利用Shell煤气化技术制取合成氨

1、TECHNOLOGY AND MARKET开发展望我国是一个富煤缺油少气的国家,已探明的煤炭储量达4万亿吨,煤炭的开采量和使用量占国内总能源的70%左右,从我国资源结构特点来看,目前和今后一段时期内煤炭仍是合成氨生产的主要原料,但氮肥生产的煤气化技术沿用水煤气炉,炉型老化、技术落后、能源利用率低、原料价格高,是急需进行技术改造的重点。随着近年来引进了一些国外先进的煤气化技术,使我国煤制气技术有了较大的发展。在合成氨制气方面应用较多的是Shell煤气化技术(SCGP,其技术特点是:煤种适应性强。Shell气化炉可以使用从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦等原料,对煤的灰熔点范围比其他气化技术更宽一些,对

2、于较高水分、灰分和含硫量的煤种也同样适应;单系列能力大。目前已投入生产运行的单台气化炉炉内径4600mm,气化压力4.0M Pa,日投煤量达2000t以上,更大规模日投煤量2500t以上的气化装置也正在实现工业化;碳转化率高。气化温度为1450至1600,可达99%左右,气体产品洁净,煤气中有效成分可达90%以上,冷煤气化效率达80%85%,其余15%热能被回收作为中压或高压蒸汽,总热效率为98%左右;气化用氧耗量低。气化氧耗量比水煤浆气化工艺低15%20%,吨煤气化氧耗量约为600m3(神府煤,冈而与之配套的空分装置可相应减少投资费用:运转周期长。气化炉壁冷却采用水冷膜壁结构型式,开采用挂渣

3、措施保护气化炉壁,无耐火砖衬里,喷嘴使用设计寿命为8000h,维护工作量小,气化炉内无转动部件,运转安全可靠;环境效益好。SCGP从煤粉制备到产生洁净合成气的整个生产过程中对污染物都实行了全过程控制,高温气化物不产生焦油、酚等凝聚物,高温排出的熔渣经激冷后成性质稳定的玻璃状颗粒,可作为商品出售。气化污水中含氰化物少,易于处理。利用高效飞灰过滤器除尘回收飞灰,飞灰可返回气化炉循环使用。Shell煤气化技术是目前世界上较为先进的,属于气流床气化的第二代煤气化技术,是一种最洁净的煤炭综合利用技术,能够避免煤炭直接燃烧产生的污染,采用该技术主要是将煤炭转化为含有H2和CO的粗合成气,然后作为合成氨生产

4、的原料气。从2001年6月在国内签订第一个技术转让协议起,5年多米Shell 已我国15家企业陆续与之签订了技术转让协议,其中用于合成氨生产的共有广西柳州化工股份有限公司、中石化湖北化肥分公司、云南沾化有限责任公司等8家,到日前为止,已有湖北双环化工集团有限公司“油改煤”工程中,用于合成氨生产的SCGP装置于2006年5月17日顺利建成投产,当天就生产出了合格的合成氨原料气,替代了原来的重油气化装置,取得了良好的经济效益和社会效益。SCGP对于国内化工企业,特别是化肥企业优化原料路线,实现制氨原料的多元化,降低生产成本,提高原料利用率,建设资源节约型和环境友好型企业,提供了一种先进适用的现代洁

5、净煤气化技术。国内已投产的或在建的制合成氨的SCGP装置,都是投入工业化运行的世界第一套装置,由于没有国外成功的经验可供借鉴,因此装置的设计、建没、开车和运行就是一个对引进技术的不断探索、认识、掌握和提高的过程。SCGP虽然是目前在世界上属于最先进的煤气化技术之一,但也应该看到任何先进的技术都不可能是十全十美的,在某种程度上还存在着一些问题,特别是作为在国内首次引进的用于合成氨生产的项目,由于其生产链长,工程量大,目前在装置没计、设备制造、工艺流程和试车投产的情况来看,主要有以下几个方面:适用范围。虽然SCGP生产的合成气具有多种用途,但在国外主要是用在发电上,用于作为生产合成氨、甲醇的原料还

6、没有使用的先例,其工艺流程和一些操作数据都是根据发电流程得到的,利用Shell煤气化技术制取合成氨TECHNOLOGY AND MARKET开发展望并不完全适合于氢、氨、醇的生产;设备制造。Shell 煤气化装置的气化炉、输气导管、废热锅炉二大关键设备的内件都是在国外制造,工期较长。喷嘴、煤粉阀、排渣阀、灰阀等没备制造困难,要求精度高,完全依赖进口。由国内制造的气化炉外壳、废热锅炉外壳等与内件的现场组装技术要求高、难度大、制造成本也较高;煤质要求。从理论上来说,SCGP 的煤种适应性广泛,但研究表明,并不是所有的煤种都适用于SCGP 。为了确保煤气化装置的长周期稳定运行,要选用灰熔点低、活性好

7、、灰分含量低的煤种;操作控制。煤气化装置的组态技术复杂、自动化控制程度高。全套装置共有20多个开停车联锁,一旦操作中出现问题就会立即联锁停车以保护装置的安全。因此,对配套工程、设备维护的要求就很严格。除尘能力。按SCGP 装置的设计,经高温多室式陶瓷除尘器后的气体中的微粒不大于2.0m m ,这对于发电装置来说,这样大小的微粒不存在较为严重的影响。但对于化工生产来说,尤其是用于生产合成氨和甲醇的合成气带有的这种微粒,就可能进入到变换催化剂中去,或者经过变换催化剂后又到低温甲醇洗中,到底会给生产系统产生什么影响,由于没有这方面的实际应用而不得而知;投资费用。Shell 煤气化装置日投煤量为200

8、0吨,总投资10到20亿元,且在设计方面选材很苛刻,要求进口的设备数量较多,特别是气化炉和废热锅炉的投资很大,制造工艺复杂;建设周期。国内第一套引进SCGP 的是湖北双环公司,从2001年6月签订技术转让协议,2005年初项目建成一直到2006年5月才投料试车成功,期间前后历经近5年。其余用于合成氨生产的柳化公司和中石化湖北分公司原计划开车的时间一再推迟,可望在近期投产,但也都是2001年开始实施的项日,至今也有5年多的时间了。因此,引进项目的建设周期长,相应投资回收期也长。(汪家铭半导体照明技术是半导体技术进步为人类社会发展带来的又一次重大机遇,被认为是21世纪最具发展前景的高技术领域之一。

9、景观照明(替代霓虹灯节能70%、交通信号灯(替代白炽灯节能80%,如果该项技术能进入普通照明领域,节能的效果将更加显著。中国作为世界制造业中心的地位和城市化进程,将成为半导体照明产业的两大需求动因,我国将成为全世界最大的LED 消费国。预计2010年,我国照明用电将达到3500亿度,如能实现在普通照明领域上的应用,将可以产生很大的节能效益和环境效益。发展半导体照明,可以提升传统照明产业,带动原材料、重大装备、信息、汽车等相关行业发展。预计2010年,我国半导体照明及相关产业规模将达到1000亿元。“十五”期间,国家紧急启动了国家半导体照明工程,科技部、发改委、信息产业部等共投入约1.5亿元。经

10、过工程的组织与实施,功率型芯片和功率型白光封装达到国际产业化先进水平,发光功率和发光效率分别达到189流明瓦(mW和471m/W ,改变了过去蓝光芯片主要依赖进口的不利局面;LED 车灯、矿灯等四大类140多个新产品陆续开发成功,大部分已实现了批量生产。2005年国产LED 约180亿粒,销售额约133亿元,芯片国内市场占有率为27%,20012005年市场销售额增长率达到4S%,其中高亮度芯片从无到有,2005年国产高亮芯片市场占有率37%,我国已经形成了从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的研发体系,为我国未来半导体普通白光照明产业实现跨越式发展,奠定了较好的基础。2006年LED 产业继续快速发展,大批