SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较

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Shell、Texaco和U-gas气化技术方案比较

Shell、Texaco、U-gas气化技术方案比较一、原料的适应性Shell和U-gas煤种的选择不是技术问题，而是经济问题，它能适应褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦等原料，也可以二者惨混的混煤，并可以气化高灰分（5.7~24.5%,shell最高35％，U-gas最高55％）、高水分（4.5~37%）和高硫分的劣质煤，在原料的选择上有很大的灵活性。

GE(Texaco)煤气化工艺也能使用很多煤，如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣。

但在煤种选择上有以下要求：1、应选用含水低，尤其是内水低的煤种，否则不利于制成高浓度的水煤浆，对内水含量高的褐煤成浆性差，一般要求小于15％；对褐煤应用有限制。

2、选用灰熔点低和灰粘度适宜的煤种，灰熔点FT(T3宜低于1300℃)，否则会影响气化炉耐火砖的使用寿命。

对高灰熔点的煤应用有限制。

3、要求灰分小于20％。

二、备煤SHELL用煤需要将煤研磨到90％的粒度小于100um，然后用惰性气体的热风干燥，煤中含水量控制在2％以下，以利于气体输送干粉进料的要求。

GE通常采用湿磨工艺，小于10mm粉煤与水、添加剂同时加至磨煤机，过筛后制得高浓度水煤浆。

制浆要求煤粉的粗细颗粒要求有合理的比例：一般通过420um煤粉占90～95％，通过44um的占25～35％，研磨后加入稳定剂，可使水煤浆浓度提高1～2％，达到60～67％工业应用水平。

U-gas需要将煤粉碎到6mm以下，然后干燥外水在4％左右即可。

三、加煤方式和安全性SHELL和U-gas煤气化工艺均采用氮气或二氧化碳输送到缓冲仓，再又上述气体将煤输送到气化烧嘴或喷嘴，整个过程密封，运行稳定可靠，但锁斗系统操作相对复杂。

GE通过中间槽、低压泵、煤浆筛入煤浆槽，再由高压煤浆泵输送到气化炉，但高压煤浆泵的要求较高，需要定期更换内隔膜衬里。

四、气化系列配置SHELL不用备炉，并已经在2000t/d生产装置中得到验证，装置运转率达到95％以上。

Shell煤气化技术

Shell煤气化技术吴迎(中国五环化学工程公司，武汉 430079) 2006-08-041 概述谢尔粉煤加压气化工艺(简称Shell煤气化工艺)，是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术，与先进的德士古(Texaco)水煤浆加压气化技术相比，Shell煤气化具有对煤质要求低，合成气中有效组分 (CO+H2>90％)含量高，原煤和氧气消耗低，环境污染小和运行费用低等特点，已成为近年来国内外设计单位和生产厂家首选的气化工艺。

我国正在设计和建设中的洞庭氮肥厂、柳州化学工业公司等厂家，已将该技术应用于合成氨生产。

湖北化肥厂和安庆化肥厂也准备将该技术用于本厂的“油改煤”制氨流程。

湖北双环科技股份有限公司引进Shell公司基础设计，由我院做工程设计，正在建设规模为800t／d(相当于20万t／a)的工业示范装置，即将投运。

Shell煤气化技术是我国建设大型煤化工项目或中氮肥改造的主要方向。

Shell工艺虽属先进，但投资偏高，一般企业不易接受，建议尽快实现关键技术和设备的国产化。

2 Shell煤气化工艺原理、技术特点及主要设备2.1 Shell煤气化工艺原理Shell煤气化过程是在高温高压下进行的，Shell煤气化属气流床气化。

粉煤、氧气及水蒸汽在加压条件下并流进入气化炉，在极为短暂的时间(3～10s)内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，其工艺流程如图1所示，气化工艺指标如表1所示。

2.2 技术特点a.煤种适应性广。

从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦化均可气化，对煤的灰熔融性适应范围宽，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适应。

b.气化温度约1 600℃，碳转化率高达99％以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量低，煤气中有效气体(CO+H2)高达90％以上。

c.氧耗低，单炉生产能力大。

氧气消耗低，比水煤浆气化工艺低15％～25％，因而配套的空分装置投资相对降低；目前已投入运转的单炉气化压力3.0MPa，日处理煤量已达2000t，因此，单炉生产能力大，目前更大规模的装置正在工业化。

几种常用煤气化技术的优缺点

几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。

一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。

Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石（助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。

其优点如下：（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。

在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。

（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。

便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。

（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。

同等生产规模，装置投资少。

该技术的缺点是：（1）由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。

对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。

而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。

（2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁（一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。

无形中就增加了建设投资。

各种煤气化工艺的优缺点

各种煤气化工艺的优缺点1、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）气化技术这是目前我国生产氮肥的主力军之一，其特点是采用常压固定层空气、蒸汽间歇制气，要求原料为25-75mm的块状无烟煤或焦炭，进厂原料利用率低，单耗高、操作繁杂、单炉发气量低、吹风气放空对大气污染严重。

从发展看，属于将逐步淘汰的工艺。

2、常压固定层间歇式无烟煤（或焦炭）富氧连续气化技术这是从间歇式气化技术发展过来的，其特点是采用富氧为气化剂，原料可采用8-10mm粒度的无烟煤或焦炭，提高了进厂原料利用率，对大气无污染、设备维修工作量小、维修费用低，适合于有无烟煤的地方，对已有常压固定层间歇式气化技术的改进。

3、鲁奇固定层煤加压气化技术主要用于气化褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤，要求原料煤热稳定性高、化学活性好、灰熔点高、机械强度高、不粘结性或弱粘结性，适用于生产城市煤气和燃料气，不推荐用以生产合成气。

4、灰熔聚流化床粉煤气化技术中科院山西煤炭化学研究所的技术，2001 年单炉配套20kt/a 合成氨工业性示范装置成功运行，实现了工业化，其特点是煤种适应性宽，可以用6-8mm以下的碎煤，属流化床气化炉，床层温度达1100C左右，中心局部高温区达到1200-1300C,煤灰不发生熔融，而只是使灰渣熔聚成球状或块状排出。

床层温度比恩德气化炉高100-200C，所以可以气化褐煤、低化学活性的烟煤和无烟煤，以及石油焦，投资比较少，生产成本低。

缺点是气化压力为常压，单炉气化能力较低，产品中CH4含量较高（1%-2%，环境污染及飞灰综合利用问题有待进一步解决。

此技术适用于中小氮肥厂利用就地或就近的煤炭资源改变原料路线。

5、恩德粉煤气化技术恩德炉实际上属于改进后的温克勒沸腾层煤气化炉，适用于气化褐煤和长焰煤，要求原料为不粘结或弱粘结性、灰分小于25%-30%灰熔点高（ST大于1250C）、低温化学活性好的煤。

至今在国内已建和在建的装置共有9 套，14 台气化炉。

几种常用煤气化技术的优缺点

一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。

Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。

其优点如下：<1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。

在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。

<2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。

便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。

<3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。

同等生产规模，装置投资少。

该技术的缺点是：<1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。

对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。

而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。

<2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。

煤制合成气技术比较

煤制合成气技术比较煤制合成气技术比较Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术，各有特点，各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。

下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价，供大家参考。

1、Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。

中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。

到目前为止，国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。

但该工艺选择的是废锅流程，由于合成原料气含有的蒸汽较少，3.0MPa下仅为14％；因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气，用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序，工艺复杂，也使系统能量利用不合理。

湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家，于2006年5月开始试车。

据反映，试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏，输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温，渣口处水冷壁管严重腐蚀，水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。

引进该技术的项目投资大。

2006年5月贵州天福与Shell签约，气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2，投资9.7亿元人民币，为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。

气化装置设备结构复杂，制造周期长。

气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造，加工周期14～18个月，海运3个月；压力壳可国内制造，但材料仍需进口，周期也较长；设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。

建厂时间长(3～5a)，将使企业还贷周期长，财务负担加重。

2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车；2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。

Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托，消化掌握需要经历较长时间。

Texaco水煤浆技术与Shell干煤粉气化技术的比较分析

项目原料煤粉粒度／ｍ制浆系统干燥系统进料方式进料位置合成气出口位置激冷方式操作压力／ｋＰａ操作温度／℃冷煤气效率／％炭转化率／％合成气有效组分（Ｈ２＋ＣＯ）Ｈ２／ＣＯ合成气Ｎ２含量／％Ｈ２Ｏ／（Ｈ２＋ＣＯ）合成气循环Ｈ２压缩关键设备国产化程度主要设备制造周期／月投资开车时间污水处理Ｓｈｅｌｌ干煤粉气化８００×１０－６无需要干粉气化炉下部气化炉上部循环气激冷２７４５．８６～４４１３１５００～１７００８０～８３９９９０低６～７低１．３～１．４需要有无１３～１４较高较长可蒸干处理Ｔｅｘａｃｏ水煤浆气化３００×１０－６～４００×１０－６需要无水煤浆气化炉顶部气化炉下部冷却液激冷２９４２～８５３１．７９１１００～１４８０７４～７７９２８０高无不需要无较高较短较低较短大部分循环使用备注后者最高可达到１６００后者无需加入蒸汽可直接进行变换煤气化技术是煤合成甲醇生产工艺中的关键技术之一。

主要影响因素为：一是粗合成气有效组分（Ｈ２＋ＣＯ）；二是不同的气化技术所带来的能耗、环境影响、投资成本等。

１煤气化技术的类型目前国内小型甲醇厂均采用常压固定层间歇煤气化技术，该技术成熟可靠，投资较省，设备全部国产化，但需用无烟块煤或型煤，生产强度小，“三废”排放量大，原料利用率低且能耗高。

另外，还有其他常压气化技术，如Ｋ－Ｔ炉气化技术，恩德炉气化技术等等，但与当代先进的煤气化技术相比均存在较大的差距，已经不是煤气化生产发展的主流。

当代煤气化技术发展方向是纯氧加压连续气化，最具代表性的工艺有Ｌｕｒｇｉ技术、Ｔｅｘａｃｏ水煤浆技术和Ｓｈｅｌｌ干煤粉气化技术。

Ｌｕｒｇｉ技术是最早工业化的加压气化工艺，使用Ｌｕｒｇｉ技术的工艺装置较多，操作经验丰富。

该技术原料为粒度６ｍｍ～５０ｍｍ碎煤，采用固定床加压气化，固定排渣，但由于气化温度较低，粗煤气中ＣＨ４含量、焦油及酚含量较高，气化效率较低（冷煤气效率只有７０％～７６％），且三废处理系统复杂，所以只用于生产城市煤气或ＩＧＣＣ电厂，较少用于生产合成气。

Texaco、Shell、GSP三种气化技术对比

• 即选用GSP煤气化技术！
各性能对比见下表：
五、主要工艺指标对比
• 经过以上学习和对比，我组认为：
• 德士古技术是单喷嘴，进料流向不均匀，煤炭浪费较多。 • shell必须用干粉煤，且煤气中焦油及酚含量高，污水处理复杂，难以大规模推广. • GSP没有工业化经验，因而没有竞争力，而相同煤化工规模投资额度比较：Shell>德士古
3、GSP气化反应原理
GSP 连续气化炉是在高温加压条件下进行的，属气流床反应器，几根煤粉输送管均布进入最外环隙，并在通道内盘旋，使煤粉旋转喷出给煤管线末端与喷嘴顶端相切，在喷嘴外形成一个相当均匀的煤粉层，与气化介质混合后在气化室中进行气化，反应完后最终形成以 CO、H2为主的煤气进入激冷室。以上 3 种气化炉其反应原理基本相同，其反应均为不完全氧化还原反应生成粗合成气；不同之处是前者采用的是水煤浆气化，而后两者采用干煤粉气化。
3、GSP气化炉工艺流程
将预处理好的原料煤在磨煤机内磨碎到适于气化的粒度（对不同煤种有不同的要求）并进行干燥用输气（N2 或CO2）从加料斗中将干煤粉送到气化炉的组合喷嘴中。加压干煤粉，氧气及少量蒸汽通过组合喷嘴进入到气化炉中。气化炉的操作压力为2.5~4.0MP，根据煤粉的灰熔特性，气化操作温度控制在 1350~1750 ℃。高温气体与液态渣一起离开气化室向下流动直接进入激冷室，被喷射的高压激冷水冷却，液态渣在激冷室底部水浴中成为颗粒状，定期的从排渣锁斗中排入渣池，并通过捞渣机装车运出。从激冷室出来的达到饱和的粗合成气经两级文氏管洗涤后，使含尘量达到要求后送出界区。激冷室和文氏管排出的黑水经减压后送入两级闪蒸罐去除黑பைடு நூலகம்中的气体成分，闪蒸罐内的黑水则送入沉降槽，加入少量絮凝剂以加速灰水中细渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物经过滤机滤出并压制成渣饼装车外送。沉降槽上部的灰水与滤液一起送回激冷室作激冷水使用，为控制回水中的总盐含量，需将少量污水送界区外的全厂污水处理系统。

Texaco-Shell-GSP煤气化技术比较

730 2200 小试厂
商业化装压力 4.0MPa 1986 年 6
置，生产温度 1500℃ 月建成，投
H2 和羰
资 2.2 亿马
基合成气
克
联合发电压力 2.8-3.0 96 年 7 月 MPa，温度投用，投资
1200-1500℃ 5.1 亿美元
小试装置气化压力 1.4 小试厂 79
气化装 Φ2×10ft，二段反应
发电
年投运。示范厂 83 年 7 月投运
1430 1832
商业化生压力 2.1MPa 87 年 4 月产装置，一段温度投运联合循环 1316-1427 发电 ℃，二段
1038℃
中国水煤浆气化装置概况一览表
序气化装气化炉台数和形式
号置
煤浆制备
单炉干煤用途
量（t/d）
主要工艺条件
2、国内外水煤浆气化装置
到目前为止，国内外已建、在建和拟建德士古水煤浆加压气化装置，加上技术上相似的道化学气化装置，已达 20 多座，如下表所示：
国外水煤浆气装置概况一览表
序气化气化炉台数和形式
号装置
煤浆制备
单炉干煤用途
量（t/d）
主要工艺条件
备注
1 美国蒙 3 台，第 l 台为废锅棒磨机，试烧评 15～20 中试装第 1 台设计 3 台分别于
⑦、单台气化炉的投煤量选择范围大。根据气化压力等级及炉径的不同，单炉投煤量一般在 400～1000t/d（干煤）左右，在美国 Tampa 气化装置最大气化能力达到 2200t/d（干煤）。
一、Texaco 水煤浆纯氧加压气化技术
1、发展历史鉴于在加压下连续输送粉煤的难度较大，1948 年美国德士古发展公司（Texaco Development Corporation）受重油气化的启发，首先创建了水煤浆气化工艺 (Texaco coal gasification process) ，并在加利福尼亚州洛杉矶近郊的 Montebello 建设第一套投煤量 15t/d 的中试装置。当时水煤浆制备采用干磨湿配工艺，即先将原煤磨成定细度的粉状物，再与水等添加物混合一起制成水煤浆，其水煤浆浓度只能达到 50%左右。为了避免过多不必要的水分进入气化炉，采取了将人炉前的水煤浆进行预热、蒸发和分离的方法。由于水煤浆加热汽化分离的技术路线在实际操作中遇到一些结垢堵塞和磨损的麻烦，1958 年中断了试验。早期的德士古气化工艺存在以下明显的缺点。如①、配置煤浆不会应用水煤浆添加剂和未掌握粒级配比技术，煤浆浓度较低；②、水煤浆制备采用干磨湿配，操作复杂，环境较差；③、煤浆在蒸发过程中易结垢和磨损；④、分离出的部分蒸汽（约 50%）夹带少量煤粉无法利用，且在放空时造成污染。由于在 20 世纪 50～60 年代油价较低，水煤浆气化无法发挥资源优势，再加上工程技术上的问题，水煤浆气化技术的发展停顿了 10 多年，直到 20 世纪 70 年代初期发生了第一次世界性石油危机才出现了新的转机。德士古发展公司重新恢复了 Montebello 试验装置，于 1975 年建设一台压力为 2.5MPa 的低压气化炉，采用激冷和废锅流程可互相切换的工艺，由于水煤浆制备技术得到长足的进步，水煤浆不再经过其他环节而直接喷人炉内。1978 年和 1981 年再建两台压力为 8.5MPa 的高压气化炉，这两台气化炉均为激冷流程，用于煤种评价和其他研究。 1973 年德士古发展公司与联邦德国鲁尔公司开始合作，于 1978 年在联邦德国建成了一套德士古水煤浆气化工业试验装置(RCH/RAG 装置)，该装置是将德士古发展公司中试成果推向工业化的关键性一步，通过实验获得了全套工程放大技术，并为以后各套工业化装置的建设奠定了良好的基础。

SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较

SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺，是当前先迚而又成熟的两种煤气化技术，已成功地在工业规模上应用多年。

现将两种气化工艺对比分析如下：（1）原料的适应性SHELL煤气化是洁净的煤气化工艺，可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料，也可使用两种煤掺合的混煤。

幵成功地将高灰分（5.7～24.5%，最高35%）、高水分（4.5～30.7%）和高硫分的劣质煤种迚行气化。

对于原料煤和燃料煤价差较大地区有可能使其两者合一，既简化贮运系统可又降低生产成本。

对SHELL 煤粉气化工艺，煤种选择已经不是气化技术的制约因素，而是经济因素。

可见该工艺在煤种选择上极具灵活性。

在TEXACO水煤浆气化工艺中也能使用很多煤种：如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣，因而对原料适应性同样是很广的。

但是在煤种选择上需考虑以下两点：1应选用含水低，尤其是内水含量低的煤种，以满足制取高浓度水煤浆的需要；2选用灰融点低和灰粘度适宜的煤种。

灰融点FT（T3）最好低于1300℃，以利于控制合适的气化温度，延长炉内耐火砖的使用寿命，达到降低消耗减轻成本的目的。

（2）入炉煤的准备原料用煤通常是粉、粒混杂不均，需筛选和研磨破碎使其达到一定粒度，以满足输送和气化操作要求。

在SHELL煤气化工艺中，将煤研磨至气化合适粒度的同时，用惰性气体的热风迚行干燥。

出磨机时煤粉的粒度90%wt<100μ，对本项目煤种，煤粉含水量控制在5%（wt）左右，以满足气相输送干粉迚料的要求。

在TEXACO水煤浆气化工艺中，通常采用一段湿磨工艺，小于10毫米粉煤与水、添加剂同时加至磨煤机，过筛后制得高浓度水煤浆。

制浆要求煤粉的“粗”“细”颗粒要有合理比例：一般通过420μ煤粉占90～95%，通过44μ占25～35%较为适宜。

研磨操作中加入稳定剂后，可使煤浆浓度提高1～2%，使煤浆浓度达到60～67%工业应用的水平。

浅谈煤气化工艺的优缺点

浅谈煤气化工艺的优缺点摘要：本文主要介绍了Texaco、Shell、GSP三个主要的煤气化工艺的原理及优缺点。

关键词：Texaco Shell GSP 原理优缺点一、引言我国煤炭资源相对丰富，而煤化工属“两高一资”产业，其发展必然受到资源、环境和产业政策等制约，因此煤化工发展必须采用新技术，开发新产品。

煤气化技术成熟，只需确定气化技术路线与气化炉配置。

本文主要介绍了Texaco、Shell、GSP三个主要的煤气化工艺。

二、反应原理Texaco气化工艺：采用两相并流型气化炉，氧气和煤浆通过特制的喷嘴混合喷入气化炉，在炉内水煤浆和氧气发生不完全反应产生水煤气，其反应释放的能量可维持气化炉在煤灰熔点温度以上，以满足液态排渣的需要。

Shell气化工艺：煤气化在高温加压条件下进行，煤粉、氧气及蒸汽并流进入气化炉，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理化学过程。

由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，以燃烧反应为主，在氧化反应完后进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主的煤气离开气化炉。

GSP气化工艺：GSP连续气化炉是在高温加压条件下进行，几根煤粉输送管均匀分布进入最外环隙，并在通道内盘旋，使粉煤旋转喷出。

给煤管末端与喷嘴顶端相切，在喷嘴外形成一个相当均匀的粉煤层，与气化介质混合后在气化室中进行气化，反应完后最终形成CO和H2为主的煤气进入激冷室。

三、主要工艺指标对比四、工艺技术优缺点4.1优点Texaco气化工艺：可用于气化的原料范围比较宽；工艺技术成熟，流程简单，过程控制安全可靠，运转效率高，操作性好，可靠程度高；碳转化率高，可达95%以上；合成气质量好，用途广；可供选择的气化压力范围宽（2.6-8.5Mpa），为满足多种下游工艺提供条件，即节省了中间压缩工序，也降低了能耗；单台炉投煤量选择范围大，根据气化压力等级及炉径的不同，单炉投煤量一般在400-2200t/d左右；气化过程污染少，环保性能好。

Texaco、Shell、GSP气化炉对比

项目三
Texaco、Shell、GSP
1
项目三
中国的煤化工建设热，对煤气化技术呈现出巨大的需求。近几年，国内外各种气化技术纷纷登场，中国已经成为世界上煤气化技术应用种类最多的国家。
项目三
序号 1 2 3 4 5 气化技术鲁奇碎煤气化
GE（德士古）水煤浆气化
国内主要煤气化技术一览表
类型固定床气流床气流床气流床气流床技术拥有方德国鲁奇公司美国GE公司西北化工研究院华东理工大学英荷壳牌适应煤种褐煤、不粘结性或弱粘结性的煤低灰熔点的煤低灰熔点的煤低灰熔点的煤煤种基本无限制代表企业天脊煤化工渭河化工安徽淮化江苏灵谷安庆石化
项目三
2.GSP 气化技术
技术优点
（1）原料煤适应范围宽：GSP 气化对煤质要求不苛刻，产物完全无焦油。（2）水冷壁结构可靠性高:即所谓的“以渣抗渣”的结构。避免了因高温、溶渣腐蚀及开停车产生应力对耐火料的破坏而导致气化炉无法长周期运行。可单炉运行，不需要备用炉，可靠性高。（3）反应速率高，生产能力大:有效气体（CO+H2）含量高达 91%以上，碳转化率高达 99%以上。（4）工艺紧凑，流程简单:激冷流程,气化炉点火升温迅速,设备及运行费用较低，使得项目一次投资较shell小。 1 台套2 000 t /d 投煤量的气化装置不足 4 亿元人民币，采用该气化技术是一种比较经济、现实的考虑。（5）气化炉寿命长：水冷壁系统寿命在十年以上，炉体寿命更长。
Shell
7000 25000 6000 89-93 >99
Texaco
6000 8500 6200 78-81 >98
GSP
7000 15000 6000 89-91 >99

HT—L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较

Ｋｅｗｏｒｓｐｖｒｚｄｃａａｉｃｔｏａａｙｉｃｍｐｒｓｎｙｄｕｌｅｅｏｌｇｓｆａｉｎｉｉｎｌｓｓｏａｏｉ
Ｈ．煤加压气化技术ＴＬ粉
１１工艺原理．
Ｃ＋，０ △Ｈ＝一９．７ｋ／ｌ（）０＝Ｃ，３３７ＪｍｏＩ２Ｃ＋０＝Ｃ △ ：一ｌ０５Ｊｍｏ２，２０ｌ．９ｋ／ｌ（）
ＡｂｓｒｃＰｒｃｓｅｔｒｓａｅｄｓｒｂｄｏｅＨＴ— ｕｖｒｚｄｃａａｉｃｔｎｔｃｎｌｇｔａｔｏｅｓｆａｕｅｒｅｃｅｆｔｉｈＬｐｌｅｅｏｌｇｓｆａｉｅｈｏｏｙ，ａｄｉｉｏｎａｎｙｉａｏａｉｏｓｄｎｔｈｈｌｎｘｃｕｖｒｚｄｃａａｉｃｔｏｅｈｏｏｙｉｎａａｔｃｃｍｐｒｓｎｉｏｅｗｉｈｔｅＳｅｌａｄＴｅａｏｐｌｅｉｅｏｌｇｓｆａｉｎｔｃｎｌｇｎｌｌｉ
Ｃ＋Ｈ，Ｏ＝Ｃ＋Ｈ，０ △ Ｈ＝１３Ｊｍｏ３．９ｋ／ｌ
（３）
煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气
化炉，极为短暂的时间内完成升温、发分脱在挥
除、裂解、烧及转化等一系列物理和化学过燃程［。由于气化炉内温度很高，有氧存在的条１］在件下，、发分及部分反应产物（：Ｃ碳挥Ｈ，Ｏ等）以发生燃烧反应为主，（）（）所示；氧气如１和２式在

Shell煤气化技术评述

Shell煤气化技术评述2004-2-191．Shell煤气化技术的发展过程Shell公司气化技术的开发源自20世纪50年代，成功开发了以渣油为原料的Shell气化技术（SGP），至今全球已有150多套装置投入商业运行。

在此基础上，于1972年开始，在该公司的阿姆斯特丹研究院（KSLA）进行了煤气化技术开发与研究。

1976年，在该研究院内建立了一套日处理6吨煤的气化装置，试验了30多种煤，取得了宝贵的试验数据。

1978年在德国汉堡的Shell炼油厂建成日处理150吨煤的中试装置，用于验证煤气化的工艺模型和进行设备测试。

1987年在美国休斯顿建成日处理250吨高硫烟煤的气化装置和日处理400吨高灰份高水份的褐煤气化装置，利用该装置，进行了从褐煤到石油焦共18种原料试验，证明Shell粉煤气化技术具有工艺可靠，原料适应性强，负荷可调，环境友好等特性。

上述示范装置建成后，荷兰国家发电局决定采用Shell粉煤气化技术，在位于荷兰Buggenum的Demkolec电厂建设250MW整体煤气化联合循环发电装置，日处理煤量2000吨（2001年起，该电站由Nuon公司拥有）。

该装置1990年开始建设，投资4.5～5.0亿美元，其中气化部分占总投资的27%。

1993年开车，自1994年进入3年验证期，发电效率达到43.2%，截至2001年底，该装置成功运行了24000小时，气化了14种原料煤。

Shell公司在中国正积极推广其粉煤气化技术用于生产合成氨等化学品，目前已列入计划的项目如表1所示。

表1 中国计划的SCGP项目Gasification Technologies 2003, San Francisco, California, USA, October 12–15, 20032．Shell粉煤气化（SCGP）工艺流程图1 SCGP气化工艺流程示意图激冷气Shell煤气化工艺(SCGP)以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化(见图1)。

德士古水煤浆造气与SHELL煤气化的比较

德士古水煤浆造气与shell煤气化的比较
• 一、德士古气化炉的优缺点主要优点：水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，投资省。主要缺点：1.褐煤的制浆浓度约59％～61％；烟煤的制浆浓度为65％；因汽化煤浆中的水量要耗去人炉煤的8％，比干煤粉为原料氧耗高12％～ 20％，所以效率比较低。2.需以低灰、低灰熔点煤为原料，高温操作，虽气化强度和气体品质较高，但氧耗高、设备投资高。
德士古水煤浆造气与ell煤气化的
比较
• 1.采用粉煤进料，采取水冷壁以渣抗渣的方式，避免了使用耐火材料寿命短的缺陷； 2. 烧嘴设在气化炉顶部，烧嘴的结构设计和制造采用了新工艺，使其寿命大大延长，可达到8000小时以上； 3.炉体下段采用激冷形式，节省合成气后处理的投资； 4.设备选用材质简单，投资低。激冷流程的煤气成分更适合于下游作化学品的场合。激冷流程的气体用于制造合成氨更是得天独厚，相比于壳牌气化技术更具有优势。
德士古水煤浆造气与shell煤气化的
比较
• 从当前国外煤气化技术发展趋势看，大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤气化的发展方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化工艺，这可提高气化强度，增加单炉的产量，节约压缩能耗，减少带出物损失。国外现有加压气化炉型主要分为三类：加压固定床气化炉 (如Lurgi炉)、加压流化床气化炉(Winkler/HTW, KRW,Ugas)和加压气流床气化炉(Texaco, DOW, Shell, Prenflo)。目前世界上已经商业化的大型（250MW以上）电站都采用气流床，有代表性的是，以水煤浆为原料的Texaco和以干煤粉为原料的Shel1。
德士古水煤浆造气与shell煤气化的比较

7种煤气化工艺介绍

7种煤气化工艺介绍目前国内可供选择的成熟或相对成熟的煤加压气化工艺很多，各种煤气化工艺的综合比较也有较多的文献、资料可供查阅，这里只简要叙述几种主要煤气化工艺的特点及现阶段存在的主要问题。

1、TEXACO水煤浆气化TEXACO水煤浆气化采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。

气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，单炉容量目前最大可达日投煤量3000吨，操作压力大多采4MPa、6.5MPa，少数项目也已达到8.4MPa。

我国引进该技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，后来又有若干厂使用。

由于国内已经完全掌握了TEXACO气化工艺，积累了大量的经验，因此设备制造、安装和工程实施周期短，开车运行经验丰富，达标达产时间也相对较短，主要问题是对使用煤质有一定的选择性，同时存在气化效率相对较低、氧耗相对较高及耐火砖寿命短等问题，但随着在国内投运时间的延长部分问题已得到有效解决。

2、多喷嘴对置水煤浆气化本项技术是“九五”期间由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的。

2000年10月通过原国家石油和化学工业局组织的鉴定和验收。

示范装置为兖矿国泰化工有限公司，建成两套日投煤1150吨的气化炉，操作压力4.0MPa，生产24万吨/年甲醇，联产71.8MW发电，装置已于2005年10月投入运行。

该工艺仍属于水煤浆气化的范畴，与TEXACO的主要区别是由TEXACO单喷嘴改为对置式多喷嘴，强化了热质传递，气化效果较好，但多喷嘴需要设置多路控制系统，增加了设备投资和维修工作量。

由于是国内技术，工艺包及专有技术使用费较引进技术有较大幅度的降低。

3、SHELL粉煤气化气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化并采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却采用废锅流程。

由于壳牌气化技术上具有突出的优点，吸引了国内一些企业纷纷引进。

本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式增加了投资，对需要水蒸汽成分的化工生产来看直接用水激冷更合理；干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气的加压所需的功耗较大等。

主要煤气化技术简介

主要煤气化技术概述摘要介绍了包括Texaco水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化在内的四种主要煤气化技术，分别介绍其工艺流程，以及在应用后对其的评价。

关键词煤气化技术Texaco水煤浆气化Shell煤气化GSP煤气化Lurgi煤气化煤气化是煤转化技术中最主要的方面，它的历史非常悠久，甚至早于发电。

通常，煤的气化泛指各种煤（焦）与载氧的氧化剂（O2、H2O、CO2）之间的一种不完全反应，最终生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等组成的煤气。

煤的气化反应一般可人为简化成氧化（放热）反应（如C+O2），还原（吸热）反应（如C+H2O、C+CO2），甲烷生成（裂解）反应和水煤气平衡反应（CO+H2O）等。

国内外先后开发了100多种气化工艺（炉型），但是最有发展前途的也只有几种[1]。

在这里简要的介绍几种应用广泛的几中煤气化技术，主要包括：Texaco 水煤浆气化、Shell煤气化、GSP煤气化、Lurgi煤气化。

1．Texaco水煤浆气化Texaco（德士古）水煤浆加压气化工艺简称TCGP，是美国德士古石油公司在重油气化基础上发展起来的[2,3]。

TCGP技术包括煤浆制备、灰渣排除、水煤浆气化等技术，其核心和关键设备是气化炉。

它的主要优点是流程简单、压力较高、技术成熟、投资低。

1．1 气化炉内的反应水煤浆和99.6%的纯氧经TCGP烧嘴呈射流状态进入气化炉，在高温、高压下进行气化反应，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气。

在气化炉内进行的反应相当复杂，一般认为气化分三步进行：（1）煤的裂解和挥发分的燃烧。

水煤浆和氧气进入高温气化炉后，水迅速蒸发为水蒸气。

煤粉发生热裂解并释放出挥发分。

裂解产物及挥发分在高温、高氧浓度下迅速完全燃烧，同时煤粉变成煤焦，放出大量的反应热。

因此，在合成气中不含有焦油、酚类和高分子烃类。

这个过程相当短促。

（2）燃烧及气化反应。

煤裂解后生成的煤焦一方面和剩作的氧化发生燃烧反应，生成CO、CO2等气体，放出反应热；另一方面，煤焦又和水蒸气、CO2等发生化学反应，生成CO、H2。

Texaco水煤浆技术与Shell干煤粉气化技术的比较分析

!DEFF 干煤粉和 $ER;ST 水煤浆气化技术对比 !DEFF 干煤粉气化 $ER;ST 水煤浆气化 GH6I86JK
无需要干粉气化炉下部气化炉上部循环气激冷
P66I86UKOM66I86JK
需要无水煤浆气化炉顶部气化炉下部冷却液激冷
@
两种气化技术在中国的发展现状
国内目前已有 8@ 家企业签订了 !DEFF 气化技术转让合
准 ! 规划原则与设计理念 ! 景观分区及特征 ! 景观节点 ! 交通组织 ! 生态绿化 ’ 关键词 * 湿地景观设计 ( 汾河 ( 生态景观中图分类号 *:JKLM 文献标识码 *黄河作为中华民族的母亲河 $孕育了几千年的华夏文明 $在几千年的流动中 $黄河沿岸形成了特有的动植物景观及湿地生态系统 $正是这种湿地生态系统促成了两岸生物及人类文明的发展 $ 湿地可以说是生物链的缔造者及催化剂 $ 也是人类文明与自然相互作用的一个窗口 ’ 汾河是黄河中游的主要支流之一 $ 与三晋文明的诞生及发展息息相关 $ 其两岸的湿地与黄河的水系统具有一脉相承 $ 互为因果的特点 ’ 但随着人类文明及生产力的不断发展$ 为了满足一些现实生产及生活的需要 $ 以及大的生产力的布局关系等 $ 逐渐使汾河的生态发生了改变 $ 河道气化炉热效率虽低 $ 但不需要激冷气循环和加入高压蒸汽 ’ 因此 $ 应从整体上进行测算后再进行具体比较较为客观 ’ 第五 $ 事实上 $ 无论 #9:;; 气化技术还是 $:<=>? 水煤浆气化技术 $ 均存在不同程度的缺陷 $ 如 #9:;; 气化炉必须保证其水冷壁挂渣厚度 ! 排渣系统设计的不完善等 ($:<=>? 水煤浆气化炉烧嘴和耐火材料的使用寿命短 ! 设备维护频繁等 ’ 但作为世界上最先进的气化技术 $ 二者均在不断地完善和发展 ’ 第六 $ 虽然 #9:;; 气化技术和 $:<=>? 水煤浆气化技术均声称其气化技术可大规模放大 $ 但实际上均无此方面的实例 ’ 而且即使理论上可行 $ 在实际的工业化过程中还会带来许多难以解决的问题 $ 如设备运输 ! 支撑 ! 安装等 ’ 总之 $ 不论采用何种气化技术 $ 单从工艺的特点上分析是不够的 ’ 目前来看 $由于各种制约条件 )如煤种的适应性 !水资源缺乏 !环境保护等因素 "相对于上述两种气化工艺均有不同的适用性 ’ 因此 $须从整体上 ) 如总体投资 ! 用水量 ! 能耗 ! 三废排放及经济分析等诸多方面 " 做出综合评价后 $ 才能客观地比较分析两种气化技术的优越性 ’ ) 实习编辑 * 李敏"

煤气化工艺的选择和对航天炉的看法

煤气化工艺的选择和对航天炉的看法目前国际上先进的加压气流床煤气化工艺技术主要是Shell 公司的SCGP粉煤加压气化工艺、美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺和德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化工艺。

近十年来，在中国的化肥工业中，美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺已有渭河、鲁南、XX焦化、XX、浩良河、金陵石化等12套成功应用的业绩，另外还有7套装置正在建设中。

Shell公司的SCGP工艺是粉煤加压气化工艺，是近年发展起来的先进煤气化工艺之一，已成功地用于联合循环发电工厂的商业运营。

目前国内已有XX双环、XX柳化、XX洞氮、XX枝江、XX石化、X X、XX沾益、云天化、XX大化、永煤集团、XX开祥、中原大化等19套装置，有5套投料试运行，其余在建或已签合同。

GSP工艺技术采用气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构，是较为先进的气化技术。

目前国内多家企业计划引进该技术建设大型煤化工装置。

但XX宜兴和淮化在与德国未来能源公司签订引进协议并进行了用XX煤在德国的试烧后，因未来能源公司的工程能力等问题而终止了协议。

煤气化工艺实质上是在Texaco工艺、Shell工艺、GSP工艺和国内煤气化工艺中选择。

（1）Texaco水煤浆气化工艺Texaco工艺采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。

Texaco水煤浆气化工艺具有如下特点：★对煤种有一定适应性。

国内企业运行证实水煤浆气化对使用煤质有一定的选择性：气化用煤的灰熔点温度t3值低于1350℃时有利于气化；煤中灰分含量不超过15%为宜，越低越好，煤的热值高于26000 kJ/kg，并有较好的成浆性能，使用能制成60～65%浓度的水煤浆之煤种，才能使运行稳定。

★气化压力高。

工业装置使用压力在2.8～6.5MPa之间[MS6]，可根据使用煤气的需要来选择。

★气化技术成熟。

制备的水煤浆可用隔膜泵来输送，操作安全又便于计量控制。

煤气化技术比较

煤气化技术比较（1）Shell干煤粉气化技术Shell干煤粉气化技术原料为干煤粉，采用气流床加压气化、液态排渣，利用废热锅炉产高压饱和或高压过热蒸汽；Shell干粉加压气化技术在我国已经有双环、洞氮、枝江、安庆、柳化等5个厂投产，还有10余个项目正在安装，将于今后几年陆续投产；其主要技术特点如下：(a) 采用加压氮气输送干煤粉，煤种适应性广，对煤的灰熔点适应范围比Texaco水煤浆气化技术更宽。

(b) 气化温度约1400～1600℃，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。

(d) 单炉生产能力大，日处理煤量可达2000吨以上。

(e) 冷煤气效率可达到78～83%。

(f) 气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。

(g) 气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。

Shell公司气化烧嘴设计寿命为8000小时，Demkolec 电厂使用烧嘴4年中未出现问题。

(h) 炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。

气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。

气化污水中含氰化物少，容易处理。

（2）GSP干煤粉气化工艺GSP气化技术是单喷嘴下喷式干煤粉加压气流床气化技术，国外现在没有用户，根据煤气用途不同可用直接水激冷，也可用废锅回收热量。

该技术由我国神华宁煤集团与德国西门子合资组建的北京杰斯菲克公司负责在我国推广这项技术。

GSP干煤粉气化技术在神华宁夏煤业集团和山西兰花煤化工有限责任公司煤化工厂已经签定技术转让合同，即将投入建设。

GSP工艺具有以下特点：(a) 干煤粉进料，加压二氧化碳输送，连续性好，煤种适应性广，可以处理各种含灰燃料1～35%，短期45%也没影响。

(b) 气化温度约1400～1600℃，气化压力～3.0MPa，负荷调节范围为75～110％，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H2)～90%。