２．２．１
（１）备煤简单，是逆流气化过程，煤、氧、电、水等 消耗指标先进，包括焦油等副产品在内的碳转化率、 冷煤气效率、气化热效率是三种煤气化中最高的。 （２）工艺流程复杂，主要是副产品回收、废水处 理、含盐水处理，其工艺过程复杂工艺特点
万方数据
２０１０年４月
最少。
４三种煤制天然气工艺废水、工艺废锅含盐 水及工艺废水组成分析
４．１工艺废水中的量及重要成分 三种工艺废水、工艺废锅含盐水及工艺废水主要
１．１．２工厂建在同一地址，技术经济分析可比范围 限在界区内，但不包括热电站，不包括合成天然气的
脱水和天然气压缩。 １．１．３原材料、动力等采用同一价格。 １．１．４统一设计标准及控制水平。 １．１．５工厂产品规模为２０亿ｍ３／ａ合成天然气，年 满负荷操作为８
０００ｈ。
收稿日期：２０１０—０３—２６ 作者简介：李大尚（１９４０一），男，１９６３年毕业于湖南大学， 教授级高级工程师，中国工程设计大师。历任原化学工业 第二设计院总工程师等职务，长期从事大型煤化工工程项 目的设计与管理工作。
１．１
煤制天然气宜选择中国储量最丰富，主要集中分 布在新疆、宁夏、内蒙古鄂尔多斯、陕西、山西北部的 长焰煤、弱黏煤、不黏煤为原料煤，进行经济技术分 析，因为这些煤能广泛用于各种煤气化工艺，其特点 是：（１）水分１２％．２０％（ａｒ）；（２）挥发分３７％～４０％（ｄａｆ）；
技术经济分析基础条件
１．１．１原料煤的选择原则 选用同一种典型的、有代表性煤作为所选气化工 艺原料煤，其煤质分析见表１。
Ｌ——１———＿Ｊ
６９０ｔ／ｈＬ—————————一
（１９０ｔ／ｈ）
焦油粗酚液氨
图１
移动床气化制天然气工艺流程示意图
表２
三种合成天然气工艺产量、副产品量及装置设计能力对比 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑨ ◎
瀑
气化工艺＼
气化４ＭＰａ，
ｌ
①
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②
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９．粗煤气．的气量Ｐａ合成气天然气”。”．排放。．５”…．ｍ。．ｈ。集，”．ｈ＿Ｉ／黼ｔ．ｈ－．瓣。／触ｔ＂ａ－９－ ＣＯ／ｔ
率低，投资较高。
液态排渣气化９５％需进入变换装置，约５％走旁路，便 于调节Ｈ２／ｃ０的比例；水煤浆气化通过变换的气量约 ７０％，其变换装置能力最大。 （４）低温甲醇洗装置能力：移动床液态排渣是移 动床干排渣能力１．２倍；水煤浆气化是移动床干排渣 的１．６９倍。由于水煤浆气化压力高，实际操作条件下， 主要设备大小接近，但设备壁厚增加，相应投资增加。 （５）合成天然气装置能力：移动床液态排渣气化 是移动床干排渣的１．２倍；水煤浆气化是移动床干排 渣１．４８倍，同样温度条件下，由于压力高，反应速度 加快，空速增大，实际两者差别可能没有这么大。 ２．４三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比 三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比列 于表３。
副产品回收。
煤气化技术是煤制天然气最核心、最关键的技 术，可供选择的技术也较多，按主要类型可分为移动 床、流化床、气流床三类。究竟哪一种气化工艺最适 用、最经济合成天然气呢？这是大家所关心的问题！也 是本文所要回答的问题。 要做到客观、准确分析比较，就必须在同一个平 台上进行。为此，先建立以下统一的基础条件。
，
／ｔ．ｈ１
５３３
／ｍ３．ｈ１
或５ＭＰａ、４５０℃
７
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移动床干排渣气化 移动床液态排渣气化 水煤浆气流床气化 相移动床干排渣气化 对移动床液态排渣气化 比水煤浆气化
１４×１０４
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６６ ９６９
６６ ８４３
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—
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３８ ７９０
１７。
９１。
９３ ７７７
６５ ６８４
１９。
１ ５５１
１００ １０４ １２１
１００ １００ ２．９
１００ ７７ １４０
１００ ５８ ９８
１００ ９４ １０５
１００ ５８ ９９
—
—
循环水、煤浆制备系统耗电多。 （３）水煤浆气化空分压缩机耗冷却水约２８
２．１．２移动床液态排渣气化制天然气 移动床液态排渣气化制天然气工艺流程示于图 ｌ，工艺物料平衡列于表２。 移动床液态排渣气化工艺流程与移动床干排渣 气化流程基本一样。由于液态排渣过程添加的水蒸气 约为移动床干排渣的２０％，水蒸气分解率达９０％。虽煤 气组成变化较大，但仅影响变换能力大小，净化工艺 技术没有变化，冷凝水成倍减少，副产品回收装置及 废水处理不产生质的改变，仅装置能力大小随之而变。 由于移动床液态排渣气化副产低压蒸汽少，制冷 工艺选压缩制冷，而移动床干排渣气化为充分利用回 收的低压蒸汽，选用压缩一吸收混合制冷。
文章编号：１００５－９５９８（２０１０）－０２—０００１—０７
中图分类号：ＴＱ５４文献标识码：Ａ
（３）灰分９％－２０％（ａｄ）；（４）灰熔融性温度ｌ
１８０℃～１ ３００＂Ｃ。
１概述
煤制合成天然气主要包括备煤、煤气化、粗煤气 变换、低温甲醇洗脱硫、脱ｃ０。、甲烷合成、硫回收、空 分制氧、废水处理、公用工程等。移动床气化Ｔ艺还有
李大尚：煤制合成天然气工艺技术经济分析
一３
与备煤ｊＬ＾蕊
三纠
型：
ｃｏ
１７０ｔ／ｈ
黑水处理系统卜——叫废水处理
图２水煤浆气流床气化制天然气工艺流程示意图
（３）移动床气化煤气中含有大量ｃＨ。，各装置能力 与气流床比大大减小（见表２）。 （４）移动床气化是多联产工艺，除主产品合成天 然气外，还副产大量焦油、油、酚、氨、硫等。焦油、油经 简单加氢脱硫，可作为燃料油产品销售。酚是有用的 化工产品。氨送热电站烟气脱硫、脱硝，生产硫铵产品。 （５）移动床气化工艺需用５ｍｍ～５０ｍｍ碎煤，建厂时 要研究＜５ｍｍ煤的平衡问题。 ２．２．２水煤浆气流床气化特点 （１）水煤浆气流床气化属夹带床高温气化过程， 粗煤气组成主要含Ｈ。、Ｃｏ、ＣＯ。、Ｈｎ０，ＣＨ。含量极少，不含 焦油、酚、氨等副产品。 （２）原料煤、氧、电消耗高，气化效率及能源转化
ｍ３／ｈ，只需总气量中的２０％进变换装置，８０％走旁路；移 动床液态排渣煤气组成中ｃ０为５６．２％，所以移动床
万方数据
一４一
煤化工 表４主要原材料、动力消耗比较
２０１０年第２期
…艺
气化工艺
露９赫９．６０％９或．８５Ｍ畿Ｐａ，５３０＂Ｃ℃／ｋｗ电ｈ．¨椰／ｔ．ｈ一－Ｉ／ｔ排＂ｈ－。蒯／ｔ＂ｈ水－１
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移动床于排渣
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２００℃。７００℃
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８４３ ７３４ １ １４９ ５８６ ８５２ ９０４ ２５０ ０００
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移动床液态 徘渣气化４ＭＰａ，
ｌ
（干基）
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４００℃～７００℃
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１ ３２９ １８４ １ ６２４ ９１９．８ １ ０２５ ０００ ２５０ ０００
１．２选择可比较的煤气化工艺技术 当前广泛采用的煤气化技术有：移动床、流化床、 气流床ｊ大类。本文选择有代表性的气化技术进行分
万方数据
一２一
煤化工 １９０ｔ／ｈ为移动床液态排渣气化数据。
２０１０年第２期
析。由于流化床气化压力低，大型化还有些问题；干粉 煤液态排渣气流床气化，气化指标虽好于水煤浆气 化，煤、氧等消耗约低１０％．１５％，但投资大，且在长周 期运行中还存在一些问题。水煤浆气化可代表干粉煤 气化与碎煤移动床干排渣气化，碎煤移动床液态排渣 气化进行技术经济分析。
第２期（总第１４７期）
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Ｎｏ．２（Ｔｏｔａｌ
Ｎｏ．１４７）
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煤制合成天然气工艺技术经济分析
李大尚
（全国煤化工设计技术中心，太原０３０００５）
摘
要
在同一基础条件下，选择移动床液态排渣气化、移动床干排渣气化、水煤浆气流床气化进行煤制
合成天然气工艺的技术经济分析比较。比较了这三种气化工艺流程、装置能力和原材料及动力消耗指标，分析 了ｉ种气化工艺的ｃＯ：排放、工艺能耗及Ｔ．艺废水处理等。技术经济分析表明：移动床液态排渣气化工艺合成天 然气原料、动力消耗最低，投资最低：经济效益最好，随着该技术长周期运行可靠性的提高，可为煤制合成天然 气提供最有竞争力的技术。 关键词 煤 合成天然气移动床气化水煤浆气流床气化技术经济分析
表３ 三种合成天然气工艺装置能力（按气量）对比
（３）水煤浆制备、储存、输送较复杂。 （４）工艺废水处理量少且容易，但黑水处理系统 堵塞和腐蚀等问题也不能忽视。 （５）水煤浆浓度对各项技术指标、产品成本影响 大，尽可能选用成浆性好的煤。 ２．３三种煤制天然气工艺物料平衡分析 从表２比较可知： （１）出气化炉粗煤气量，由于煤气中ｃＨ。含量不 同，水煤浆气化粗煤气量最大，是移动床干排渣气化 粗煤气量的１４１％（干基）。移动床液态排渣过程中，虽 然粗煤气中ｃＨ。含量比移动床干排渣低些，但由于有 效气含量高，所需粗煤气量最少。 （２）水煤浆气化粗煤气洗涤冷却后，十基煤气仅 占湿基气量的３４％，其湿基气量为移动床干排渣气化 湿基气量的２．３倍，为移动床液态排渣气化湿基气量 的３．９倍，由此可见，水煤浆热能的损失有多大！这也 是其效率低的根本原因所在。 （３）变换装置能力：移动床干排渣气化由于煤气 组成中ｃＯ体积分数约１５．６％，需变换的ｃ０仅２３