萬噸醇氨i期50萬噸合成氨工程可行性研究報告-資料下載頁

　　

【正文】 時，溫度通常不會超過灰熔點，而純氧氣流床氣化爐既可以是干灰也可以是熔渣。由于合成氣出口溫度（400500℃）相對較低，粗合成氣中通常會有液態碳氫化合物。富養氣化的特點是投資少，操作簡單，在中型氮肥廠中具有豐富的操作經驗，是國家重點推薦的中氮廠造氣技術。由于國家大力整治小煤窯和國家經濟發展和重化工業的強力拉動，貴州省無煙煤價格隨著需求的增加正在節節上揚。加之，貴州西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運的路徑已經打通，通過高速運往廣西、湖南、湖北已經非常便捷，無煙塊煤價格幾年來一直在上漲。目前已經漲到500元/噸，使合成氨成本大幅上升，項目的技經評價指標比項目建議書時下降很多，繼續沿用原定工藝技術方案中富氧連續氣化方式，％,凈現值為負,已經不具有經濟可行性，所以可研報告決定不采用富氧氣化工藝。2）流化床氣化爐采用粉碎了的煤作為原料，用氧化劑（氧氣或空氣）來進行床體流化，其溫度保持在1000℃以下，以預防灰熔化后與爐床里的物質發生結聚。氧化劑的有限流量意味著大多數煤粒不會充分燃燒，而是收縮成碳素粒，被合成氣帶出氣化爐。這就需要大量的碳素粒循環，或被傳送到分離燃燒室中燃燒。在我國具有典型代表的有：恩德煤氣化技術：恩德粉煤常壓氣化技術是在德國溫克勒粉煤常壓氣化技術的基礎上改進發展形成的。在我國已有成功的工業生產運行裝置。中科院山西煤化所也開發了先進的灰熔聚流化床粉煤氣化，并實現了工業化裝置生產。3）BGL加壓熔渣氣化爐是固定床和氣流床相結合的工藝，其操作工藝和爐體結構與魯奇爐相似，主要差別在于爐底排渣部分，通過調節供入燃燒區蒸汽和氧氣的量來控制燃燒區的溫度，以實現液態排渣。氣化蒸汽消耗量與魯奇爐相比大大降低，同時提高了氣化溫度，減少了氣化產生的廢水量，減輕了環境保護負擔。當使用煤的灰熔點較高時，則可以加入一定助熔劑，以確保灰渣流動性，使它能順利的從灰渣流到淬冷器中，被水淬冷成為粒狀燒結物，然后通過過灰渣的閉鎖斗排出氣化爐。4）氣流床氣化爐屬第三代先進的煤氣化技術，是最清潔，也是效率最高的煤氣化類型。粉煤在12001700℃時被氧化，高溫保證了煤的完全氣化，煤中的礦物質成為熔渣后離開氣化爐。氣流床所使用的煤種要比移動床和流化床的范圍更廣泛。使用氧氣可以使氣化更有效，并可避免合成氣被氮氣稀釋，合成氣的熱值也高于空氣氧化爐所產生的合成氣的熱值。目前以煤為原料生產合成氣的氣流床氣化工藝具有典型代表的有：德士古(TGP)水煤漿加壓氣化工藝；新型對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化；殼牌（SHELL）干粉煤加壓氣化工藝（SCGP）；德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝；國內的多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術； 先進的煤氣化技術的工藝特點1）德士古(TGP)水煤漿加壓氣化：水煤漿氣化可列為第三代煤氣化技術。該工藝采用水煤漿進料，制成60～65%濃度的水煤漿，在氣流床中加壓氣化，水煤漿和氧氣在高溫高壓下反應生成合成氣，液態排渣。～,氣化溫度在1300～1400℃，CO+H2達到80%。氣化過程對環境污染影響較小。煤種適應性廣年輕煙煤，粉煤皆可作原料，除褐煤、泥煤及熱值低于22940kJ/kg煤以外，灰融點要求不超過1350℃（否則必須添加助熔劑），煤可磨性和成漿性好，制得煤漿濃度要高于60%為宜。德士古水煤漿氣化在上世紀80年代投入工業生產，中國已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠中石化金陵化肥等引進該技術。 由于本工程是采用的煤質（白煤）灰熔點較高，成漿性差，不能作為德士古水煤漿加壓氣化的原料。因此本項目不宜采用水煤漿加壓氣化技術。2）新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術也是最先進煤氣化技術之一。是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎上發展起來。該項目是被科技部列入了“九五”國家重點科技攻關項目，由華東理工大學、原魯南化肥廠（水煤漿工程國家中心的依托單位）、XXXX化學工程公司共同承擔開發完成。新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術在2004年11月在德州投入工業生產；由于和德士古水煤漿加壓氣化相同的原因，本項目不宜采用此技術。3）殼牌干粉煤加壓氣化工藝 (SCGP)殼牌干粉煤氣化是Shell公司開發的具有特色的第三代煤氣化工藝，于1972年開始在殼牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）進行煤氣化研究，1976年應用于一臺6t/d煤氣化爐，1978年第一套中試裝置在德國漢堡郊區哈爾堡煉油廠建成并投入運行日處理煤量150噸，1987年在美國休斯頓迪爾帕克煉油廠建成日投煤量250～400噸的示范裝置投產稱作SCGP－1示范裝置。1993年在荷蘭的德姆克勒(Demkolec)電廠建成投煤量2000噸/日的大型煤氣化裝置，用于聯合循環發電，稱作SCGP工業生產裝置。裝置開工率最高達73%。該套裝置的成功投運表明SCGP氣化技術是先進可行的。（1）SCGP煤氣化工藝過程Shell 粉煤氣化工序由以下主要單元組成：①磨煤及干燥、②煤加壓及進煤、③氣化及合成氣冷卻、④除渣、⑤除灰、⑥洗滌、⑦廢水汽提及澄清、⑧氣化公用工程系統等。（2）SCGP氣化爐SHELL 氣化爐為立式圓筒形氣化爐，爐膛周圍安裝有由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁，其內壁襯有耐熱涂層，氣化時熔融灰渣在水冷壁內壁涂層上形成液膜，沿壁順流而下進行分離，采用以渣抗渣的防腐辦法，基本解決了高溫耐火材料損壞嚴重和檢修頻繁的難題。水冷壁與簡體外殼之間留有環形空間，便于輸入集水管和輸出集汽管的布置，便于水冷壁的檢查和維修；環形空間內充滿250~300℃溫度的有壓合成氣。爐體設有對稱的四個煤粉燒嘴，燒嘴使用壽命保證期為一年，美國休斯頓示范廠燒嘴使用壽命據說已達9500h以上。（3）SCGP技術的特點① 適合于氣化原料煤的范圍較寬 采用高溫加壓干粉煤氣流床SCGP氣化方法，拓寬了適應制取合成氣原料煤的煤種，如褐煤、煙煤、無煙煤等各種煤均可使用，對煤的性質如：粒度、結焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。② 成功地設計了膜式水冷壁氣化爐 采用水冷壁氣化爐，基本消除了頻繁檢修、更換爐內耐火襯里和耗費昂貴的弊端。同時單爐產氣能力大，具有高效、大型化和長周期運行的顯著特點。③ SCGP技術具有較高的熱效率 煤炭利用率高，碳轉化率可達99％，其原料煤能量回收率高，80％~83％以合成氣形式回收(即冷煤氣效率)，14％~16％以蒸汽形式回收。④ 環境質量高 SCGP氣化工藝，殼牌公司稱它為“潔凈煤”工藝，其生產的合成氣是含甲烷量很低的高潔凈合成氣。在煤氣化過程中，煤粉制備采用密閉系統，無粉塵排放；煤中灰分在氣化爐排出時被轉化為玻璃體顆粒，可作為道路建筑材料，不污染環境；合成氣水洗排放液經汽提冷卻后循環使用，汽提逐出的H2S氣體送硫回收裝置。3）德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來能源公司位于德國來比錫附近的弗來堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯合企業弗來堡燃料研究所。1980年建成兩套粉煤加壓氣化裝置：W100（處理煤量100－250kg/h），W500（處理煤量5－25t/h），1983年12月又建成一套大型粉煤加壓氣化裝置，W30處理煤量30t/h稱為GSP工藝。2004年從巴高克電力公司分離出來，并由瑞士SH公司收購以東德煤炭工業學院為依托加強開發煤的氣化技術。公司1956年成立以來，最初開發固定床氣化技術，70年代末開始流化床的研究工作，原料煤主要是含硫的褐煤。（1）GSP干粉煤加壓氣化工藝流程GSP氣化工藝流程由①磨煤及干燥、②煤加壓及進煤、③煤氣化及合成氣激冷、④渣水處理等幾個工序組成。GSP氣化工藝的磨煤及干燥、煤加壓及進煤工序和SCGP工藝相同；渣水處理工序和TGP水煤漿加壓氣化工藝相同；煤氣化工序也和TGP工藝相似，不同之處在于它獨特的氣化爐設計。（2）GSP氣化爐GSP氣化爐為圓柱形結構（見右圖），粉煤、蒸汽和氧氣從爐頂噴嘴進入氣化爐反應室，氣化爐內周圍裝有水冷壁管，水壓高于反應室壓力。冷卻盤管內側裝有密集的銷釘，用以固定碳化硅涂層，涂層厚度約20mm。耐火涂層用水冷卻，其表面溫度低于液渣的流動溫度，形成渣膜可以保護耐火層。GSP水冷壁氣化爐的特點： 環模水冷壁 無耐火磚 盤管內有溫度達285℃冷卻水 內涂薄耐火材料層 隨著水冷壁降溫，灰渣會固化在爐壁上， 該技術可以將爐壁溫度控制在500度以下 可以有效地延長氣化爐壽命（壽命在10年以上）（如果使用耐火磚，那么每隔12到20個月就需要更換一次）（3）GSP流化床煤氣化工藝技術特點： 能高效生產富氫和一氧化碳的合成氣，甲烷含量少，熱值高 燃料可完全氣化，不生成冷凝副產品，氣體不含焦油、酚等污染物 液態排渣，熔融淬冷成透明狀，硬度大對環境無污染 能氣化劣質褐煤，也可氣化硬煤和焦煤，煤種適應范圍廣 煤氣化碳轉化率高于99％ 可處理高Cl的物料，原料適應性強 水管冷壁型氣化爐，壽命長，維修工作量小 新型水冷氣化噴咀，壽命長，效率高 流體上進下出，單噴咀，工藝有水冷激型、廢鍋型、混合型流程4）多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術是在新型多噴嘴對置氣化爐中試裝置的基礎上開發的，是對新型氣化爐攻關成果的拓展和延伸。由魯南化肥廠、華東理工大學、XXXX化學工程公司共同承擔的《日投料30噸能力粉煤加壓氣化爐工業中試裝置》項目，2001年11月被科技部列入了“十五”國家重點科技攻關項目。該項目已于2003年3月完成工程設計，2004年10月在魯化建成并一次投料成功。于2004年12月6~8日，通過由科技部組織的國家72小時考核。裝置運行良好，各項主要技術指標達到和超過設計要求。于2005年2月1日，通過由科技部組織的國家項目驗收。項目試驗的成功，可望使我國在煤化工氣化整體技術水平處于國際先進水平，氣化爐結構及工藝效果處于國際領先水平。考慮到該工藝目前還沒有工業化裝置，從日投煤30噸擴大到1000~2000噸的裝置存在一定的風險，而且關鍵缺陷是氣化爐燃燒室采用耐火磚，而不是水冷壁，耐火磚使用壽命短，生產成本高，效益低。要在貴州使用魯化干煤粉氣化技術，必須解決水冷壁問題，但目前魯化還沒有開展此項工作，我們認為在貴州使用魯化干煤粉氣化技術在時間銜接上存在問題，是不太合適的。所以暫不推薦此工藝。5）BGL熔渣氣化技術的特點與其它氧氣為主的氣化技術相比，BGL氣化爐耗氧量較低。灰渣是質地緊密的固體物質，封存了微量元素。灰渣無害并具非浸溶性，適于作建筑材料。氣化過程中無飛灰產生。氣體成分中CO2含量低。氣化爐可快速開車、停車。在氣化爐底部的高溫區爐壁被一層固體灰渣所保護。煤中90％以上的能量被轉化成可利用的煤氣。BGL氣化技術對煤種適應性寬，不但在燃用劣質煤方面具有較大優勢，還可以氣化焦油、工業垃圾等。煤料床頂部的氣化溫度一般為450℃，可以不用要昂貴的熱回收設備，但氣體中甲烷含量較高，并含有焦油，增加了后續工段氣體處理的負荷和投資。原煤可被氣化，對煤的粒度要求不高，5～50mm的煤都可采用。 氣化工藝技術選擇綜上所述，適合本工程選用的氣化技術有SCGP、GSP和BGL三種工藝，技術和經濟性比較如下① SCGP干粉煤氣化只能采用廢鍋流程，氣化爐和廢鍋系統結構復雜，制造要求高，制造難度大；合成氣冷卻需要循環氣壓縮機輸送循環合成氣和合成氣換熱來完成，因此，其投資比同樣生產規模的GSP氣化激冷流程高出40%以上。操作和維修費用大，生產成本也高。合成氣中CO高達60%，必須同時補加其副產蒸汽的85%才能滿足變換的需要。② BGL工藝雖然具有氧耗低、煤的適應性好、投資省的優點，但因為氣化溫度低，氣體中含甲烷、焦油等在后續工段難以處理的物質，無疑將增加后續工段的消耗和投資。BGL氣化過程中產生的廢水成分較為復雜，一般含有焦油、酚、氨、塵等多種物質。它們在水中的含量都較高，雖然煤種不同，各種成分的含量也不盡相同，但這種廢水用常用的生化、過濾、反滲透等方法不能直接處理，都必須首先將水種的油、塵、酚、氨等進行分離、回收，流程復雜，投資高，很難達到國家污水排放標準。建在黃河上游的蘭州煤氣廠，采用魯奇碎煤加壓氣化技術，因污水處理不能達標，國家已經下令關閉。XXXX水資源豐富，河水流入下游河流，如果不能解決污水處理問題，本項目環評可能將無法通過。同時BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無法使用。原料煤塊煤的進價比粉煤的價格高200元/噸，相當于噸氨成本增加了250元左右，盡管投資稍低，但總體效益并不理想。③ GSP采用激冷流程，其氣體被水蒸汽飽和，~，足以滿足變換反應對水蒸汽的需要，且流程設置按耐硫中串低比較順暢。氣化溫度高，所有的有機成分幾乎完全被分解，并且不會有新的化合物生成，灰渣和廢水中都不會存在對環境有較大危害的物質。SCGP、GSP、BGL及富氧氣化工藝生產合成氨經濟性比較氣化方法指標BGLSCGPGSP富氧氣化總投資生產規模（萬噸/年）40505040原料煤消耗（萬噸/年）燃料煤消耗（萬噸/年）總用電負荷（萬kWH）0488757385485總用水量（萬噸/年）880880905環保性能一般好好一般技術成熟程度一般較好較好好噸氨完全成本（元/噸）120010991420項目內部收益率（稅前%）凈現值（稅后，萬元）3704120715－15362項目年利潤（萬元）231503048513793項目年凈利潤（萬元）1740620425245919514投資回收期（稅后，年）注：上表中BGL、富氧氣化原料塊煤灰份按15％考慮，SCGP、GSP所用原料粉煤灰份分別按15％和30％考慮。綜上所述