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1、1年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨裝置氣化技術(shù)的選擇和比較煤化工的龍頭是煤氣化,煤氣化工藝的選擇,有時(shí)直接決定了企業(yè)的生死存亡或者效益好壞,最典型的例子就是國(guó)內(nèi)有名的三家大型煤制烯烴企業(yè),采用了三種不同的煤氣化技術(shù),得到三種不同的結(jié)果。目前成熟的高壓粉煤氣化技術(shù)從進(jìn)料方式上可以分為干法(干法進(jìn)料)和濕法(水煤漿進(jìn)料)。干法氣化目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的主要有Shell、GSP和航天爐;濕法氣化目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的主要GE、四噴嘴和清華爐。這些氣化技術(shù)各有優(yōu)
2、缺點(diǎn),就氣化爐本身而言也有很多科研單位和應(yīng)用單位對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)、性能、使用情況進(jìn)行了介紹和對(duì)比。由于合成氨工程是技術(shù)集成度很高的綜合工程,涉及多個(gè)單元,因此僅僅從氣化爐本身進(jìn)行對(duì)比不盡全面,不盡合理。本文從合成氨整個(gè)流程上對(duì)干法氣化和濕法氣化的主要流程和消耗進(jìn)行比較,以便從整個(gè)流程上對(duì)兩種氣化方法有更全面的認(rèn)識(shí),以便于氣化技術(shù)的選擇。為便于比較,故選用國(guó)內(nèi)目前較成熟的工藝路線進(jìn)行比較,干法氣化流程為,4.0MPa氣化,四段耐硫變換,低溫甲醇
3、洗,液氮洗,合成器壓縮,合成氨。濕法氣化流程為,6.5MPa氣化,三段耐硫變換,低溫甲醇洗,液氮洗,合成器壓縮,合成氨。合成氨裝置,兩種氣化技術(shù)均相同,故不作比較,僅對(duì)前面工序進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于空分工段,不是本文比較的重點(diǎn),僅對(duì)氧耗進(jìn)行比較,一般4.0MPa氣化,配套氧氣壓力為5.8MPa,6.5MPa氣化,配套氧氣壓力為8.3MPa,如均采用內(nèi)壓縮流程,5.8MPa1Nm3的氧氣能耗和8.3MPa1Nm3的能耗相差約0.02KW,在國(guó)內(nèi)實(shí)
4、際的運(yùn)行案例中,兩者的實(shí)際差別幾乎沒(méi)有,例如,神華寧煤采用4.0MPa氣化,神華包頭采用6.5MPa氣化,但是寧煤空分單位氧氣的能耗卻比包頭的還要高。1.氣化反應(yīng)不論是干法氣化還是濕法氣化,其氣化原理是相同的,目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的高壓氣流床氣化均是采用純氧氣化,主要的反應(yīng)式為:3假定干法氣化爐出口的水蒸氣含量為0%。在干粉氣化中原煤帶入的2%水分需要從常溫加熱到氣化室出口溫度,以蒸汽方式進(jìn)入的水分需要從飽和溫度加熱到氣化室出口的溫度。無(wú)論是
5、濕法氣化還是干法氣化,氣化爐出口合成氣中的氫氣來(lái)源一部分是煤本身含有的氫元素,另外一部分進(jìn)入氣化爐的水反應(yīng)生成的H2。為了簡(jiǎn)化計(jì)算,假定進(jìn)入氣化爐中的水和焦炭發(fā)生異相水煤氣變換反應(yīng),即:22CHOCOHAAAAAA根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),就氣化爐本身來(lái)說(shuō),干法氣化的氧耗和煤耗都比濕法氣化要低。從以上分析可以看出,入爐一噸干煤的條件下,主要是由于濕法氣化中需要將帶入的水分加熱到氣化室的出口溫度,同時(shí)在濕法氣化爐中還有約260kg的水要發(fā)生
6、吸熱的異相水煤氣變換反應(yīng),而干法氣化爐中發(fā)生此反應(yīng)的水分只有約80kg。經(jīng)過(guò)核算,濕法氣化與干法氣化相比,由于要將帶入水分加熱到氣化室出口溫度,同時(shí)要提供大量熱量供異相水煤氣變換反應(yīng),需要額外提供的熱量差約為2553MJ。假定這些額外的熱量供應(yīng)需要入爐煤完全燃燒并生成CO2來(lái)提供,則入爐一噸干煤時(shí),濕法氣化比干法氣化約要多103kg煤轉(zhuǎn)化成為CO2,并多消耗86Nm3的氧氣。這也是濕法氣化爐出口中CO2含量高于干法氣化的一個(gè)原因。根據(jù)國(guó)
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