化学工业第二设计院 辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目
Second Design institute of Chemical Industry 可行性研究报告
辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目
可行性研究报告工艺技术方案
化学工业第二设计院 辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目
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4 工艺技术选择及技术来源
4.1 工艺技术选择
本项目是利用锡林浩特丰富的煤炭资源，建设公称能力为1200万Nm3/d合成天然气装置。
主要工艺技术采用： ? 碎煤加压气化
? 粗煤气耐油耐硫变换、冷却 ? 低温甲醇洗净化 ? 低压蒸汽吸收制冷 ? Claus—Scot硫回收工艺 ? 甲烷化
? 废水综合利用、残液焚烧工艺 4.1.1 煤气化工艺技术选择
煤气化工艺有十几种，在工业上大量采用的也就是几种，可分为固定床、流化床、气流床三种类型。煤气化工艺选择原则是：（1）根据煤质选择相适应的煤气化工艺。（2）根据煤气加工的产品及用途选择煤气化工艺。（3）装置规模的大型化。本项目采用锡林浩特高水份褐煤。收到基水份34.1%（Mar），低位热值14.4MJ/kg煤（ar）。灰熔点1200℃-1250℃。气化生成的煤气加工成1200万Nm3/d合成天然气。依据上述三个原则，由于煤含水分高，不可能制出符合德士古所
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要求的水煤浆浓度60%以上，流化床气化工艺比较适应年青褐煤气化，但气化压力＜1Mpa，飞灰太多且含碳高，碳转化率、气化效率较低，在装置大型化方面还存在一定问题，BGL固定床液态排渣压力气化，虽然较好适应高水份褐煤气化，且有蒸汽消耗低，煤气中甲烷含量高的特点，但技术还不成熟。因此大唐国际阜新煤制天然气项目可供选择的气化工艺有GSP、Shell干粉煤、液态排渣气流床压力气化，Lurgi碎煤固定床干法排灰压力气化。为此对三种气化工艺进行详细的比较如下：
GSP、Shell、Lurgi三种气化工艺比较
名称 GSP （1）褐煤→无烟煤全部煤种，石油焦、油渣、生物质；（2）粒径250μm～500μm含水2%干粉煤（褐煤8%）；（3）灰熔融性温度＜1500℃；（4）灰分1%～20% 1450～1550 4.0 Shell Lurgi 原料要求 （1）褐煤→无烟煤全部除主焦煤外全部煤煤种；（2）90%＜100目种，5-50mm碎煤，含含水2%干粉煤（褐煤水35%以下，灰25%8%）；（3）灰熔融性温度以下， ＜1500℃；（4）灰分8%～灰熔点≥1200℃ 20% 1450～1550 4.0 取决煤灰熔点，在DT-ST间操作 3.0-4.0 粒状煤供料，固体物料和气化剂逆流接触，煤通过锁斗加入到气化炉，通过灰锁斗将灰排出炉外，气化炉由承压外壳、水夹套、转动炉篦组成，炉内物料明显分为干燥、干馏、煤气化洗涤除焦油/尘后进入废锅。材质为碳钢 φ内=4000 H=11000 气化温度/℃ 气化压力/Mpa 干粉煤供料，顶部单喷嘴，承压外壳内有水冷气化工艺特点 壁，激冷流程，由水冷壁回收少量蒸汽，除喷嘴外材质全为碳钢 干粉煤供料，下部多喷嘴对喷，承压外壳内有水冷壁，废锅流程，充分回收废热产蒸汽，材质碳钢、合金钢、不锈钢 投煤2000t/d，单台气化炉尺
φ内=3500 H-17000 φ内=4600 （投煤2300t/d） 化学工业第二设计院 辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目
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干式过滤+洗涤 洗涤 40 180～185 装置占地：9000 m2 2建筑物 装置占地：9000m高约高约85m～90m（气化部40m （不包括变换） 55m（气化部分） 分） 标煤消耗（包括焦油等副产（包括干燥）34.2 （包括干燥）34.2 t/106KJ 品）33 氧耗Nm3/106KJ29 29 10（包括焦油热值） （99.6%） 蒸汽消耗kg/106KJ （包括造气变0 -3.6 0 换副产的中低压蒸汽） 电耗KW/106KJ 3.6 5.8 0.3 99（包括焦油等副产碳转化率% 99 99 品） 80（包括焦油等副产冷气效率% 80 80 品） 90（包括焦油等副产气化热效率% 90 96 品） 投资 万元 1200×104Nm3/d 天然气 967000（其中空分522000） 1272000（其中空分522000） 480000（其中空分184000） 寸/mm 耐火砖或水冷壁寿命/a 喷嘴寿命 气化炉台数 冷激室或废锅尺寸/mm 除尘冷却方式 去变换温度/℃ H=31640 20 10a，前端部分1a 16 冷激室φ内=3500 分离+洗涤 220 20 1a～1.5a 16 约为2500 投煤量800-1000t/d 46 由上表可知：
（1） 三种煤气化工艺在消耗指标上，消耗高水份原料煤基本一样，
差别最大的是氧气消耗，Shell、GSP气化是Lurgi气化的2.9倍。
电：Shell是Lurgi气化的19倍，GSP是Lurgi气化的12倍。 蒸汽：GSP、Lurgi比Shell每106KJ多消耗3.5kg。
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（2） 包括焦油等副产品在内，三种气化工艺的碳转化率、气化效率、
气化热效率基本一样。
（3） 三种煤气化投资相差很大。Shell投资是Lurgi的2.6倍，GSP
是Lurgi的2倍。造成投资大的主要原因除气化装置外，空分装置影响更大。
煤气化、空分比较结果还不能代表全部工艺的比较结果，对于以煤原料生产合成天然气，Lurgi煤气化生产煤气中按热值分布，焦油约占煤总热值的10%，甲烷热值约占煤气总热值30%。H2、CO约占60%。因此采用Lurgi煤气化工艺合成天然气比Shell、GSP煤气化工艺，变换、低温甲醇洗净化装置、甲烷化装置处理量大大减少，消耗、投资大大降低。 综上所述煤气化推荐选Lurgi煤气化。 4.1.2 粗煤气变换：
由于粗煤气中含硫、含焦油等杂质，因此只能选择耐硫耐油催化剂进行CO变换，使煤气中H2/CO=3.1～3.3。 4.1.3 煤气净化工艺技术的选择
众所周知，碎煤加压气化由于逆流气化过程，煤气出炉温度低，粗煤气成分复杂，其气体组分包括CO、H2、CO2、CH4、H2S、有机硫、C2H4、C2H6、C3H8、C4H10、HCN、N2、Ar以及焦油、脂肪酸、酚、氨、石脑油、油、灰尘等。在这些组分中除CO、H2、CH4有效组分和N2，Ar等惰性气体外，其余所有组分包括CO2和硫化物都是需要脱除的有害杂质，可见其净化任务的艰巨。纵观当今各种气体净化工艺，能担当