煤氣化方法的選擇

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1、煤氣化方法的選擇趙紹民，唐廣軍（兗礦魯南化肥廠，山東滕州）2005-09-160?引?言???面對世界能源的日益匱乏，能源利用問題成為世界各國關(guān)注的焦點。中國是資源和能源相對匱乏的國家，缺油、少氣，煤炭資源相對豐富，但人口眾多，人均能源消費增長較快，既是能源消費大國，也是能源進(jìn)口大國，從國家的經(jīng)濟(jì)實力和資源情況看，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須建立在以煤為主要原料的基礎(chǔ)之上。我國有1萬億t的煤炭儲量，占能源資源探明總儲量的87.4％，使煤化工的發(fā)展有了深厚的基礎(chǔ)。當(dāng)前，大力發(fā)展煤化工、合理開發(fā)利用煤資源已成為有識之士的共識。???煤化工是

2、以煤為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)。首先以煤制備合成氣（CO+H2），而后合成其他化工產(chǎn)品，因此，煤的氣化是煤化工的核心，其投資一般占整個產(chǎn)品投資的60％以上，發(fā)展煤化工，選擇煤的氣化方法尤為重要。???縱觀我國的各種煤氣化方法，無論是20世紀(jì)初的間歇式固定層煤氣爐，還是在70年代引進(jìn)的以塊煤為原料的Lurgi氣化爐，亦或80年代引進(jìn)的Texaco水煤漿氣化技術(shù)，以及90年代引進(jìn)的Shell煤氣化技術(shù)，都存在著先進(jìn)技術(shù)的掌握、吸收以及創(chuàng)新的問題。本文重點對Lurgi氣化技術(shù)、Texaco水煤漿氣化技術(shù)、Shell煤氣化技術(shù)、恩

3、德爐煤氣化技術(shù)進(jìn)行分析比較。1?各氣化技術(shù)的工藝流程及裝置特點1.1?Texaco氣化???為改變煤氣化的原料路線，我國20世紀(jì)80年代引進(jìn)美國德士古公司的水煤漿加壓氣化技術(shù)，并在魯南化肥廠建設(shè)工業(yè)性示范裝置。該裝置是世界第五套、國內(nèi)第一套水煤漿加壓氣化裝置，國產(chǎn)化率達(dá)90％以上。1989年4月正式動工，1993年4月建成并順利投入試生產(chǎn)，同年6月通過國家技術(shù)鑒定，1995年全面達(dá)產(chǎn)。其氣化爐設(shè)計為一開一備，配套設(shè)計生產(chǎn)能力為年產(chǎn)80kt合成氨、130kt尿素。該裝置設(shè)計單爐日投煤量450t，先將原料煤制成水煤漿，水煤漿經(jīng)煤漿泵

4、送入氣化爐內(nèi)，與氧氣混合燃燒，通過激冷、洗滌，制得水煤氣。經(jīng)過10a的技術(shù)攻關(guān)，水煤漿加壓氣化技術(shù)逐漸成熟，單爐產(chǎn)量已達(dá)到設(shè)計能力的138％，運行周期逐步延長，創(chuàng)造了許多運行紀(jì)錄：單爐連續(xù)運行紀(jì)錄106d；國產(chǎn)噴嘴使用壽命達(dá)到100d以上，且修復(fù)后可以重復(fù)使用；耐火磚全部國產(chǎn)化，使用壽命達(dá)到了12000h，大大提高了裝置的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。???繼我廠引進(jìn)德士古技術(shù)之后，渭河化肥廠、上海焦化總廠、淮南化工總廠等采用該技術(shù)以水煤漿為原料生產(chǎn)合成氨、甲醇等化學(xué)品也取得了成功。目前，德士古公司已在我國技術(shù)轉(zhuǎn)讓了16套氣化裝置，有的以煤炭

5、為原料，有的以渣油為原料。據(jù)德士古公司資料介紹，已投用的11套裝置累計每年減少20000kt的SO2、NO2、CO2及可溶性固體廢物排放。1.1.1?工藝原理及流程???水煤漿加壓氣化工藝屬氣流床氣化，采用水煤漿進(jìn)料，以純氧為氣化劑。氣化壓力可在2.0～8.5MPa范圍選擇，氣化溫度為1300～1500℃，濕煤氣主要含有CO、H2、CO2、H2O、N2、H2S、CH4等。在氣化爐中進(jìn)行的主要反應(yīng)有：煤的熱裂解與揮發(fā)物的燃燒氣化；固定碳與氣化劑（氧氣、蒸汽）間的反應(yīng)；反應(yīng)生成氣體彼此間進(jìn)行的反應(yīng)；生成的氣體與氣化劑、固定碳之間的反

6、應(yīng)。???原煤經(jīng)濕磨制漿后成為63％左右的水煤漿，經(jīng)過高壓煤漿泵送至氣化爐頂與純氧（98％）一起進(jìn)入德士古噴嘴，煤漿經(jīng)噴嘴霧化與氧氣在氣化爐內(nèi)發(fā)生部分氧化反應(yīng)，生成水煤氣（合成氣）。氣化爐壓力3.0MPa，溫度1300℃左右。合成氣出氣化爐后，經(jīng)文氏管、洗滌塔增濕除塵后送往后工序，用于制合成氨或甲醇?；以?jīng)鎖灰斗收集，定期排出系統(tǒng)。廢水經(jīng)閃蒸回收熱量，再沉降處理返回系統(tǒng)使用。1.1.2?裝置的技術(shù)特點???(1)原料適應(yīng)性廣。各種煙煤、氣煤、肥煤都可以用來制氣，對煤的水分、灰分、可燃物含量、灰熔點等沒有苛刻的要求，有利于廠家就近

7、選煤，可大大節(jié)約成本。???(2)氣體有效成分高。有效氣成分（CO+H2）達(dá)80%～82%，而Lurgi氣化工藝的有效氣成分（CO+H2）只有50%～70%。因是高溫氣化，氣體中甲烷含量很低（≤0.1％），無焦油，排渣無污染，廢渣可以綜合利用，污水量小且易處理。???(3)氣化壓力范圍大。從2.5～6.5MPa皆有工業(yè)化裝置，以4.0MPa較為普遍，氣化壓力高可節(jié)省合成氣壓縮功。???(4)碳轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)98%。???(5)氣化爐熱量利用率高。氣化爐有激冷、廢鍋、激冷和廢鍋結(jié)合三種流程?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品進(jìn)行氣化流程的選擇。激冷工藝

8、制得的合成氣汽氣比達(dá)1.4，特別適合作為合成氨和甲醇生產(chǎn)的氣頭，也可作為制氫、羰基合成氣等用途。廢鍋流程適合用作燃?xì)馔钙窖h(huán)聯(lián)合發(fā)電裝置，副產(chǎn)的高壓蒸汽用于蒸汽透平發(fā)電機(jī)組，實現(xiàn)多聯(lián)供。???(6)氣化爐結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)能力大。氣化爐內(nèi)無傳動裝置，結(jié)構(gòu)比較簡單。一