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1、2000年第21卷第4期化学工业与工程技术·15·以煤为原料的合成氨工艺选择刘俊兰(南化集团设计院,江苏南京210048)[摘要]对我国合成氨资源分析后,认为以煤为原料的氨厂仍有发展前景。提出了煤基合成氨工艺的选择原则:烟煤型采用水煤浆气化,无烟煤或焦炭采用常压气化。重点介绍了常压气化主要工艺的选型:有廉价氧气源的选择富氧造气,一般情况下采用常压间歇造气;尽可能采用全低变;有蒸汽来源的采用化学吸附脱碳,否则应选择物理吸附法,慎用变压吸附法;合成工段应从压力、塔结构及热回收方式等方面综合考虑。[关键词]煤;合成氨;工艺选择;能源消
2、耗[中图分类号]TQ113.26[文献标识码]A[文章编号]1006-7906(2000)04-0015-031引言为世界开采量的2.4%,天然气开采量不到世界总合成氨工业的发展迄今已有80多年的历史,早量的1%。煤炭资源约为765Gt,1995年开采量为期合成氨是以焦炉气、水电解氢气及焦炭气化产生1.28Gt,超过美国,居世界第一位。我国能源消耗的水煤气为原料,70年代开始转向以天然气、石脑70%是煤。合成氨厂60%以上是用煤或焦炭为原油为原料。国外合成氨装置中不同原料所产合成氨料,年用量达46000kt,占煤炭总用量的3.4
3、%。目[1]占总量如下:前,我国合成氨工业原料分布及吨氨耗量与成本见[2]原料名称天然气石脑油重油煤焦炉气其它表1。占比例(%)71.519421.52表1我国合成氨原料分布及吨氨耗量与成本类别天然气石脑油渣油煤焦炭近年来,由于天然气和石脑油资源日益枯竭,世-1515017702130171602190界各国都在积极开发或建设以煤为原料的大型氨装合成氨能力/kt·a置,但由于经济原因,目前还难以与天然气竞争。占总能力(%)18.16.37.5607.7我国油、气资源少,煤炭资源丰富,又缺少发展吨氨耗量980m30.85t0.75
4、t1.4t1.4t大型氨厂所需技术和资金,所以实施与世界各国不单价/元0.81600950350350同的战略:同时发展大、中、小型氨厂。目前已投产原料成本/元7841360712.5490490或试生产的大型氨厂有28家,总能力约8400kt/a。其中天然气为原料的13套,石脑油为原料的6套,由于资源结构的原因,在我国以油、气为原料制渣油为原料的7套,煤为原料的2套。中型氨厂有氨,其原料成本较高,且供应往往难以保证。以煤为55家,总能力为5200kt/a。除四川等少数省有天然原料,成本较低,来源丰富。当然,以煤为原料的合气资源
5、外,其它多以煤或焦炭为原料。小型氨厂始成氨工艺存在不少缺点,如能耗高,流程长,环境污建于50年代末期,全国有800～1000家,总能力达染严重,综合成本较高。但近年来,我国科技人员做14000～15000kt/a,大部分是以煤为原料。了大量技术开发工作,节能、降耗及减少环境污染等资料表明,我国石油开采量为年产0.14Gt,仅有了很大的进展,在相当长时期内,以煤为原料的氨厂,尤其是中、小型装置仍有发展的空间。[作者简介]刘俊兰(1965-),女,江苏常州人。1986年毕业2以煤为原料的合成氨厂总体流程选择于郑州工学院(现郑州工业大
6、学)化学工程系无机化工专业,工程师。现从事化工设计工作。以煤为原料制氨的总体流程选择,大体上可分[收稿日期]1999-12-10收回日期:2000-03-22为水煤浆气化工艺路线及常压气化路线。·16·化学工业与工程技术2000年第21卷第4期2.1水煤浆气化路线2.2常压气化路线美国德士古水煤浆气化技术是较完善的煤气化常压气化一般以无烟块煤或焦炭为原料,用空技术,其气化温度高达1350～1450℃,气化压力从气或富氧空气气化,经常压脱硫、低压段压缩、变换、3.92MPa到6.37MPa。1989年在日本宇部兴产公脱CO2、净化
7、、高压段压缩去氨合成。流程较长,但司建成第一套日产1000t氨的水煤浆气化装置。我投资省,技术风险小,便于操作、管理,灵活性大,适国渭河化肥厂也建成一套日产1000t氨的水煤浆气合国内中、小型氨厂。化装置。3常压气化主要工艺选择水煤浆气化与重油气化总体流程有相似之处。3.1造气其总体流程见图1。以无烟块煤或焦炭为原料的常压造气技术,目前有空气间歇气化及富氧连续气化二种。空气间歇N2空气空分造气有多年使用经验,中、小氮肥厂普遍采用,投资水煤O2CO2H2S少,不用氧气,但能耗高,吹风气排放时对环境有污染。富氧气化效率高,节省用煤,
8、单炉生产能力及蒸制水气变甲氮压合醇汽分解率高,流程简单,无吹风气,不影响环境。但煤浆化换洗洗缩成要加氧气或富氧空气,制备氧气及富氧空气的装置造价昂贵,耗电量大。煤渣液氨[3]两种气化方法气体成份及吨氨煤耗见表2。图1水煤浆气化总体流程表2两种气化方法气体成份及吨
