煤制烯烃气化技术选择

伊犁烯烃项目煤气化技术选择比较

（一）、背景

伊犁60万吨/年煤制烯烃项目是集团在疆的重点煤化工项目，投资巨大。该项目的气化单元是全厂的核心单元之一，气化技术与当地煤炭资源的适应性决定本项目的成败，因此，我们重新对本项目煤气化技术进行了比选、论证。

（二）、国内外气化技术运用的现状分析

气化工艺一般主要有三种类型：

碎煤加压气化：代表技术为鲁奇炉、BGL炉；

水煤浆气化：代表技术为GE、新型喷嘴气化技术；

干粉气化：代表技术为Shell炉、GSP、HT-L（另，中国五环工程公司在Shell炉基础上开发了“五环炉”，技术特点与GSP、HT-L类似）。

（2.1）碎煤加压气化

（2.1.1）固态排渣气化炉——鲁奇炉

鲁奇炉在中国城市煤气生产和制取合成气方面受到广泛重视。该技术由德国Lurgi公司开发，第一代鲁奇炉于1936年研制成功。1950年以后，为了扩大使用煤种和提高气化强度，对35个煤种进行了研究实验，改进了布气方式和增加了破黏装置，形成了第二代鲁奇炉。1970年后，设计了Mark-IV型鲁奇炉，进一步改进了布气方式和破黏装置，设置多层炉箅，采用先进控制技术，可以气化除焦煤外所有煤种，能力达到36000Nm3/h，此后更新的Mark-V型炉产气能力达到100000 Nm3/h。鲁奇炉在国外主要应用于美国、南非等地，南非SASOL公司以鲁奇炉为基础，进行煤液化生产已有40年以上历史。1950年代中期，云南解放军化肥厂引进第一代鲁奇炉生产合成氨，70年代末，沈阳加压气化厂使用该炉型制取城市煤气。80年代初，山西天脊集团成套从鲁奇公司引进Mark IV型炉生产合成氨。国内使用鲁奇炉的煤种主要是褐煤、长焰煤，主要是为合成氨和城市煤气使用，近年来由于煤制天然气兴起，由于鲁奇炉气化过程中副产甲烷的特性，被各煤制天然气项目作为首选炉型。目前该技术在国内有众多用户，操作稳定，管理、操作人员易招聘。

鲁奇炉气化优点

原料适应范围广，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化，可气化水分、灰分较高的劣质煤；

✧气化较年轻的煤时，可以得到各种有价值的焦油、轻质油及粗酚等多种副产品；

✧通过改变压力和后续工艺流程，可以制得H2/ CO 各种不同比例的化工合成原

料气，拓宽了加压气化的应用范围。

鲁奇炉气化的缺点

✧蒸汽分解率低，一般蒸汽分解率约为40 % , 蒸汽消耗较大，造成气化废水较多，

废水处理工序流程长，投资高。

煤种及煤的性质对鲁奇炉的影响：

✧挥发分越高的煤，干馏组分在煤气中占的比例越大；相同气化压力下，越年轻

的煤种，气化后煤气中的甲烷含量越高；煤种越年轻，产品煤气中CH4和CO2

呈上升趋势，CO呈下降趋势；

✧鲁奇炉适应煤种为自由膨胀序数小于7的弱黏结性或不黏结性煤；

✧对于副产品，煤气中的氨含量与原料煤中的氮含量成正比关系，变质程度浅的

褐煤比变质程度较深的长焰煤的焦油产率大，而变质程度更深的烟煤和无烟煤

其焦油产率更低；

✧入炉煤颗粒大小应在6-50mm之间；

✧褐煤最大临界水分含量为34%，其他煤种应低于该数值，以保证气化反应的正

常进行

✧煤的灰分在19%以下时较为经济；

✧煤中灰分的灰熔点越高，对加压气化过程越有利，由于工艺为固态排渣，因此

反应温度一般控制在灰熔点以下100-150度进行操作；

✧应选用抗碎能力较高的煤种；

✧碳化程度越浅，反应性越高，气化温度也越低，有利于甲烷生成反应的进行

（2.1.2）碎煤加压液态排渣气化（BGL）

BGL气化技术是传统固态排渣气化炉的进一步发展，由英国燃气公司在鲁奇公司的协助下研制开发。经过对英国、美国、欧洲的大量烟煤、焦炭和部分欧洲褐煤在工业化规模试验炉的试烧和运行可靠性验证，完成大规模中试和工业示范项目，日投煤量达到500t/d。气化炉内衬耐火衬里，其特点是气化温度高，气化后灰渣呈熔融态排出，因而使气化炉的热效率与单炉生产能力提高，煤气成本降低。与鲁奇炉相比，BGL气化技术比较先进、单炉产量大、污水量大

幅降低。我们的图克大化肥项目已选用该技术，云南煤化集团有限公司建设的15 万吨/年二甲醚项目，气化装置采用φ3600 熔渣气化炉，目前已试车生产，待云南解化集团有限公司采用碎煤熔渣加压气化改造技术运行一段时间后，随着工程的进展该技术也可以作为可选择的一种气化技术。

BGL 熔渣气化炉的优点：

✧克服了流废水处理困难和成本高的弱点；

✧有效气（H2+CO）产气率高（石油焦气化有效气>90%；无烟煤和优质烟煤气

化有效气88-90%；褐煤气化有效气>84%）；

✧BGL炉较鲁奇炉大幅度提高了气化率，同时蒸汽使用量为鲁齐炉10～15％；

✧气化热效率高，氧气消耗少，空分、热回收等设备的投资低；

✧气化炉炉体和附属设备可采用常规压力容器钢材，降低了成本；

✧对煤种的选择范围宽，可气化石油焦、无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，以及这

些煤种的混合投料，对煤种的适用性强，对操作过程中煤质的变化不敏感。

✧气化熔渣可作为无污染副产品在建筑和筑路中使用，或安全地深埋。

BGL 熔渣气化炉的缺点：

✧气化用煤以尺寸在6mm-50mm 的块/碎煤为主，粉煤量不超过10%（最好少于

5%），与鲁奇一样需要考虑粉煤利用问题；

✧气化的干馏部分会产生焦油，气化废水中含有较高浓度的酚氨。

（2.2）水煤浆气化技术

（2.2.1）GE水煤浆加压气化工艺

GE水煤浆加压气化法为目前世界上先进的气化技术之一，由美国德士古公司在重油气化基础上发展而来，70年代末80年代初完成示范工作并实现工业化，80年代投入工业化生产，首选应用于IGCC。该工艺先后在美国、日本、德国建成多套工业装置，经过多年运行实践证明，该技术是先进并成熟可靠的。我国最早引进该技术的是鲁南化肥厂，于1993年投产，后陆续由渭河化肥厂、中石化南化公司、金陵公司、神华包头等引进，用于生产合成气或制氢，是国内主流煤气化应用的技术之一，该技术引进历史长，操作稳定，管理、操作人员易招聘。

GE水煤浆加压气化的优点