第4期中氮肥No.42007年7月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressJul. 2007中氮肥煤氣化技術研討唐宏青(中國石化寧波工程有限公司,浙江寧波315207)[摘要] 提出未來中氮企業(yè)的發(fā)展方向和規(guī)模;介紹了適用于中氮企業(yè)的幾種煤氣化技術;對.中氮企業(yè)選擇何種煤氣化技術做了討論。[關鍵詞]中氮肥;煤氣化技術;研討[中圖分類號] TQ 546[文獻標識碼] A [文章編號] 10-93200)0009-05Deliberating on Coal Gasification Technologies forM-sized Nitrogenous Fertilizer PlantsTANG Hong qing(Sinopec Ningbo Engineering Co., Ltd, Ningbo 315207, China)Abstract: In this paper, the author puts forward the development orientation and scale of M-sized nitroge-nous fertilizer plants, presents several suitable coal gasification technologies, and discusses some points thatshould be considered by M sized nitrogenous fertilizer plants when selecting.Key words: M-sized nitrogenous fertilizer plant, coal gasification technology, deliberating0引言[收稿日期] 2007-01-30[作者簡介]唐宏青(1941- ).男,上海人,教授級高工,中國幾十年來，隨著技術的進步，經濟的發(fā)展，石化集團蘭州設計院原副總工程師。國內中型氮肥裝置(簡稱中氮肥，下同)的規(guī)模焦爐氣甲醇補碳流程方案見圖5。氣化爐壓力NHD 脫碳;雙甲工藝采用安淳公司最新技術。1.0 MPa (或0.5 MPa);直接低壓耐硫變換(補碳流程不需耐硫變換);選用離心壓縮機(人口壓[ CACCM ] -[耐硫究溫中變] +[ 脫碗脫碳力0.8 MPa); 3.0 MPa脫碳脫硫;低壓合成?！焙铣?，H雙甲壓縮▼氨i副產:甲醇CAGGTM耐硫抗硫離心壓縮醚烴燃料寬溫中變圖6配套方案五甲醇◆-H離心壓縮+t脫硫脫碳補碳4結束語圖5配套方案四隨著國家化肥政策的調整以及企業(yè)原料煤價3.2.5配套方案五格、由價的不斷L業(yè)化明由本不斷增加，企業(yè)新建80~ 120 kt/a和120~ 180 kt/a合成氨效益H中國煤化工合企業(yè)承受能力，雙甲工藝配套方案如圖6。氣化爐壓力1.0 MPa選擇C N M H G術進行氣頭改造，(或0.5 MPa); Co-Mo系寬溫變換催化劑;脫硫將使企業(yè)的原材料成本大幅下降，為企業(yè)帶來巨脫碳考慮原料硫含量可選用NHD或栲膠脫硫、大的經濟效益，大大提高企業(yè)的市場生存能力?！?0●中氮肥第4期也在變大?；仡?0世紀60年代初中期，50 kt/a流程的工業(yè)化裝置用于IGCC。迄今國內已經與合成氨裝置已經是大型裝置了; 70 年代初開始Shell簽訂的15個合同19臺爐子中，已經有2建設300 kt/a合成氨裝置;至90年代中期，國套1000t/d和3套2000t/d的氣化爐加廢熱鍋內已有31套300kt/a合成氨裝置,55套100爐流程的工業(yè)化裝置投產。從目前開車的情況來kt/a合成氨裝置;到90年代后期，在建單套裝看，還需要- -段時間才能穩(wěn)定成熟。置的規(guī)模已達450 kt/a,原300 kt/a 裝置也相繼(2) Texaco水煤漿加壓氣化[2]改造為450 kt/a規(guī)模。德士古水煤漿加壓氣化工藝是美國德士古石近年來，在- -股甲醇熱中，正在建設的甲醇油公司Texaco在重油氣化的基礎上發(fā)展起來的。單系列裝置從100 kt/a快速飆升到210 kt/a。裝1945年德士古公司在洛杉磯近郊蒙特貝洛建成置大型化成為提高企業(yè)經濟效益的主要手段。第1套中試裝置。20世紀70年代開發(fā)的加壓水.氮肥和甲醇的情況有所區(qū)別。主要是氮肥工煤漿氣化工藝已于 80年代初完成示范工作并實藝流程比較長，產品要后加工等原因，其規(guī)模還現工業(yè)化生產，成為具有代表性的第二代煤氣化不能“瘋長”。但是可以預計未來10a內，大氮技術。德士古水煤漿氣化技術包括煤漿制備、灰肥裝置的規(guī)模將變?yōu)?50~900 kt/a合成氨，而渣排除、水煤漿氣化等,其核心和關鍵設備是氣中氮肥裝置的規(guī)模會變成200~ 400 kt/a合成化爐。經國內多年的運行實踐證明，德士古加壓氨。如果從煤化工的角度考慮，中氮肥煤氣化的水煤漿氣化技術是先進并成熟可靠的?？偼睹毫繛?00~1 800t/d,采用(2+1) 臺氣國外已經實現了單線2000 t/d的氣化爐加化爐。激冷流程的工業(yè)化運行。國內最大規(guī)模為單線大型煤氣化技術在中氮企業(yè)使用是可能的，1 000 t/d,技術成熟。這是因為未來的中氮肥規(guī)模就是現在的大氮肥規(guī)(3) GSP粉煤氣化[3]模。曾經有人提出用現在的小氮肥技術，通過并GSP煤氣化過程是在高溫加壓下進行的,聯方式(例如采用幾十臺UGI爐并聯和低壓多是原民 主德國開發(fā)的較為先進的第二代煤氣化工次脫硫脫碳技術等)直接將小氮裝置變成中氮裝藝之一，屬氣流床氣化。與其他煤氣化工藝一置。很明顯，這是不可取的，不僅投資高，而且樣，GSP氣化工藝過程主要是由給料系統(tǒng)、氣能耗高、污染大，不利于高度自動化控制?；癄t、粗煤氣洗滌組成，即由備煤、氣化、除渣由此可見，隨著規(guī)模的增長，氮肥技術要與3部分組成。時俱進，中氨肥的技術也要相應變化。我們曾經支持過GSP技術，原因是GSP氣化爐的設計理念比較合理，這種技術比較容易實1煤氣化技術現，能出現比較好的效果。但是，由于外商欠缺世界上煤氣化技術有上百種，不是任何一-種在工程方面的經驗，也不了解中國的國情，使這都可以隨便拿來使用?？紤]國內具體情況，適合種技術在國內推廣的速度變慢了。國內如果能自未來中氮肥使用的只有幾種。己開發(fā)這種爐型，也許比引進還省事。1.1 國外引進技術國外有1套720 t/d的氣化爐加激冷流程的(1) Shell粉煤氣化[}裝置在工業(yè)化運行。國內有3家企業(yè)與德國未來Shell煤氣化過程是在高溫加壓下進行的，能源公司簽定了GSP引進合同。是目前世界上較為先進的第二代煤氣化工藝之1.2 國內開發(fā)技術一，屬氣流床氣化。在國外開發(fā)和生產的Shell20世紀70年代的石油危機促進了尋求替代工藝中，只有廢鍋流程一種，是用于IGCC的。能源和潔凈煤技 術的開發(fā)。在煤化工發(fā)展低潮但這并不意味著Shell 工藝就是廢鍋流程。在化時，國內還是有一些研究機構抓住了這個機遇，工上應用，應該采用激冷流程。對于中氮肥，毫在中國煤化工還是取得了不少的無疑問地要采用激冷流程，因此要求殼牌工藝改成就|YHCNMHG激冷流程是合理的。(1) 西安熱工研究院干煤粉加壓氣化[4]國外有1套2000t/d的氣化爐加廢熱鍋爐西安熱工研究院開發(fā)出兩段式干煤粉加壓氣第4期唐宏青:中氮肥煤氣化技術研討●11●化技術，建成日處理36 t煤的干煤粉加壓氣化氣化后工藝3個部分。國內引進的煤氣化技術已中試裝置，其核心技術和整體工藝獲得國家發(fā)明經很多了，如果您還要引進，我們應該考慮是否專利。該技術成功以后可以大中型化，因此是用可以采用以下辦法:僅僅引進氣化爐工藝包,備于大中型煤氣化工藝的技術。煤和氣化后工藝由國內根據用戶的實際情況進行該院正在進行1 000 t/d的氣化爐加激冷流國產化配置。我們可以自信地說，國內在這方面程的工業(yè)化裝置設計，用于內蒙古世林化工有限已經有成熟的經驗，希望大家不要瞧不起國內公司300 kt/a合成氨裝置;同時，也在進行2的工程公司!000 t/d的工業(yè)化裝置設計，用于華能集團的綠在我國煤氣化事業(yè)大力發(fā)展的同時，我們推色煤電項目。薦SGTC技術組合模式。它體現了現代煤化工的(2)華東理工大學多噴嘴水煤漿氣化[5]優(yōu)化流程，能充分展示國內化工設計行業(yè)的實多噴嘴對置式水煤漿氣化技術是對Texaco力，可以加快建設進度,滿足近期國內化工發(fā)展氣化的改進。有5項主要技術，包括: (a) 多噴的需要。這就是新的適宜工藝。嘴對置式氣化爐; (b) 預膜式水煤漿氣化噴嘴;SGTC技術組合模式= Shell煤粉輸送工藝(c)復合床洗滌冷卻室; (d) 分級式合成氣初步包+ GSP爐工藝包+ Texaco激冷流程工藝包+凈化工藝; (e) 直接換熱式含渣水處理工藝。原化工部各設計院的工程設計能力(基礎設計+該技術已經實現單線500 t/d的氣化爐加激詳細設計)冷流程的工業(yè)化運行。上面7種技術是向中氮肥推薦的。其中(3)西北化工研究院多元料漿氣化[6]SGTC是- -種新的形式,還沒有實踐過。實現這多元料漿的基本原理是在水煤漿中加入一定個流程的問題在那兒?答案:體制問題一工程的石油焦或油等其他可燃碳質原料，替代水煤漿公司能否協(xié)調好!中的一部分水，使氣化過程所需的水分更接近于也許國內工程公司的經營部門不欣賞這個流氣化反應工藝條件所需要的水蒸氣量,增加入爐程，因為他們崇尚的是“套計”而不是設計。誰料漿中的含碳有效反應物濃度，提高所生成煤氣都明白，對已經做過的設計進行“套計",是投中CO、H2的含量,減少氧氣和原料煤的消耗，人少、產出高、風險小的短平快措施。但是，我從而降低能耗和生產成本，提高經濟效益。們應該想-想，如果大家都不把自己放在風口浪該技術也已實現單線500 t/d 的氣化爐加激尖上搏一下，何談技術創(chuàng)新?何談自主知識產權?何談建設創(chuàng)新社會?1.3其他以上6種氣化技術是國內正在使用或將要使3推廣國內技術的困難用的技術。此外還有- -些技術，如灰熔聚煤氣推廣國內技術的第-步是研究單位要將自己化、恩德爐技術、魯奇爐及其改進型，也是有一的研究成果變成“工藝包”。盡管現在已經有行業(yè)定成效的，只是由于各種原因，在未來中氮肥規(guī)規(guī)定了工藝包的內容，但是研究人員去完成工藝模上推廣存在- -定的困難。我國的化肥行業(yè)歷來包存在- -定的困難，中試的工程問題與大裝置的大中小三分天下，未來的小氮肥規(guī)模在50~ 180工程問題不盡相同，要摸索許多新的事物。這個kt/a合成氨,這些技術用于這個范圍是比較理想問題對于研究單位來說，做第一版是 比較吃力的。的。這里特別推薦灰熔聚煤氣化技術,在這個范另一方面，現在的設計院由于多年不重視新圍內很有希望。技術的開發(fā)，接觸的是國外成熟的工藝包,對于國內研究單位尚不夠成熟的工藝包，如何與之銜2推薦新的適宜工藝[7]接，也存在- -定的困難。對于中氮企業(yè)，我們應該推出一個新的適宜中國煤化工術層面上的大困的工藝，使它投資少- -些,能耗低- -些，環(huán)保好難，[HCNMHG.一些。這是大家所希望的。陳此之外，還有經價上相知識產權歸屬方面煤氣化技術，實際上是包括備煤、氣化爐、的原因。.12●中氮肥第4期人太少。其實，這幾種技術都很有前途，都有一4討論定的市場。與Texaco、GSP和Shell相比，國內(1)何種技術最好技術在設計理念上不比它們差，并且國內技術和何種技術最好?這是大家比較關心的問題，國外的技術都有成效，也都有不足(表1)。.許多人都問過這個問題，總希望說出一個“最”兩段式氣化爐的設計理念也不錯，目前正在字，可是，這是一個很難回答的問題，因為它不做示范廠的設計，尚不具備大批量推廣的條件。是一個唯- -解的問題。全心全意地做好示范廠的建設，來日防長。多年來，國內對于煤氣化技術的討論都集中我們曾經論述過某種國內技術的不足，但是在Texaco和Shell之間優(yōu)缺點的比較。這些比較“不足”不等于否定，研究者不要將其視為洪水不見得有多大的說服力，因為比較不是在相同的猛獸。現將這幾種技術并列，希望我們的研究人平臺下進行的(原料不同，產物的組成、溫度、員你追我趕。 客觀的看法是，這7種技術應該并壓力不同)。現在加入幾種國內技術的討論，我存。國內的市場容量遠遠大于科研成果的提供們應該有自信心與國外技術比- - 比。量，根本滿足不了用戶的要求，沒有互相競爭的對于國內開發(fā)的煤氣化技術，關心略少，投勢態(tài)。表1幾種中氮肥煤氣化工藝的比較 (非定比較)原料工藝主要問題電投資經驗干煤粉Shell工藝要改激冷流程★**★★★★★★★★GSP外商工程經驗欠缺★★★★★★兩段爐正在做放大的示范工程**★SGTC組合組合中的銜接★★**水煤漿Texaco★★★*★四噴嘴原料煤的ST3要低于1 250 c,多元料漿收到基中的灰含量<10%中氮肥技術是碳-化工的- 一個分支，應該盡國內的煤化工企業(yè)希望從國外大量引進新技量采用有效的新技術，有關這方面的發(fā)展，有比術,有的把希望寄托在外商的“新技術”上,大較系統(tǒng)的介紹(8]。目前，國內和國外技術產生批量地引進國外技術，以Shell爐的引進最為代表。的問題都是“工程問題”。我們應該區(qū)分這些工但是經過仔細了解，國外的“先進技術”以試驗或程問題是屬于“煤氣化技術”問題，還是屬于硬示范為多,不是想象的那么成熟，引進以后等于替件質量問題。區(qū)分這兩類不同性質的問題，有利他們做工程放大試驗或批量試驗。Shell 爐的這種引于推進國內開發(fā)的煤氣化技術的進步。進方法是建國以來化工行業(yè)從來沒有過的。(2)關于水煤漿氣化技術把發(fā)電上用的工藝直接搬到化工上，沒有充水煤漿氣化技術適用于低灰低熔點的雙低分的科學根據。煤，并且采用2開1備的氣化爐配置,這是大家(a)用于發(fā)電的合成氣(CO+H2) 中，水已經達成共識的。蒸氣含量要盡量少(Shell 廢鍋工藝的H2O/CO一種現在流行的觀點:當你的原料煤種適合約為0.2)，而用于化工的合成氣中,水蒸氣含于水煤漿氣化時，3種水煤漿氣化技術是首選,量要有一定的比例(激冷工藝的H2O/C0約為因為它比較穩(wěn)妥，國內已經有成熟的設計、制2.0)，這就是廢鍋流程和激冷流程的區(qū)別。造、采購和生產經驗，建設速度比較快。(b)用于發(fā)電上的煤氣化用煤是靠氮氣輸送(3)發(fā)電上的煤氣化和化工上的煤氣化不同的，用于合成氨還可以，用于制氫、甲醇、合成煤氣化技術開發(fā)的周期很長，進展緩慢。以油就不合適了 ，應該用二氧化碳氣輸送。后者還Shell為例，從1972年開發(fā)起到宣稱可以商業(yè)化沒有中國煤化工的2001年，29 a時間只建了1套用于發(fā)電的廢CNMHG熱鍋爐流程，在化工上根本沒有實踐經驗。煤化自前對粉煤氣化的設計，認為可以用于灰熔工的技術比較復雜，工程問題比較多。點1500C以上、灰含量達到30%的煤種，不要第4期唐宏青:中氰肥煤氣化技術研討●.13●備用爐。這個標準正在受到質疑。由于我國的煤業(yè)化的數據。我們應該理智地想一想，這可能種中高含灰量的煤種占的比例比較大，因此這個嗎?商業(yè)化的數據是一種宣傳，往往反映了一種問題更令人關注。特殊情況~下的優(yōu)化值或瞬間值,它們的對比數據雖然粉煤氣化爐“可以”使用高含灰量的煤是在不同平臺下得到的，不是長周期下的保證種，但是“可以”不應理解為“應該”，“高”也值，因此商業(yè)化的數據是一-種商業(yè)手法的體現。不是無限的。含灰量8% ~ 15%是可取的，再高外商不會愿意因不能長周期達到這些指標而承擔對工藝并不利。含灰量越高，后續(xù)設備越大，運賠償責任，愿我們的企業(yè)家對此泰然處之。行越困難。我們很難設想進料中25% ~ 30%的(6)認真處理投資與質量的關系灰能夠讓后續(xù)工藝長周期運轉。5a前，在批量引進Shell 爐時，砍投資成為上述4種干煤粉氣化技術的共同問題是:雙時尚，投資壓得很低，甚至與Texaco工藝- -樣。高煤(高灰分含量、高灰熔點)是否能夠實現長現在算- -算賬, 結果怎樣?據網上公布，中氮肥周期運行?增加助熔劑的量只降低一“高”，卻改造煤氣化總投資超過7億元人民幣(文獻[9]使另一“高”更高!即使采用激冷流程,并不是報導7.19億元)。正確估計投資,是市場經濟中非常有把握解決這個問題，希望國內從事這方面設計方和業(yè)主的共同利益所在，對于推廣新技術技術的科研單位，不要把這個問題輕量化。是至關重要的。我們的祖先早就說過，便宜沒有在最近-一次美國煤氣化國際會議上公布的有好貨!要質量還是要放棄質量的低投資?“百年關資料說明，他們的Shell爐的年停車率為大計,質量第-”一這是- -代人在基本建設上12%，其中計劃停車6%，非計劃停車6%。這帶血帶汗的經驗!說明國外單臺氣流床粉煤氣化爐的開工率為(7)認真思考采用什么技術88%。該資料還提出以3x 50%的方式安排氣化我們的企業(yè)在采用煤氣化技術時，可以根據爐的能力為最佳，可以達到開工率99%。這預國內已經有的經驗，從企業(yè)自身的條件出發(fā)，認示一個化肥企業(yè)單臺氣化爐的配置方法是不適合真研究每- -種煤氣化技術的優(yōu)缺點，重視評判商的。這份報告對國內花巨額投資建立了19臺業(yè)數據的真假，選擇- -種適合本企業(yè)的氣化方Shell氣化爐的企業(yè)帶來的不是利好消息。式?！叭嗽埔嘣啤钡摹疤资健彼季S不是企業(yè)家應其實，要提高單臺氣流床粉煤氣化爐的連續(xù)該具備的素質。選好所需要的工藝，提高經濟效運轉期的辦法有兩個: (a) 采用低灰分煤種，或益，才能不斷提升企業(yè)的實力和形象。者摻用低灰分煤種; (b) 在排渣工藝上進行科研[參考文獻]創(chuàng)新。這個課題難度比較大，需要國家的支持、企業(yè)和科研機構的共同努力，靠各個企業(yè)的單打[1]鄭振安. Shell 煤氣化技術(SCGP) 的特點[J]. 煤化工，.獨斗是很困難的。2003(2): 7-11[2]王會民.對德士古水煤漿加壓氣化工藝的認識[J].大氮(5)商業(yè)數據與傳統(tǒng)科學觀的分歧肥，2002, 25(5): 297-302隨著市場經濟的建立，國外大批商業(yè)集團向[3]唐宏青. GSP工藝技術[J]. 中氮肥, 2005(2): 14-18國內推薦技術，采用了商業(yè)化的手段。他們向用[4]許世森，任永強.兩段式干粉煤加壓氣化技術的研究開發(fā)戶出示的技術指標，事后不能完全實現?！爸徽f[J].氮肥與甲醇，2006， 1(3): 1-5有利的，不說不利的”，這是典型的商業(yè)觀，與[s]于廣鎖，龔欣，等.多噴嘴水煤漿對暨式氣化技術[J].現代化工，2004, 24(10): 46-49我國建國以來傳統(tǒng)的實事求是科學觀是格格不人[6]門長貴.多元料漿氣化制合成氣技術[J]. 煤化工, 1998的。從事嚴肅科學的人士不能適應這個情況。因(2): 4-6此，許多老一代的專家難以接受外商的這種宜[7]唐宏青.新一代煤化工的探討[C].全國中氮情報協(xié)作組傳。然而，當我們從計劃經濟轉向時，也應該認第25次技術交流會論文集，2007: 1識和適應這樣的潮流，做到“采納實的，洞察虛中國煤化工].氮肥與甲醇，2006的”。后四個字只有自己去努力追求。[9YH. CN M H G化技術在合成氨工業(yè)例如，宣稱Shell爐能夠節(jié)省15% ~25%氧中的應用[C].全國中氮情報協(xié)作組第25次技術交流會論耗，可以用于含灰量30%的煤種等等，就是商文集，2007: 83 .