固定床間歇富氧煤氣化技術應用體會

榮守朋，馬 丹

(1.中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250010；2.山東省醫藥工業設計院，山東 濟南 250013)

固定床間歇煤氣化工藝是目前國內合成氨和甲醇等小氮肥企業制取原料氣的主要工藝，較之于水煤漿、粉煤氣化等加壓煤氣化工藝，有噸氨醇成本低，投資少、氣體質量好、運行簡單穩定等優點，但是在能耗，發氣量，環保等方面多遭詬病，如果對其加以富氧煤氣化改造，達到節能降耗，增加發氣量，提高煤氣品質，對現有的合成氨等小氮肥企業有重要意義[2]。

1 固定床間歇制氣工藝與固定床富氧間歇制氣工藝

1.1 固定床間歇煤氣化工藝流程為

合格的原料煤由儲運工段輸送來的合格的煤炭由皮帶送入料倉，由料倉底部進入自動加焦機，再由造氣爐爐口加煤至爐內。在操作上共分吹風、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹、空氣吹凈五個階段程

1.2 固定床間歇富氧氣化是在傳統固定床間歇氣化工藝基礎上的改進，操作階段為：

(1) 吹風階段：來自鼓風機的空氣與氧氣經過混合器后(30%～55%氧氣含量)，通入造氣爐的底部，與燃燒層燃燒并放出大量的熱量儲存在碳層內。生成的吹風氣經除塵器除去灰塵后，經總管送至吹風氣回收工段。

(2) 上吹制氣階段：過熱蒸汽與氧氣混合后送入造氣爐，經與灼熱的燃燒層反應后，生成的煤氣由造氣爐頂部引出，經除塵器除去灰塵，進入聯合廢鍋換熱后進入洗滌塔除塵、冷卻，由洗滌塔頂部引出送入氣柜。由于增氧后爐膛溫度較高，主要的化學反應為：C+H2O=CO+H2

(3)下吹制氣階段：過熱蒸汽自爐頂送入，經與灼熱氣化層反應后，氣化層下移爐溫繼續下降，生成的水煤氣由爐底引出。下行煤氣經聯合廢鍋回收熱量后，進入洗滌塔除塵、冷卻，由塔頂引出至氣柜。

(4) 二次上吹階段：同上吹制氣階段，但不加入空氣，其目的在于置換爐下部及管道中殘存的煤氣，防止爆炸現象發生。

(5) 空氣吹凈階段：其操作程序同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用富氧空氣以回收系統中的煤氣至氣柜，增氧預熱，縮短下一循環的吹風時間。

固定床間歇富氧氣化見圖1。

圖1 富氧間歇氣化流程圖(造氣爐部分)

從流程圖可以看出，富氧間歇制氣工藝是對傳統固定床間歇法煤氣化工藝的一種改良，僅以合適濃度的氧氣代替空氣作為氣化劑，對原造氣設備和操作程序不作大的改變，不影響正常生產，時間短，見效快；生產管理方便，操作簡單。

2 富氧間歇制氣工藝的特點[1]

表1 富氧間歇制氣工藝的特點

從表1可以看出，縮短吹風時間可以增加制氣強度；減少吹風量，可以節電(風機是主要耗電設備)；提高蒸汽分解率和CO/CO2比可以達到節煤的目的，煤的節約相當于減少CO2的排放，達到節能降耗的目的。

3 企業技改后生產效果

唐山某化工企業現有一套空分裝置，除供儀表用氣、氮氣之外，還剩余部分氧氣(90%～95%,純度)，為更好利用這部分氧氣，公司決定組織技術人員，對原有固定床間歇氣化工藝進行改良,消耗純氧約55Nm3/tNH3。

原造氣工段主要生產裝置：造氣爐，￠2800mm四臺；空氣鼓風機：D600(600Nm3/min)三臺。運行效果分別列入表2～表4中。

表2 半水煤氣成分比較 %

表3 技改前后吹風量對比

表4 技改前后生產能力對比表

從表1，表2中可以看出，技改后提高煤氣品質；吹風氣量由技改前4404.4 Nm3/t NH3；技改后2633.02 Nm3/t NH3，減少吹風氣量1771.38 Nm3/t NH3，可明顯減少吹風氣對環境的污染，環保效益顯著。從表3 中可以看出：合成氨產量由技改前6.84t NH3/h；技改后7.65t NH3/h節省煤量>170kg/ tNH3，節省蒸汽量160kg/t NH3，動力電耗未統計。降低原料煤消耗，節省蒸汽(等同降低成本)；可以短時間內提高氨醇的生產能力，降低污染物排放量，全面提高企業的市場競爭力。

4 小結

利用廠區富余氧氣對固定床間歇制氣工藝進行有效改良，等于在幾乎不增加投資的情況下，有效的減少煤炭消耗，降低小氮肥企業的生產成本，提高單爐發氣量，顯著減少二氧化碳的排放。在煤價不斷上漲，國家嚴控CO2排放，同時政府又有鼓勵節能降耗政策的形勢下，采用固定床間歇富氧氣化技術既有利于企業，更有功于社會和環境。同時筆者認為，近年來PSA變壓吸附等制氧技術的迅猛發展，使制氧裝置投資下降，成本降低，運行費用低廉，很好的解決氧氣來源問題[2]，即使廠區沒有富裕氧氣，也能對固定床間歇制氣工藝進行有效的改良。

[1] 李永恒.富氧連續/空氣間歇增氧氣化技術應用調查氣化技術[J].氮肥技術，2012,33(6):18-21,32.

[2] 姜小毛.貴州美豐建設型煤富氧連續氣化工程[N].農資導報,2008-5-16(B02) .

[3] 顧飛龍.變壓吸附空氣分離技術的開發與應用[J].化工裝備技術.1999(1):47-51.