利用Shell煤氣化技術(shù)制取合成氨

1、TECHNOLOGY AND MARKET開發(fā)展望我國是一個(gè)富煤缺油少氣的國家,已探明的煤炭儲(chǔ)量達(dá)4萬億噸,煤炭的開采量和使用量占國內(nèi)總能源的70%左右,從我國資源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看,目前和今后一段時(shí)期內(nèi)煤炭仍是合成氨生產(chǎn)的主要原料,但氮肥生產(chǎn)的煤氣化技術(shù)沿用水煤氣爐,爐型老化、技術(shù)落后、能源利用率低、原料價(jià)格高,是急需進(jìn)行技術(shù)改造的重點(diǎn)。隨著近年來引進(jìn)了一些國外先進(jìn)的煤氣化技術(shù),使我國煤制氣技術(shù)有了較大的發(fā)展。在合成氨制氣方面應(yīng)用較多的是Shell煤氣化技術(shù)(SCGP,其技術(shù)特點(diǎn)是:煤種適應(yīng)性強(qiáng)。Shell氣化爐可以使用從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦等原料,對(duì)煤的灰熔點(diǎn)范圍比其他氣化技術(shù)更寬一些,對(duì)

2、于較高水分、灰分和含硫量的煤種也同樣適應(yīng);單系列能力大。目前已投入生產(chǎn)運(yùn)行的單臺(tái)氣化爐爐內(nèi)徑4600mm,氣化壓力4.0M Pa,日投煤量達(dá)2000t以上,更大規(guī)模日投煤量2500t以上的氣化裝置也正在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化;碳轉(zhuǎn)化率高。氣化溫度為1450至1600,可達(dá)99%左右,氣體產(chǎn)品潔凈,煤氣中有效成分可達(dá)90%以上,冷煤氣化效率達(dá)80%85%,其余15%熱能被回收作為中壓或高壓蒸汽,總熱效率為98%左右;氣化用氧耗量低。氣化氧耗量比水煤漿氣化工藝低15%20%,噸煤氣化氧耗量約為600m3(神府煤,岡而與之配套的空分裝置可相應(yīng)減少投資費(fèi)用:運(yùn)轉(zhuǎn)周期長。氣化爐壁冷卻采用水冷膜壁結(jié)構(gòu)型式,開采用掛渣

3、措施保護(hù)氣化爐壁,無耐火磚襯里,噴嘴使用設(shè)計(jì)壽命為8000h,維護(hù)工作量小,氣化爐內(nèi)無轉(zhuǎn)動(dòng)部件,運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠;環(huán)境效益好。SCGP從煤粉制備到產(chǎn)生潔凈合成氣的整個(gè)生產(chǎn)過程中對(duì)污染物都實(shí)行了全過程控制,高溫氣化物不產(chǎn)生焦油、酚等凝聚物,高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成性質(zhì)穩(wěn)定的玻璃狀顆粒,可作為商品出售。氣化污水中含氰化物少,易于處理。利用高效飛灰過濾器除塵回收飛灰,飛灰可返回氣化爐循環(huán)使用。Shell煤氣化技術(shù)是目前世界上較為先進(jìn)的,屬于氣流床氣化的第二代煤氣化技術(shù),是一種最潔凈的煤炭綜合利用技術(shù),能夠避免煤炭直接燃燒產(chǎn)生的污染,采用該技術(shù)主要是將煤炭轉(zhuǎn)化為含有H2和CO的粗合成氣,然后作為合成氨生產(chǎn)

4、的原料氣。從2001年6月在國內(nèi)簽訂第一個(gè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議起,5年多米Shell 已我國15家企業(yè)陸續(xù)與之簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議,其中用于合成氨生產(chǎn)的共有廣西柳州化工股份有限公司、中石化湖北化肥分公司、云南沾化有限責(zé)任公司等8家,到日前為止,已有湖北雙環(huán)化工集團(tuán)有限公司“油改煤”工程中,用于合成氨生產(chǎn)的SCGP裝置于2006年5月17日順利建成投產(chǎn),當(dāng)天就生產(chǎn)出了合格的合成氨原料氣,替代了原來的重油氣化裝置,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。SCGP對(duì)于國內(nèi)化工企業(yè),特別是化肥企業(yè)優(yōu)化原料路線,實(shí)現(xiàn)制氨原料的多元化,降低生產(chǎn)成本,提高原料利用率,建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè),提供了一種先進(jìn)適用的現(xiàn)代潔

5、凈煤氣化技術(shù)。國內(nèi)已投產(chǎn)的或在建的制合成氨的SCGP裝置,都是投入工業(yè)化運(yùn)行的世界第一套裝置,由于沒有國外成功的經(jīng)驗(yàn)可供借鑒,因此裝置的設(shè)計(jì)、建沒、開車和運(yùn)行就是一個(gè)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的不斷探索、認(rèn)識(shí)、掌握和提高的過程。SCGP雖然是目前在世界上屬于最先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一,但也應(yīng)該看到任何先進(jìn)的技術(shù)都不可能是十全十美的,在某種程度上還存在著一些問題,特別是作為在國內(nèi)首次引進(jìn)的用于合成氨生產(chǎn)的項(xiàng)目,由于其生產(chǎn)鏈長,工程量大,目前在裝置沒計(jì)、設(shè)備制造、工藝流程和試車投產(chǎn)的情況來看,主要有以下幾個(gè)方面:適用范圍。雖然SCGP生產(chǎn)的合成氣具有多種用途,但在國外主要是用在發(fā)電上,用于作為生產(chǎn)合成氨、甲醇的原料還

6、沒有使用的先例,其工藝流程和一些操作數(shù)據(jù)都是根據(jù)發(fā)電流程得到的,利用Shell煤氣化技術(shù)制取合成氨TECHNOLOGY AND MARKET開發(fā)展望并不完全適合于氫、氨、醇的生產(chǎn);設(shè)備制造。Shell 煤氣化裝置的氣化爐、輸氣導(dǎo)管、廢熱鍋爐二大關(guān)鍵設(shè)備的內(nèi)件都是在國外制造,工期較長。噴嘴、煤粉閥、排渣閥、灰閥等沒備制造困難,要求精度高,完全依賴進(jìn)口。由國內(nèi)制造的氣化爐外殼、廢熱鍋爐外殼等與內(nèi)件的現(xiàn)場組裝技術(shù)要求高、難度大、制造成本也較高;煤質(zhì)要求。從理論上來說,SCGP 的煤種適應(yīng)性廣泛,但研究表明,并不是所有的煤種都適用于SCGP 。為了確保煤氣化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行,要選用灰熔點(diǎn)低、活性好

7、、灰分含量低的煤種;操作控制。煤氣化裝置的組態(tài)技術(shù)復(fù)雜、自動(dòng)化控制程度高。全套裝置共有20多個(gè)開停車聯(lián)鎖,一旦操作中出現(xiàn)問題就會(huì)立即聯(lián)鎖停車以保護(hù)裝置的安全。因此,對(duì)配套工程、設(shè)備維護(hù)的要求就很嚴(yán)格。除塵能力。按SCGP 裝置的設(shè)計(jì),經(jīng)高溫多室式陶瓷除塵器后的氣體中的微粒不大于2.0m m ,這對(duì)于發(fā)電裝置來說,這樣大小的微粒不存在較為嚴(yán)重的影響。但對(duì)于化工生產(chǎn)來說,尤其是用于生產(chǎn)合成氨和甲醇的合成氣帶有的這種微粒,就可能進(jìn)入到變換催化劑中去,或者經(jīng)過變換催化劑后又到低溫甲醇洗中,到底會(huì)給生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響,由于沒有這方面的實(shí)際應(yīng)用而不得而知;投資費(fèi)用。Shell 煤氣化裝置日投煤量為200

8、0噸,總投資10到20億元,且在設(shè)計(jì)方面選材很苛刻,要求進(jìn)口的設(shè)備數(shù)量較多,特別是氣化爐和廢熱鍋爐的投資很大,制造工藝復(fù)雜;建設(shè)周期。國內(nèi)第一套引進(jìn)SCGP 的是湖北雙環(huán)公司,從2001年6月簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議,2005年初項(xiàng)目建成一直到2006年5月才投料試車成功,期間前后歷經(jīng)近5年。其余用于合成氨生產(chǎn)的柳化公司和中石化湖北分公司原計(jì)劃開車的時(shí)間一再推遲,可望在近期投產(chǎn),但也都是2001年開始實(shí)施的項(xiàng)日,至今也有5年多的時(shí)間了。因此,引進(jìn)項(xiàng)目的建設(shè)周期長,相應(yīng)投資回收期也長。(汪家銘半導(dǎo)體照明技術(shù)是半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步為人類社會(huì)發(fā)展帶來的又一次重大機(jī)遇,被認(rèn)為是21世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一。

9、景觀照明(替代霓虹燈節(jié)能70%、交通信號(hào)燈(替代白熾燈節(jié)能80%,如果該項(xiàng)技術(shù)能進(jìn)入普通照明領(lǐng)域,節(jié)能的效果將更加顯著。中國作為世界制造業(yè)中心的地位和城市化進(jìn)程,將成為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的兩大需求動(dòng)因,我國將成為全世界最大的LED 消費(fèi)國。預(yù)計(jì)2010年,我國照明用電將達(dá)到3500億度,如能實(shí)現(xiàn)在普通照明領(lǐng)域上的應(yīng)用,將可以產(chǎn)生很大的節(jié)能效益和環(huán)境效益。發(fā)展半導(dǎo)體照明,可以提升傳統(tǒng)照明產(chǎn)業(yè),帶動(dòng)原材料、重大裝備、信息、汽車等相關(guān)行業(yè)發(fā)展。預(yù)計(jì)2010年,我國半導(dǎo)體照明及相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到1000億元?！笆濉逼陂g,國家緊急啟動(dòng)了國家半導(dǎo)體照明工程,科技部、發(fā)改委、信息產(chǎn)業(yè)部等共投入約1.5億元。經(jīng)

10、過工程的組織與實(shí)施,功率型芯片和功率型白光封裝達(dá)到國際產(chǎn)業(yè)化先進(jìn)水平,發(fā)光功率和發(fā)光效率分別達(dá)到189流明瓦(mW和471m/W ,改變了過去藍(lán)光芯片主要依賴進(jìn)口的不利局面;LED 車燈、礦燈等四大類140多個(gè)新產(chǎn)品陸續(xù)開發(fā)成功,大部分已實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。2005年國產(chǎn)LED 約180億粒,銷售額約133億元,芯片國內(nèi)市場占有率為27%,20012005年市場銷售額增長率達(dá)到4S%,其中高亮度芯片從無到有,2005年國產(chǎn)高亮芯片市場占有率37%,我國已經(jīng)形成了從外延片生產(chǎn)、芯片制備、器件封裝到集成應(yīng)用的比較完整的研發(fā)體系,為我國未來半導(dǎo)體普通白光照明產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,奠定了較好的基礎(chǔ)。2006年LED 產(chǎn)業(yè)繼續(xù)快速發(fā)展,大批