第2期中氮肥No. 22009年3月M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressMar. 2009尊專論與綜述文煤制甲醇?xì)饣に囘x擇田志(河北遷安化肥股份有限公司，河北遷安064412)[摘要]介紹了多種現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)，指出選擇煤氣化技術(shù)要考慮的5個(gè)主要特性，在煤制甲醇生產(chǎn)中推薦選用濕法煤漿氣化技術(shù)。[關(guān)鍵詞]煤氣化;甲醇;工藝;選擇[中團(tuán)分類號(hào)] TQ546 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1004 - 9932(2009)02 -0001 -04Selection on Gasification Process for Coal-to-Methanol PlantsTAN Zhi( Hebei Qian'an Fertilizer Co, Ltd, Qian'an 064412, China)Abstract: The paper gives a brief description of the process flow and its characteristics of various modemngasification technologies , discusses five key aspects which should be considered in the selection of gasificationprocess. Based on that, the author believes that the coal-water slurry pressured gasification process is the mostappropriate for coal-to-methanol plants.Key Words: coal gasification; methanol ; process ; selection甲醇是- -種用途十分廣泛的基本化工產(chǎn)品和根據(jù)所用煤的質(zhì)量、品種等實(shí)際情況來(lái)選擇合適原料，由甲醇可制取多種化工產(chǎn)品。隨著我國(guó)經(jīng)的煤氣化工藝。濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)甲醇的需求量越來(lái)越大，甲醇1.2 可靠性原則的生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的新時(shí)期。我國(guó)煤炭資技術(shù)必須成熟和可靠，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、性源豐富,以煤為原料制取甲醇合成原料氣是甲醇能和生產(chǎn)能力的前提下，氣化裝置應(yīng)能連續(xù)長(zhǎng)周生產(chǎn)的最好選擇。當(dāng)今甲醇生產(chǎn)主要采用大規(guī)模期運(yùn)轉(zhuǎn)?？煽啃允巧a(chǎn)裝置長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、安連續(xù)化生產(chǎn)工藝，要求原料氣中有效成分(H2 +全、穩(wěn)定運(yùn)行的保證,企業(yè)選用的技術(shù)要具有煤C0) 含量高,這就要求制取甲醇原料氣的煤氣化工工業(yè)化運(yùn)行業(yè)績(jī),應(yīng)該首選已經(jīng)充分驗(yàn)證并化技術(shù)應(yīng)成熟可靠、效率高。下面就煤制甲醇?xì)庖言谑褂玫募夹g(shù)。對(duì)尚在試驗(yàn)階段的新技術(shù)、新化工藝的選擇展開(kāi)討論。工藝、新設(shè)備、新材料，應(yīng)采取慎重的態(tài)度。1.3 先進(jìn)性原則1選擇原則工藝技術(shù)的先進(jìn)性決定項(xiàng)目的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1.1適用性原則擬建項(xiàng)目選擇煤氣化技術(shù)時(shí)，應(yīng)充分研究工藝技我國(guó)幅員遼闊，各地煤炭種類有很大差別，術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，了解是否存在更先進(jìn)的工不同煤種適用不同煤氣化技術(shù)，這就要求企業(yè)要藝技術(shù)以及采用的可能性，以保證項(xiàng)目的競(jìng)爭(zhēng)能力。而技術(shù)的先進(jìn)性則主要體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量性[收稿日期] 2008-10-10[修稿日期] 209-01-16能、工藝水平和裝備水平幾個(gè)方面。[作者簡(jiǎn)介]田志( 1970-) ,男,河北遷安人,河北遷安化1.4經(jīng)濟(jì)性原則肥股份有限公司合成氨分廠助理工程師。經(jīng)濟(jì)性是企業(yè)發(fā)展的根本，因此要求所采用●2.中氦肥第2期技術(shù)投資省、消耗低、運(yùn)行成本和維護(hù)成本低。2.2國(guó) 外引進(jìn)的干法粉煤氣化工藝1.5 安全環(huán)保原則Shell 粉煤氣化、GSP煤氣化技術(shù)同屬此類。煤的固有特性決定煤化工生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)2.2.1適用性生大量的煤粉、煤灰、煤渣、廢水、廢氣,對(duì)其2種煤氣化技術(shù)均為粉狀煤入爐，各微粒單.處理的難度有的還比較大。企業(yè)在選擇技術(shù)時(shí)應(yīng)獨(dú)完成熱解、氣化、熔渣,不會(huì)相互黏結(jié)，不受以人為本，選擇的工藝技術(shù)應(yīng)確保安全并實(shí)現(xiàn)清煤的黏結(jié)性影響，同時(shí)由于氣化溫度高，可用高潔生產(chǎn)，盡量少排放“三廢”，盡可能地減少對(duì)灰熔點(diǎn)煤，對(duì)不同煤種的適應(yīng)性較強(qiáng)。生態(tài)環(huán)境的影響。2.2.2可靠性Shell 粉煤氣化在國(guó)外只用于電廠，國(guó)內(nèi)引2主要煤氣化技術(shù)的比較進(jìn)此技術(shù)首次用于化工,無(wú)經(jīng)驗(yàn)可參考。從國(guó)內(nèi)2.1濕法進(jìn)料加壓氣流床 氣化技術(shù)幾套爐子開(kāi)車情況來(lái)看，困難還很多，開(kāi)車運(yùn)行該類技術(shù)包括GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、多過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，連續(xù)運(yùn)行周期只有2~噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)以及多元料漿煤氣化3個(gè)月，要解決所有問(wèn)題尚需時(shí)日，可靠性有待技術(shù)。提高。GSP 煤氣化技術(shù)國(guó)內(nèi)也是首次引進(jìn)，國(guó)外2.1.1適用性 .大工業(yè)化運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也不多，國(guó)內(nèi)引進(jìn)項(xiàng)目剛剛開(kāi)3種煤氣化技術(shù)都對(duì)原料煤有特殊要求:具始，可靠性有待考證。有較好的成漿性，低灰熔點(diǎn)和低含水量。否則就2.2.3先進(jìn)性要進(jìn)行煤的干燥以及加人添加劑和助熔劑，由此2種煤氣化技術(shù)氣化溫度高，一般在1 400 ~而增加操作難度和生產(chǎn)消耗。1 700 C，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)9%，煤氣中甲烷含量2.1.2可靠性極少[φ(CH,) <0.1%],不含重?zé)N，合成氣中3種煤氣化技術(shù)都有工業(yè)化運(yùn)行裝置，都具φ(CO+H2)高達(dá)90%以上,氣化效率很高。有較好的可靠性，相比較GE氣化技術(shù)由于引進(jìn)2.2.4經(jīng)濟(jì)性 .較早，建設(shè)裝置最多，商業(yè)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)2種煤氣化技術(shù)與濕法進(jìn)料水煤漿氣化相多年的探索改進(jìn)，用于化工生產(chǎn)技術(shù)已成熟，可比，氧耗量低，降低了配套的空分裝置的投資;靠性最高。均采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火磚，水冷壁使用壽命2.1.3先進(jìn)性較長(zhǎng);二者均為干法氣化，對(duì)原料煤的水含量要3種煤氣化技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化率都很高(96% ~求比較嚴(yán)格(2%以下)，原料煤需進(jìn)行干燥,98%),所產(chǎn)生的煤氣中φ(H2 + C0)均較高因而能耗高;粉煤制備- -般采用氣流分離，排放(80% ~85%),氣化裝置工藝水平先進(jìn)。氣需進(jìn)行洗滌除塵，否則會(huì)造成環(huán)境污染，因而2.1.4經(jīng)濟(jì)性需增加投資;又由于干粉進(jìn)料采用氮?dú)饷芊饧按?種煤氣化爐內(nèi)襯耐火磚價(jià)格高、壽命短,送，氣化產(chǎn)生的合成氣中惰性組分含量達(dá)4% ~只能使用1 ~2 a,噴嘴也只能使用60-150 d,5%，因此對(duì)于甲醇合成來(lái)說(shuō)弛放氣量要增加;氣化爐連續(xù)運(yùn)行周期短，維護(hù)費(fèi)用高，需設(shè)備用二者氣化壓力最高為4.0 MPa,若甲醇合成采用爐;由于料漿含- -定水分，所以氧耗高,煤耗5.2 MPa合成壓力，則合成新鮮氣需加壓，增加高;氣化過(guò)程在高壓下完成，降低了合成氣壓縮了運(yùn)行費(fèi)用。功耗，同時(shí)氣化強(qiáng)度提高，單爐產(chǎn)氣量大;煤氣Shell粉煤氣化高溫煤氣用循環(huán)煤氣冷激,中惰性氣體含量很少，在甲醇合成時(shí)循環(huán)氣量需要增加煤氣壓縮循環(huán)系統(tǒng)，從而增加了投資和小，節(jié)省壓縮功耗,弛放氣量小，最適合作甲醇能耗; GSP 氣化高溫煤氣采用水直接冷激流程,合成氣。冷激溫度下的煤氣所含蒸汽滿足粗煤氣變換所2.1.5安全環(huán)保性需，更適合用于合成甲醇。同規(guī)模氣化裝置若用3種煤氣化技術(shù)生產(chǎn)的粗煤氣都不含焦油、于制合成氣，Shell 粉煤氣化投資比GSP氣化高萘、酚等雜質(zhì),因此粗煤氣的凈化及污水的處理90%，生產(chǎn)1 m'煤氣的成本高15%左右。流程簡(jiǎn)單,不污染環(huán)境。二者技術(shù)均依賴進(jìn)口，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率第2期田志: 煤制甲醇?xì)饣に囘x擇●3.低，氣化爐供貨周期較長(zhǎng)，使得氣化裝置投資用，達(dá)到了潔凈環(huán)保要求。高，建設(shè)周期長(zhǎng)，因此也加大了投資的風(fēng)險(xiǎn)。2.4 ICC 灰熔聚流化床粉煤氣化工藝2.2.5安全環(huán)保性該工藝為國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的比較成功的流化床煤氣2種煤氣化技術(shù)產(chǎn)生的粗煤氣均不含焦油、化技術(shù)。萘、酚等雜質(zhì)，因此粗煤氣的凈化及污水處理流2.4.1適用性程簡(jiǎn)單。2種技術(shù)氣化裝置均采用液態(tài)熔渣排該氣化裝置根據(jù)射流原理設(shè)計(jì)了特殊的氣體放，灰渣呈玻璃狀，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，易堆放，可分布器和灰團(tuán)聚分離裝置,形成床內(nèi)局部高溫作為水泥配料。區(qū)，使灰渣團(tuán)聚成球，在非結(jié)渣情況下連續(xù)有選2.3國(guó) 內(nèi)開(kāi)發(fā)的干法粉煤氣化工藝擇地排出低碳含量的灰渣，因此煤種適應(yīng)性廣,HT-L (航天爐)氣化技術(shù)、西安熱工院兩.大大放寬了對(duì)原料的要求，可以適應(yīng)“三高一段式干煤粉加壓氣化技術(shù)同屬國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的干法粉低”(高硫、高灰、高灰熔點(diǎn)以及低活性)煤。煤氣化工藝。2.4.2可靠性2.3.1適用性灰熔聚流化床操作溫度適中，干法排灰對(duì)耐2種技術(shù)均為干煤粉氣化，氣化溫度高，煤火材料不存在腐蝕問(wèn)題，對(duì)耐火材料要求不苛的灰熔點(diǎn)可選范圍寬,氣化原料可選范圍廣，可刻，因此流化床較溫和的操作條件使其比高溫氣氣化褐煤、煙煤、貧煤、無(wú)煙煤以及高灰分、高流床運(yùn)行可靠性高。常壓及低壓灰熔聚氣化已經(jīng)灰熔點(diǎn)煤。工業(yè)示范驗(yàn)證可靠穩(wěn)定;在加壓大型化方面，氣2.3.2可靠性化爐本身及其外圍設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期可靠性還有待由于二者均未有長(zhǎng)期大規(guī)模工業(yè)化裝置運(yùn)驗(yàn)證、提高。行，可靠性有待考證。2.4.3先進(jìn)性2.3.3先進(jìn)性煤氣中φ(CO+H2)、碳轉(zhuǎn)化率以及熱效率西安熱工院兩段式干煤粉加壓氣化的碳轉(zhuǎn)化較高。有效氣成分一般為75% ~80%，碳轉(zhuǎn)化率>98%，煤氣中φ(C0+H2) >90%;其二段率可達(dá)95% ~ 96%。反應(yīng)不進(jìn)氧氣，與水煤漿氣化相比，氧耗低2.4.4經(jīng)濟(jì)性20% ~30%，與現(xiàn)有的干煤粉氣化相比，氧耗低氣化人爐煤粒徑0~6 mm,備煤系統(tǒng)簡(jiǎn)單,15%左右。該工藝氣化爐的爐膛出口煤氣溫度比投資省。中科院山西煤化所擁有該技術(shù)的全部自一段氣化運(yùn)行溫度低200~300 C，可控制在主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，所有設(shè)備可以完全由國(guó)內(nèi)企業(yè)制1000 C以下，可省去激冷煤氣，大幅度降低了作。同等規(guī)模氣化爐，與德士古、Shell 氣化爐氣化爐的自耗功。航天爐氣化煤氣中的中(CO +相比，投資大幅度降低。H2)≥92%，碳轉(zhuǎn)化率≥99%;氣化爐水冷壁結(jié)2.4.5安全環(huán)保性構(gòu)簡(jiǎn)單，屬圓筒盤管型，水路簡(jiǎn)單,易制造，使裝置環(huán)保性好，可以做到“三廢"無(wú)害化用壽命>10a,副產(chǎn)中壓飽和蒸汽。處理和排放。煤氣中不含焦油及多酚類物質(zhì),煤2.3.4經(jīng)濟(jì)性氣洗滌水可經(jīng)簡(jiǎn)單汽提或生化處理后回用。氣化2種氣化爐均采用水冷壁結(jié)構(gòu)，維護(hù)工作量爐排渣、灰等均可資源化利用。少，使用壽命長(zhǎng)，燒嘴壽命長(zhǎng)達(dá)10 a。與國(guó)外先3結(jié)論進(jìn)干法氣化爐相比，專利使用費(fèi)、造價(jià)大幅降低，每年維修費(fèi)用也大大降低。2種氣化爐的工在煤制甲醇生產(chǎn)中，煤氣化裝置在很大程度作壓力均在4 MPa左右。2種氣化爐均采用氮?dú)馍嫌绊懮踔翛Q定了甲醇生產(chǎn)全系統(tǒng)裝置能否長(zhǎng)周作為煤粉輸送氣，使甲醇合成弛放氣量增加，損期、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行以及產(chǎn)品的成本、效益失了-部分有效氣。等。煤氣化技術(shù)選擇的成功與否直接關(guān)系到企業(yè)2.3.5安全環(huán)保性的成敗，所以要慎之又慎。2種氣化爐都不產(chǎn)生焦油、酚等凝聚物，合原料煤的性質(zhì)不但是選擇氣化方法的根本依成氣質(zhì)量好，不污染環(huán)境。排放灰渣可綜合利據(jù)，同時(shí)又是影響氣化過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及能否●4.中氮肥第2期順利操作運(yùn)行的關(guān)鍵。企業(yè)必須首先對(duì)具有代表始，有待進(jìn)一步提高。性的原料煤礦樣(選擇的礦樣一定要確有代表總之，加壓氣流床煤氣化技術(shù)代表著煤氣化性，以免造成后患)進(jìn)行分析,取得煤的化學(xué)的發(fā)展方向，但國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的千法氣化技術(shù)還未大組分和性質(zhì)的基本數(shù)據(jù)，以便對(duì)煤質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。規(guī)模工業(yè)化，國(guó)外的干法氣化技術(shù)投資費(fèi)用很如果煤的成漿性、灰熔點(diǎn)等指標(biāo)滿足濕法氣化成高、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低，無(wú)用于甲醇合成的工業(yè)化漿的要求，推薦首選濕法氣化，因?yàn)槠涿簹獬煞盅b置運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，而濕法氣化技術(shù)在裝置投資、建最適合甲醇生產(chǎn)并能實(shí)現(xiàn)等壓合成。在3種濕法設(shè)、穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益等方面在甲醇合成中具氣化技術(shù)中，GE水煤漿加壓氣化技術(shù)進(jìn)人國(guó)內(nèi)有顯著優(yōu)勢(shì)，因此GE水煤漿加壓氣化技術(shù)、多市場(chǎng)時(shí)間比較長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行及改進(jìn)，在工噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)、多元料漿煤氣化技藝上已經(jīng)成熟，能夠在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要術(shù)是甲醇生產(chǎn)企業(yè)比較適用的煤氣化技術(shù)。求，是一項(xiàng)成熟可靠、國(guó)產(chǎn)率高、投資省、建成.[參考文獻(xiàn)]后就能順利投產(chǎn)并長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的氣化技術(shù);國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的對(duì)置式四噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)也[1]蘇利偉，等.灰熔聚粉煤氣化爐存在的問(wèn)題及改進(jìn)[J].已成功應(yīng)用于大型化工裝置，其氣化爐噴嘴之間中氮肥，2007(5)的協(xié)同作用好,氣化爐負(fù)荷可調(diào)節(jié)范圍大，負(fù)荷[2]汪壽建.潔凈煤氣化I藝淺析[J]. 化肥設(shè)計(jì), 2004(6)調(diào)節(jié)速度快，適應(yīng)能力強(qiáng)，日投煤在1 500 ~[3]何正兆，等.煤氣化技術(shù)方案比較及選擇[J]. 化工設(shè)計(jì)，2006, 16(3)2 000 t的大型裝置適宜采用;而多元料漿氣化[4]張東亮.中國(guó)煤氣化工藝(技術(shù))的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].煤技術(shù)可以使用多種固態(tài)或液態(tài)含碳物質(zhì)制備料化工，2004(4)漿,其原料適應(yīng)性更廣，該技術(shù)在裝置投資、建[5] 于光元，等。煤氣化工藝技術(shù)分析[J]. 潔凈煤技術(shù)，，設(shè)、穩(wěn)定運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),2005(4)可用于現(xiàn)有裝置改造或新建大中型煤化工裝置。[6]陳家仁.加壓氣流床煤氣化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題[J].煤化工, 2006(6)干法進(jìn)料煤氣化技術(shù)雖然不受煤的成漿性影[7]唐宏青.煤化工工藝技術(shù)評(píng)述與展望[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，響，也能適應(yīng)高灰熔點(diǎn)煤，但是可靠性亟待提2001(1)高。Shell 煤氣化技術(shù)是此類技術(shù)中引進(jìn)最多的,[8]曾紀(jì)龍。大型煤制甲醇的氣化和合成工藝選撣[J]. 煤化引進(jìn)此技術(shù)的企業(yè)也大多資金雄厚、技術(shù)力量強(qiáng)工, 2005(5)大，可是直到目前，國(guó)內(nèi)在運(yùn)裝置仍然存在不少[9] 應(yīng)衛(wèi)勇，等.碳-化工主要產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化工藝和設(shè)備問(wèn)題，待完全成熟仍需要一段時(shí)間;學(xué)工業(yè)出版社GSP工藝在國(guó)內(nèi)尚無(wú)工業(yè)運(yùn)行裝置;國(guó)內(nèi)的干法[10]許世森，等.大規(guī)模煤氣化技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社煤氣化技術(shù)有的已完成工業(yè)示范，有的則剛剛開(kāi)《中氮肥》雜志征稿簡(jiǎn)則《中氮肥》雜志秉承“ 源于企業(yè)，服務(wù)企業(yè)”的辦刊宗旨和“針對(duì)性、實(shí)用性為主，理論性、學(xué)術(shù)性為輔”的辦刊方針,主要報(bào)道化肥化工行業(yè)的技術(shù)成果、設(shè)備技術(shù)改造經(jīng)驗(yàn)、行業(yè)發(fā)展及動(dòng)態(tài)等。歡迎廣大讀、作者向本刊投稿。來(lái)稿要求和注意事項(xiàng)如下。1.文稿務(wù)求論點(diǎn)明確、論據(jù)可靠、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、文字通暢。2.請(qǐng)盡量提供文稿電子文件，文稿發(fā)送至zdxz@ mail sc. cninfo. net或zdxz@ sina. com。文稿請(qǐng)附中、英文摘要,關(guān)鍵詞(3~8條), 英文題名，作者單位中、英文名稱(全稱)，詳細(xì)的參考文獻(xiàn)信息，第-作者簡(jiǎn)介，詳細(xì)通信地址及聯(lián)系電話。3.勿一稿多投。60天內(nèi)未接到錄用通知，作者可自行處理。投本刊的文稿如已被其他刊物錄用，請(qǐng)及時(shí)告之。4.文稿著作權(quán)屬于作者。文責(zé)由作者自負(fù)。作者若不允許本刊對(duì)文稿作文字性及少量?jī)?nèi)容刪改,或不同意其他報(bào)、刊、數(shù)據(jù)庫(kù)等轉(zhuǎn)載，請(qǐng)?jiān)趤?lái)稿時(shí)書面聲明。5.文稿刊登后，本刊將按國(guó)家有關(guān)規(guī)定付給稿酬(含與本刊簽約的其他出版物轉(zhuǎn)、摘稿酬),同時(shí)按作者數(shù)量贈(zèng)送當(dāng)期樣刊。