการใช้งานก็ไม่เป็นไปตามที่คาดหวังไว้ เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นมาโดยตลอดในประเทศเกี่ยวกับการทำงานที่ไม่สม่ำเสมอของเครื่องจักรของชาร์ปหลังจากเริ่มใช้งาน ชาร์ปและบริษัทที่ใช้เครื่องจักรเหล่านี้จึงร่วมมือกันอย่างไม่หยุดยั้ง เพื่อเร่งการผลิตชิ้นส่วนในประเทศ ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนเทคโนโลยี และปกป้องสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญา เพื่อให้เครื่องจักรสามารถทำงานได้อย่างมั่นคง ปัจจุบันก็สามารถทำให้เครื่องจักรทำงานได้อย่างราบรื่นแล้ว เช่น โครงการผลิตอัลคีนจากถ่านหินของบริษัทดาตัง โครงการผลิตแอมโมเนียสังเคราะห์ของบริษัทยูนนาน เทียนอัน โครงการผลิตเมทานอลในเมืองเหอเป่ย และโครงการผลิตน้ำมันจากถ่านหินของบริษัทเซินหัว เป็นต้น โครงการเหล่านี้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องด้วยภาระการทำงานสูงเป็นเวลามากกว่า 120 วัน ซึ่งถือเป็นการทำงานได้อย่างสม่ำเสมอเป็นเวลาหลายร้อยวัน ； เครื่องจักรสำหรับการแปลงก๊าซของบริษัท ชวงหวง, หลิวหัว, หย่งเฉิง และบริษัทอื่นๆ มีระยะเวลาการใช้งานรวมกันมากกว่า 320 วัน โดยมีระยะเวลาการใช้งานสูงสุดอยู่ที่ 341 วัน เตาอวกาศมีอายุมาแล้ว 8 ปีนับตั้งแต่เริ่มมีการใช้งานในระดับอุตสาหกรรม ผ่านการทดลองและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง จนมีประสบการณ์ในด้านการออกแบบและการใช้งานมากมาย ทำให้เทคโนโลยีมีความพร้อมมากขึ้น และสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการแปรสภาพก๊าซจากผงถ่านหินในรูปแบบอื่นๆ เช่น เตาสองขั้นตอน หรือเตาแบบดองฟาง ยังถูกนำมาใช้เพียงในโครงการ 1–2 โครงการเท่านั้น ระยะเวลาในการใช้งานในระดับอุตสาหกรรมยังสั้นอยู่ และเทคโนโลยีดังกล่าวยังจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงและพัฒนาเพิ เตาผิงถ่านหินของหนิงเหมยยังไม่ได้เริ่มทำงาน ยังต้องรอดูต่อไป