煤气化方法的选择

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1、煤气化方法的选择赵绍民，唐广军（兖矿鲁南化肥厂，山东滕州）2005-09-160 引 言   面对世界能源的日益匮乏，能源利用问题成为世界各国关注的焦点。中国是资源和能源相对匮乏的国家，缺油、少气，煤炭资源相对丰富，但人口众多，人均能源消费增长较快，既是能源消费大国，也是能源进口大国，从国家的经济实力和资源情况看，我国的经济发展必须建立在以煤为主要原料的基础之上。我国有1万亿t的煤炭储量，占能源资源探明总储量的87.4％，使煤化工的发展有了深厚的基础。当前，大力发展煤化工、合理开发利用煤资源已成为有识之士的共识。   煤化工是

2、以煤为原料生产化工产品的基础化学工业。首先以煤制备合成气（CO+H2），而后合成其他化工产品，因此，煤的气化是煤化工的核心，其投资一般占整个产品投资的60％以上，发展煤化工，选择煤的气化方法尤为重要。   纵观我国的各种煤气化方法，无论是20世纪初的间歇式固定层煤气炉，还是在70年代引进的以块煤为原料的Lurgi气化炉，亦或80年代引进的Texaco水煤浆气化技术，以及90年代引进的Shell煤气化技术，都存在着先进技术的掌握、吸收以及创新的问题。本文重点对Lurgi气化技术、Texaco水煤浆气化技术、Shell煤气化技术、恩

3、德炉煤气化技术进行分析比较。1 各气化技术的工艺流程及装置特点1.1 Texaco气化   为改变煤气化的原料路线，我国20世纪80年代引进美国德士古公司的水煤浆加压气化技术，并在鲁南化肥厂建设工业性示范装置。该装置是世界第五套、国内第一套水煤浆加压气化装置，国产化率达90％以上。1989年4月正式动工，1993年4月建成并顺利投入试生产，同年6月通过国家技术鉴定，1995年全面达产。其气化炉设计为一开一备，配套设计生产能力为年产80kt合成氨、130kt尿素。该装置设计单炉日投煤量450t，先将原料煤制成水煤浆，水煤浆经煤浆泵

4、送入气化炉内，与氧气混合燃烧，通过激冷、洗涤，制得水煤气。经过10a的技术攻关，水煤浆加压气化技术逐渐成熟，单炉产量已达到设计能力的138％，运行周期逐步延长，创造了许多运行纪录：单炉连续运行纪录106d；国产喷嘴使用寿命达到100d以上，且修复后可以重复使用；耐火砖全部国产化，使用寿命达到了12000h，大大提高了装置的可靠性、经济性。   继我厂引进德士古技术之后，渭河化肥厂、上海焦化总厂、淮南化工总厂等采用该技术以水煤浆为原料生产合成氨、甲醇等化学品也取得了成功。目前，德士古公司已在我国技术转让了16套气化装置，有的以煤炭

5、为原料，有的以渣油为原料。据德士古公司资料介绍，已投用的11套装置累计每年减少20000kt的SO2、NO2、CO2及可溶性固体废物排放。1.1.1 工艺原理及流程   水煤浆加压气化工艺属气流床气化，采用水煤浆进料，以纯氧为气化剂。气化压力可在2.0～8.5MPa范围选择，气化温度为1300～1500℃，湿煤气主要含有CO、H2、CO2、H2O、N2、H2S、CH4等。在气化炉中进行的主要反应有：煤的热裂解与挥发物的燃烧气化；固定碳与气化剂（氧气、蒸汽）间的反应；反应生成气体彼此间进行的反应；生成的气体与气化剂、固定碳之间的反

6、应。   原煤经湿磨制浆后成为63％左右的水煤浆，经过高压煤浆泵送至气化炉顶与纯氧（98％）一起进入德士古喷嘴，煤浆经喷嘴雾化与氧气在气化炉内发生部分氧化反应，生成水煤气（合成气）。气化炉压力3.0MPa，温度1300℃左右。合成气出气化炉后，经文氏管、洗涤塔增湿除尘后送往后工序，用于制合成氨或甲醇。灰渣经锁灰斗收集，定期排出系统。废水经闪蒸回收热量，再沉降处理返回系统使用。1.1.2 装置的技术特点   (1)原料适应性广。各种烟煤、气煤、肥煤都可以用来制气，对煤的水分、灰分、可燃物含量、灰熔点等没有苛刻的要求，有利于厂家就近

7、选煤，可大大节约成本。   (2)气体有效成分高。有效气成分（CO+H2）达80%～82%，而Lurgi气化工艺的有效气成分（CO+H2）只有50%～70%。因是高温气化，气体中甲烷含量很低（≤0.1％），无焦油，排渣无污染，废渣可以综合利用，污水量小且易处理。   (3)气化压力范围大。从2.5～6.5MPa皆有工业化装置，以4.0MPa较为普遍，气化压力高可节省合成气压缩功。   (4)碳转化率高，可达98%。   (5)气化炉热量利用率高。气化炉有激冷、废锅、激冷和废锅结合三种流程。可以根据产品进行气化流程的选择。激冷工艺

8、制得的合成气汽气比达1.4，特别适合作为合成氨和甲醇生产的气头，也可作为制氢、羰基合成气等用途。废锅流程适合用作燃气透平循环联合发电装置，副产的高压蒸汽用于蒸汽透平发电机组，实现多联供。   (6)气化炉结构简单，生产能力大。气化炉内无传动装置，结构比较简单。一