煤气化工艺和炉型的选择

615 1000 1287 2794 ,1676
2 液氧泵内压缩
45118 112000
410 1000 1291 2794 ,1676
3 氧压机外压缩
47116 114500
采用 615MPa 气化具有以下优点 :
收稿日期 :2000 - 06 - 25 。
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鉴于德士古有以上特点 ,新建大型合成氨国 产化工程气化部分采用德士古水煤浆气化技术 。
2 气化压力的选择 对于 德 士 古 水 煤 浆 技 术 采 用 410MPa 和
615MPa 两种工艺 ,气化消耗 、投资对比见表 1 。
表 1 两种工艺的消耗投资对比
气化压力/ MPa 生产能力/ t·d - 1 折气化煤量/ t·h - 1 气化炉型 台数 空分 合成氨能耗/ GJ·t - 1 投资/ 万元
2) 615 MPa 气化时气化炉为 2 台 ,而 410 MPa 气化为 3 台 ,后者设备增加 17 台 ,不仅增加了设 备投资 ,而且增加了日常维护管理的作业量 。
3) 压力提高后 , 有利于降低净化工序后能 耗 ,以低温甲醇洗为例 ,用电下降 15 % ,冷冻量节 约 28 %。
4) 615 MPa 气化相对于 410 MPa 气化总的压 缩功耗减少 ,据计算每吨氨电耗下降 70 kWh 。
1 煤气化工艺的选择 以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有
4 种 :德士古水煤浆气化 、谢尔粉煤气化 、鲁奇碎 煤气化和 UGI 常压气化 。
UGI 常压气化技术成熟 ,工艺可靠 ,但必须使 用无烟块煤 ,设备能力低 ,三废量大等缺点 ,不能 满足大型化的要求 。鲁奇气化技术虽然技术成 熟 ,在我国已有大型化装置运转 ,但其最大缺点是 气化温度低 ,产生的苯 、酚 、焦油 、废水等有害物质 难以处理 ,污染大 ,原料可利用率低 ,粗合成气中 甲烷含量高 ,只适于作城市煤气 ,不宜作合成气 。 谢尔干粉煤气化技术 ,虽然炭转化率高 ,有效气体 成分高 ,水冷壁寿命为 25 年 ,喷嘴设计寿命为 1 年 ;但由于是干粉进料 ,气化压力不能太高 ,操作 有一定难度 ,目前世界上工业装置只有 1 套生产 粗煤气用于联合循环发电 ,另外该技术全面依赖 进口 ,关键设备国内不能制造 ,技术支撑率较低 ,
第6期
陈广智 1 煤气化工艺和炉型的选择
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1) 气化压力高 ,煤气中有效气量略有下降 , 氧气用量 、原料煤消耗略有增加 ,增减幅度小于 012 % ,影响甚微 。但气化反应是体积增大的反 应 ,压缩Hale Waihona Puke Baidu110 m3 的氧气 ,相当于压缩 311 m3 的煤气 效果 ,可见提高操作压力可节省压缩功 ,还可缩小 设备体积 ,使布置更为紧凑 。
3 气化炉炉型的确定 德士古气化炉有 12174 ,16198 和 25147 m3 等
3 种 不 同 气 化 室 容 积 的 炉 子 。12174 m3 和 25147 m3 的炉子为标准设计 。12174 m3 、16198 m3 的炉子外径均为 2794 mm ,内径均为 1676 mm。3 种炉型的下部激冷室长度因煤种不同 ,气化压力 不同 ,其长度分别为 6 ,8 和 10 m。16198 m3 的炉 子是非标准设计 ,其内外径与 12174 m3 炉子相同 ,
615MPa 空分装置需选用内压缩流程 ,由液氧 泵加压 ,对于气化和空分两个工序的国产化难度 略大 , 有 的 技 术 和 设 备 制 造 有 一 定 难 度 ; 而 410MPa 气化 ,空分选用外压流程 ,由离心式氧压 机加压供氧 ,空分装置投资相对较低 。综合工厂 能耗和对渭河化肥厂在生产中更换国产部件以及 对设备制造厂家的了解 ,615MPa 气化设备国产化 是完全可能的 ,所以气化选择 615MPa 压力 。
关键词 德士古 煤 气化 压力 炉型
以合成氨为例 ,使用天然气为原料的合成氨 产量约占世界总产量的 70 %。美国和前苏联两 大天然气生产国以天然气为原料的合成氨和甲醇 约占其本国总产量的 90 %以上 ,我国与世界情况 略有不同 ,天然气价格高 ,比中东高出 4～8 倍 ,约 为美国的 112～115 倍 ,而其产量仅为美国的 1/ 20 ,原苏联的 1/ 30 。因此 ,在利用和开采上都受 到一定限制 。我国煤炭资源丰富 ,且煤炭产地价 格便宜 ,如山西 、内蒙古 、陕西几大煤炭产地 ,同等 热值的煤价仅为世界煤价的 2/ 3 。以煤为原料的 合成气生产已有 150 年的历史 ,选择适宜煤炭气 化技术 ,不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径 , 也是其工艺是否经济合理的关键环节 。
用于生产合成气风险较大 。 德士古水煤浆气化技术除氧耗高外 ,有如下
特点 : ①单台炉处理煤量大 ,生产能力高 ; ②气化 压力高 ,合成气压缩功耗省 ,合成氨能耗低 ; ③有 效气 (CO + H2) 含量高 ,适于作合成气 ; ④煤的适 应性宽 ,可利用粉煤 ,原料利用率高 ; ⑤三废量小 , 污染环境轻 ,废渣可做水泥原料 ; ⑥国内已有 4 套 装置运行 ,可借鉴的生产管理经验多 ; ⑦科研部门 已掌握了该技术 ,技术支撑率高 ,大部分设备国内 能制造 ,设备能国产化 。德士古的最大缺点是 ,烧 嘴寿命短为 45 d ,但国内更换时间仅为 4 h ,耐火 砖每年需更换 1 次 ,更换时间为 45 d ,在两台气化 炉生产 ,不考虑备用炉下检修期内基本上能保持 生产的进行 。
2000 年
大 氮 肥 Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry
第 23 卷 第 6 期
煤气化工艺和炉型的选择
陈广智
(山东德州恒升化工集团 ,山东德州 ,253024)
摘要 介绍几种煤气化工艺的特点 ,分析新建大化肥国产化采用德士古技术的优势 ,并对德士古的气化 压力 、选型作分析 ,确定气化炉的型式 。