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煤气化方案的选择 第六图书馆 对当今世界煤气的技术包括德士古水煤浆加压气化法等从气化条件及优缺点进行了对比,并对德士古水煤 浆气化工工艺工业化 情况做了介绍。对当今世界煤气的技术包括德士古水煤浆加压气化法等从气化条件及优缺点进行了对比,并对德士古水煤 浆气 化工工艺工业化情况做了介绍。煤气化 气化炉 压力 气化方案 工艺辽宁化工周莉 张泰本溪化工集团1998第六图书馆 第六图书馆 第 2 7卷第 2期 1 9 9 8年 3月 辽 宁 化 工 L j a o n j n g Ch e m i c a l I n d mt r y Vol 2 7．No 2 M a l - ． ．1 99 8 莉。 煤 气 化 方 案 的 选 择 张泰。 L ， ／ 卜 Z 杜欣 0 本棰化工橐团本棰 1 1 7 0 0 1 江宁省石油化学工业拄术经侪信息中心沈 阳 1 1 0 0 0 3 辽宁 省化肥农药工业总公司 沈阳 1 1 0 0 0 1 摘要对当今世 界煤气的技术包括德 士古承煤浆 加压气化法 、 DO W 煤 气化法 、 G S P气 化法 等从气化条件及优 缺点进行了对比， 井对巷士古水煤浆气化工艺工业 化情 况做了介绍。 关 键 谓堡 蠼 选 择 墨 生 乞 b弓 ， 工乞 1 前言 生产合成氨的主要原料是 自然界 中的烃类。 而烃类可分为三类 固体 煤 、 液体 石油 和气体 天然气等 。加工不同原料需选用不同的生产工 艺。因而原料路线的选择离不开资源贮量、 供应 情况和市场价格这三个因素。 2 各种煤气化工艺特点 从我国蕴有 的能源结 构来看， 煤 占 7 2 ％、 石 油占 2 2 ％、 天然气占 2 ％、 水力发 电 4 ％。从开采 储量 占世界储 量来看， 煤 炭占世界 可采储量 的 1 1 ％。 石油占 2 ． 3 ％。 天然气 仅占 1 ％。随着生产 建设的发展， 能源需求 日益增加。目前情 况是。 我 国的石油 已经需要少量 进 口。 其量将逐年递增。 以气为原料的化肥装置， 天然气供应量普遍不足， 不同程度的制约着生产能力的发挥。而我国煤炭 产量却是逐 年增 长。 1 9 9 5年已达 1 3 ． 3亿 t ， 多年 居世界第一， 而且每年有八千万吨出 口。因而在 油气资源不足或价 格高 昂的地 区。 采用以煤为原 料的生产路线是值得重视的。 东北三省的油田是沿松辽平原。 北起大庆。 南 至渤海湾， 是一宇型排列 。近年来辽河、 盘锦气源 严重不足， 长 山化肥厂、 浩良河化肥厂由于重油涨 价， 日益严重 的危及企业的生存。东北三 省煤炭 资源 比较丰富， 但却少 白煤 。如果走传统 的造气 方案． 对东北三省的化工企业进行改造。 必将导致 晋煤北运 2 0 0 0 ～4 0 0 0 k m。 且要经过 山海关的瓶颈 地带。 难度颇大。 而且要增加工厂的制造成本。国 外从 7 0年代末期开始研究新一代的气化方法， 即 有撼士古 T e x a c o 水煤浆气 化法 、 D OW 气化法、 G S P气化法等。这 些气化方法改变 了传统的气 化工艺一以白煤为原料 的工艺。而以长烟煤为原 料的新型工艺。为东北及其它缺 气的省份． 开辟 了煤气化的新途径。 2 ． 1 诱士古 【 Te x a c o 水煤裴气化法 水煤浆加压气化 是第二 代煤气 化方法。 它是 美 国德 士古 公 司在 重 油加 压 气化 的基 础上 于 1 9 7 8年开发成功 的新工 艺。8 0年代以来， 日本 、 加拿大、 法国、 中国及原苏联等国也相继采用了该 项技术。它以纯氧为气化剂。 反应在高温条件下 进行， 煤气组分以一氧化碳和氢气为主， 适宜作合 成气和城市煤气， 该法特点是 1 用粉煤 为原 料， 制 成水煤 浆入炉 气化。 将煤粉 加水湿磨， 制成 浓度为 6 0 ％ ～7 0 ％的煤 浆。不仅研磨安全， 而且水煤浆能象油一样。 用泵 输送 ． 计量精确． 操作稳定， 而除了难 以制浆的褐 煤和灰熔点过高的煤 种不易气化外， 其它煤种几 乎都能适用， 对煤种的适应性广泛。 2 气化压力高 。 生产能力大， 水煤浆气化压 力在 2 ． O ～8 ． 5 MP a之间， 6 ． 5 MP a 气化炉运转至 今已有 1 0年的历史， 是 目前煤气化压力最高的工 业装置。气化炉 内无运转部件， 结构 简单。其生 产能力与炉压成正比， 目前单炉最大处理煤量达 女． 2 6 岁． 工程师； 0男． 5 4 岁． 高级工程师； 0男， 5 4l岁． 高级工程师。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 辽 宁 化 工 1 9 9 8年 3月 到 1 0 0 0 t ／ d 。 3 三废排放量少， 对环境 污染低。煤气 中 粉尘和硫化物都能妥善脱 除回收， 正常操 作无气 态排放。由于气 化在高温下进行， 故排放物中不 含有焦油和酚。工 艺水大部分循环使用， 少量排 放， 废水处理工艺相当简单 。气 化排出灰渣都经 高温熔融、 冷却粒化， 可以废弃， 亦可作为水泥等 建筑材料。 4 流程先进可靠， 有丰富的操作经验。气 化流程有激 冷和废 锅两种形式可供选择， 无论是 生产合成氮． 还是生产甲醇等化工产品， 还是城市 煤气和发电． 均有大型工业装置在运行． 运转率高 达 9 7 ％， 证明该技术的成熟性和可靠性。 2 ． 2 D O W 气化法 美国陶氏 D O W 化学公司， 经多年研究后， 推出了 D OW 煤气 化工艺。它在 Te x a c o的工艺 基础上有所发展， 采用热水煤浆为进料方式。煤 气化炉为二段组合式结构． 并在不同温度下操作。 下部卧式段为主反应室， 占进料量 8 0 ％的水煤浆 与纯氧在此进行气化反应． 熔融液渣经冷却固化 后连续排出， 高温煤气进入上部反应室． 并同时喷 入余下的 2 0 ％的 水煤浆， 利 用煤 气 显热 裂解气 化， 这 样 可减 少气 化 耗 氧 量， 煤气 出 口温度 在 1 0 0 0 0 ℃左右， 经废热锅炉 回收热量， 冷却到常温 后送 到 下游工 序 。 D OW 化学公 司于 1 9 8 2年建成处理煤量 为 D OW 气化法具有气化效率高， 氧气消耗 低． 生产 能力大等优点， 并具有工业化经验 ． 是一种具有竞 争力的工艺。 2 ． 3 GS P气化法 G S P气化 法是 以粉煤 为原 料， 纯 氧为气 化 剂， 液态排渣， 属加压气流束气化工艺。产出煤气 中有效气 含量高， 甲烷含 量低 ． 适宜于生产合成 气． 此项技术现为德国的 B a b c o c k公司拥有， GS P 法也是一种较好 的气化工 艺， 它有如下特点 1 对 煤种适 应性 广泛。GS P工 艺可用褐 煤、 无烟煤 、 焦糨、 含灰及含烟高的劣质煤为原料 。 对煤灰融点要求不高． 灰融点高 达 1 4 8 0 ℃ 的煤炭 也可操作。 2 煤粉采用干法加料 系统。G S P工艺将含 水高的褐煤 ， 干燥破碎后输送去气化， 并开发了粉 煤氨气输 迭、 计量系统， 解决了输送中安全和环保 等问题。采用粉煤气流输送 技术 以后， 气体组分 不受影响， 还提高了气化效率， 是一种经济的加料 方 式 。 3 气化炉采用的冷壁式结构， 装 置能力较 大。GS P法气 化压力 为 3 ． 0 MP a ， 单炉投煤 量为 3 0 t ／ h ， 产气量约 5 0 0 0 0标 m ／ h ， 气化炉 内壁衬里 中布有冷却盘管， 可副产部分蒸汽， 使壁面低于熔 渣温度， 因而壁面挂有一层渣层． 用“ 以渣抗渣” 的 方式保护炉子内衬少受侵蚀． 颇具特色。 出气化炉的高温煤气显热， 可以用废锅或激 1 0 0 0 t ／ d的示 范装 置。 1 9 8 7年建成 处理煤 量 为 冷两种方式 回收。 2 1 7 6 t ／ d的工业装 置， 用于煤 气联 合循环 发 电， 现将上述气经工艺的特点对比如表 l所示。 丧l 三 种 先 进 气 化 工 艺 比 较 由上表 可见． 以煤为原料生产 合成气的三种 方案均比较好。但由于 I X W 和 GS P工艺 目前各 仅有一套工业装置在运行， 操作经验少， 不适宜推 荐做大型工程采用。 而德士古水煤浆气化工艺则具有丰富的工业 化经验 ， 它从 1 9 4 8年 在美国 德士古 Mo n t e b l l o研 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 2 7卷第 2期 罔莉等 煤 气化 方案的选择 究中心首创以来， 已建有 3套中试装置， 3套示范 装置， 7套工业化装置。 渭河两套 T e x o c a 项 目， 目前均已投产。安徽淮南 化肥厂正在建设。中央还批准了本溪 化肥厂项 目 在我国， 山东鲁南 已建成了 2 ． 7 MP a的 T e x a 一 正在筹建中。 c o水煤浆气化装置。还 引进了上海焦化厂、 陕西 德士古水煤浆气化工业化装置业绩见表 2 。 裹 2 旃 士 古 水 堞 浆 气 化 工 业 化 装 置 因此． 我们从技术的可靠性、 工艺的先进性 、 运行的安全性及操作经验的成熟性 方面考虑． 推 荐采用 T e x a c o水煤浆气化工艺。 3 气化炉炉型的选择 T e x a c o 气化炉有 9尺 9 2 及 1 O尺 1 0 5 两 种， 9尺炉型在伊斯曼及宇部氨厂服役多年， 而 1 O 尺炉在冷水工程及 S A R工厂应用也有 3 ～6年的 运行经验． 都有使用业绩． 且是成熟可靠的。但据 统计， 在投入运行的德士古水煤浆气化炉中， 9尺 炉占 9 O ％以上， 而且 目前山东鲁南 、 上海焦化厂 及陕西渭河厂也都使用 9尺气化炉， 因此， 选 用 9 尺炉较为可靠。 4 气化压力的选择 德士 古 水 煤 浆气 化 工 艺可 以在 2 ． 0～8 ． 0 MP a下进行， 在此压 力范 围内满足加工要求， 常 用的气化压力为 4 0和 6 ． 4 MP a 。两种气化压力 的工业化装置均 有多年的运行经验， 开工率都在 9 3 ％以上． 技术上都是成熟 的。因而给工程技术 对气化压力的确定有较大的选择余地。鉴于气化 部分的投资， 在合成氨装置 中占有较大的比例， 因 此， 对操作压力的选择可从 以下几个方面考虑。 4 1 气化压力与炉子能力的关系 气化炉的生产能力除与炉子直径、 炉膛容积 有关外， 并与操作压力成正 比。当炉子截面增大 或操作压力提高， 它的生产能力就相应增大， 它的 气化能力与压力的关系见表 3 。 裹 3 气化压 力与炉子生产能力的关系 因而在合成气需求量确定以后， 宜从选择适 当气化压力着手 ， 决定气化炉系列数目， 达到合理 配置 的 目的。 4 ， 2 气化压力与合成气用途关系 由水煤浆气化制得的煤气在各种领域有着广 泛的用途。当应用于燃气联畲循环发电或城市煤 气时， 虽然用户对压力要求不高， 甚至是常压， 这 时常以较少投资． 配置合理气化系列来决定气化 压力。当合成气甩于生产 甲醇或合成氨工程时， 由于合成是在 6 ． 0 MP a和 1 5 ． 0 MP a的压 力条件 下进行． 从减少压缩功方面考虑， 显然选用较高气 化压力占有优势。 5 结语 总之， 德士古水煤浆气 化技术在中国获得发 展的重要原因是可以代替重油。也可以代 替气 i 对煤种适应性较广； 应用的领域较宽， 它既可以生 产合成氨、 甲醇． 也可以用作城市煤气和联合循环 发电。在中国东北及缺少油、 气 的省份不失为一 项合适的技术。 编辑 王秀兰 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆