几种煤制气方法的技术现状及工艺比较

第32卷第6期2009年06月际丕亿工Vo】．32NQ6Jun．2009几种煤制气方法的技术现状及工艺比较张震(石家庄金石化肥有限责任公司，河北石家庄050041)【摘要]对几种煤制气方法的技术进行了简述，分析了几种技术的优缺点，并对几种常见炉型技术指标进行了比较。【关键词】煤制气；方法；技术；指标[中图分类号]TQ546．4[文献标识码]B[文章编号]1003—5095(2009)06_0041-03煤气化炉是煤化工产业的龙头，粉煤气化技术是发展煤基化学品、煤基液体燃料、IGcc发电、多联产系统、制氢等工艺过程的共性技术和关键技术。由于合成氨、甲醇、二甲醚、煤制油、煤制烯烃等产业的快速发展，中国的煤炭气化工艺正由老式的UGI炉块煤间歇气化迅速向先进的粉煤气化工艺过渡，呈现出对各类粉煤气化技术装备的强劲需求。20世纪80年代，我国引进了鲁奇固定床、U—gas流化床、德士古气流床煤气化技术，近期又形成新一轮引进壳牌技术的热潮，世界上所有类型的煤气化技术在我国几乎都有应用，灰熔聚气化工艺也有多套工业化装置建成，还有多套在建。1煤制气技术1．1德士古煤气化技术该气化炉主要结构是水煤浆单喷嘴下喷式，大部分是采用水激冷工艺流程，但在IGcc发电项目的，也采用废锅流程。单炉容量目前最大可达日投煤量2000t，操作压力大多采4、6．5肝a，少数项目也已达到8．4御a。我国引进该技术最早的是山东鲁南化肥厂，于1993年投产，后来又有若干厂使用，目前已有十几家。德士古气化技术经过近三十年的应用，无疑是成熟的技术。我国应用也已十多年，从技术的掌握和操作的熟练，设备的国产化和配套的耐火材料的制造都有较大优势。它的主要优点是水煤浆带来的，即较容易把压力升上去。如南化的气化炉压力达到了8．4肝a，这样就可能实现不需压缩直接合成甲醇，节省了压缩能耗。德士古气化技术存在的主要不足也与[收稿日期]2009卸3_03[作者简介】张震(19750，女，工程师，从事化工生产管理工作。水煤浆有关，水煤浆中含有40％的水，使它的热值降低。对煤质的限制变得较严格，如成浆性差的煤灰分较高、灰熔点高的煤经济性较差，气化效率相对较低，碳转化率约为95％。比氧耗是各种气流床气化工艺中最高的，约为0．4Nm3／m。(c0+H2)；必须采用热炉壁，每炉耐火砖要50万美元，进口的要100万美元，寿命不到2年。价值15万美元的喷嘴只能运行2个月左右就要拆下修理。1．2壳牌煤气化技术该气化炉主要结构是干煤粉多喷嘴上行废锅气化，都采用冷炉壁，冷煤气回炉激冷热煤气，煤气冷却都用废锅。壳牌气化技术的主要优点：(1)干煤粉进料，对所用煤种适应性广；(2)气化温度高，达1400～l500℃，碳转化率高，可达9896左右，产品气中甲烷含量低，有效气含量高达9096；(3)与德士古气化炉相比，氧耗可降低15％～2096；(4)单炉生产能力大，日投煤量达2ooOt；(5)气化炉采用水冷壁，无耐火砖衬里，维护工作量小；(6)气化废水处理简单，可以做到零排放。本工艺的最大缺点是投资高，设备造价过高；合成气换热采用废锅形式，增加了投资，对需要水蒸气成分的化工生产来看直接用水激冷更合理；干燥、磨煤、高压氮气及回炉激冷用合成气的加压所需的功耗较大等。1．3多喷嘴对置式气化技术本项技术是“九五’期间由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作开发的。2000年10月通过原国家石油和化学工业局组织的鉴定和验收。示范装置为兖矿国泰化工有限公司，建成两套日投煤l150t的气化炉，操作压力4．0肝a，生产24万t／a甲醇，联产71．8MW发电。装置已于2005万方数据·42·河北化工第6期年lO月投入运行。第二个项目是应用在华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化工程，建设1套多喷嘴对置式水煤浆气化装置，日投煤750t，操作压力6．5肝a，装置已于2005年6月初投入运行。“十一五’期间商业推广已经取得了显著业绩，2006年已增加4家“多喷嘴对置式水煤浆气化技术’，用户。目前，已有13台多喷嘴气化炉在运行或建设中。该装置改引进的德士古炉单喷嘴为对置式多喷嘴，强化了热质传递，碳转化率达到9896以上，气化效果优于引进的德士古炉。但这种技术还是用水煤浆，还要用耐火砖，水煤浆气化本身的弊病如效率较低、氧耗高、对煤质要求高、耐火砖寿命短、喷嘴寿命不长等，难有根本性的改变，多喷嘴多路控制系统还增加了设备投资和维修工作量。1．4鲁奇气化技术鲁奇加压气化技术是1939年德国的鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型。其结构和常压移动床的结构类似，原料可以选用无烟煤、烟煤、褐煤等，煤的活性越高越好。气化温度在900～l100℃，压力2．O～3．O肝a，制得的煤气热值高。气化炉的生产能力高，气化强度在2500kg／(mz．h