煤制合成天然气工艺技术经济分析

２．２．１
（１）备煤简单，是逆流气化过程，煤、氧、电、水等 消耗指标先进，包括焦油等副产品在内的碳转化率、 冷煤气效率、气化热效率是三种煤气化中最高的。 （２）工艺流程复杂，主要是副产品回收、废水处 理、含盐水处理，其工艺过程复杂工艺特点
万方数据
２０１０年４月
最少。
４三种煤制天然气工艺废水、工艺废锅含盐 水及工艺废水组成分析
４．１工艺废水中的量及重要成分 三种工艺废水、工艺废锅含盐水及工艺废水主要
１．１．２工厂建在同一地址，技术经济分析可比范围 限在界区内，但不包括热电站，不包括合成天然气的
脱水和天然气压缩。 １．１．３原材料、动力等采用同一价格。 １．１．４统一设计标准及控制水平。 １．１．５工厂产品规模为２０亿ｍ３／ａ合成天然气，年 满负荷操作为８
０００ｈ。
收稿日期：２０１０—０３—２６ 作者简介：李大尚（１９４０一），男，１９６３年毕业于湖南大学， 教授级高级工程师，中国工程设计大师。历任原化学工业 第二设计院总工程师等职务，长期从事大型煤化工工程项 目的设计与管理工作。
１．１
煤制天然气宜选择中国储量最丰富，主要集中分 布在新疆、宁夏、内蒙古鄂尔多斯、陕西、山西北部的 长焰煤、弱黏煤、不黏煤为原料煤，进行经济技术分 析，因为这些煤能广泛用于各种煤气化工艺，其特点 是：（１）水分１２％．２０％（ａｒ）；（２）挥发分３７％～４０％（ｄａｆ）；
技术经济分析基础条件
１．１．１原料煤的选择原则 选用同一种典型的、有代表性煤作为所选气化工 艺原料煤，其煤质分析见表１。
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６９０ｔ／ｈＬ—————————一
（１９０ｔ／ｈ）
焦油粗酚液氨
图１
移动床气化制天然气工艺流程示意图
表２
三种合成天然气工艺产量、副产品量及装置设计能力对比 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑨ ◎
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率低，投资较高。
液态排渣气化９５％需进入变换装置，约５％走旁路，便 于调节Ｈ２／ｃ０的比例；水煤浆气化通过变换的气量约 ７０％，其变换装置能力最大。 （４）低温甲醇洗装置能力：移动床液态排渣是移 动床干排渣能力１．２倍；水煤浆气化是移动床干排渣 的１．６９倍。由于水煤浆气化压力高，实际操作条件下， 主要设备大小接近，但设备壁厚增加，相应投资增加。 （５）合成天然气装置能力：移动床液态排渣气化 是移动床干排渣的１．２倍；水煤浆气化是移动床干排 渣１．４８倍，同样温度条件下，由于压力高，反应速度 加快，空速增大，实际两者差别可能没有这么大。 ２．４三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比 三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比列 于表３。
副产品回收。
煤气化技术是煤制天然气最核心、最关键的技 术，可供选择的技术也较多，按主要类型可分为移动 床、流化床、气流床三类。究竟哪一种气化工艺最适 用、最经济合成天然气呢？这是大家所关心的问题！也 是本文所要回答的问题。 要做到客观、准确分析比较，就必须在同一个平 台上进行。为此，先建立以下统一的基础条件。
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移动床干排渣气化 移动床液态排渣气化 水煤浆气流床气化 相移动床干排渣气化 对移动床液态排渣气化 比水煤浆气化
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１００ ５８ ９９
—
—
循环水、煤浆制备系统耗电多。 （３）水煤浆气化空分压缩机耗冷却水约２８
２．１．２移动床液态排渣气化制天然气 移动床液态排渣气化制天然气工艺流程示于图 ｌ，工艺物料平衡列于表２。 移动床液态排渣气化工艺流程与移动床干排渣 气化流程基本一样。由于液态排渣过程添加的水蒸气 约为移动床干排渣的２０％，水蒸气分解率达９０％。虽煤 气组成变化较大，但仅影响变换能力大小，净化工艺 技术没有变化，冷凝水成倍减少，副产品回收装置及 废水处理不产生质的改变，仅装置能力大小随之而变。 由于移动床液态排渣气化副产低压蒸汽少，制冷 工艺选压缩制冷，而移动床干排渣气化为充分利用回 收的低压蒸汽，选用压缩一吸收混合制冷。
文章编号：１００５－９５９８（２０１０）－０２—０００１—０７
中图分类号：ＴＱ５４文献标识码：Ａ
（３）灰分９％－２０％（ａｄ）；（４）灰熔融性温度ｌ
１８０℃～１ ３００＂Ｃ。
１概述
煤制合成天然气主要包括备煤、煤气化、粗煤气 变换、低温甲醇洗脱硫、脱ｃ０。、甲烷合成、硫回收、空 分制氧、废水处理、公用工程等。移动床气化Ｔ艺还有
李大尚：煤制合成天然气工艺技术经济分析
一３
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１７０ｔ／ｈ
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图２水煤浆气流床气化制天然气工艺流程示意图
（３）移动床气化煤气中含有大量ｃＨ。，各装置能力 与气流床比大大减小（见表２）。 （４）移动床气化是多联产工艺，除主产品合成天 然气外，还副产大量焦油、油、酚、氨、硫等。焦油、油经 简单加氢脱硫，可作为燃料油产品销售。酚是有用的 化工产品。氨送热电站烟气脱硫、脱硝，生产硫铵产品。 （５）移动床气化工艺需用５ｍｍ～５０ｍｍ碎煤，建厂时 要研究＜５ｍｍ煤的平衡问题。 ２．２．２水煤浆气流床气化特点 （１）水煤浆气流床气化属夹带床高温气化过程， 粗煤气组成主要含Ｈ。、Ｃｏ、ＣＯ。、Ｈｎ０，ＣＨ。含量极少，不含 焦油、酚、氨等副产品。 （２）原料煤、氧、电消耗高，气化效率及能源转化
ｍ３／ｈ，只需总气量中的２０％进变换装置，８０％走旁路；移 动床液态排渣煤气组成中ｃ０为５６．２％，所以移动床
万方数据
一４一
煤化工 表４主要原材料、动力消耗比较
２０１０年第２期
…艺
气化工艺
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移动床液态 徘渣气化４ＭＰａ，
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１．２选择可比较的煤气化工艺技术 当前广泛采用的煤气化技术有：移动床、流化床、 气流床ｊ大类。本文选择有代表性的气化技术进行分
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一２一
煤化工 １９０ｔ／ｈ为移动床液态排渣气化数据。
２０１０年第２期
析。由于流化床气化压力低，大型化还有些问题；干粉 煤液态排渣气流床气化，气化指标虽好于水煤浆气 化，煤、氧等消耗约低１０％．１５％，但投资大，且在长周 期运行中还存在一些问题。水煤浆气化可代表干粉煤 气化与碎煤移动床干排渣气化，碎煤移动床液态排渣 气化进行技术经济分析。
第２期（总第１４７期）
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Ｎｏ．２（Ｔｏｔａｌ
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煤制合成天然气工艺技术经济分析
李大尚
（全国煤化工设计技术中心，太原０３０００５）
摘
要
在同一基础条件下，选择移动床液态排渣气化、移动床干排渣气化、水煤浆气流床气化进行煤制
合成天然气工艺的技术经济分析比较。比较了这三种气化工艺流程、装置能力和原材料及动力消耗指标，分析 了ｉ种气化工艺的ｃＯ：排放、工艺能耗及Ｔ．艺废水处理等。技术经济分析表明：移动床液态排渣气化工艺合成天 然气原料、动力消耗最低，投资最低：经济效益最好，随着该技术长周期运行可靠性的提高，可为煤制合成天然 气提供最有竞争力的技术。 关键词 煤 合成天然气移动床气化水煤浆气流床气化技术经济分析
表３ 三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比
（３）水煤浆制备、储存、输送较复杂。 （４）工艺废水处理量少且容易，但黑水处理系统 堵塞和腐蚀等问题也不能忽视。 （５）水煤浆浓度对各项技术指标、产品成本影响 大，尽可能选用成浆性好的煤。 ２．３三种煤制天然气工艺物料平衡分析 从表２比较可知： （１）出气化炉粗煤气量，由于煤气中ｃＨ。含量不 同，水煤浆气化粗煤气量最大，是移动床干排渣气化 粗煤气量的１４１％（干基）。移动床液态排渣过程中，虽 然粗煤气中ｃＨ。含量比移动床干排渣低些，但由于有 效气含量高，所需粗煤气量最少。 （２）水煤浆气化粗煤气洗涤冷却后，十基煤气仅 占湿基气量的３４％，其湿基气量为移动床干排渣气化 湿基气量的２．３倍，为移动床液态排渣气化湿基气量 的３．９倍，由此可见，水煤浆热能的损失有多大！这也 是其效率低的根本原因所在。 （３）变换装置能力：移动床干排渣气化由于煤气 组成中ｃＯ体积分数约１５．６％，需变换的ｃ０仅２３