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煤氣化生產合成氨原料氣有哪幾種方法,各有什麽特點?

氣化工藝各有優缺點。

1.常壓固定床間歇無煙煤(或焦炭)氣化技術

目前我國氮肥行業主要采用的煤氣化技術之壹,特點是采用常壓固定床空氣和蒸汽間歇制氣,要求原料為?準25 ~ 75 mm的塊煤無煙煤或焦炭,由於原料利用率低、單耗高、操作復雜、單爐煤氣產量低、鼓風放空造成的大氣汙染嚴重,是壹種將被淘汰的工藝。

2.無煙煤(或焦炭)常壓固定床富氧連續氣化技術。

其特點是以富氧氣體為氣化劑,連續氣化,原料易得。準8 ~ 10 mm粒度的無煙煤或焦炭,提高了原料利用率,對大氣無汙染,維護工作量少,維護成本低。適用於有無煙煤的地方,對現有常壓固定床間歇氣化技術進行了改進。

3.魯奇固定床煤加壓氣化技術

主要用於氣化褐煤、不粘結或弱粘結煤,要求熱穩定性高、化學活性好、灰熔點高、機械強度高、不粘結或弱粘結,適用於生產城市煤氣和燃氣。煤氣中焦油、烴類和甲烷的含量分別約為1%和10%。焦油分離和含酚汙水處理復雜,不建議生產合成氣。

4.灰熔煤氣化技術

中國科學院山西煤炭化學研究所技術。其特點是煤種適應性廣,屬於流化床氣化爐。煤灰不熔化,只熔化成球狀或塊狀灰排出。它可以氣化褐煤、低化學活性煙煤、無煙煤和石油焦,投資少,生產成本低。缺點是運行壓力較低,環境汙染、粉煤灰儲存和綜合利用問題有待進壹步解決。該技術適用於中小型氮肥廠利用當地或附近的煤炭資源改變原料路線。

5.恩德粉煤氣化技術

它屬於改進型溫克勒流化床煤氣化爐,適用於氣化褐煤和長焰煤。要求原煤無粘結性或弱粘結性,灰分小於25% ~ 30%,灰熔點高,低溫化學活性好。全國已建和在建的22臺氣化爐共13臺,已投產16臺。屬於流化床氣化爐,床層中部溫度為1000 ~ 1050℃。目前,氣化爐最大產氣量為40000 m3/h半水煤氣。缺點是氣化壓力為常壓,單爐氣化能力低,產品氣中CH4含量高達1.5% ~ 2.0%,飛灰量大,環境汙染以及飛灰儲存和綜合利用問題有待解決。該技術適用於附近有褐煤的中小型氮肥廠改變原料路線。

6.GE水煤漿加壓氣化技術

屬於氣流床加壓氣化技術,原煤的輸送、制漿、泵入爐內系統比幹煤粉加壓氣化更簡單、更安全、更可靠、更便宜。單個氣化爐的生產能力大。目前,世界上最大的氣化爐煤量為2000t/d,中國已投產的氣化爐最大產能為1000 t/d..設計的氣化爐最大生產能力為1600 t/d,對原料煤適應性廣,氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤、低灰熔點劣質煤和石油焦均可作為氣化原料。但要求原煤灰分低,還原氣氛下灰熔點低於1300℃,灰的粘溫特性好。氣化系統不需要外部供應過熱蒸汽和N2或CO2來輸送用於氣化的原煤。氣化系統總熱效率高達94% ~ 96%,高於殼牌幹粉煤氣化(91% ~ 93%)和GSP幹粉煤氣化(88% ~ 92%)。該氣化爐結構簡單,內襯耐火磚,制造方便,成本低。氣體除塵簡單,不需要昂貴的高溫高壓飛灰過濾器,節省投資。國外已建成投產6臺15氣化爐;我國已建成投產7臺21型氣化爐,4臺13型氣化爐正在建設和設計中。已建成投產的裝置最終產品包括合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、壹氧化碳、燃料氣和聯合循環發電。建成投產後,各裝置長期連續穩定運行。設備國產化率達到90%以上。由於國產化率高,設備投資比其他加壓氣化裝置低,帶備用氣化爐的水煤漿加壓氣化與不帶設備氣化爐的幹煤粉加壓氣化的建設費用之比大致為:殼牌法:GSP法:多噴嘴水煤漿加壓氣化:GE水煤漿法= (2.0 ~ 2.5): (1.4 ~ 65438+。缺點是氣化用原料煤受氣化爐耐火襯裏的限制,適用於低灰熔點煤的氣化;低碳轉化率;比耗氧量和比耗煤量較高;氣化爐耐火磚使用壽命較短,壹般為1 ~ 2年;氣化爐燃燒器使用壽命短。

7.多元料漿加壓氣化技術

西北化工研究院開發的具有自主知識產權的煤氣化技術屬於氣流片燃燒器下行煤氣生產。典型的多組分漿料由60% ~ 65%的煤、65%的油和20% ~ 30%的水組成。作者認為,多組分料漿制備中的調油方法不符合我國氮肥工業以煤代油改變原料路線的現行政策,需要改進。

8.水煤漿多噴嘴(四燃燒器)加壓氣化技術

由華東理工大學、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化工公司研制。屬於氣流床多燃燒器下行產氣,氣化爐內襯耐火磚。山東德州魯花恒盛化工有限公司建成氣化壓力6.5MPa、輸煤能力750t/d的1氣化爐系統,於2005年6月正式投產,至今運行良好。山東滕州兗礦國泰化工有限公司建有兩套氣化壓力為4.0MPa、輸煤能力為1150t/d的氣化爐系統。於2005年7月21日成功投運,並壹直運行至今。

9.殼牌幹煤粉加壓氣化技術

屬於氣流床加壓氣化技術。可氣化褐煤、煙煤、無煙煤、石油焦和高灰熔點煤。入爐原煤是經過幹燥和粉磨後的幹煤粉。幹煤粉從氣化爐下部進入,屬於多燃燒器向上產氣。目前國外最大的氣化爐處理量為2000t/d煤,氣化壓力為3.0MPa,該氣化爐采用水冷壁,無耐火襯裏。高灰熔點的煤可以氣化,但原煤中仍需要石灰石作為熔劑。2000年以來,我國引進了19裝置,其目標產品為合成氨和甲醇,氣化壓力為3.0 ~ 4.0 MPa。從中國引進的殼牌煤氣化裝置只配有1氣化爐用於單系列生產,沒有備用爐。能否在煤化工生產中常年連續穩定運行,還有待檢驗。1套無爐設備投資相當於GE氣化裝置或多噴嘴水煤漿氣化裝置帶設備爐投資的2 ~ 2.5倍。氣化爐排出的高溫氣體經龐大且高投資的余熱回收鍋爐回收後,如果用於煤化工,仍需返回後續的CO變換系統,如果用於制合成氨和氫氣,副產蒸汽量不夠。同時,有必要為氣化爐過熱蒸汽設置另壹套中壓過熱蒸汽系統。作者認為,鍋殼式余熱鍋爐幹煤粉加壓氣化技術不適合煤化工生產,需要改進。

10.GSP幹煤粉加壓氣化技術

屬於氣流床加壓氣化技術。入爐原煤為幹燥、粉磨後的幹煤粉,幹煤粉從氣化爐頂部進入,屬於單燃燒器下行氣化。氣化爐內有水冷壁內部構件。目前,國外最大的GSP氣化爐的煤量為720t/d褐煤。由於采用水冷工藝,投資比Shell爐少,適合煤化工生產。正常情況下應燃燒液化氣或其他可燃氣體,以利於點火,防止熄火,保證安全生產。目前世界上有三種GSP氣化技術,但現在都沒有用於煤氣化。其中黑水泵煤氣化裝置在氣化褐煤方面只有6年的成果,在氣化高灰和高灰熔點煤方面沒有長期的成果。神華寧夏煤業集團有限公司已決定采用GSP幹煤粉加壓氣化技術,壹期建設83萬噸/年二甲醚和60萬噸/年甲醇項目,每爐煤量約2000噸/日。

11.兩段幹煤粉加壓氣化技術

Xi安熱工研究院成功開發具有自主知識產權的煤氣化技術。可氣化的煤有褐煤、煙煤、貧煤、無煙煤、高灰分、高灰熔點的煤,不產生焦油、苯酚等。其特點是兩段氣化,缺點是合成氣中CH4含量高,不利於合成氨、甲醇和氫氣的生產。本發明適用於聯合循環發電。其示範裝置——輸煤量為2000t/d的兩級幹煤粉加壓氣化爐(余熱鍋爐工藝)已決定用於華能集團“綠色煤電”項目,另壹示範裝置——輸煤量為1000t/d的兩級幹煤粉加壓氣化爐(激冷工藝)已決定用於內蒙古石林化工有限公司30萬t/a甲醇項目。

12.四噴嘴對置式幹煤粉加壓氣化技術

華東理工大學、兗礦魯南化肥廠(水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心)、中國天辰化工公司開發的壹項具有自主知識產權的煤氣化技術。中試裝置的輸煤能力為15 ~ 45t/d,建在兗礦魯南化肥廠。氣化器是壹個襯有耐火磚的熱壁爐。幹煤粉從氣化爐上部通過四個燃燒器加入,生成的合成氣用水冷卻後從氣化爐排出。屬於氣流床煤氣化爐。實驗以兗礦魯南化肥廠生產GE水煤漿氣化工業裝置所用的煤為原料。在中試裝置中,氮氣和CO2用作載氣。氣化溫度為1300 ~ 1400℃,氣化壓力為2.0 ~ 3.0 MPa。

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