煤气化及多元料浆气化技术简介(西北化工研究院) 2007-03-07多元料浆新型气化技术属湿法气流床加压气化技术，是指对固体或液体含碳物质(包括煤/石油焦/沥青/油/煤液化残渣)与流动相(水、废液、废水)通过添加助剂(分散剂、稳定剂、PH值调节剂、湿润剂、乳化剂)所制备的料浆，与氧气进行部分氧化反应，生产CO+H2为主的合成气。

水煤浆加压气化属多元料浆气化的特定型式。

1 开发背景本院在多年煤气化技术研究基础上，特别是水煤浆加压气化技术开发研究及工业化应用积累的经验和教训，结合国内市场背景及需求情况，本项技术开发基于以下几方面原因：(1)配合实现国家”煤代油”的能源发展战略。

(2)解决水煤浆加压气化技术在工业化应用过程中暴露的问题，更有利于实现装置长周期安全稳定运行，克服水煤浆气化技术缺陷。

(3)获得自主知识产权、节省技术引进费。

(4)实现气化原料多样化，扩大原料使用范围。

在国家、中石化、中石油及企业的支持下，先后承担并完成了“煤油水混合料浆制备及气化研究”、“煤焦水乳化制浆及气化研究”、“煤沥青水浆制备及气化研究”和国家科技部攻关项目“多元料浆新型气化技术开发研究”。

并同相关企业进行了卓有成效的研究，成功开发了多元料浆新型气化技术(MCSG)，并实现工业化应用。

2 技术特点、创新点和关键技术多元料浆新型气化技术使用工艺氧气，对固态或液态含碳物质所制备的料浆进行部分氧化反应，生产合成气(CO+H2)。

工艺技术包括：料浆制备料浆气化粗煤气洗涤净化灰水处理主要技术特点：(1)通过不同原料(特别是难成浆原料)的制浆技术研究，大大提高料浆的有效组成，降低气化过程的消耗。

(2)该技术原料适应性广，包括煤、石油焦、石油沥青、渣油、煤液化残渣、生物质等含碳物质以及纸浆废液、有机废水等。

(3)长距离料浆输送技术，解决了高浓度、高粘度料浆难输送的问题。

(4)新型结构的气化炉，具有结构简单，操作安全易控的特点，而且有利于热量回收和耐火材料保护，使用周期延长两倍左右。

(5)富有特色的固态排渣和液态排渣工艺技术，不仅解决了高灰熔点原料的气化难题，而且从技术角度解决了原料适应性问题。

(6)通过配煤技术，优化资源配置，既解决了原料成浆性问题，又解决了灰熔点问题，为多元料浆主要特色之一。

(7)独具特色的灰水处理技术(Ⅰ～Ⅲ级换热闪蒸技术)，减少了设备投资，简化了工艺流程。

(8)成熟完善的系统放大技术，解决了不同规模、不同压力等级装置的气化工程化问题。

(9)设备完全立足于国内，投资少，效益显著。

(10)三废排放少，环境友好，属洁净气化技术。

(11)通过十余年的开发和完善，多元料浆气化技术形成了完整、系统的气化专利技术。

技术主要创新点：(1)多元料浆组成的优化设计，提高料浆有效组成，降低消耗的系统技术；(2)多元料浆制备工艺技术和添加剂技术；(3)多元料浆气化工艺技术；(4)新型结构的气化炉；(5)灰水处理系统及排渣技术；(6)系统放大技术；(7)多元料浆气化软件评价体系。

技术所形成的关键技术：(1) 完备的多元料浆制备技术料浆组成优化技术，研磨体级配技术，难成浆原料的料浆制备工艺技术，添加剂技术，料浆长距离输送技术等。

(2)系统的多元料浆气化技术料浆气化工艺技术，气化喷嘴技术，新型结构气化炉，煤气激冷系统，排渣系统，气化过程自控及测温系统等。

(3)一体化的粗煤气洗涤净化及灰水处理技术简洁的换热闪蒸技术、真空过滤技术等。

3 工业化应用业绩已工业化并实现长周期稳定运行的装置：浙江丰登公司，3万吨/a合成氨装置浙江巨化公司，6万吨/a甲醇装置山东华鲁恒升公司，30万吨/a合成氨装置已签订技术转让合同并开工建设的项目：山东华鲁恒升化工股份有限公司，二期20万吨/a甲醇项目内蒙古三维资源集团有限公司，20万吨/a甲醇项目华亭中煦煤化工有限责任公司，60万吨/a甲醇项目内蒙伊泰煤制油有限公司，16万吨/a煤制油项目久泰能源内蒙古有限公司，60万吨/a甲醇项目陕西咸阳化学工业有限公司，60万吨/a甲醇项目山西华鹿煤炭化工有限公司，20万吨/a甲醇项目淮南化工集团有限公司，30万吨/a合成氨项目内蒙古奈伦集团有限责任公司，30万吨/a合成氨项目4 多元料浆项目与工程公司合作情况浙江丰登项目，与浙江省化工设计院合作；浙江巨化项目，与巨化集团公司设计院合作；久泰项目，与天辰公司(一院)合作；伊泰项目，与中石化宁波工程公司(五院)合作；淮南项目，与东华工程科技有限公司(三院)合作；其余项目均与华陆工程科技有限公司(六院)合作。

5 多元料浆气化技术主要工作内容及进度1．原料选择及评价(1)原料的分析：工业分析、元素分析、发热量、灰熔点、灰组成、可磨指数、反应活性等。

(2)成浆性能试验：浓度、粘度、稳定性、PH值、重度、流动性、粒度分布、添加剂种类及加入量筛选等。

(3)气化性能评价：对气化温度、压力、气体组成、碳转化率、产气率、冷煤气效率、比原料消耗、比氧气消耗等进行模拟计算和预估。

(4)推荐设计基础数据：推荐设计基础数据主要是为PDP设计提供基础和依据。

主要内容包括：装置产品、生产规模、生产系列、压力等级的选择、原料性能、多元料浆性能、气化性能指标、主要原料的消耗、主要产品的生成量、三废排放量等。

上述工作内容的时间为一个月。

2．工艺设计软件包(PDP)的内容(1)设计基础工作范围、设计基础、项目设计数据(2)原料的确定(3)工艺过程(PFD)多元料浆制备、多元料浆气化、工艺气洗涤、灰水处理，物热平衡、公用工程及化学品概要、装置排出物概要。

(4)设备规格设备清单、设备制造厂清单、设备数据表及设备结构简图(容器、换热器、槽罐、泵及其它设备)。

(5)材料选择原则(6)带控制点的工艺流程图(PID)(7)特殊仪表控制系统(8)装置操作手册(9)分析及其它上述工作内容的时间为三个月。

3．人员培训分析人员培训、工艺操作人员培训，由西北化工研究院负责联系工业生产装置进行现场培训。

4．试车现场技术服务5．收费标准技术转让费按所建装置的生产规模收取，收费标准为：24小时CO+H2总量×4元人民币(每立方米CO+H2收费4元人民币)。

不再另收煤种试验评价、工艺设计软件包(PDP)编制、技术服务和人员培训等费用。

煤气化技术方案比较及选择何正兆，宫经德，郑振安，汪寿建（五环科技股份有限公司，湖北武汉 430079） 2005-09-161 煤气化技术概述以煤为原料生产合成气，国内过去常用常压固定层气化炉。

该工艺虽然技术成熟可靠，设备全部国产化，投资较省，但能耗高、煤质要求高，需用无烟块煤或焦炭，资源利用率低，而且是常压操作，生产强度小，操作时“三废”排放量大，对环境污染比较严重，显然与国外煤气化技术相比，存在较大差距。

多年以前，国内研究部门也曾开发过以粉煤为原料的K－T炉和熔渣炉，并在常压固定层气化炉中采用富氧连续气化的工艺，以及近年开发的恩德粉煤气化炉和灰熔聚气化炉等，因种种原因这些技术尚未达到大型工业化装置推广的程度。

早在20世纪初煤气化技术在国外已实现工业化，50年代后因天然气、石油大量开发，煤气化技术发展一度停止不前。

20世纪70年代，国际上出现能源危机，发达国家出于对石油天然气供应紧张的担忧，纷纷把煤气化技术作为替代能源技术重新提到议事日程，并加快了对煤气化新工艺的研究。

近二十年来，国外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境的污染，对煤气化联合循环发电技术进行了大量的开发研究工作，促进了煤气化技术的发展。

目前已成功开发了对煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、对环境污染少的新一代煤气化工艺。

其中具有代表性的有荷兰壳牌（SHELL）公司的干煤粉气化工艺、美国GE公司的水煤浆气化工艺［原称德士古（TEXACO）水煤浆气化工艺］、美国DYNEGY 公司的DESTEC气化工艺、德国KRUPP UHDE公司的PRENFLO工艺（加压K－T法）及德国鲁奇（LURGI）工艺。

其中DESTEC气化工艺与GE 工艺相近，但其业绩及经验不如GE；PRENFLO工艺的工艺指标较好，但目前仅有一套示范装置，生产操作经验较少；鲁奇（LURGI）工艺虽然工业装置较多，生产操作经验也比较丰富，但由于煤气中CH4含量高，有效成分（CO+H2）含量低，且煤气中焦油及酚含量高，污水处理复杂，不宜用来生产合成氨和甲醇的原料气。

目前国际上技术比较成熟、工艺指标比较先进、业绩较多的主要是SHELL 公司干煤粉气化工艺和GE的水煤浆气化工艺，两者均为加压纯氧气流床液态排渣的气化工艺。

SHELL公司在渣油气化技术取得工业化成功经验的基础上，于1972年开始从事煤气化技术的研究。

1978年第一套中试装置在德国汉堡建成并投入运行；1987年在美国休斯敦附近建成的日投煤量250～400t的示范装置投产；日投煤量2000t 的大型气化装置于1993年在荷兰的Buggenum建成投产（Demkolec电厂），用于联合循环发电，该气化装置为单系列操作，装置的开工率在95%以上。

生产实践证明，SHELL煤气化工艺是先进成熟可靠的。

目前该技术在国内推广比较迅速。

GE（TEXACO）公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术，20世纪70年代的石油危机促进其寻找替代能源和洁净的煤气化技术，经多年研究以后，推出了水煤浆气化工艺。

该工艺技术自引进中国以来已有山东鲁南、上海焦化、陕西渭河、安徽淮化四套装置投运，最长的已有10年生产操作经验。

基本运行良好，显示了水煤浆气化的先进性，但使用该项技术所建的生产装置，要达到长周期满负荷运行，尚较困难，特别是对煤种的选择性限制了其发展。

2 SHELL和GE两种煤气化技术的主要特点SHELL煤气化工艺与GE水煤浆气化工艺，是当前先进而又成熟的两种煤气化技术，已成功地在工业上应用多年。

两种气化工艺对比分析如下。

2.1 原料的适应性SHELL煤气化是洁净的煤气化工艺，可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以及石油焦为原料，也可使用两种煤掺合的混煤。

并可气化高灰分（5.7%～24.5%，最高35%）、高水分（4.5%～30.7%）和高硫分的劣质煤。

对于原料煤和燃料煤价差较大的地区有可能使其两者合一，既简化贮运系统又可降低生产成本。

对SHELL煤粉气化工艺，煤种选择已经不是气化技术的制约因素，而是经济因素。

可见该工艺在煤种选择上有很大灵活性。

GE水煤浆气化工艺也能使用较多煤种：如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣。

但是在煤种选择上需考虑以下两点：①应选用含水低，尤其是内水低的煤种，否则不利于制取高浓度的水煤浆；②选用灰熔点低和灰粘度适宜的煤种。

灰熔点FT（T3）宜低于1300℃，否则会影响气化炉内耐火砖的使用寿命。