プロジェクトの背景

協力背景

我が国が石炭のクリーンで効率的な利用とエネルギー構造の最適化・転換を推進する背景の下で、石炭系合成油は石炭転化の重要な経路として、その生産過程の精密化監視とエネルギー効率の向上はすでに業界の注目の焦点となっている。山西省は石炭生産の大省として、資源の優位性に基づいて石炭化学工業産業を積極的に配置し、石炭製油などの現代石炭化学工業プロジェクトの品質向上と効果向上の推進に力を入れている。特に、ルッチ炉ガス化技術を採用した合成油装置について、輸出ガス成分のリアルタイム正確なモニタリングはガス化効率、合成油収率と装置の安全で安定した運転に直接関係する。

魯奇炉のガス化過程で発生した粗合成ガスは高温、高圧、高タール、高粉塵、高湿などの特徴があり、特にタール含有量は他のガス化技術より著しく高く、オンラインガス分析システムに対して厳しい挑戦を構成している。従来の分析設備はサンプリング管路の閉塞、センサ汚染、測定原理の妨害などの技術的ボトルネックに直面し、監視データの遅延、正確性の不足、さらに設備の頻繁な故障により生産連続性に影響を与える。そのため、劣悪な状況下でのガスのオンラインモニタリングの技術的障壁を突破し、合成ガス成分のリアルタイム、正確、連続的な分析を実現し、石炭ベースの合成油装置の運行レベルを向上させ、安全生産を保障し、物消費エネルギーを低減する重要な一環となっている。

プロジェクトの概要

本プロジェクトのユーザーは山西省の大型国有石炭化学工業企業であり、核心製品は石炭製油、尿素、液体アンモニアなどをカバーする。その魯奇炉ガス化装置は砕炭を原料とし、蒸気と酸素ガス化により一酸化炭素と水素ガスを豊富に含む粗合成ガスを生成し、後続のフィッシャー・トロプシュ合成製油の重要な原料ガスとする。この装置は10年以上運転してきたが、高タール、高温、高圧などの劣悪な状況に制限され、有効なオンラインガス分析システムを構築できず、主に人工サンプリングとオフライン分析に依存しており、データの遅れが深刻で、リアルタイムで技術調整を指導することができなかった。

前期にユーザーは複数の分析機器メーカーの方案を試用したが、いずれも現場の状況に適応できず、長期的に安定した運転ができなかった。上記の難題を解決するために、ユーザーはプロセスガスモニタリングシステムのアップグレードプロジェクトを開始し、多方面の調査と技術比較を経て、最終的に四方機器のその場レーザーラマン分光分析方案を選定した。強調に値するのは、本プロジェクトが成功裏に投入されたLRGA-3200 EXは我が国の石炭化学工業業界で初めて工事化応用を実現した原位置レーザーラマン分光ガス分析計であり、魯奇炉の出口に投入を設置した後、合成ガスの多種ガス成分の連続、自動、同期オンラインモニタリングを実現し、国産ガス分析装置が複雑な石炭化学工業の工事状況応用において重要な突破を得たことを示している。

製品のプロトタイプ

その場レーザRaman分光ガス分析器LRGA-3200 EX

主なパラメータ

プロジェクトの実施

技術方案

我が社はこのプロジェクトのために提供したその場レーザーラマン分光ガス分析計は、高温、高圧、高タールなどの複雑な状況のために設計され、合成ガス中の多種の成分を正確に測定でき、しかも背景ガス中の水分の妨害を受けない。その核心的な優位性は強力な拡張性にあり、柔軟な「ワンドラッグ」構成をサポートする。1セットの分析ホストは同時に複数の前置ラマンプローブを接続することができ、生産プロセス中のいくつかのキーポイントに対する分散型同期モニタリングを実現し、将来的に全装置、全プロセスのカバーガスモニタリングを実現するために堅固な技術基礎を提供した。本プロジェクトでは、ユーザーのニーズに合わせて「ワンドラッグ2」モードを構成しています。

システムはサンプリングユニット、前処理ユニット、制御ユニット、分析ユニットの4つの部分から構成され、自動的に管路サンプリングなどの操作を完成し、24時間の無人勤務を実現し、人工負荷を大幅に減少すると同時に、システムの長期安定、正確と連続運転を保証した。

石炭化学工業業界に成功的に応用されたその場レーザーラマン分光ガス分析計として、その採用されたその場測定方式は多種のガス成分に対して連続、オンライン、無傷分析を行うことができる。ラマンプローブを前置することにより、計器はサンプルガスに直接接触する必要がなく、サンプリング装置と分析計器のメンテナンス作業量を削減するだけでなく、応答速度を大幅に向上させた。魯奇炉の合成ガスタール含有量が高く、凝結しやすい難題に対して、プローブサンプリングユニットは革新的に水冷降温と蒸気パージを結合した設計を採用し、タール付着と管路閉塞を効果的に防止した。前処理ユニットは多段ろ過と減圧定圧装置を備え、サンプルガスの原始組成を維持する前提で、粉塵、液体水とアンモニウム塩結晶物を効率的に除去し、分析器に入るガスの清浄、安定を確保する。

プロジェクト現場の状況は監視システムが200℃の高温、4 MPaの高圧条件下で安定的に運行することを要求し、H 2、O 2、CO、CO 2、CH 4、H 2 S、N 2を含む重要な成分を正確に測定する必要がある。従来のガスクロマトグラフィー技術と比較して、レーザーラマン分析器はキャリアガスと頻繁な標定を必要とせず、応答速度が速く（T 90≦10秒）、リアルタイムで技術変動を捕捉でき、ガス化炉の酸素蒸気比調整とフィッシャートロプシュ合成反応器の調整に即時データ支持を提供する。この方案の成功的な応用は、石炭化学工業分野における国産インサイチュレーザーラマン技術の工学化応用の先駆けとなり、業界に複製可能な国産化監視経路を提供した。

シナリオ価値

この技術案の実施により、石炭系合成油のプロセスはより効果的に管理され、調整され、安全性の制御と経済効果の向上を実現する。

安全監視の面では、リアルタイムでO 2濃度を監視することにより、ガス化炉の酸素富化リスクをタイムリーに発見し、安全事故の発生を防止することができる、同時にH 2 Sなどの有害ガスの連続モニタリングは、環境と人員の安全を保障した。

プロセスの最適化と品質向上と効率化の面で、H 2、CO、CO 2、CH 4などの重要成分の濃度変化をリアルタイムでモニタリングすることにより、操作者はガス化炉原料のガス配合比をタイムリーに調整し、反応温度を制御し、フィッシャーレスト合成条件を最適化し、それによって炭素転化率と油製品収率を高めることができる。ユーザーのフィードバックによると、システム出荷後の原料石炭消費量は著しく減少し、設備の平均運行時間は30日を超え、運行維持コストは大幅に低下した。

本プロジェクトの成功的な実施は、劣悪な状況下でのガスのオンラインモニタリングの業界難題を解決しただけでなく、石炭化学工業業界で成功的に投入されたその場レーザーラマン分析システムとして、業界技術のグレードアップと国産化の代替プロセスを推進する上でマイルストーンの意義がある。

プロジェクト現場