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(yī)藥工業(yè)設(shè)計院，山東 濟南 250013)

固定床間歇煤氣化工藝是目前國內(nèi)合成氨和甲醇等小氮肥企業(yè)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(zhì)量好、運行簡單穩(wěn)定等優(yōu)點，但是在能耗，發(fā)氣量，環(huán)保等方面多遭詬病，如果對其加以富氧煤氣化改造，達(dá)到節(jié)能降耗，增加發(fā)氣量，提高煤氣品質(zhì)，對現(xiàn)有的合成氨等小氮肥企業(yè)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(jìn)入自動加焦機，再由造氣爐爐口加煤至爐內(nèi)。在操作上共分吹風(fēng)、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(tǒng)固定床間歇氣化工藝基礎(chǔ)上的改進(jìn)，操作階段為：

(1) 吹風(fēng)階段：來自鼓風(fēng)機的空氣與氧氣經(jīng)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(nèi)。生成的吹風(fēng)氣經(jīng)除塵器除去灰塵后，經(jīng)總管送至吹風(fēng)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(jīng)與灼熱的燃燒層反應(yīng)后，生成的煤氣由造氣爐頂部引出，經(jīng)除塵器除去灰塵，進(jìn)入聯(lián)合廢鍋換熱后進(jìn)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(xué)反應(yīng)為：C+H2O=CO+H2

(3)下吹制氣階段：過熱蒸汽自爐頂送入，經(jīng)與灼熱氣化層反應(yīng)后，氣化層下移爐溫繼續(xù)下降，生成的水煤氣由爐底引出。下行煤氣經(jīng)聯(lián)合廢鍋回收熱量后，進(jìn)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(xiàn)象發(fā)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(tǒng)中的煤氣至氣柜，增氧預(yù)熱，縮短下一循環(huán)的吹風(fēng)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(tǒng)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(shè)備和操作程序不作大的改變，不影響正常生產(chǎn)，時間短，見效快；生產(chǎn)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(fēng)時間可以增加制氣強度；減少吹風(fēng)量，可以節(jié)電(風(fēng)機是主要耗電設(shè)備)；提高蒸汽分解率和CO/CO2比可以達(dá)到節(jié)煤的目的，煤的節(jié)約相當(dāng)于減少CO2的排放，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3 企業(yè)技改后生產(chǎn)效果

唐山某化工企業(yè)現(xiàn)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(shù)人員，對原有固定床間歇氣化工藝進(jìn)行改良,消耗純氧約55Nm3/tNH3。

原造氣工段主要生產(chǎn)裝置：造氣爐，￠2800mm四臺；空氣鼓風(fēng)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(fēng)量對比

表4 技改前后生產(chǎn)能力對比表

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

4 小結(jié)

利用廠區(qū)富余氧氣對固定床間歇制氣工藝進(jìn)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(yè)的生產(chǎn)成本，提高單爐發(fā)氣量，顯著減少二氧化碳的排放。在煤價不斷上漲，國家嚴(yán)控CO2排放，同時政府又有鼓勵節(jié)能降耗政策的形勢下，采用固定床間歇富氧氣化技術(shù)既有利于企業(yè)，更有功于社會和環(huán)境。同時筆者認(rèn)為，近年來PSA變壓吸附等制氧技術(shù)的迅猛發(fā)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(qū)沒有富裕氧氣，也能對固定床間歇制氣工藝進(jìn)行有效的改良。

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

[2] 姜小毛.貴州美豐建設(shè)型煤富氧連續(xù)氣化工程[N].農(nóng)資導(dǎo)報,2008-5-16(B02) .

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