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1、KBR的煤制合成氨新工艺 摘要KBR传愉床气化炉(也称之为TRIG)是一种先进的煤气化技术，可提供干净、无颗拉的合成气。TRIG是一种紧凑的加压循环流化床反应器，无内部或移动部件。其运行和机械设计源自KBR的流化催化裂化(FCC)技术，该技术已有60多年的成功商业运营经验。描述了煤制合成氛的KBR新工艺，其中TRIG作为KBR合成氛装里流程中的一部分，向一个典型的1500t/d的合成氨回路提供氮气。论述了基于TRIG特性的工艺整合和优化要素，以实现稳定高效的煤制合成氛工厂设计。关键词:KBR传输床,气化炉,煤气化,新工艺0前言 煤气化是指在高温、高压、蒸汽以及有限的氧气存在的情况下，将煤炭分解
2、气化的过程。通过限制氧气的量，可避免煤的完全燃烧，使煤炭分解成更有价值的合成气(主要成分是一氧化碳和氢气)。在合成氨生产工艺中，煤要尽量多地转化为氢气;煤气化产生的粗合成气与蒸汽发生催化变换反应，将其中的一氧化碳转化为二氧化碳，同时产生更多的氢气用于氨合成。 煤气化的实际化学原理相当复杂，目前其基本依据是煤炭的非催化部分氧化反应，通常在高温耐火衬里容器内进行。在煤气化过程中会产生多种副产品，煤中的硫大多转化为硫化氢和氧硫化碳，氮转化为氨和氰化氢。煤的燃烧程度取决于输送至气化炉的氧气量。气化炉一般在绝热状态下工作，放热反应产生的热必须与吸热反应消耗的热以及原料升温至反应温度所需热量保持平衡。反应
3、温度通常通过向气化炉内添加水或蒸汽来进行控制。1 KBR传输床气化炉 KBR传输床气化炉(也称之为TRIG)是一种先进的循环流化床反应器，没有内部或移动部件，可在空气和氧气两种模式下工作。TRIG的机械设计和操作是基于KBR的流化催化裂化(FCC)技术，已有60多年的成功商业运行经验。与传统的循环流化床相比，TRIG的固体循环速率和气体流速要快很多，提升管密度要大很多，因此具有较高的生产能力和碳转化率、混合均匀、传热和传质速率较快等特点。 20世纪90年代中期，KBR在美国阿拉巴马州威尔逊维尔投运了工程规模为50 t/d的示范装置，已成功气化多种煤(包括烟煤、次烟煤和褐煤)。TRIG的独特优势
4、是其能在空气和氧气两种模式下工作:空气模式适用于IGCC发电;氧气模式提供合成气，用于多种化学品和燃料的生产。目前正在设计美国密西西比州的600 MW IGCC电厂，采用褐煤气化，设计2台TRIG在空气工况下并行工作，单炉日处理煤量3 750 t。 TRIG分为造渣式和无渣式2种。造渣式TRIG采用高温气化，高温下煤灰产生的熔渣沿着气化炉内壁向下流人单独的炉腔，用循环水急冷和固化，固体废料定期清除和处理。无渣式TRIG在中温下工作，因此适用于煤灰和水含量较高的低阶煤;TRIG的中温操作可减少耗氧率，从而降低空分装置(ASU)的相关成本和用电量;另外，对低阶煤，TRIG可提供高碳转化率，同时确保
5、不会产生焦油。 与其它商业气化炉相比，TRIG具有多方面的优点。 如图I所示，KBR传输床气化炉(TRIG)由混合区、提升管、旋风分离器、返料机构、立管和J管组成。蒸汽和氧气(或空气)分别通过2根管线进料，并在混合区与立管返回的循环固体混合。在混合区内，循环固体中未转化的碳被进一步燃烧，产生的热量用于气化反应。新鲜煤由混合区上方进料，避免在混合区内与氧提前燃烧。煤气化反应主要在新鲜煤进料注人点上方的提升管内进行，产生的合成气与固体共同沿提升管上升，通过I个横向弯头或弯管进人第I级旋风分离器，通过重力和(或)离心力清除混合物内大部分的颗粒。气体和剩余固体随后进人第2级旋风分离器，可清除大部分固体
6、颗粒。合成气由第2级旋风分离器顶部排出装置，进人余热回收锅炉。旋风分离器收集的固体通过返料机构、立管和J管循环进人气化炉的混合区。为了避免煤灰积聚，TRIG提供了粗煤灰连续排放系统。 与传统流化床气化炉不同，TRIG采用类似于FCC装置的高循环比，其循环倍率(固体循环流量/投煤量)达到50一100。这使整个气化炉近乎在恒温下操作，并且具有极大的热容量，由此气化反应可均匀而充分地进行，因此TRIG操作也非常稳定。明图I仰 K炕BR走传输躲床气把化炉池(T铜RI该G)斥结构领简图斑2 伶KB迫R煤盾制合威成氨沸工艺睛献朋在K辛BR羡煤制瞎合成群氨工顶艺中仰，专狐有的炸TR杯IG基技术菜被整货合到未
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