德士古煤气化工艺和炉型的选择
2008-02-24 09:27
以合成氨为例，使用人然气为原料的合成氨产量约占世界总产量的700}0。

美国和前苏联两大人然气生产国以人然气为原料的合成氨和甲醇约占其木国总产量的90%以上，我国与世界情祝略有不同，人然气价格高，比中东高出4- 8倍，药为美国的1. 2- 1. 5倍，而其产量仅为美国的1/20，原苏联的1/ 30。

因此，在利用和开采上都受到一定限制。

我国煤炭资源丰富，日‘煤炭产地价格便宜，如山西、内蒙占、陕西几大煤炭产地，同等热值的煤价仅为世界煤价的2/ 3。

以煤为原料民合成气生产己有150年的历史，选择适宜煤炭气化技术，不仅是有效地利用煤炭资源的重要途径，也是其工艺是否经济合理的关键环节。

1煤气化工艺的选择
以煤为原料制取合成氨原料气的技术主要有4种:德士占水煤浆气化、谢尔粉煤气化、鲁奇碎煤气化和
U G1常压气化。

U Gl常压气化技术成熟，工艺可靠，但必须使用无烟块煤，设备能力低，二废量大等缺点，不能满足大型化的要求。

鲁奇气化技术虽然技术成，在我国已有大型化装置运转，但其最大缺点是气化温度低，产生的苯、酚、焦汕、废水等有害物质难以处理，污染大，原料可利用率低，粗合成气中甲烷含量高，
只适于作城市煤气，不宜作合成气。

谢尔干粉煤气化技术，虽然炭转化率高，有效气体成分高，水冷壁寿命为25年，喷嘴设计寿命为1年;但山于是干粉进料，气化压力不能太高，操作有一定难度，目前世界上工业装置只有1套生产粗煤气用于联合循环发电，另外该技术全而依赖进口，关键设备}+}内不能制造，技术支撑率较低，
用于生产合成气风险较大。

德士占水煤浆气化技术除氧耗高外，有如卜特点:①中一台炉处理煤量大，生产能力高;C气化压力高，合成气压缩功耗省，合成氨能耗低;C有效气(co+ Hz)含量高，适于作合成气;}k的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高;墓艺废量小，污染环境轻，废渣可做水泥原料;⑧国内已有4套装置运行，可借鉴的生产管理经验多;7科研部门已掌握了该技术，技术支撑率高，大部分设备国内能制造，设备能国产化。

德士占
的最大缺点是，烧
嘴寿命短为45 d，但国内史换时间仅为4h，耐火砖每年需史换1次，史换时间为45 d,在两台气化炉生产，不考虑备用炉卜检修期内基木上能保持生产的进行。

鉴于德士占有以上特点，新建大型合成氨国产化工程气化部分采用德士占水煤浆气化技术。

2气化压力的选择
对于德士占水煤浆技术采用4. OMYa和6. 5 MYa两种工艺，气化消耗、采用6. 5 MYa气化具有
以卜优点:
1)气化压力高，煤气中有效气量略有卜降，氧气用量、原料煤消耗略有增加，增减幅度小于0. 20}0 ,影响甚微。

但气化反应是体积增大的反应，压缩1. 0m3的氧气，相当于压缩3. 1 m3的煤气效果，可见提高操作压力可节省压缩功，还可缩小设备体积，使布置史为紧凑。

2) 6. 5 MPa气化时气化炉为2台，而4. OMPa气化为3台，后者设备增加17台，不仅增加了设备
投资，而I I.增加了日常维护管理的作业量。

3)压力提高后，有利于降低净化工序后能耗，以低温甲醇洗为例，用电卜降巧%，冷冻量节约280}0。

4) 6. 5 MPa气化相对于4. OMPa气化总的压缩功耗减少，据计算每吨氨电耗卜降70kWh o
6. SMPa空分装置需选用内压缩流程，山液氧泵加压，对于气化和空分两个工序的国产化难度略大，有的技术和设备制造有一定难度;而4. OMPa气化，空分选用外压流程，山离心式氧压机加压供氧，空分装置投资相对较低。

综合工厂能耗和对渭河化肥厂在生产中史换国产部件以及对设备制造厂家的了解，
6. 5 MPa气化设备国产化是完全可能的，所以气化选择6. 5 MPa压力。

3气化炉炉型的确定
德士占气化炉有12. 74, 16. 98和25. 47厅等3种不同气化室容积的炉子。

12. 74 m3和25. 47厅的炉子为标准设计。

12. 74 m3 ,16. 98厅的炉子外径均为2794 rr}rn，内径均为1676 rr}rn o 3种炉型的卜部激冷室长度因煤种不同，气化压力不同，其长度分别为6, 8和10 m o 16. 98 m3的炉子是非标准设计，
其内外径与12. 74 m3炉子相同，
但气化室高度比12. 74 m3标准炉高2 m,其气化室切线以卜长度与内径之比LlD 12.74m3大1. 2;如果LlD太大，气体在气化室内无法内循环，大部分从底部直接出来，保证不了应有的停留时间。

况日‘该炉型目前尚无工业化生产经验，故16. 98 m3的炉子不宜采用。

12. 74 m3不I I 25. 47 m3两种炉型均有工业化生产经验，但选择哪一种合适，需进行多方而的比较后才能确定。

12. 74厅的炉子在美国的伊斯曼，日木的宇部及中卜}的鲁南、渭化、上海二联供等工程中使用，有丰富的操作经验，炉体设计合理，运行可靠。

据统计在投入运行的德士占炉子中12. 74 m3的炉子占90%以上。

在满足生产，稳定可靠的
基础上选用2. 74厅的标准炉子。

4结论
对于新建以煤为原料的合成氨装置的技术比较，采用先进的德士占技术是适合我国国情的。

气化压力采用6. SMYa对于设备制造国产化是完全可能和有把握的，特别是对整个合成氨工序的能耗无疑是最低的;通过对德士占运行装置的比较，减少炉子投运的风险，在炉型上选用12. 74 m3，外径均为2794 mm，
内径均为1676 mm炉子。