德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新

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1、德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新王延昆，王偉（兗礦國宏公司氣化部，山東鄒城）2007-03-230?前?言??目前我國以煤為原料生產(chǎn)合成氨、氫氣和羰基合成氣的工業(yè)裝置，其造氣大致分為德士古水煤漿加壓氣化、魯奇碎煤加壓氣化、常壓固定層間歇氣化和近期引進的謝爾粉煤加壓氣化等幾種。其中比較先進的氣化方法為德士古水煤漿加壓氣化和謝爾粉煤加壓工藝兩種。前者是50年代初期，由美國德士古公司在重油部分氧化氣化基礎(chǔ)上開發(fā)成功的，隨后在日本、瑞典和意大利等國工業(yè)應(yīng)用。我國的兗礦魯南化肥廠、淮南化肥廠和吉化公司化肥廠等均采用這種工藝。后者是荷蘭殼牌公司開發(fā)的一種先進煤氣化技術(shù)

2、。始于1972年，期間經(jīng)歷了數(shù)次小試、中試和工業(yè)化放大試驗，于1993年在荷蘭Demclec建成循環(huán)聯(lián)合發(fā)電裝置，從而實現(xiàn)該技術(shù)的工業(yè)化。我國的湖北雙環(huán)科技股份有限公司、洞庭氮肥廠和柳州化學(xué)工業(yè)公司等10余家企業(yè)，已將該技術(shù)用于合成氨和甲醇的生產(chǎn)。???有許多文獻報道：與德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)相比，Shell煤氣化具有對煤質(zhì)要求低，合成氣中有效組分（CO+H2>89%）含量高，原煤和氧氣消耗低，環(huán)境污染小和運行費用低等特點。但筆者認(rèn)為上述觀點并不全面，本文結(jié)合多年來對德士古水煤漿加壓氣化操作的體會，對這兩種氣化工藝進行比較，談?wù)勊簼{氣化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新。1

3、?兩種氣化工藝存在的技術(shù)問題1.1?謝爾技術(shù)???殼牌公司的SCGP技術(shù)，由于是干法進料，氣化爐的操作溫度比較高，碳的轉(zhuǎn)化率比較高，系統(tǒng)的熱量利用率比較高，氧氣的消耗也比較少。但是由于是干粉進料，在加壓狀態(tài)下進行氣流輸送，對進料系統(tǒng)閥門的耐磨性能和密封性能要求比較高，而且進料的壓力也不能控制得太高，還有無用的氮氣進入氣化爐內(nèi)，顯然不如德士古技術(shù)的水煤漿進料方便。另外干粉進料的謝爾氣化過程實際只是純氧條件下的部分氧化過程，入爐水蒸氣的分解率非常低，引入蒸汽的目的，實際是為了通過部分水蒸氣的分解，調(diào)節(jié)氣化爐內(nèi)的溫度，通過引入蒸汽消耗熱量，這樣做并不科學(xué)。在這一點

4、上德士古氣化工藝的氣化爐內(nèi)水蒸氣的比例比較大，水蒸氣的分解量比較大，能從水當(dāng)中得到氫氣，從而大大提高單位質(zhì)量原煤的產(chǎn)氣率，其經(jīng)濟效益是十分可觀的。因為一分子碳和水蒸氣反應(yīng)可以生成一分子ＣＯ和一分子Ｈ2，而一分子碳和一個氧原子反應(yīng)只能生成一分子ＣＯ。1.2?德士古氣化技術(shù)???德士古水煤漿氣化爐采用濕法進料，因此操作比較方便。但因為采用液體排渣技術(shù)，由此而產(chǎn)生了一系列的問題，比如：要求煤種的灰熔點和灰分含量不能太高，煤灰在操作條件下熔融灰的黏度比較低，流動性比較好等。所有這一切要求都是基于要保證液體排渣的順利進行，產(chǎn)生這些問題的根本原因在于進料帶入了大約35%

5、的水。德士古氣化最大的優(yōu)勢是水煤漿進料而帶來的操作上的方便，最大的問題也是源于水煤漿進料而產(chǎn)生的熱量平衡緊張和排渣的困難。因為由于這35%的水進入氣化爐后，水分的蒸發(fā)、升溫要吸收大量的熱量，導(dǎo)致了TCGP氣化工藝氣化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度相應(yīng)比干粉氣化低，氣化爐內(nèi)的熱量平衡狀況比較緊張，因而碳的轉(zhuǎn)化率比干粉氣化低，氧耗也比干煤粉氣化高。???人們往往用氣化爐產(chǎn)生的合成氣中ＣＯ＋Ｈ2的高低來對比德士古氣化和謝爾氣化兩種氣化技術(shù)的優(yōu)劣，筆者認(rèn)為用這種方法來比較并不科學(xué)。表1列出了兩種氣化工藝的氣體組成。由表1可見，Shell氣化產(chǎn)生的氣體中CO含量高，H2和CO2含量都

6、低，經(jīng)過變換后才能達到與Texaco氣化后相同的組成，因此，可以說干煤粉氣化單位質(zhì)量原煤的產(chǎn)氣率并不高。因為合成氣生產(chǎn)廠家進行煤炭氣化的目的是生產(chǎn)氫氣，出爐粗煤氣中CO+H2的含量實際上并不能真正代表有效氣的含量。Shell氣化產(chǎn)生的CO含量高，在變換工段要消耗大量的水蒸氣來完成高含量CO合成氣的變換過程，因此，如果以每生產(chǎn)1000m3氫氣來計算各種消耗，謝爾氣化的許多經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)就不那么優(yōu)越了，投資巨大的廢熱鍋爐系統(tǒng)產(chǎn)生的水蒸氣剛好供后續(xù)工段變換使用，還不如德士古氣化用激冷流程，使熱量回收和氣體除塵同時進行，投資少、操作簡單、運行費用低、洗滌效果好。表1?

7、不同氣化工藝組成對比???????????????%2?水煤漿氣化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新思路???通過上面的分析可以看出水煤漿氣化的優(yōu)點是：(1)水煤漿氣化技術(shù)在進料上比較方便和安全；(2)水煤漿氣化單位質(zhì)量原料煤的有效氣產(chǎn)量比干煤粉氣化高；(3)合成氣的冷卻和洗滌采用激冷流程，比Shell氣化采用廢鍋流程投資少，而且操作簡單，洗滌效果好。但是水煤漿氣化工藝在原料的選擇上有一些限制，認(rèn)真分析水煤漿氣化技術(shù)問題的根源在于入爐的水消耗了氣化爐內(nèi)太多的熱量，再加上氣化反應(yīng)本身就是一個較強的吸熱過程，所以德士古氣化爐從安放燒嘴的燃燒室上部到下面的排渣口，溫度下降的梯度是比較

8、明顯的，又是采用液體排渣形式，所以對原料發(fā)熱量、灰熔