各种气化炉工艺比较

煤制合成气技术比较

作者/来源：陈英1，任照元2(1.兖矿鲁南化肥厂，山东滕州277527；2.水煤浆气化及煤化工国家工程研究中日期：2009-1-13

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(3～5 a)，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。

笔者认为：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。陕西渭化集团300 kt／a合成氨装置引进前，国内虽已有鲁南化肥厂Texaco气化炉使用经验，但从1996年建成试车至2000年，也历经了5a才达到300kt／a的设计能力。因此，估计Shell

气化技术的消化、吸收和达产历程也是漫长的，不会比当年Texaco气化耗时短。可见，盲目跟风引进无异于高价为Shell做工业应用的大规模示范，实际风险较大。

2 GSP气流床加压粉煤气化

自2005年以来，有宁夏煤业集团公司、安徽淮化集团公司、江苏灵古化工股份有限公司3家与德国未来能源签约引进GSP气化技术。该技术主要技术指标与Shell气化基本处于同一水平，投资介于Shell与水煤浆气化之间。其主要区别是：Shell是多喷嘴对置装于侧壁，采用合成气上行废锅流程；而GSP是单嘴顶喷，采用合成气下行激冷流程。由于GSP采用的是激冷流程，更适合于化工生产，因此被不少专家看好、推荐。该技术同Shell技术类似，没有成功的粉煤气化应用实例参考，存在较大的风险，谁先引进就等于谁为GSP进行工业示范。由于多种原因，淮化、灵谷与未来能源签定的引进GSP合同已暂停执行，并转向寻求水煤浆气化技术。因此，选用此项技术更需谨慎。

3 水煤浆气化技术

3.1 Texaco水煤浆气化技术

Texaco气化炉以浓度60％的水煤浆为原料，单嘴顶喷，耐火砖热壁，激冷流程为主，在我国20世纪80年代末引进此技术时，国际上已有美国冷水IGCC电厂、伊斯曼CO羰基合成化工厂、日本宇部合成氨厂等4套工业装置运行。

20世纪80年代末，鲁南化肥厂首次引进Texaco水煤浆气化技术用于生产合成氨。该项目由原化工部一院详细设计，国产化率达到90％以上，1993年建成试车，1995年年产量超过设计水平，而后较快地将负荷提到130％以上并稳定运行，单炉最长连续运行130多天，年运转率90％。

投运后的前6 a年平均运行时间为326.8d(日本宇部前6a平均为327d)，曾创双炉无备车、每台炉平均年运行306 d的成绩。1995年获国家科技进步一等奖，是国家对国内在Texaco气化工程设计、设备国产化、操作管理等方面消化吸收改造所取得的卓越成效的肯定。在鲁南化肥厂的成功示范，使Texaco水煤浆气化技术在我国进一步推广，揭开了我国洁净煤气化的序幕。目前我国采用该技术的在运行装置有24台，在建装置10台。

3.2 四喷嘴对置式新型气化炉

该类型水煤浆气化炉的开发是国家“九五”重点攻关课题，由兖矿鲁南化肥厂、华东理工大学共同完成中试研究，取得了多项发明专利，经有关部门考核、鉴定和验收，认为是“填补国内空白”和“国际领先”。“十五”期间进入工业示范阶段。在华鲁恒升和兖矿国泰建设的3台炉子已进入正常工业运行，目前在建的炉子有7台。

3.2.1 华鲁恒升气化装置运行情况

华鲁恒升大氮肥国产化项目气化部分同时建有3台水煤浆气化炉，均为750t／d，压力

6.5MPa，2开1备，其中1台为四喷嘴对置式新型气化炉，于2004年12月1日一次投料成功，2005年6月2日正式运行。至2006年7月，四喷嘴气化装置累计运行5 800多小时，相当于年运转率6

7.85％，高于另外2台炉子的平均运转率，单炉最长运转时间为1 380h。2006年3月国家组织对大氮肥国产化项目现场考核，气化装置碳转化率为99.9％，有效气成分含量高于84％，渣中含碳量＜5％。该气化装置较相同规模的Texaco水煤浆气化装置每天多创效益5万元。华鲁恒升大氮肥国产化项目获2006年化工行业科技进步特等奖。

3.2.2 兖矿国泰气化装置运行情况

兖矿国泰与华东理工大学共同承担“十五”国家“863”项目——多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业装置及配套工程，采用2台1 150t/d、压力4.0MPa的四喷嘴气化炉，配240 kt／a甲醇，7.18万kW联合发电，供200 kt／a醋酸装置。气化炉2005年7月2日一次投料成功，10