第4章 工艺技术方案.pdf

WEC 河北远通磷精粉综合利用项目 4-1 第四章 工艺技术方案 合成氨装置主要包括以下几个主工艺装置：煤气化装置、氨合成装置、空分装置 和硫回收装置。其中：氨合成装置包括变换工序、酸性气体脱除工序、气体精制工序、 压缩工序、氨合成工序和冷冻工序； 4.1 煤气化装置 煤气化装置由如下工序组成： ――磨煤及干燥工序 ――煤粉加压给料工序 ――煤气化工序 ――除渣工序 ――湿洗工序 ――黑水处理 ――公用系统 4.1.1 国内外煤气化工艺概况 以煤为原料生产合成气的煤气化技术很多，自二十世纪五十年代加压煤气化技术 实现工业化以来，随着科技的发展，煤气化技术也日趋先进和成熟。近几十年来，国 外很多公司为了提高燃煤电厂热效率，减少对环境污染，对煤气化联合循环发电技术 进行了大量的研究开发工作，因而促进了煤气化技术的快速发展。目前已成功开发了 煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的新一代煤气化工艺。 按照气固相间相接触的方式不同，可将煤气化工艺分为四类，分别是固定床气化、 流化床气化、气流床气化和熔融床气化。熔融床气化的特点是有一温度较高（一般为 1600～1700℃）且高度稳定的熔池，粉煤和气化剂以切线方向高速喷入熔池内，池内 熔融物保持高速旋转。此时，气、液、固三相密切接触，在高温条件下完成气化反应， 生成 H2 和 CO 为主要成分的煤气。在现代煤气化技术开发中，熔融床技术并未完全商 业化，故在此不再详述。国内外开发过的流化床技术较多，但是很多停留在中试装置 和示范阶段。已经有工业化装置的流化床技术有德国 Davy Mokee 公司的 Winkler 工 艺，美国 IGT 的U-gas 工艺、中国抚顺恩德机械有限公司的恩德气化炉。上述流化床 技术的反应压力一般为 0.2～0.3MPag，在生产能力上，难以和加压气化工艺相比较。 五环科技股份有限公司 WEC 河北远通磷精粉综合利用项目 4-2 虽然流化床技术在原料煤的适应性上比固定床气化有优势，但是对于需要大量合成气 的现代煤化工产业来说，目前采用流化床技术的很少。 下面分别对固定床气化和气流床气化技术进行分别叙述。 （1）固定床气化 固定床一般以块煤或煤焦为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。流动 气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态， 床层高度亦基本上维持不变，因而称为固定床气化。固定床气化的特性是简单、可靠。 同时由于气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量能得到合理利用， 因而具有较高的热效率。 固定床气化代表性的工艺有德国 LURGI 公司的 LURGI 碎煤加压气化工艺和英国 ADVANTICA 公司的 BGL 碎煤加压熔渣气化技术。 LURGI 碎煤加压气化技术正常在高于大气压力下进行煤的气化操作，以氧气和水 蒸汽为气化剂，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤都能气化，并能气化高水分、 高灰份的劣质煤，合成气中含有大量的 CH4，对于以煤为原料生产城市煤气或 SNG 更 有利，此外煤气中含有酚、氨、焦油等杂质除去后可作为副产品。LURGI 炉的单元装 置投资较低。 BGL 熔渣气化炉的操作工艺和炉体结构与鲁奇炉相似，主要差别在于炉底排渣部 分。操作时通过调节供入燃烧区蒸汽和氧气的量来控制燃烧区温度，以实现液态排渣。 通过提高操作温度，提高了碳的转化率，同时，蒸汽分解率也大大提高，减少了气化 产生的废水量。相对传统鲁奇气化工艺，蒸汽分解率大幅提高，产生的废水仅为前者 的四分之一。污水处理负荷大大降低。但是其污水含杂质成份与 LURGI 炉一样，达标 排放难度较大。 （2）气流床气化 气流床气化是一种并流式气化。气化剂（氧与蒸汽）与煤粉（或煤浆）一起通过 烧嘴喷入气化炉，在 1400～1700℃高温下将煤转化成 CO、H2、CO2 等气体，残渣以 熔渣形式排出气化炉。 由于现代燃煤电厂和煤制化学品产业的需求，气流床气化技术获得了很大发展。 气流床气化技术具有工作压力大（4MP