水煤浆加压气化工艺评价

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1、水煤浆加压气化工艺评价范立明1，2，郭金鹏1（1.渭河煤化工集团公司，陕西渭南；2.西安交通大学，陕西西安）2004-07-16   近年来，围绕大型合成氨装置原料由油或气改煤，以及新上煤化工装置选用何种煤气化工艺，在煤化工界引起了广泛的关注和讨论，其讨论的焦点主要集中在气流床气化工艺，即干法进料的Shell气化工艺及湿法进料的Texaco水煤浆气化工艺上。渭河煤化工集团作为我国第一套采用6.5MPa水煤浆加压气化技术的大型化肥装置，1996年投产后，经过多年的消化吸收与技术改造，才掌握了这套技术，因而对水煤浆加压气化了解较深。我们也曾有幸参加过有

2、关煤气化工艺的技术讨论会，感到大家需要对可选用的煤气化工艺有一个客观的评价和认识，因此本文谨对我们所采用的水煤浆气化工艺进行总结，希望能对煤化工企业有所启迪。1 渭化的经历和总体评论   通过实践，我们深深体会到德士古技术是一个比较好的洁净煤生产技术。水煤浆的制备、输送、计量及控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，易于实现大型化，投资相对低一些。但掌握起来难度比较大。因为无论是专利商还是承包商都缺乏足够的工程经验与生产运行经验，设计中难免存在一些问题和不足。因而需要通过生产实践才能真正掌握这门技术。   投产之初，我们就遇到了气化系统工艺气带

3、灰、带水问题，生产稳定不下来，无论是专利商还是承包商都拿不出有效的解决办法。面对困境，渭化的技术人员反复研究，先后共提出了14条改造措施，对系统进行了多次“手术”。中间几经反复曲折，带灰带水的难题终于得到了解决。   灰水系统与除渣系统设计缺陷比较多，系统堵塞与设备磨损非常严重，其中激冷水泵与锁斗循环泵两台泵的磨损及碳洗塔出口管线堵塞问题尤为突出。主要进口设备之一——高压灰水泵每台价值400多万元，可就是开不稳，运行不了几天就得停车维修。在生产实践中，我们对灰水系统和除渣系统进行了多项改造，其间我们还用每台80多万元的国产泵取代了进口的高压灰水泵

4、。经过改造，灰水系统和除渣系统终于稳定下来。   投产初期，由于气化炉拱顶经常超温和炉膛耐火砖磨损严重，设计寿命为8000h的进口炉砖，仅使用3000h就报废。对此，我们反复研究，对炉砖结构及筑炉方案提出了多项改进意见，并采用廉价的国产炉砖取代了昂贵的进口炉砖。经反复摸索改进，我们创出了一套独有的筑炉技术，从而使炉砖使用寿命从原设计的8000h延长至16000～20000h。   随着气化炉压力等级的提高，变换催化剂出现了砷中毒问题，使用寿命大大缩短。对此，我们与西北化工研究院的科技人员共同攻关，完成了“煤制合成气脱砷技术及净化剂的研究开发”，解

5、决了砷中毒问题，且该项目获得陕西省石化科技进步一等奖。   问题一个又一个解决了，可是气化装置还是稳定不下来，平均运行不到10天就得停车一次。于是我们开始对专利商的原始设计提出质疑，并对国内外采用德士古技术生产厂家实际使用的煤种进行广泛调查，最终作出了改换煤种的决策，并两次提出和修改改换煤种的主要技术指标。对此，我们对工厂周边5个省区20多个矿点进行深入调查和比较选择，最后下决心改换原料煤种，生产也由此稳定下来，从而从技术和工程实际上证明水煤浆加压气化原料用煤的选择性。2 对水煤浆加压气化工艺的评价   总的来说以煤为原料，需要采用高效的洁净

6、煤技术，这是毫无疑问的。而目前争论最为激烈的是德士古水煤浆气化与壳牌粉煤气化技术。此两者孰优孰劣、孰长孰短？产品制造成本低，特别是直接材料费用低是它们共同的优势，而建设投资大则是它们共同的缺憾。至于它们之间的具体比较，由于缺少对Shell干煤粉气化的技术认识及生产实践，在此只能对Texacao水煤浆加压气化谈一些粗浅看法，仅供参考。2.1  原料的适应性   水煤浆加压气化工艺对煤种的要求并不象专利商所说的那样广，专利商过多地从煤的成浆性能考虑煤的适应性，而从装置的运行性能考虑，实际上水煤浆加压气化工艺对煤种的要求还是比较严格的，国内几个厂家的

7、运行实践证明：灰分含量越低越好；灰熔点要求低于1300℃；操作温度下的灰粘度要求在25～40Pa·s之间且变化平稳；内水含量低有利于制出高浓度的水煤浆。2.2  一些主要的技术指标   （1）碳转化率 根据渭化的经验，可达98%，实际运行一般为96%。   （2）冷煤气效率 水煤浆加压气化可达73%。   （3）有效气成分 水煤浆加压气化81.4%，根据煤种及工况的不同有所变化，渭化采用华亭煤有效气成分在79%左右。   （4）氧耗 水煤浆气化吨氨耗氧为870m3。根据煤种及操作工况有所不同，渭化使用华亭煤有效气（CO+H2）比氧耗400

8、m3/km3。   （5）煤耗 水煤浆气化的有效气（CO+H2）比煤耗可达600kg/km3，渭化使用华亭煤有效气（CO