以煤為原料的合成氨工藝選擇

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1、2000年第21卷第4期化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)·15·以煤為原料的合成氨工藝選擇劉俊蘭(南化集團(tuán)設(shè)計(jì)院,江蘇南京210048)[摘要]對我國合成氨資源分析后,認(rèn)為以煤為原料的氨廠仍有發(fā)展前景。提出了煤基合成氨工藝的選擇原則:煙煤型采用水煤漿氣化,無煙煤或焦炭采用常壓氣化。重點(diǎn)介紹了常壓氣化主要工藝的選型:有廉價(jià)氧氣源的選擇富氧造氣,一般情況下采用常壓間歇造氣;盡可能采用全低變;有蒸汽來源的采用化學(xué)吸附脫碳,否則應(yīng)選擇物理吸附法,慎用變壓吸附法;合成工段應(yīng)從壓力、塔結(jié)構(gòu)及熱回收方式等方面綜合考慮。[關(guān)鍵詞]煤;合成氨;工藝選擇;能源消

2、耗[中圖分類號(hào)]TQ113.26[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1006-7906(2000)04-0015-031引言為世界開采量的2.4%,天然氣開采量不到世界總合成氨工業(yè)的發(fā)展迄今已有80多年的歷史,早量的1%。煤炭資源約為765Gt,1995年開采量為期合成氨是以焦?fàn)t氣、水電解氫氣及焦炭氣化產(chǎn)生1.28Gt,超過美國,居世界第一位。我國能源消耗的水煤氣為原料,70年代開始轉(zhuǎn)向以天然氣、石腦70%是煤。合成氨廠60%以上是用煤或焦炭為原油為原料。國外合成氨裝置中不同原料所產(chǎn)合成氨料,年用量達(dá)46000kt,占煤炭總用量的3.4

3、%。目[1]占總量如下:前,我國合成氨工業(yè)原料分布及噸氨耗量與成本見[2]原料名稱天然氣石腦油重油煤焦?fàn)t氣其它表1。占比例(%)71.519421.52表1我國合成氨原料分布及噸氨耗量與成本類別天然氣石腦油渣油煤焦炭近年來,由于天然氣和石腦油資源日益枯竭,世-1515017702130171602190界各國都在積極開發(fā)或建設(shè)以煤為原料的大型氨裝合成氨能力/kt·a置,但由于經(jīng)濟(jì)原因,目前還難以與天然氣競爭。占總能力(%)18.16.37.5607.7我國油、氣資源少,煤炭資源豐富,又缺少發(fā)展噸氨耗量980m30.85t0.75

4、t1.4t1.4t大型氨廠所需技術(shù)和資金,所以實(shí)施與世界各國不單價(jià)/元0.81600950350350同的戰(zhàn)略:同時(shí)發(fā)展大、中、小型氨廠。目前已投產(chǎn)原料成本/元7841360712.5490490或試生產(chǎn)的大型氨廠有28家,總能力約8400kt/a。其中天然氣為原料的13套,石腦油為原料的6套,由于資源結(jié)構(gòu)的原因,在我國以油、氣為原料制渣油為原料的7套,煤為原料的2套。中型氨廠有氨,其原料成本較高,且供應(yīng)往往難以保證。以煤為55家,總能力為5200kt/a。除四川等少數(shù)省有天然原料,成本較低,來源豐富。當(dāng)然,以煤為原料的合氣資源

5、外,其它多以煤或焦炭為原料。小型氨廠始成氨工藝存在不少缺點(diǎn),如能耗高,流程長,環(huán)境污建于50年代末期,全國有800～1000家,總能力達(dá)染嚴(yán)重,綜合成本較高。但近年來,我國科技人員做14000～15000kt/a,大部分是以煤為原料。了大量技術(shù)開發(fā)工作,節(jié)能、降耗及減少環(huán)境污染等資料表明,我國石油開采量為年產(chǎn)0.14Gt,僅有了很大的進(jìn)展,在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi),以煤為原料的氨廠,尤其是中、小型裝置仍有發(fā)展的空間。[作者簡介]劉俊蘭(1965-),女,江蘇常州人。1986年畢業(yè)2以煤為原料的合成氨廠總體流程選擇于鄭州工學(xué)院(現(xiàn)鄭州工業(yè)大

6、學(xué))化學(xué)工程系無機(jī)化工專業(yè),工程師?，F(xiàn)從事化工設(shè)計(jì)工作。以煤為原料制氨的總體流程選擇,大體上可分[收稿日期]1999-12-10收回日期:2000-03-22為水煤漿氣化工藝路線及常壓氣化路線。·16·化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)2000年第21卷第4期2.1水煤漿氣化路線2.2常壓氣化路線美國德士古水煤漿氣化技術(shù)是較完善的煤氣化常壓氣化一般以無煙塊煤或焦炭為原料,用空技術(shù),其氣化溫度高達(dá)1350～1450℃,氣化壓力從氣或富氧空氣氣化,經(jīng)常壓脫硫、低壓段壓縮、變換、3.92MPa到6.37MPa。1989年在日本宇部興產(chǎn)公脫CO2、凈化

7、、高壓段壓縮去氨合成。流程較長,但司建成第一套日產(chǎn)1000t氨的水煤漿氣化裝置。我投資省,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小,便于操作、管理,靈活性大,適國渭河化肥廠也建成一套日產(chǎn)1000t氨的水煤漿氣合國內(nèi)中、小型氨廠。化裝置。3常壓氣化主要工藝選擇水煤漿氣化與重油氣化總體流程有相似之處。3.1造氣其總體流程見圖1。以無煙塊煤或焦炭為原料的常壓造氣技術(shù),目前有空氣間歇?dú)饣案谎踹B續(xù)氣化二種?？諝忾g歇N2空氣空分造氣有多年使用經(jīng)驗(yàn),中、小氮肥廠普遍采用,投資水煤O2CO2H2S少,不用氧氣,但能耗高,吹風(fēng)氣排放時(shí)對環(huán)境有污染。富氧氣化效率高,節(jié)省用煤,

8、單爐生產(chǎn)能力及蒸制水氣變甲氮壓合醇汽分解率高,流程簡單,無吹風(fēng)氣,不影響環(huán)境。但煤漿化換洗洗縮成要加氧氣或富氧空氣,制備氧氣及富氧空氣的裝置造價(jià)昂貴,耗電量大。煤渣液氨[3]兩種氣化方法氣體成份及噸氨煤耗見表2。圖1水煤漿氣化總體流程表2兩種氣化方法氣體成份及噸