2009年第30卷第4期氮肥技術(shù)1煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢武金鋒徐蕊王進(jìn)兵(兗礦國泰化工有限公司滕州277527)摘要簡要介紹了Texaco、多噴嘴對置式水煤漿氣化sellCCP .SimensCSP技術(shù)特點(diǎn)。提出了煤氣化技術(shù)的選擇原則和發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞媒氣化氣流床水煤漿氣化干煤粉氣化1前言物對大氣的污染大為減輕,而且能使煤炭利用率我國煤炭資源較豐富,近年來煤化工行業(yè)發(fā)得到極大提高，是煤炭化工、煤炭直接1/間接液展迅速,在煤化工行業(yè)中最為關(guān)鍵和重要的是將化、IGCC技術(shù)、燃料電池等高新潔凈煤利用技術(shù)煤炭潔凈、高效地轉(zhuǎn)化為合成氣(CO+H),即煤的的先導(dǎo)性技術(shù)和核心技術(shù)。氣化技術(shù)。先進(jìn)的煤氣化技術(shù)不僅能使燃燒排放2現(xiàn)代煤氣化技術(shù)!1測得了極高溫度,誤導(dǎo)為該整個催化劑層熱點(diǎn)溫構(gòu)比較好,也不要用管板堆焊結(jié)構(gòu),避免堆焊工度極高，其實(shí)只有卸料孔筒極少量催化劑溫度藝不好造成的影響,經(jīng)反復(fù)論證,多方合作,本廠高,為此只把此點(diǎn)做參考點(diǎn)。對測溫點(diǎn)和測溫套決定將U型管式改為帶膨脹節(jié)的固定管板式。同管布置仍需加以進(jìn)- -步優(yōu)化完善。時在廢鍋進(jìn)口端設(shè)置溫度計(jì)和壓力表,以保證氣7.5塔鍋一體的優(yōu) 點(diǎn)和廢鍋結(jié)構(gòu)討論體出口工藝數(shù)據(jù)獲取,直接反映“二出"的工況條塔鍋一體結(jié)構(gòu)是最近幾年安淳公司在設(shè)計(jì)件。大型氨廠時采用的新技術(shù)。相比塔鍋分離結(jié)構(gòu),8結(jié)論塔鍋一體省去長50m、重29t的二出管道,這段管山西天澤集團(tuán)公司“50.40”項(xiàng)目中的氨合成道的材質(zhì)為10WMoVNb,價格貴且現(xiàn)場施工要求系統(tǒng)是我國自主開發(fā)設(shè)計(jì)制造安裝的第--套單較高。而塔鍋一體使設(shè)備平面布置更加緊湊,在塔能力為24 x 10%a的大型裝置，采用合成塔為塔鍋分離結(jié)構(gòu)中廢熱鍋爐占地面積25m2,現(xiàn)安裝三層四段兩軸- -徑、塔鍋一體的IJD-P2 400型在塔的正下方,只要12m2即可。所以塔鍋一體結(jié)新技術(shù),兩級氨冷塔前補(bǔ)氣新流程,適合大塔的構(gòu)具有節(jié)省材料、布置緊湊、減少施工難度等優(yōu)高鈷稀土XA201催化劑和相應(yīng)的新還原方法,經(jīng)點(diǎn)。過幾個月生產(chǎn)考驗(yàn)證明達(dá)到和超過了設(shè)計(jì)能力,目前塔鍋- -體結(jié)構(gòu)主要有卡薩利式、U型管但是還存在美中不足之處,應(yīng)予以解決。塔鍋一式、帶膨脹節(jié)的固定管板式。綜合比較各方面:卡體U型管式廢鍋,管板上下溫差大,表面采用堆薩利式制造工藝復(fù)雜,特別對于進(jìn)出口徑較大時焊結(jié)構(gòu)時會因?yàn)槎押腹に囐|(zhì)量不好使堆焊層脫制造難度更大;U型管式對解決管殼程熱膨脹差落,引起泄漏,擬改為帶膨脹節(jié)的固定管板式;測較好,但管板上、下70工溫差對管板焊縫和管板溫點(diǎn)布在兩層之間直通卸料孔中，測出溫度高,與簡體的焊縫有一定的影響,特別是管板表面采易誤解為催化劑層整個平面溫度高,應(yīng)改善測溫用堆焊結(jié)構(gòu)時會因?yàn)槎押腹に囐|(zhì)量不好使堆焊套管和測溫點(diǎn)布局;可能分流不足或循環(huán)氣量較層脫落;本廠和高平、山東等廠廢鍋采用了這一大,阻力偏大,應(yīng)優(yōu)化操作,降低阻力。實(shí)際生產(chǎn)結(jié)構(gòu),但本廠發(fā)現(xiàn)筒體漏汽,高壓氣也漏,存在安系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用全隱患;帶膨脹節(jié)的固定管板式可以解決管板溫取得:fYR中國煤化工作努力下,經(jīng)過差問題,但對膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)要求較高?？v上所述,不斷CNMHG好的效果。塔鍋一體采用合理設(shè)置膨脹節(jié)的固定管板式結(jié)(收稿日期:2009-06- -25)14氮肥技術(shù)2009年第30卷氣化工藝-般分為三種類型:移動床(有時心的依托單位)、中國天辰化學(xué)工程公司共同承也被稱為固定床)、流化床和氣流床。相對而言,擔(dān)的新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐中試工程,氣流床氣化爐是最清潔,也是效率最高的煤氣化經(jīng)過三方共同努力,于7月在魯化建成投料開車類型。在現(xiàn)代大型煤氣化裝置中,氣流床氣化技成功,通過國家主管部門的鑒定及驗(yàn)收。2001 年術(shù)被廣泛應(yīng)用,氣流床氣化包括水煤漿進(jìn)料和干2月10日獲得專利授權(quán)。新型氣化爐以操作靈煤粉進(jìn)料兩種。典型的技術(shù)主要包括:美國CE公活穩(wěn)定,各項(xiàng)工藝指標(biāo)優(yōu)于德士古氣化工藝指標(biāo)司的水煤漿加壓氣化工藝(原為德士古公司.引起國家科技部的高度重視和積極支持,主要指Texaco技術(shù))、新型(多噴嘴對置式)水煤漿加壓氣標(biāo)體現(xiàn)為:有效氣成分(CO+H2) 的體積分?jǐn)?shù)為化、荷蘭殼牌公司的SCGP煤粉加壓氣化工藝技~83%，比相同條件下的ChevronTexaco生產(chǎn)裝置術(shù)和德國GSP氣化技術(shù)。高1.5~2.0個百分點(diǎn);碳轉(zhuǎn)化率>98%,比2.1水煤漿加壓氣化ChevronTexaco高2~3個百分點(diǎn);比煤耗、比氧耗.2.1.1德士古水煤漿加壓氣化工藝(TGP)均比ChevronTexaco降低7%。美國Texaco公司在渣油部分氧化技術(shù)基礎(chǔ)新型水煤漿氣化爐裝置具有開車方便、操作上開發(fā)了水煤漿氣化技術(shù),TGP工藝采用水煤漿靈活、投煤負(fù)荷增減自如的特點(diǎn),同時綜合能耗進(jìn)料,制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60% -65%的水煤漿,在氣比德士古水煤漿氣化低約7%。其中第-套裝置流床中加壓氣化,水煤漿和氧氣在高溫高壓下反日投料750t能力新型多噴嘴對置水煤漿加壓氣應(yīng)生成合成氣，液態(tài)排渣。氣化壓力在化爐于2004年12月在山東華魯恒升化學(xué)有限2.7-6.5MPa,提高氣化壓力,可降低裝置投人,有公司建成投料成功,運(yùn)行良好。另-套裝置兩臺利于降低能耗;氣化溫度在1 300~1 400C ,煤氣日投煤1 150t的氣化爐也在兗礦國泰化工有限中有效氣體(C0+H2)的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到80% ,冷煤公司于2005年7月建成投料成功,并于2005年氣效率為70%~76% ,設(shè)備成熟,大部分已能國產(chǎn)10月正式投產(chǎn),2006年已達(dá)到并超過設(shè)計(jì)能力,化。世界上德士古氣化爐單爐最大投煤量為目前運(yùn)行狀況良好。該技術(shù)在國內(nèi)已獲得有效推2 00d0德士古煤氣化過程對環(huán)境污染影響較廣,并已出口至美國。小。2.2干粉煤加壓氣化工藝根據(jù)氣化后工序加工不同產(chǎn)品的要求,加壓2.2.1殼牌干粉煤加壓氣化 工藝(SCGP)水煤漿氣化有三種工藝流程:激冷流程、廢鍋流Shell 公司于1972年開始在殼牌公司阿姆斯程和廢鍋激冷聯(lián)合流程。對于合成氨生產(chǎn)多采用特丹研究院(KSLA)進(jìn)行煤氣化研究, 1978年第激冷流程,這樣氣化爐出來的粗煤氣,直接用水一套中試裝置在德國漢堡郊區(qū)哈爾堡煉油廠建激冷,被激冷后的粗煤氣含有較多水蒸汽,可直成并投入運(yùn)行, 1987年在美國休斯頓迪爾●帕克接送人變換系統(tǒng)而不需再補(bǔ)加蒸汽,因無廢鍋投煉油廠建成日投煤量250~400t 的示范裝置, 1993資較少。如產(chǎn)品氣用作燃?xì)馔钙窖h(huán)聯(lián)合發(fā)電工年在荷蘭的德姆克勒(Demkolec)電廠建成投煤量程時,則多采用廢鍋流程,副產(chǎn)高壓蒸汽用于蒸2 00d的大型煤氣化裝置,用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電汽透平發(fā)電機(jī)組。如產(chǎn)品氣用作羥基合成氣并生(IGCC),稱作SCGP工業(yè)生產(chǎn)裝置。裝置開工率產(chǎn)甲醇時,僅需要對粗煤氣進(jìn)行部分變換,通常最高達(dá)73%。該套裝置的成功投運(yùn)表明SCGP氣采用廢鍋和激冷聯(lián)合流程，亦稱半廢鍋流程,即化技術(shù)是先進(jìn)可行的。從氣化爐出來粗煤氣經(jīng)輻射廢鍋冷卻到700C左Shell 氣化爐為立式圓簡形氣化爐,爐膛周圍右,然后用水激冷到所需要的溫度,使粗煤氣顯安裝有由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁,其內(nèi)壁熱產(chǎn)生的蒸汽能滿足后工序部分變換的要求。襯有耐熱涂層,氣化時熔融灰渣在水冷壁內(nèi)壁涂2.1.2 新型(多噴嘴對置式)水煤漿加壓氣化層上形成液膜，沿壁順流而下進(jìn)行分離,采用以新型(多噴嘴對置式)水煤漿加壓氣化技術(shù)渣改渣的防腐辦法.基本解決了高溫耐火材料損是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之- -，是在德士古水煤漿壞嚴(yán)中國煤化工壁與簡體外殼之加壓氣化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。2000 年,華間留|Y片CNMHG管和輸出集汽管東理工大學(xué)、魯南化肥廠(水煤漿工程國家中的布置,便于水冷壁的檢查和維修;環(huán)形空間內(nèi)第4期武金鋒等:煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢15充滿溫度為250~300C的有壓合成氣。術(shù)在我國也已開始建設(shè)，神華寧煤和山西蘭花煤Shell 工藝具有的特點(diǎn)是:對氣化原料煤有較化工集團(tuán)將分別于2009年和2010年投料試車,寬的適應(yīng)性,可適應(yīng)更高灰熔點(diǎn)的煤;碳轉(zhuǎn)化率其經(jīng)濟(jì)性和裝置性能將得到有效驗(yàn)證。因此在煤高達(dá)9%以上,甲烷含量極低,煤氣中有效氣體氣化技術(shù)的選擇上應(yīng)根據(jù)煤種的變化選擇合適(CO+H2)達(dá)到90%以上,采用干法進(jìn)料,與濕法的氣化技術(shù),如果氣化煤灰熔點(diǎn)較低且成漿性能水煤漿氣化工藝相比,氧耗低,單爐生產(chǎn)能力大，較好,則可以選擇水煤漿氣化,也可以選擇干煤運(yùn)轉(zhuǎn)周期長,工業(yè)化應(yīng)用單臺爐日處理煤量已達(dá)粉氣化,水煤漿技術(shù)應(yīng)為優(yōu)選;氣化煤灰熔點(diǎn)較2 00t;熱效率高冷煤氣效率80%~85% ,是一種高時則只能選擇干煤粉氣化;氣化工藝的選擇要比較理想的煤氣化技術(shù)。使產(chǎn)品和需求保持-致,與煤氣化后續(xù)流程相結(jié)2.2.2 CSP 干粉煤加壓氣化合;同時還要考慮裝備運(yùn)行的可靠性投資與成GSP工藝是原民主德國VEB Gaskombiant的本的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境可接受性等。黑水泵公司于1976年開始研究開發(fā)的干煤粉加煤炭的開發(fā)和加工利用已經(jīng)成為我國環(huán)境壓氣化技術(shù),進(jìn)料的形式為兩種,即干粉煤和液污染物排放的主要來源,因此發(fā)展?jié)崈裘簹饣俭w進(jìn)料, 1985年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。目前,工業(yè)化氣術(shù),提高煤炭利用率是我國煤炭發(fā)展戰(zhàn)略的必然化爐單臺氣化爐的生產(chǎn)能力可達(dá)2 00/d煤,氣選擇,作為高潔凈、高效利用煤炭的先進(jìn)技術(shù)之化壓力為4.0MPa,CSP氣化爐采用盤管式水冷壁-的煤炭氣化技術(shù)是我國能源領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展對氣化爐結(jié)構(gòu)，對氣化粉煤的粒度要求較為寬松，象。從當(dāng)前煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢看,有以下特工業(yè)化裝置氣化原料煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有24.5%>點(diǎn):①提高對多煤種的適應(yīng)性,能氣化任意煤種;0.2mm的條件下，- -次性碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%以②大型化,提高氣化能力和氣化效率;③采用加上;嗩嘴和水冷璧的使用壽命長,氣化爐的可用壓氣化工藝，,提高氣化強(qiáng)度,節(jié)約壓縮能耗或?qū)嵚矢?氣化爐開停車靈活,所需時間短,氣化爐現(xiàn)等壓合成,臧少帶出物損失:④環(huán)境友好,環(huán)保操作彈性大,負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活。CSP煤氣化技術(shù)具有問題少,污染小;⑤研制和簡化新工藝和新型氣一些技術(shù)上的優(yōu)勢,神華寧夏煤業(yè)引進(jìn)-套GSP化爐結(jié)構(gòu),降低基本建設(shè)投資和操作費(fèi)用，并與粉煤加壓氣化工藝用于生產(chǎn)甲醇, 2009年投料試其它技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用等。車,因此在投資和經(jīng)濟(jì)性等方面尚未在國內(nèi)得到4結(jié)語工業(yè)化裝置的驗(yàn)證。我國的能源結(jié)構(gòu)是“富煤缺油、少氣”,利用3煤氣化技術(shù)的工 業(yè)選擇及發(fā)展趨勢四豐富的煤炭替代石油是--條適合我國國情的化煤炭在我國能源生產(chǎn)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占工產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展道路,是國家能源安全的- -個重主導(dǎo)地位,近幾年,我國大規(guī)模的煤化工項(xiàng)目相大戰(zhàn)略課題。我國的第一套煤制油工業(yè)化裝置神繼開工建設(shè)并投產(chǎn)運(yùn)行,作為煤化工的核心和關(guān)華百萬噸級示范工程一次試車成功,煤代替石油鍵技術(shù)的煤氣化技術(shù)主要用于以下幾個方面:化工的煤制烯烴項(xiàng)目也已開工建設(shè),我國后續(xù)的(1)生產(chǎn)燃料煤氣,通過選用不同的氣化方項(xiàng)目建設(shè)將會陸續(xù)展開,作為煤化工的先導(dǎo)性和法,可以制得低、中、高三種熱值燃?xì)?以滿足鋼核心技術(shù)的煤氣化技術(shù)將會得到更快的發(fā)展，因鐵工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)和民用此我國應(yīng)大力扶持發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的煤等不同對象的要求;氣化技術(shù),以降低高昂的技術(shù)引進(jìn)成本,提高核(2)生產(chǎn)合成氣,用作合成氨，合成甲醇和甲心競爭力。醚以及合成油的原料氣;(3)生產(chǎn)氫,煤氣化制氫將是未來氫能經(jīng)濟(jì)參考文獻(xiàn)的主要技術(shù)路線。1許世森,張東亮,任永強(qiáng)主編.大規(guī)模煤氣化技術(shù)[M,北德士古水煤漿加壓氣化工藝(TGP)、殼牌干京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006中國煤化工k中的應(yīng)用前景[],粉煤加壓氣化工藝(SCGP)和新型(多噴嘴對置式)水煤漿加壓氣化技術(shù)在國內(nèi)都已得到了規(guī)模YHCNMHG:2009-06-20)\僅侗H班化應(yīng)用,其應(yīng)用效果均已得到工業(yè)化驗(yàn)證,GSP技