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1、煤基烯烃及技术方案一、工艺1、原、燃料煤储运以烟煤/无烟煤为原料，并将原煤制粉/水煤浆后，再被送入炉中加压气化的大型装置。其原料采用有一定要求的烟煤/无烟煤，为了简化煤贮运系统的工艺流程，要求原、燃煤在配煤中心进行筛分破碎，原、燃煤（10mm的粒度）通过带式输送机送到装置区内。2、气化工艺技术目前世界上以煤为原料，用氧气及水/蒸汽作为气化剂生产以CO+H2为主要有用成分的煤气（粗合成气），再进一步生产甲醇和合成氨的工业化的气化工艺技术，有移动床、流化床和气流床三类。现分别介绍其具有商业化业绩的煤气化方法如下：2.1移动床(又称固定床)该气化技术采用气体与块煤逆流接触模式，块煤向下移动，反应温度
2、在600-1300之间，常用的有UGI间歇气化及鲁奇（Lurgi）加压气化，BGL加压气化(液态排渣)最近也有采用。（1）UGI间歇气化系在常压下操作，以块状优质无烟煤或焦炭为原料，先用空气吹入燃烧煤炭层，使其升温后，再送入蒸汽反应生成CO+H2，间断制气，由于吹风阶段放出的吹风气和造气废水对环境造成严重污染，且单炉产气量少，仅在我国中小型合成氨厂(含小型甲醇、联醇厂)中采用。此造气技术在国外早已被淘汰；基于环境污染问题国内新项目也禁用此造气技术。（2）鲁奇气化在加压下采用550毫米的块状褐煤为原料，以氧气及水蒸汽作为气化剂。此气化技术虽可连续加压气化，但气化温度仅900，生成的粗煤气中含有大
3、量甲烷，此气体用作城市煤气比较适合。用于制合成氨，则在流程中经液氮洗涤后放出的大量甲烷馏份还要进行蒸汽转化及变换后才能作原料气使用。因而流程复杂，加之因气化温度低，造气系统洗涤下来的废水中，含有大量的有机杂质酚和氰等毒害物质，要回收及处理，但此处理难于达到环保要求，且又增加了生产成本。我国在70年代，引进过一套日产千吨的氨厂，采用此气化技术；哈尔滨气化厂也引进过此气化技术联产城市煤气和甲醇。此法引进后未获推广。（3）BGL加压气化BGL技术由英国煤气公司和鲁奇公司于二十世纪七十年代联合开发，开发出一种新炉型（BGL气化炉），BGL块煤/碎煤熔渣气化技术结合了熔渣气化和移动床加压气化技术的优点并
4、克服了二者的不足，将鲁奇炉固态排渣改为熔融排渣，同时提高了气化反应温度，提高了块煤中粉煤的利用率，与鲁奇炉比BGL炉的气化效率和气体成分有了很大改进，废水排放量及组分有所减少，污染问题也有所改善。现有一台工业示范炉在德国黑水泵厂运行，用于处理城市垃圾，所用原料为各种城市垃圾、废塑料和烟煤。BGL炉气化废水主要来自炉内煤干燥干馏段，该气化废水中有机物含量高，处理难度较大，处理费用较高。同时粗合成气中含有一定量的甲烷和苯及二甲苯等，不利于甲醇合成。对于不联产燃料气的项目，甲烷等烃类合成气需进一步转化，将其再制成CO、H2，由此增加了消耗和投资。2.2流化床流化床的气化过程中，物料混合均匀，温度均一
5、，常压温克勒炉气化炉及其改进型的(自朝鲜引进的)常压恩德气化炉，均属于此种炉型。值得一提的是，1986年初在德国Berrenrath地方建成的加压高温温克勒炉，气化反应压力1.0 MPa，温度900-950，粗煤气产量41667 Nm3/h。在国内常压恩德气化炉已在一些企业用于改扩建项目：煤气化原料由焦改煤或由油改煤，以降低合成气成本；制取空气煤气做加热用燃料气。常压恩德气化炉的不足之处在于常压气化，该煤气用于制取高压合成气(进一步制氨或甲醇)或氢气时，要多耗压缩功和中压蒸汽。我国山西煤化所开发的灰熔聚流化床工艺，在流化床气化炉底部设计了中心射流管和环管。通过中心射流管进入的高浓度氧形成局部高
6、温使灰熔聚成球排出，此气化工艺尚未有大型工业化装置建成。2.3气流床国内大型煤气化装置一般采用气流床煤气化的技术，主要有水煤浆气化和粉煤气化技术。粉煤气化技术包括壳牌（Shell）的多喷嘴干煤粉气化技术、GSP气化技术及PRENFLO等几种。水煤浆气化技术有GE(德士古)的单喷嘴水煤浆气化技术、华东理工大学的多喷嘴水煤浆气化技术、西北化工研究院的单喷嘴多元料浆气化技术。（1）粉煤气化技术1）壳牌干煤粉加压气化法（荷兰Shell，SCGP气化技术）SCGP气化技术是荷兰Shell公司多年开发的一种先进的气化技术，是第二代煤气化工艺之一。该工艺采用纯氧、蒸汽气化，干煤粉进料，气化温度达140016
7、00，碳转化率达99%，有效气体（CO+H2）达90%以上，液态排渣。出气化炉的合成气温度13001500，用循环气体激冷冷却至900。然后进入一个合成气冷却器（即废锅）进一步冷却，同时产生中压过热蒸汽，炉子采用了特殊的水冷壁结构。2）（PRENFLO）粉煤气化工艺德国克鲁伯-考柏斯公司与谢尔国际石油公司合作，在常压粉煤气化工艺基础上开发了加压粉煤气化工艺（加压K-T炉）。在1981年以后，克鲁伯-考柏斯公司对该工艺又单独进行了开发，称为（PRENFLO）工艺。19861992年在德国菲斯滕堡建立该工厂的示范厂，取得了成功；1992年在西班牙建设了采用该工艺气化技术的联合循环发电装置（IGCC
8、），该装置目前正在进行商业化运行。由于是用于发电，目前该工艺为干煤粉气化+废锅流程。目前德国伍德公司着手改废锅工艺流程为激冷流程。3）GSP气化技术GSP气化技术原是德国未来能源公司开发的气化技术。未来能源公司的前身是原民主德国的德意志燃料研究所Deutsches Brennsoffinstiu Freiberg(DBI),是当时东德从事与煤气化有关的各种技术研发最高研究机构，1956年成立于Freiberg，涉及的领域有煤的洗选、气体的生产、工艺气体的输送、储存气的综合利用及核技术。1991年，DBI的气体生产部被Noell GMBH 公司收购。1999年，诺尔公司被Babcock Bors
9、ing Power GMBH收购。2002年9月1日Babcock Borsing Power GMBH（巴巴高克能源公司）申请破产。2002年未来能源公司成立并收购了巴巴高克能源公司。目前，在Freibergde1的试验装置已气化了80多种气化原料其中包括了30多种不同的煤种（几乎涵盖了从褐煤到无烟煤的所有煤种），25种市政或工业方面的废渣、石油焦、油类、浆料以及20种液体废料。气化试验在反应器压力 4.0MPa条件下进行，使用纯氧作为气化剂。该公司在Freiberg建有3MW气化装置（投煤量为7.2t/d）和5MW气化装置（投煤量12t/d，内径0.6m）的中试气化装置，至今设备完好。19
10、84年在德国黑水泵建成了130MW气化装置（投褐煤量720750t/d,设计压力为3.0Mpa，工作压力2.5Mpa，产气量为50000Nm3/h,气化炉内径1.9m，压力容器外壳内径2.4m）。气化原料是德国东部的褐煤，产品煤气与其它24台固定床加压气化炉（PKM）生产的煤气用作城市煤气。到1990年，东西德合并后，城市煤气被改用天然气，PKM固定床气化炉部分停车，另一部分还在生产，因此该气化炉改烧液体焦油等原料，生产的煤气与其它气化炉产生的煤气用于生产12万吨/年甲醇，发电7.5MW。改变气化原料后，采用该水冷壁气化炉一直运行至今。与其他同类气化技术相比，该技术因采用气化炉顶干粉加料与反应
11、室周围水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处，但工业化经验比较少。（2）水煤浆加压气化1）GE(德士古)水煤浆加压气化GE(德士古)水煤浆加压气化法为目前世界上先进成熟的气化技术之一，它由GE(德士古公司)开发的，属气流床加压气化法。是将煤(和/或石油焦)磨成水煤(焦)浆，掺入添加剂、助熔剂等形成粘度为800-1000 CP，煤(焦)浆浓度为60-70%wt.的浆状流体，经加压后送入喷嘴，与纯氧一起经喷嘴喷入气化炉进行燃烧和部分氧化反应，气化反应温度为1300-1400。炉子上部气化生成的热粗煤气，经用水激冷后，煤气被水蒸汽饱和并冷却，煤渣积存在气化炉底部水浴中间歇排出。2）多
12、喷嘴对置式水煤浆气化技术该技术是由华东理工大学和兖矿集团共同开发，具有完全自主知识产权，已授权16项发明专利、11项实用新型专利。经过二十多年的不懈奋斗与研究，目前，本项技术已经成熟，工艺指标先进，规模易于大型化。3）多元料浆气化技术（MCSG）多元料浆气化技术是由西北化工研究院开发的大型煤气化技术，其研究开始于20世纪60年代后期，经历了实验室探索研究和基础研究、技术开发等不同阶段，在完成中间试验和工业化示范试验基础上，于2001年实现工业应用。该技术采用湿法气流床气化概念，以煤、石油焦、石油沥青等含碳物质和油（原油、重油、渣油等）、水等经优化混配形成多元料浆，料浆与氧通过喷嘴混合后瞬间气化
13、，具有原料适应性广、气化指标先进、技术成熟可靠、投资费用低等特点，整套工艺以及料浆制备、添加剂技术、喷嘴、气化炉、煤气后续处理系统等已获得8项国家专利。3、CO变换工艺技术生产甲醇时煤气中的部分CO需经变换制氢，调控H2/CO，以满足甲醇合成时对合成气中的H2/CO要求。CO变换反应式CO + H2O = CO2+ H2配合煤气化技术的CO变换系统，国内外均采用耐硫变换技术。目前国内外得到较为广泛应用的钴钼系耐硫变换催化剂（国内又称为宽温变换催化剂），既耐硫又有很宽的活性温区，低温活性也很好。使用该催化剂可将含硫煤气直接进行变换，使流程简化、热回收率高，可显著地降低能耗。同时钴钼系耐硫变换催化
14、剂可将煤气中COS等有机硫转化成易于脱除和回收的H2S，提高硫回收率、减少硫化物对环境的污染。4、酸性气体的脱除工艺技术本工段的任务是将变换气中的H2S、COS、CO2等酸性气体在气体进工段的压力条件下，进行脱除。脱除变换气体中H2S、COS、CO2等杂质的方法很多，从工艺方法可分为化学吸收、物理吸收及物理化学双吸收型，这三种方法在国内外均有工业化的生产实践。化学吸收方法主要优点是：吸收速度快，流程简单。它是按化学反应计量进行的，故吸收压力对溶剂的吸收能力影响不大。由于它吸收放热和解吸的吸热不能相互抵偿,所以它的能耗高。物理吸收法主要优点与化学吸收正好相反，它的吸收机理是利用溶剂分子的官能团对
15、分子（极性和非极性）的亲合力不同，而有选择性吸收气体。溶剂吸收溶质（气体）时，一般遵循“亨利定理”；吸收能力只与被溶气体分压成比例的增加，而不受化学计量限制，因此在变换气中CO2等较多的情况下（即酸性气分压高的情况下）被广泛的采用。物理化学吸收法的特点则是将两种不同性能的溶剂混合，使溶剂既有物理吸收的功能又兼有化学吸收的功能，如Amisol法。物理吸收法中按吸收温度的不同，一般分为热法和冷法，热法中以Selexol（如国内的NHD法）工艺最为著称，冷法则以低温甲醇洗法为代表。5、硫回收生产过程中原料煤含有的硫通过气化、变换，绝大部分进到低温甲醇洗装置分离出的酸性气体中并予以浓缩，浓缩气中的H2
16、S含量25%，浓缩气送入硫回收装置回收硫。含硫气体回收硫的方法比较多，有回收硫磺、也有回收硫酸。在回收硫磺的各种不同工艺中，以克劳斯硫回收工艺(含尾气处理工艺)为好。6、甲醇合成及精馏(含氢回收)甲醇的工业生产始于1923年，德国BASF公司首先建成一套以CO和H2为原料，年产300吨的高压法甲醇合成装置，在全世界开拓了以合成气作为一种工业合成原料的生产史。从20世纪20年代到60年代中期，世界各国甲醇合成装置都用高压法，采用锌铬催化剂。1966年，英国ICI公司研制成功甲醇低压合成的铜基催化剂，并开发了甲醇低压合成工艺，简称ICI低压法。1971年，德国Lurgi公司开发了另一种甲醇低压合成工艺，简称Lurgi低压法。20世纪70年代以后，高压法因其自身的缺点已逐渐被淘汰，各国新建与改造的甲醇装置几乎全部用低压法。低压
