鲁奇加压固定床气化技术的开发及应用

鲁奇加压固定床气化技术的开发及应用

煤炭气化是重要的洁净煤技术之一，广泛应用于生产化工合成气、工业燃料气、城市煤气等。随着对提高煤炭利用效率的重视和环保要求日趋严格，目前正积极开发煤炭液化技术、整体煤气化联合循环发电技术及燃料电池、氢能等新技术，这些技术的应用同样离不开煤炭气化，因此煤炭气化技术将起到越来越重要的作用。

固定床气化是目前应用最多的煤炭气化技术，从世界范围看，常压固定床气化技术基本上不再发展，而鲁奇加压气化技术则不仅得到广泛应用，而且发展势头良好，本文将简要介绍鲁奇加压气化技术的开发和应用情况。

1.鲁奇加压固定床气化技术的发展

1936年，在德国Hirschfelde建立直径为1.1m的试验装置，做了许多试验工作，在此基础上设计了第一代鲁奇加压固定床气化炉，1939年投人生产。第一代气化炉只能气化非粘结性煤，而且气化强度低，炉径Φ2600mm，生产能力为5000-8000m3／h。1954-1969年，为了气化弱粘结性烟煤和提高单炉的生产能力，德国鲁尔煤气公司和鲁奇公司合作，在试验炉上进行了各种不同变质程度的煤种试验，并在此基础上建设了一大批工厂，所用气化炉内径Φ2600／3700mm，设搅拌装置，后者生产能力达32000-45000m3／h。1969年以后，为了生产合成天然气的需要，在英国西田和南非萨索尔进行了美国东部和西部煤的试验获得成功，并对鲁奇炉的搅拌装置作了进一步的改进，使之可气化一般粘结性的烟煤，扩大了煤种使用范围。此种第三代鲁奇炉，内径为Φ3800mm(MarkIV型)，生产能力达35000-50000m3／h。从1980年起，在南非萨索尔一厂又建立了Φ5000mm的MarkV型原型气化炉，其煤气产量达到100000m3／h。

在鲁奇炉的基础上，又开发了二种新技术：1)鲁尔-100气化炉。开发的目的主要是通过提高操作压力，提高气化强度，同时扩大煤种范围，以更经济地生产天然气等。2)液态排渣鲁奇炉(BG／L)，固态排渣鲁奇炉气化时，必须考虑煤的灰熔点和反应性。为了克服这些缺点同时减少蒸汽耗量和提高生产能力，开发了液态排渣鲁奇炉气化技术。

2．鲁奇加压固定床气化技术的应用

伴随着鲁奇加压气化技术的发展，它在国内外得到了广泛使用。1974年，我国云南解放军化肥厂采用第一代鲁奇气化炉制气生产合成氨工艺投入运行，它使用小龙潭褐煤为气化原料，氧气-蒸汽为气化剂，在2.2MPa压力下操作。随后在一些化肥厂和城市煤气生产中也采用鲁奇炉气化工艺。表1和表2分别给出了鲁奇加压气化技术在世界其它国家和我国的开发及应用情况。

从目前鲁奇气化工艺应用情况看，主要集中于生产城市煤气、化肥合成、液体燃料油合成及联合循环发电等方面。

表1 国外安装鲁奇气化炉情况

序号安装地点安装年份使用煤种气化炉内

径，

生产能力，气化炉台mm ×106Nm3/d 数

1

德国中部

Hirschfeld

1936 褐煤1143 0.03 2

2 德国中部 Bohlen 1940 褐煤2590.8 0.25 5

3 德国中部 Bohlen 1943 褐煤2590.8 0.2832 5

4 CSSR,Most,等1944- 褐煤2590.8/2760 7.0 56

5 南非 Sasolburg 1954

含30％灰的次烟

煤

3681.98 4.248 9

6 西德 Dorsten 1955

含氮高的粘结性

次煤

2667 1.5576 6

7 澳洲 Morwell 1956 褐煤2667 0.62 6

8 巴基斯坦 Daud Khel 1957

高硫高挥发分烟

煤

2667 1.416 2

9 德国黑水泵1957- 褐煤3600 24

10 南非 Sasolburg 1958

含30％灰的次烟

煤

3681.98 0.54 1

11 英国 Westfield 1960 弱粘结性次烟煤 2667 0.79 3

12 印度 Jealgora 1961 各种煤- 0.025 1

13 英国 Westfield 1962 弱粘结性次烟煤 2667 0.25 1

14 英国 Colesshill 1963

含氯高的粘结性

次烟煤

2667 1.30 5

15 南朝鲜 Naju 1963 高灰石墨无烟煤 3176 0.42 3

16 南非 Sasolburg 1966

含30％灰的次烟

煤

3681.2 2.124 3

17 西德 Lunen 1970 次烟煤3453.4 1477* 5

18 南非 Sasolburg 1973

含30％灰的次烟

煤

3758.2 5.38 3

19 南非 Secunda 1977 次烟煤3758.2 4

20 南非 Sasolburg 1980 次烟煤4700(Mark-V) 2.28 1

21 南非 Secunda 1980 次烟煤3758.2 39.6 36

22 南非 Secunda 1982 次烟煤3758.2 39.6 40

23 美国北达科达1983 褐煤3758.2 3.8SNG 14 表2 我国鲁奇炉制气工艺应用情况使用厂家气化炉型号气化炉台数用途备注

解放军化肥厂第一代，Φ2720mm9 合成氨1974年开车

山西化肥厂MARK—IV，Φ3800mm5(一台国产) 30万t合成氨1987年开车

哈尔滨气化厂PKM，Φ3800mm5(一台国产) 城市煤气、甲醇1993年开车

兰州煤气厂第二代，Φ2800mm 3 城市煤气

义马煤气厂MARK—IV，Φ3800mm3城市煤气、甲醇2001年投产

沈阳加压气化厂第一代， 6 城市煤气84年，已停

太原化肥厂国产，Φ2860mm 1 合成已转给解化厂

第一汽车制造厂国产，Φ1800mm 3 燃料气85年投运

北京煤化所Φ100mm 1 煤种评价

沈阳煤气化研究所Φ1200mm 1 煤种评价

北京煤化所Φ650mm 1 煤种评价已停用

2.1城市煤气生产

由于鲁奇加压气化生产的煤气中甲烷含量高，热值较高，因此适合于做城市煤气，而加压也有力于煤气的长距离输送。如英国Westfield、东德的黑水泵、捷克、澳洲等地用于城市煤气生产，美国大平原煤气厂用于生产代用天然气。我国的沈阳、哈尔滨、兰州、义马等地也建有鲁奇加压汽化厂生产城市煤气。图1为某厂生产工艺流程图。

出气化炉的粗煤气先经冷却和除尘，分离出的焦油可进一步加工成其它化工产品，冷却水经处理后循环使用。由于煤气中含有H2S，CO2含

量较高，因此煤气需要脱硫和脱除一定数量的CO2，以提高煤气热值。CO2脱除后煤气中的CO含量升高，这样就需增加变换单元(当然CO变换可