第36卷,第3期安徽化工Vol.36,No.32010年6月ANHUI CHEMICAL INDUSTRYJug.2010煤制天然氣淮南煤氣化技術(shù)的選擇胡以進(jìn)(安徽理工大學(xué),安徽淮南232038)摘要:主要介紹了淮南煤和煤灰的特性,通過(guò)煤氣化技術(shù)比較,選擇煤制天然氣方案中適合淮南煤的氣化技術(shù)。關(guān)鍵詞:氣化;甲烷化;天然氣;催化劑中團(tuán)分類號(hào): TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1008 -53X(2010)03 -0057-031淮南煤的特性~ 3%之間;堿性氧化物含量較低,Fe03、CaO含量一般淮南煤田位于華北板塊的南緣，東起郯廬斷裂,西低于5%,Mg0低于1%?；茨厦褐兄饕w礦物有高嶺至麻城阜陽(yáng)斷層,北接蚌埠隆起,南以老人倉(cāng)一壽縣斷石、石英方解石、黃鐵礦等,煤灰中主要晶體礦物有石層與合肥中生代凹陷相鄰。東西長(zhǎng)180km,南北寬15~英硬石膏赤鐵礦等,因而淮南煤的灰熔點(diǎn)(T)普遍較25 km,面積約3200 km2。高(大多數(shù)高于1500C)?；茨系V區(qū)煤的水分在0.8%-~3%,空氣千燥基灰分的2煤制天然氣的技術(shù)特點(diǎn)范圍在7% -38%之間,有利于氣化,碳轉(zhuǎn)化率高,大多數(shù)淮由于合成甲烷要求合成氣中的H/CO為3: 1,且南礦區(qū)煤的揮發(fā)分都很高,在26%- 40%(daf)之間，淮南天然氣中甲烷的含量大于95%,因此煤氣化產(chǎn)生的工藝煤的發(fā)熱量- -般在20~28 MJ.kg-'之間。氣中含有的甲烷也可以被認(rèn)為是有效氣。天然氣的質(zhì)量淮南煤灰中富含SiO2和Al20(> >75%),部分樣品指標(biāo)見(jiàn)表1。Si02和Al2O3含量高達(dá)90%以上;Ti02平均含量在1%表1天然氣國(guó)家質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB17820-1999)項(xiàng)目一類高熱值(MU/m)>31.4總硫(以硫計(jì),mg/m)≤100硫化氡(mgm2)≤6二氧化碳(體積,%)≤3水露點(diǎn)(C)在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，比最低環(huán)境溫度低5T3煤氣化技術(shù)比較GSP氣化工藝商業(yè)化裝置的最大能力為處理煤煤氣化技術(shù)種類繁多,本文僅介紹適應(yīng)高灰熔點(diǎn)煤720噸1天;神華寧煤煤制烯烴項(xiàng)目的2000/d氣化爐預(yù)氣化特點(diǎn)的煤氣化技術(shù)。計(jì)2010年10月投料開(kāi)車;山西蘭花的化肥項(xiàng)目計(jì)劃3.1 GSP氣化工藝2011年開(kāi)車。GSP粉煤加壓氣化技術(shù)由德國(guó)未來(lái)能源公司開(kāi)發(fā),3.2 HT-L氣化工藝它既有Texaco氣化工藝的特點(diǎn),又有Shell氣化工藝的航天HT-L干煤粉加壓氣化技術(shù)由中國(guó)航天科技特點(diǎn),是水煤漿加壓氣化和Shell粉煤氣化的優(yōu)化組合。集團(tuán)公司下屬的北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公該工藝于20世紀(jì)70年代開(kāi)始研究,1979年建成了司開(kāi)發(fā)。它是吸收國(guó)際上最先進(jìn)的殼牌德士古和德國(guó)3MW和5MW的發(fā)電機(jī)組,1984年在黑水泵建成了CSP爐型的優(yōu)點(diǎn),并結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況研制而成的具有130MW的發(fā)電機(jī)組,并聯(lián)產(chǎn)10萬(wàn)噸/年甲醇,運(yùn)行穩(wěn)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型干煤粉加壓氣化技術(shù)。定可靠。中國(guó)煤化工及關(guān)鍵閥門等都基fYHCNMHG收稿口期:2010-03-30作者簡(jiǎn)介:胡以進(jìn)( 1970-),男.畢業(yè)于鄭州工業(yè)大學(xué),高級(jí)工程師,安徽理工大學(xué)工程碩士在讀.目前從事化工技術(shù)管理工作,0554 6875863,5330768,13155452162.huyjin2182@163.com。58總第165期2010年第3期(第36卷)安徽化工本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,因而相對(duì)GSP而言投資較低。目前已經(jīng)目前國(guó)內(nèi)廣“東天明電廠已經(jīng)引用該氣化技術(shù)用于開(kāi)車的項(xiàng)目有安徽臨泉化工股份有限公司年產(chǎn)20萬(wàn)噸IGCC發(fā)電項(xiàng)目,該項(xiàng)目由五環(huán)工程公司設(shè)計(jì),單爐投煤甲醇裝置和濮陽(yáng)龍宇化T年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲醇裝置。量為2000噸1天(印尼褐煤),計(jì)劃2011年底開(kāi)車。3.3 KBR公司的TRIGM氣化工藝3.4魯奇氣化工藝KBR公司的TRICM氣化技術(shù)在20世紀(jì)90年代由魯奇加壓氣化技術(shù)具有可以使用劣質(zhì)煤氣化且氧美國(guó)能源部資助，由KBR公司和美國(guó)南方電力公司合耗量低等優(yōu)點(diǎn),我國(guó)的原哈爾濱氣化廠、山西化肥廠、義作開(kāi)發(fā),1995年日投煤量為50噸的示范裝置建成運(yùn)氣化廠和云解化等多家企業(yè)使用魯奇氣化技術(shù)。行。輸運(yùn)床氣化( Transport Bed Gasification)是KBR公司煤在較低的溫度下氣化，要求煤具有較弱的粘結(jié)目前推出的煤氣化技術(shù)，是在流化床基礎(chǔ)上發(fā)展的一-種性,煤氣中的CH4含量較高;但該工藝產(chǎn)生的高濃度廢新氣化工藝，更確切的說(shuō)是一種改進(jìn)的循環(huán)流化床氣化水水質(zhì)非常復(fù)雜,含有大量酚、氨.CO2、脂肪酸焦油、酮工藝。與傳統(tǒng)循環(huán)流化床技術(shù)相比,輸運(yùn)床氣化的顯著類和胺類等污染物,以目前的處理流程和工藝難以實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)是高循環(huán)比率、高氣速和高固氣比,這種氣化方式達(dá)標(biāo)排放。但是由于本項(xiàng)目立足于淮南煤氣化,而淮南的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)強(qiáng)度高,床內(nèi)氣固混合均勻,氣固傳熱好，煤的粘結(jié)性較強(qiáng) ,因此采用魯奇氣化爐需要進(jìn)行煤種試較適合于ICCC及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。燒。表2可選用的煤氣化技術(shù)對(duì)比一氣化技術(shù)GSPHT-I.KBRLurgi氣化工藝氣流床固定床氣化壓力(MPa)4.(4.2~4~ 3.0氣化溫度(C)1400~ 1750900~ 1000粒度<0.2mm粒度5~ 50mm原料煤規(guī)格粒徑0.3 ~ 0.4mm水分<10%水分< 10%不必預(yù)干燥單爐最大投煤最:(Ud)2000(在建)1500(在建)3750(在建)1000有效氣(H2+CO,v%)90-9490~9475-85,含1%~5%甲烷55, 含8% ~ 10%甲烷碳轉(zhuǎn)化率(%)9990~95氧耗(Nm/km'SNC)135735735.6(禍煤)518.4蒸汽消耗(VkmSNG)0.0551.068(榴煤)2.424電耗(kWh/kmSNG)320無(wú)數(shù)據(jù)122排渣液態(tài),幾乎不含碳液態(tài) ,幾乎不含碳固態(tài)細(xì)清含碳30% 6%干粉,含殘?zhí)技s5%送粉煤鍋爐利用廢水少,易處理無(wú)多,難處理2.4億元單系列投資5.6億元2億元(投煤鼂1500/d)1.1億元(投煤量100/0)注:1投資指從磨煤至變換前單系列投資,Lirgi不含含酚廢水處理投資;2.KBR 爐數(shù)據(jù)來(lái)源于技術(shù)交流數(shù)據(jù);3.蒸汽消耗均未考慮副產(chǎn)蒸汽。由表2可知，四種煤氣化工藝在消耗指標(biāo)上,氧氣4淮南煤制天然氣的氣化技術(shù)選擇消耗:GSP : HT-L : Lurgi : KBR=38.1 : 14.56: 14.56 :淮南煤煤質(zhì)優(yōu)良，儲(chǔ)量豐富，但其灰熔點(diǎn)過(guò)高1;電耗:GSP 和HT-L分別是Lurgi的2.62倍;蒸汽消(FT>1500C ),因此適宜淮南煤氣化的爐型較少,且能耗耗: Lurgi: KBR : GSP: HT-L=44: 194:1 : 1;四種較高, -直制約著淮南煤化T的發(fā)展。改善煤灰熔融特煤氣化投資相差很大,CSP投資最高。造成投資大的主性和灰渣粘度常用的方法是配煤和添加助熔劑。安徽理要原因除氣化裝置采用進(jìn)口設(shè)備及高額專利費(fèi)外,空分工大學(xué)李寒旭教授多年來(lái)致力于淮南煤的氣化研究,通裝置的影響也較大。過(guò)配煤與添加高處助榕劑來(lái)路低煤灰分的灰熔點(diǎn),取得根據(jù)以上比較,采用Lurgi和KBR煤氣化T.藝合成了很中國(guó)煤化工i助熔劑應(yīng)用于安慶天然氣與采用GSP、HT-L煤氣化工藝合成天然氣相比,Shell,HCNMHG變換、低溫甲醇洗凈化裝置、甲烷化裝置等后系統(tǒng)的處通過(guò)添加助熔劑來(lái)改善煤灰熔融特性和灰渣粘度,理量大大減少,消耗投資大大降低。在一定程度上會(huì)使灰分含量增加u,而灰分是不直接參加胡以進(jìn):煤制天然氣淮南煤氣化技術(shù)的選擇59氣化的惰性物質(zhì),但卻要消耗煤在氧耗過(guò)程中產(chǎn)生的反尤其是不適于高粘結(jié)性煤的氣化;KBR完全適合高灰應(yīng)熱。與使用助熔劑相比,通過(guò)配煤改善煤灰熔融特性熔點(diǎn)煤制天然氣,且投資小,能耗低,氣化過(guò)程不產(chǎn)生焦和灰渣粘度,提高了原料煤中的碳含量,使得氣化爐整油和酚類物質(zhì),同時(shí)幾乎沒(méi)有廢水,但碳轉(zhuǎn)化率偏低,尤體效率得以提高,也促進(jìn)了煤炭資源的合理利用。其是細(xì)灰含碳量為30%~60%,可以送粉煤鍋爐做燃料。由于安徽煤灰熔點(diǎn)高,煤灰份大,導(dǎo)致CSP氣化裝5結(jié)論置投資大,能耗高,但其屬于潔凈煤氣化技術(shù),三廢處理針對(duì)淮南煤質(zhì)和煤制天然氣的特點(diǎn)，考慮各種煤氣簡(jiǎn)單。重要的是淮化集團(tuán)于2005年海運(yùn)40噸淮南煤去化技術(shù)特點(diǎn)以及投資和運(yùn)行費(fèi)用，如果選用HT-L氣化德國(guó)弗萊堡CSP裝置上試燒,試燒數(shù)據(jù)顯示,CSP氣化技術(shù),可以采用配煤和添加高效助熔劑的方案,雖然原料爐完全適合淮南煤的氣化;HT-L爐和GSP爐技術(shù)特點(diǎn)成本有所增加,但是氣化運(yùn)行能耗會(huì)有一定程度的下降。和流程配置基本相同，故認(rèn)為也可適應(yīng)淮南煤的氣化;因此，選擇KBR公司的輸運(yùn)床氣化技術(shù)工藝可能更有優(yōu)Lurgi投資小,能耗低,但粗煤氣后續(xù)處理比較復(fù)雜,廢勢(shì)?？谒幚黼y度大,且副產(chǎn)品需要加以精制,技術(shù)難度增大，The Selection of Huainan Coal Gaification Technology in SNGHU Yi-jin(Anhui University of Science and Technology, Huainan 232038 ,China)Abstract: In this essay, the author makes a detailed description of characteristics of Huainan coal and coal ash. Bycomparing the optional of Huainan coal gasification technologies,it' s suggested the feasible gasifcation technology in SNG.Key words: gasification; methanation; natural gas; catalyst(上接第56頁(yè))340.56 Nnm/1000Nm’ (CO+H2)， 蒸汽消耗為(3)根據(jù)在小型加壓固定床氣化爐上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,2292.04k/1000Nm’ (CO+H), 水蒸氣的分解率為推薦 在3.0MPa操作壓力下的工業(yè)化固定床加壓氣化汽26.65%。氧比范圍是:6.0 ~ 7.0kg/Nm'左右。煤氣產(chǎn)率1.00~1.12Nm/kg原煤。焦油產(chǎn)率為(4)粗煤氣中的硫化物含量雖不高,但為減少對(duì)設(shè)4.81kg/100kg 煤。從煤氣組成看,有效成分H+CO含量備及管道的腐蝕和對(duì)環(huán)境的污染，必須增加脫硫設(shè)施，為53.0%-55.98%，煤氣中HS含量為0.19%。由于但脫硫設(shè)施的投資相對(duì)較小。φ 100mm加壓固定床氣化小試裝置爐徑小，料層不穩(wěn)(5)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看,由于該煤所含揮發(fā)分高,加壓定，所以氣化反應(yīng)干餾段較短，這就導(dǎo)致在此爐上的氣化煤氣冷卻會(huì)產(chǎn)生焦油，并且酚水中污染物含量較CH4含量較少,在7% ~ 9%左右,一般在大型工業(yè)爐,料高,在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須給予足夠重視，可參考國(guó)內(nèi)層更易培養(yǎng),所以一般CH4含量在12%左右。外有關(guān)企業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),配置合理的環(huán)保設(shè)施加以處理。(2)氣化強(qiáng)度1031.85kg/m2 .h。氣化效率70%(6)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果和煤質(zhì)分析看，該煤的熱穩(wěn)定性~73%。根據(jù)T業(yè)化加壓固定床氣化爐(如魯奇氣化爐)差 ,結(jié)渣性強(qiáng),所以在工業(yè)氣化爐上工業(yè)生產(chǎn)時(shí)會(huì)給氣的性能和本實(shí)驗(yàn)煤種的特性,推薦T業(yè)化運(yùn)行時(shí)的氣化化爐的正常操作帶來(lái)困難,同時(shí)也會(huì)由于蒸汽分解率過(guò)強(qiáng)度取值為2000 ~ 2500 kg/ m?'.h左右。低而帶來(lái)污水處理成本增加的問(wèn)題?？贓xperimental Study on Lignite in Pressure Fixed-bed GasificationZHANG Xue-kun(School of Chemical Engineering, Anhui University of Scienq2001 ,China)中國(guó)煤化工Abstract: This paper makes a more comprehensive evaluationgasification processcharacteristics on lignite by experimental study in low -temperatureMYHC N M H G pesre fixed-bedgasification φ100mm pilot plant.Key words: pressurized fixed bed;lignite gasification;process evaluation