固定床间歇富氧煤气化技术应用体会

荣守朋，马 丹

(1.中海油石化工程有限公司，山东 济南 250010；2.山东省医药工业设计院，山东 济南 250013)

固定床间歇煤气化工艺是目前国内合成氨和甲醇等小氮肥企业制取原料气的主要工艺，较之于水煤浆、粉煤气化等加压煤气化工艺，有吨氨醇成本低，投资少、气体质量好、运行简单稳定等优点，但是在能耗，发气量，环保等方面多遭诟病，如果对其加以富氧煤气化改造，达到节能降耗，增加发气量，提高煤气品质，对现有的合成氨等小氮肥企业有重要意义[2]。

1 固定床间歇制气工艺与固定床富氧间歇制气工艺

1.1 固定床间歇煤气化工艺流程为

合格的原料煤由储运工段输送来的合格的煤炭由皮带送入料仓，由料仓底部进入自动加焦机，再由造气炉炉口加煤至炉内。在操作上共分吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净五个阶段程

1.2 固定床间歇富氧气化是在传统固定床间歇气化工艺基础上的改进，操作阶段为：

(1) 吹风阶段：来自鼓风机的空气与氧气经过混合器后(30%～55%氧气含量)，通入造气炉的底部，与燃烧层燃烧并放出大量的热量储存在碳层内。生成的吹风气经除尘器除去灰尘后，经总管送至吹风气回收工段。

(2) 上吹制气阶段：过热蒸汽与氧气混合后送入造气炉，经与灼热的燃烧层反应后，生成的煤气由造气炉顶部引出，经除尘器除去灰尘，进入联合废锅换热后进入洗涤塔除尘、冷却，由洗涤塔顶部引出送入气柜。由于增氧后炉膛温度较高，主要的化学反应为：C+H2O=CO+H2

(3)下吹制气阶段：过热蒸汽自炉顶送入，经与灼热气化层反应后，气化层下移炉温继续下降，生成的水煤气由炉底引出。下行煤气经联合废锅回收热量后，进入洗涤塔除尘、冷却，由塔顶引出至气柜。

(4) 二次上吹阶段：同上吹制气阶段，但不加入空气，其目的在于置换炉下部及管道中残存的煤气，防止爆炸现象发生。

(5) 空气吹净阶段：其操作程序同上吹制气阶段，但不用蒸汽而改用富氧空气以回收系统中的煤气至气柜，增氧预热，缩短下一循环的吹风时间。

固定床间歇富氧气化见图1。

图1 富氧间歇气化流程图(造气炉部分)

从流程图可以看出，富氧间歇制气工艺是对传统固定床间歇法煤气化工艺的一种改良，仅以合适浓度的氧气代替空气作为气化剂，对原造气设备和操作程序不作大的改变，不影响正常生产，时间短，见效快；生产管理方便，操作简单。

2 富氧间歇制气工艺的特点[1]

表1 富氧间歇制气工艺的特点

从表1可以看出，缩短吹风时间可以增加制气强度；减少吹风量，可以节电(风机是主要耗电设备)；提高蒸汽分解率和CO/CO2比可以达到节煤的目的，煤的节约相当于减少CO2的排放，达到节能降耗的目的。

3 企业技改后生产效果

唐山某化工企业现有一套空分装置，除供仪表用气、氮气之外，还剩余部分氧气(90%～95%,纯度)，为更好利用这部分氧气，公司决定组织技术人员，对原有固定床间歇气化工艺进行改良,消耗纯氧约55Nm3/tNH3。

原造气工段主要生产装置：造气炉，￠2800mm四台；空气鼓风机：D600(600Nm3/min)三台。运行效果分别列入表2～表4中。

表2 半水煤气成分比较 %

表3 技改前后吹风量对比

表4 技改前后生产能力对比表

从表1，表2中可以看出，技改后提高煤气品质；吹风气量由技改前4404.4 Nm3/t NH3；技改后2633.02 Nm3/t NH3，减少吹风气量1771.38 Nm3/t NH3，可明显减少吹风气对环境的污染，环保效益显著。从表3 中可以看出：合成氨产量由技改前6.84t NH3/h；技改后7.65t NH3/h节省煤量>170kg/ tNH3，节省蒸汽量160kg/t NH3，动力电耗未统计。降低原料煤消耗，节省蒸汽(等同降低成本)；可以短时间内提高氨醇的生产能力，降低污染物排放量，全面提高企业的市场竞争力。

4 小结

利用厂区富余氧气对固定床间歇制气工艺进行有效改良，等于在几乎不增加投资的情况下，有效的减少煤炭消耗，降低小氮肥企业的生产成本，提高单炉发气量，显著减少二氧化碳的排放。在煤价不断上涨，国家严控CO2排放，同时政府又有鼓励节能降耗政策的形势下，采用固定床间歇富氧气化技术既有利于企业，更有功于社会和环境。同时笔者认为，近年来PSA变压吸附等制氧技术的迅猛发展，使制氧装置投资下降，成本降低，运行费用低廉，很好的解决氧气来源问题[2]，即使厂区没有富裕氧气，也能对固定床间歇制气工艺进行有效的改良。

[1] 李永恒.富氧连续/空气间歇增氧气化技术应用调查气化技术[J].氮肥技术，2012,33(6):18-21,32.

[2] 姜小毛.贵州美丰建设型煤富氧连续气化工程[N].农资导报,2008-5-16(B02) .

[3] 顾飞龙.变压吸附空气分离技术的开发与应用[J].化工装备技术.1999(1):47-51.