干粉氣化與水煤漿氣化的對(duì)比-20120427

1、1年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨裝置氣化技術(shù)的選擇和比較煤化工的龍頭是煤氣化，煤氣化工藝的選擇，有時(shí)直接決定了企業(yè)的生死存亡或者效益好壞，最典型的例子就是國(guó)內(nèi)有名的三家大型煤制烯烴企業(yè)，采用了三種不同的煤氣化技術(shù)，得到三種不同的結(jié)果。目前成熟的高壓粉煤氣化技術(shù)從進(jìn)料方式上可以分為干法（干法進(jìn)料）和濕法（水煤漿進(jìn)料）。干法氣化目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的主要有Shell、GSP和航天爐；濕法氣化目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的主要GE、四噴嘴和清華爐。這些氣化技術(shù)各有優(yōu)

2、缺點(diǎn)，就氣化爐本身而言也有很多科研單位和應(yīng)用單位對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)、性能、使用情況進(jìn)行了介紹和對(duì)比。由于合成氨工程是技術(shù)集成度很高的綜合工程，涉及多個(gè)單元，因此僅僅從氣化爐本身進(jìn)行對(duì)比不盡全面，不盡合理。本文從合成氨整個(gè)流程上對(duì)干法氣化和濕法氣化的主要流程和消耗進(jìn)行比較，以便從整個(gè)流程上對(duì)兩種氣化方法有更全面的認(rèn)識(shí)，以便于氣化技術(shù)的選擇。為便于比較，故選用國(guó)內(nèi)目前較成熟的工藝路線進(jìn)行比較，干法氣化流程為，4.0MPa氣化，四段耐硫變換，低溫甲醇

3、洗，液氮洗，合成器壓縮，合成氨。濕法氣化流程為，6.5MPa氣化，三段耐硫變換，低溫甲醇洗，液氮洗，合成器壓縮，合成氨。合成氨裝置，兩種氣化技術(shù)均相同，故不作比較，僅對(duì)前面工序進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于空分工段，不是本文比較的重點(diǎn)，僅對(duì)氧耗進(jìn)行比較，一般4.0MPa氣化，配套氧氣壓力為5.8MPa，6.5MPa氣化，配套氧氣壓力為8.3MPa，如均采用內(nèi)壓縮流程，5.8MPa1Nm3的氧氣能耗和8.3MPa1Nm3的能耗相差約0.02KW，在國(guó)內(nèi)實(shí)

4、際的運(yùn)行案例中，兩者的實(shí)際差別幾乎沒有，例如，神華寧煤采用4.0MPa氣化，神華包頭采用6.5MPa氣化，但是寧煤空分單位氧氣的能耗卻比包頭的還要高。1.氣化反應(yīng)不論是干法氣化還是濕法氣化，其氣化原理是相同的，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的高壓氣流床氣化均是采用純氧氣化，主要的反應(yīng)式為：3假定干法氣化爐出口的水蒸氣含量為0%。在干粉氣化中原煤帶入的2%水分需要從常溫加熱到氣化室出口溫度，以蒸汽方式進(jìn)入的水分需要從飽和溫度加熱到氣化室出口的溫度。無(wú)論是

5、濕法氣化還是干法氣化，氣化爐出口合成氣中的氫氣來(lái)源一部分是煤本身含有的氫元素，另外一部分進(jìn)入氣化爐的水反應(yīng)生成的H2。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假定進(jìn)入氣化爐中的水和焦炭發(fā)生異相水煤氣變換反應(yīng)，即：22CHOCOHAAAAAA根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，就氣化爐本身來(lái)說(shuō)，干法氣化的氧耗和煤耗都比濕法氣化要低。從以上分析可以看出，入爐一噸干煤的條件下，主要是由于濕法氣化中需要將帶入的水分加熱到氣化室的出口溫度，同時(shí)在濕法氣化爐中還有約260kg的水要發(fā)生

6、吸熱的異相水煤氣變換反應(yīng)，而干法氣化爐中發(fā)生此反應(yīng)的水分只有約80kg。經(jīng)過(guò)核算，濕法氣化與干法氣化相比，由于要將帶入水分加熱到氣化室出口溫度，同時(shí)要提供大量熱量供異相水煤氣變換反應(yīng)，需要額外提供的熱量差約為2553MJ。假定這些額外的熱量供應(yīng)需要入爐煤完全燃燒并生成CO2來(lái)提供，則入爐一噸干煤時(shí)，濕法氣化比干法氣化約要多103kg煤轉(zhuǎn)化成為CO2，并多消耗86Nm3的氧氣。這也是濕法氣化爐出口中CO2含量高于干法氣化的一個(gè)原因。根據(jù)國(guó)