2003年第4期湖北化工37殼牌煤氣化氨醇聯(lián)產(chǎn)淺析汪壽建(中國 五環(huán)化學(xué)工程公司,湖北武漢430079)摘要:殼牌粉煤氣化是一項(xiàng)先進(jìn)成熟的工藝技術(shù), 也是目前煤氣化發(fā)展的方向。一定規(guī)模的氨醇聯(lián)產(chǎn)會(huì)使工廠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益并提高產(chǎn)品的競爭力,成為集化肥和燃料生產(chǎn)為-體的綜合性企業(yè)。關(guān)鍵詞:殼牌煤氣化;氨醇聯(lián)產(chǎn);工藝技術(shù)中圖分類號:TQ546.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A .文章編號:1004 - 0404(2003)04- 0037-021概述表1幾種氣化工藝主要性能參數(shù)煤氣化技術(shù)主要是將原煤轉(zhuǎn)化為粗合成氣,然后'ab. 1The major performance parameter of several再作為工業(yè)原料,最終加工成為各種產(chǎn)品。從煤氣化coal gasification technology技術(shù)發(fā)展進(jìn)程看,早期的煤氣化大都使用塊煤和小粒項(xiàng)目SCGPTexacoLurgi煤為原料制合成氣,通稱為第一代煤氣化工藝。適用煤種褐煤、煙煤、石油焦煙煤 、石油焦褐煤 ,不粘結(jié)性煙煤進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著“潔凈煤氣化工藝”氣化壓力/MPa2.0~4.04.0~6.52.0~3.0的開發(fā)研究,采用先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器,以水煤漿或者氣化溫度/ C1400~ 1600.1300~ 1400950~ 1050干粉煤為原料,大規(guī)模、單系列、加壓氣化并實(shí)現(xiàn)了工進(jìn)料方式干煤粉60%~65%水煤漿60~50 mm業(yè)化。其氣化指標(biāo)好,成為煤氣化技術(shù)的主流。耗氧量/Nm3. kNm~330~ 360380~430 (160~270)/km3 煤氣(C0+H2) .碳轉(zhuǎn)化率/%~9995~9888~95冷煤氣效率/%80~ 8570~76 .65~752殼牌粉煤氣化特點(diǎn)合成氣(CO+ H2)/%~90~ 80~65干粉煤氣化是Shell公司開發(fā)的具有獨(dú)特技術(shù)的合成氣CH4/%<0.1~g第二代煤氣化工藝。2.1氣化指標(biāo)量的煤種也能適應(yīng)。原料粉煤加壓氮?dú)廨斔?氣化爐(1)冷煤效率操作安全穩(wěn)定,連續(xù)性好。η冷=煤氣的熱值/氣化用煤的熱值X 100%(2)單系列能力:殼牌已投入運(yùn)行的單臺爐氣化在計(jì)算np冷 時(shí)，煤和煤氣的熱值應(yīng)取同一基準(zhǔn),如壓力2.5 MPa,日處理煤量達(dá)2000 t。目前更大規(guī)模統(tǒng)--使用低熱值或高熱值。的裝置已經(jīng)工業(yè)化。(2)比氧耗:生產(chǎn)1000 Nm3 (CO+ H2)氣體的用(3)氣化溫度:殼牌氣化溫度在1400~1600C,碳氧量(氧以%計(jì))。轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%左右,產(chǎn)品氣體潔凈,不含重?zé)N,甲烷(3)比煤耗:生產(chǎn)1000 Nm2(CO+ H2)氣體的用含量低,煤氣中有效氣體(CO+ H2)可達(dá)90%。煤量(氧以%計(jì))。(4)耗氧量:殼牌氣化耗氧量比水煤漿氣化工藝(4)碳轉(zhuǎn)化率:n碳=煤氣中的含碳量/氣化用煤中低15%~25%.因而配套的空分裝置投資相對降低。的含碳量X 100%(5)熱效率:殼牌氣化冷煤氣效率80%~85%,其煤氣中的含碳量=V煤X (CO% + CO2% +余15%熱能被回收為中壓或高壓蒸汽,總的熱效率約CH, %)X12/22.4為98%。表1給出了幾種煤氣化工藝的性能參數(shù)。(6)爐壁冷卻:殼牌氣化爐壁冷卻采用水冷膜式壁2.2 氣化特點(diǎn)結(jié)構(gòu),并采用掛渣措施保護(hù)氣化爐壁。無耐火磚襯里，(1)原料適應(yīng)性:殼牌氣化采用干煤粉作為氣化原維護(hù)星中國煤化工件,運(yùn)轉(zhuǎn)周期長,無需料,煤種適應(yīng)性廣。煙煤、褐煤和石油焦均可氣化,對備爐。煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍寬,即使高灰分、高水分、高含硫*THCNMHG(7)燒嘴:殼牌氣化爐燒嘴及控制系統(tǒng)安全可靠。收稿日期:2003-05-06作者簡介:汪壽建(1956-),男,副總經(jīng)理,高級工程師,1982年畢業(yè)于武漢化工學(xué)院。38汪壽建:殼牌煤氣化氨醇聯(lián)產(chǎn)淺析2003年第4期燒嘴設(shè)計(jì)壽命為8000 h,已有15 000 h運(yùn)行記錄。荷濾器)、濕法洗滌系統(tǒng)(文丘里和洗滌塔),洗滌后塵含蘭丹馬克電廠使用燒嘴已經(jīng)4年。氣化操作采用先進(jìn)量小于1 mg. Nm-'的合成氣進(jìn)一步經(jīng)空冷器及合成的控制系統(tǒng),設(shè)有必要的安全聯(lián)鎖.使氣化操作始終處氣水冷器冷卻至40C后送出。合成氣冷卻器產(chǎn)生的于最佳狀態(tài)運(yùn)行。高(中)壓蒸汽、氣化爐水冷壁副產(chǎn)的中壓蒸汽可供壓8)排渣:殼牌氣化爐高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成縮機(jī)透平使用。玻璃狀顆粒,性質(zhì)穩(wěn)定,對環(huán)境幾乎沒有影響。氣化污3.2合成氣制合成氨、尿素水中含氰化物少,易處理。Shell煤氣化得到90%以上的(CO+ H2)粗煤氣,這種粗煤氣中的(CO+ H2)氣是制合成氨的原料氣。3殼牌煤氣化氨醇聯(lián)產(chǎn)經(jīng)預(yù)變換后的一股粗煤氣進(jìn)一步通過蒸氣變換,在催殼牌煤氣化這種以煤為原料開發(fā)的潔凈煤技術(shù)是化劑作用下反應(yīng)得到(H2 +CO2),其中的CO2氣又是當(dāng)前煤氣化發(fā)展的方向。用合成氣加工可得到醇類，生產(chǎn)尿素的原料。變換氣再經(jīng)過氣體凈化,如低溫甲如甲醇;羰基合成得到醋酸,以及許多含氧化合物,如醇洗、甲烷化(或液氮洗)、配氮、壓縮后進(jìn)行氨合成,最醋酐、醋酸纖維、二甲醚、甲酸、甲酸甲酯和碳酸二甲后得到產(chǎn)品尿素。酯;合成氣也可制傳統(tǒng)產(chǎn)品合成氨和尿素。3.3 合成氣制甲醇3.1氣化工藝殼牌煤氣化工藝見圖1所示。這種粗煤氣中(CO+ H2)也是制甲醇的原料氣。粗煤氣先經(jīng)預(yù)變換后,其中一股預(yù)變換氣再經(jīng)低溫甲醇洗、壓縮、甲醇合成、甲醇精餾,最后得到液體甲醇。隨粉/烘于氣化綜上所述,從能源和燃料的整體結(jié)構(gòu)分析,殼牌煤氣化聯(lián)產(chǎn)合成氨和甲醇是一個(gè)非常好的原料路線。-定規(guī)模的氨醇聯(lián)產(chǎn)會(huì)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。甲醇將來無論是作為過渡性混合燃料,還是成為燃料電池的重要爐潼水處原料或者其它的化工原料,都有著很好的前景。目前正在開發(fā)的甲醇摻汽油,形成Mss(甲醇摻入比例3%圖1殼牌煤 氣化工藝流程圖.~5%,下同)、M1o~25、M8s5-100的甲醇汽油作為汽車的Fig.1 The technological chart of Shell coal gasification燃料,發(fā)展速度較快。根據(jù)目前我國合成氨企業(yè)生產(chǎn)來自備煤工段的煤粉經(jīng)常壓粉煤倉、粉煤鎖斗及經(jīng)營情況,聯(lián)產(chǎn)甲醇最好選擇合成氨裝置能力在10萬粉煤給料倉,由高壓N2氣將粉煤送至氣化爐噴嘴。來~20萬t.a-',氨加工產(chǎn)品市場好,原料煤炭價(jià)格比自空分的氧氣經(jīng)預(yù)熱后導(dǎo)入噴嘴。粉煤、氧氣及蒸汽較便宜,生產(chǎn)管理水平較高的化肥廠進(jìn)行,使部分企業(yè)在氣化爐內(nèi)高溫加壓條件下發(fā)生部分氧化反應(yīng),出氣發(fā)展成為集化肥和燃料生產(chǎn)為一體的大型企業(yè)。參考文獻(xiàn):化爐頂部約1500'C 的高溫煤氣由除塵冷卻后的冷煤[1]張凌霄.大型氮肥生產(chǎn)裝置改造方案及經(jīng)濟(jì)效益論述[J].化肥設(shè)氣激冷至900'C左右經(jīng)輸氣管進(jìn)入合成氣冷卻器。經(jīng)計(jì),2003,41(2):5-11.回收熱量后的合成氣進(jìn)入干法除塵(高壓高溫飛灰過Analyzing the Shell Coal Gasification Ammonia and MethanolIntegrated ProductionWANG Shou-jian(China Wuhuan Chemical Engineering Corporal中國煤化工hina)Abstract : Shell powder coal gasification is an advanced and nilso a trend of the cur-rent coal gasification development. Ammonia and methanol integ.... .:TYHC NMH G,.. ...thesis gas as raw ma-terial is an excellent process route. A reasonable capacity of ammonia and methanol integrated production plantcan produce favourable economic benefit and improve product competition, by which the plant can be developedas a comprehensive enterprise of fertilizer and fuel integrated production.Keywords: Shell coal gasification; ammonia and methanol integrated production; process