壳牌煤气化氨醇联产浅析

2003年第4期湖北化工37壳牌煤气化氨醇联产浅析汪寿建(中国 五环化学工程公司,湖北武汉430079)摘要:壳牌粉煤气化是一项先进成熟的工艺技术, 也是目前煤气化发展的方向。一定规模的氨醇联产会使工厂产生良好的经济效益并提高产品的竞争力,成为集化肥和燃料生产为-体的综合性企业。关键词:壳牌煤气化;氨醇联产;工艺技术中图分类号:TQ546.2文献标识码:A .文章编号:1004 - 0404(2003)04- 0037-021概述表1几种气化工艺主要性能参数煤气化技术主要是将原煤转化为粗合成气,然后'ab. 1The major performance parameter of several再作为工业原料,最终加工成为各种产品。从煤气化coal gasification technology技术发展进程看,早期的煤气化大都使用块煤和小粒项目SCGPTexacoLurgi煤为原料制合成气,通称为第一代煤气化工艺。适用煤种褐煤、烟煤、石油焦烟煤 、石油焦褐煤 ,不粘结性烟煤进入20世纪80年代后，随着“洁净煤气化工艺”气化压力/MPa2.0~4.04.0~6.52.0~3.0的开发研究,采用先进的气流床反应器,以水煤浆或者气化温度/ C1400~ 1600.1300~ 1400950~ 1050干粉煤为原料,大规模、单系列、加压气化并实现了工进料方式干煤粉60%~65%水煤浆60~50 mm业化。其气化指标好,成为煤气化技术的主流。耗氧量/Nm3. kNm~330~ 360380~430 (160~270)/km3 煤气(C0+H2) .碳转化率/%~9995~9888~95冷煤气效率/%80~ 8570~76 .65~752壳牌粉煤气化特点合成气(CO+ H2)/%~90~ 80~65干粉煤气化是Shell公司开发的具有独特技术的合成气CH4/%<0.1~g第二代煤气化工艺。2.1气化指标量的煤种也能适应。原料粉煤加压氮气输送,气化炉(1)冷煤效率操作安全稳定,连续性好。η冷=煤气的热值/气化用煤的热值X 100%(2)单系列能力:壳牌已投入运行的单台炉气化在计算np冷 时，煤和煤气的热值应取同一基准,如压力2.5 MPa,日处理煤量达2000 t。目前更大规模统--使用低热值或高热值。的装置已经工业化。(2)比氧耗:生产1000 Nm3 (CO+ H2)气体的用(3)气化温度:壳牌气化温度在1400~1600C,碳氧量(氧以%计)。转化率可达99%左右,产品气体洁净,不含重烃,甲烷(3)比煤耗:生产1000 Nm2(CO+ H2)气体的用含量低,煤气中有效气体(CO+ H2)可达90%。煤量(氧以%计)。(4)耗氧量:壳牌气化耗氧量比水煤浆气化工艺(4)碳转化率:n碳=煤气中的含碳量/气化用煤中低15%~25%.因而配套的空分装置投资相对降低。的含碳量X 100%(5)热效率:壳牌气化冷煤气效率80%~85%,其煤气中的含碳量=V煤X (CO% + CO2% +余15%热能被回收为中压或高压蒸汽,总的热效率约CH, %)X12/22.4为98%。表1给出了几种煤气化工艺的性能参数。(6)炉壁冷却:壳牌气化炉壁冷却采用水冷膜式壁2.2 气化特点结构,并采用挂渣措施保护气化炉壁。无耐火砖衬里，(1)原料适应性:壳牌气化采用干煤粉作为气化原维护星中国煤化工件,运转周期长,无需料,煤种适应性广。烟煤、褐煤和石油焦均可气化,对备炉。煤的灰熔点适应范围宽,即使高灰分、高水分、高含硫*THCNMHG(7)烧嘴:壳牌气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。收稿日期:2003-05-06作者简介:汪寿建(1956-),男,副总经理,高级工程师,1982年毕业于武汉化工学院。38汪寿建:壳牌煤气化氨醇联产浅析2003年第4期烧嘴设计寿命为8000 h,已有15 000 h运行记录。荷滤器)、湿法洗涤系统(文丘里和洗涤塔),洗涤后尘含兰丹马克电厂使用烧嘴已经4年。气化操作采用先进量小于1 mg. Nm-'的合成气进一步经空冷器及合成的控制系统,设有必要的安全联锁.使气化操作始终处气水冷器冷却至40C后送出。合成气冷却器产生的于最佳状态运行。高(中)压蒸汽、气化炉水冷壁副产的中压蒸汽可供压8)排渣:壳牌气化炉高温排出的熔渣经激冷后成缩机透平使用。玻璃状颗粒,性质稳定,对环境几乎没有影响。气化污3.2合成气制合成氨、尿素水中含氰化物少,易处理。Shell煤气化得到90%以上的(CO+ H2)粗煤气,这种粗煤气中的(CO+ H2)气是制合成氨的原料气。3壳牌煤气化氨醇联产经预变换后的一股粗煤气进一步通过蒸气变换,在催壳牌煤气化这种以煤为原料开发的洁净煤技术是化剂作用下反应得到(H2 +CO2),其中的CO2气又是当前煤气化发展的方向。用合成气加工可得到醇类，生产尿素的原料。变换气再经过气体净化,如低温甲如甲醇;羰基合成得到醋酸,以及许多含氧化合物,如醇洗、甲烷化(或液氮洗)、配氮、压缩后进行氨合成,最醋酐、醋酸纤维、二甲醚、甲酸、甲酸甲酯和碳酸二甲后得到产品尿素。酯;合成气也可制传统产品合成氨和尿素。3.3 合成气制甲醇3.1气化工艺壳牌煤气化工艺见图1所示。这种粗煤气中(CO+ H2)也是制甲醇的原料气。粗煤气先经预变换后,其中一股预变换气再经低温甲醇洗、压缩、甲醇合成、甲醇精馏,最后得到液体甲醇。随粉/烘于气化综上所述,从能源和燃料的整体结构分析,壳牌煤气化联产合成氨和甲醇是一个非常好的原料路线。-定规模的氨醇联产会有较好的经济效益。甲醇将来无论是作为过渡性混合燃料,还是成为燃料电池的重要炉潼水处原料或者其它的化工原料,都有着很好的前景。目前正在开发的甲醇掺汽油,形成Mss(甲醇掺入比例3%图1壳牌煤 气化工艺流程图.~5%,下同)、M1o~25、M8s5-100的甲醇汽油作为汽车的Fig.1 The technological chart of Shell coal gasification燃料,发展速度较快。根据目前我国合成氨企业生产来自备煤工段的煤粉经常压粉煤仓、粉煤锁斗及经营情况,联产甲醇最好选择合成氨装置能力在10万粉煤给料仓,由高压N2气将粉煤送至气化炉喷嘴。来~20万t.a-',氨加工产品市场好,原料煤炭价格比自空分的氧气经预热后导入喷嘴。粉煤、氧气及蒸汽较便宜,生产管理水平较高的化肥厂进行,使部分企业在气化炉内高温加压条件下发生部分氧化反应,出气发展成为集化肥和燃料生产为一体的大型企业。参考文献:化炉顶部约1500'C 的高温煤气由除尘冷却后的冷煤[1]张凌霄.大型氮肥生产装置改造方案及经济效益论述[J].化肥设气激冷至900'C左右经输气管进入合成气冷却器。经计,2003,41(2):5-11.回收热量后的合成气进入干法除尘(高压高温飞灰过Analyzing the Shell Coal Gasification Ammonia and MethanolIntegrated ProductionWANG Shou-jian(China Wuhuan Chemical Engineering Corporal中国煤化工hina)Abstract : Shell powder coal gasification is an advanced and nilso a trend of the cur-rent coal gasification development. Ammonia and methanol integ.... .:TYHC NMH G,.. ...thesis gas as raw ma-terial is an excellent process route. A reasonable capacity of ammonia and methanol integrated production plantcan produce favourable economic benefit and improve product competition, by which the plant can be developedas a comprehensive enterprise of fertilizer and fuel integrated production.Keywords: Shell coal gasification; ammonia and methanol integrated production; process