【正文】 滿足不同的煤氣用途的需要。這是一項(xiàng)有意義的研究課題。在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用與研究中，國(guó)外報(bào)道的資料較少，國(guó)內(nèi)近幾年研究的進(jìn)展較快。國(guó)外的研究主要限于用純CO2和純O2作氣化劑與焦炭生產(chǎn)高純CO氣體，供作生產(chǎn)碳一化工產(chǎn)品及其衍生物。據(jù)報(bào)道的有：美國(guó)專(zhuān)利，BEYER公司CO氣化爐生產(chǎn)工藝，用純氧和CO2的混合氣與焦炭進(jìn)行氣化，液態(tài)排渣。只有專(zhuān)利報(bào)道，未見(jiàn)到生產(chǎn)裝置報(bào)道。日本日特專(zhuān)利報(bào)道，日本鋼管株式會(huì)社高純度CO制備技術(shù)，也是用純氧和CO 2混合氣與焦炭進(jìn)行反應(yīng)氣化，液態(tài)排渣，為了排渣順利，加入助熔劑。Dravo公司在Wellman—Galusha氣化爐上，曾建有一套用純氧一CO2和焦炭制備CO的工業(yè)試驗(yàn)裝置，但尚未工業(yè)化應(yīng)用。國(guó)外某廠有過(guò)用CO2代替部分水蒸氣作氣化劑的報(bào)道。據(jù)稱，在不破壞爐內(nèi)正常氣化的情況下，可節(jié)約水蒸氣40％左右，同時(shí)煤氣產(chǎn)率提高，可節(jié)煤18％左右。 國(guó)內(nèi)的技術(shù)研究與應(yīng)用國(guó)內(nèi)各界對(duì)二氧化碳做氣化劑的研究主要是從三個(gè)階段進(jìn)行的，起初在理論上對(duì)二氧化碳做富氧氣化的構(gòu)想、二氧化碳回收作重油造氣爐的部分氣化劑的構(gòu)想及至后來(lái)研究出新型高純度CO氣體生產(chǎn)技術(shù)，慢慢地開(kāi)始在各領(lǐng)域?qū)嵤?，具體如下所述： 二氧化碳富氧氣化的構(gòu)想1998年，湘江氮肥廠的黃元工程師從氣化理論和綜合計(jì)算上，定量淺析了CO2代替部分水蒸氣作氣化劑的可行性。主要基于以下考慮：湘江氮肥廠有一套年產(chǎn)3萬(wàn)t油頭的單醇生產(chǎn)裝置，由于油價(jià)高，擬將油頭改為煤頭，采用間歇煤氣爐上吹氣的后半部分和下吹氣的前半部分優(yōu)質(zhì)水煤氣供給單醇系統(tǒng)。但此法限制了煤氣爐使用富氧空氣，需多爐供氣，而且對(duì)合成氨、單醇兩系統(tǒng)用氣有交叉影響。若使用一般富氧氣化，煤氣中氮含量高達(dá)12％左右。提高氧含量，使N2含量達(dá)到要求，卻難以保證正常生產(chǎn)。于是，黃元工程師提出了氣化爐采用COO2和水蒸氣作氣化劑以改善煤氣組成的構(gòu)想。二氧化碳與煤氣爐中熾熱的碳的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，避免了氧濃度高，原料煤在氧化層過(guò)熱熔融，起到了與蒸氣在氧化層調(diào)節(jié)溫度相似的作用，同時(shí)減少了蒸氣消耗；CO2也是一種碳資源，CO2參與反應(yīng)可以降低煤耗。他從氣化理論(主要是熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué))分析認(rèn)為，CO2的加人，只要加人的量適當(dāng)，不但不會(huì)影響煤氣爐的正常生產(chǎn)，而且還有利于煤氣爐的生產(chǎn)。并給出了采用綜合計(jì)算法、利用空氣富氧氣化和間歇煤氣爐的一些實(shí)際數(shù)據(jù)，進(jìn)行物料和熱量平衡的結(jié)果，見(jiàn)表1。氣化劑用量：純氧2800m3／h；CO21160m3／h；蒸氣5500kg／h；煤氣產(chǎn)量625kmol／h；％表1煤氣組成（%）CO2H2COCH4O2可以看出，煤氣成分中，CO、CO2含量較高，但可通過(guò)變換，脫碳來(lái)調(diào)節(jié)。由于N2的消除，大幅度降低了甲醇合成的弛放氣量，也適合作單醇的生產(chǎn)用氣。 二氧化碳回收作重油造氣爐的部分氣化劑回收CO2作重油造氣爐的部分氣化劑是北京化工四廠設(shè)想的一項(xiàng)技術(shù)。該廠有一造氣裝置的PSA單元產(chǎn)生一股穩(wěn)定的放空二氧化碳?xì)饬?，其流量約2500m3／h左右，含CO 275％ 、含H2：25％ ，且成分穩(wěn)定。技術(shù)人員設(shè)想將該氣體返回用作氣化爐的部分氣化劑。重油氧化造氣是指重油和氣化劑氧氣進(jìn)行部分燃燒，由于反應(yīng)放出熱量，使部分碳?xì)浠衔锇l(fā)生熱裂化以及裂化產(chǎn)物的重組反應(yīng)，最終獲得以H2和CO為主體的合成氣。在氧氣中加入CO 2后，增加了C元素和O元素。由于c元素的增加，可節(jié)省重油消耗；由于O元素的增加，進(jìn)料的氧氣量會(huì)下降。技術(shù)人員通過(guò)計(jì)算得出：在生產(chǎn)同樣合成氣的情況下，加人CO2后，可提高產(chǎn)氣量約8％，節(jié)省氧氣量約6％。整個(gè)回收工藝每年可節(jié)省重油約3000t，僅原料費(fèi)用每年可降低450萬(wàn)元。 新型高純度CO氣體生產(chǎn)技術(shù)在氣化爐中用純O2和純CO2作氣化劑與焦炭反應(yīng)，可以生產(chǎn)高純度的CO。最近幾年此項(xiàng)研究在國(guó)內(nèi)比較活躍。在此項(xiàng)技術(shù)中，CO2除參加反應(yīng)外，還起到熱載體的作用和調(diào)節(jié)溫度的作用，它可以控制燃燒層最高溫度在原料焦炭的灰軟化溫度以下，防止灰渣結(jié)塊。所使用的氧氣純度大于99％ ，CO2的純度大于98．5％。2種氣體經(jīng)比例調(diào)節(jié)進(jìn)人混合器，通過(guò)爐篦均勻分布到爐內(nèi)，與焦炭發(fā)生反應(yīng)。煤氣中CO達(dá)70％左右，經(jīng)提純后獲得94％～96％的高純CO產(chǎn)品氣。該技術(shù)是全國(guó)煤化工設(shè)計(jì)技術(shù)中心協(xié)同濟(jì)南石化集團(tuán)有限公司共同開(kāi)發(fā)的。據(jù)介紹，該工藝也可采用水蒸氣、O2和CO2作氣化劑，以煤為原料生產(chǎn)富含CO的煤氣，滿足各種工藝需要。該技術(shù)已在浙江江山化工股份有限公司、赤天化、四川維尼綸廠、新沂農(nóng)藥廠等十余家單位應(yīng)用，涉及醫(yī)藥、農(nóng)藥甲醇、DMF、醋酸及醋酐等羰基合成領(lǐng)域。用CO2或替代部分水蒸氣作氣化劑或作輸送氣，國(guó)內(nèi)的研究有一定進(jìn)展。煤炭科學(xué)研究總院青年科學(xué)基金已批準(zhǔn)立項(xiàng)開(kāi)展對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究從煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，使用加壓氣化技術(shù)是必然的。對(duì)加壓固定床Lurgi氣化技術(shù)，使用水蒸氣和純氧作氣化劑，如果借鑒前面介紹的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，用CO2替代部分水蒸氣作氣化劑，可減少水蒸氣用量，增加煤氣中CO含量，這對(duì)于羰基合成有利。如所產(chǎn)富含CO的煤氣與富含H2的焦?fàn)t煤氣、或與氯堿工業(yè)產(chǎn)生的大量含氫氣體反應(yīng)，生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。而對(duì)于Shell和GSP這樣的干煤粉氣流床氣化技術(shù)，目前采用高壓氮?dú)鈱⒚悍圯斔椭翚饣癄t，這樣增加了煤氣中氮?dú)夂浚档土擞行獬煞諬2+CO的含量，也降低了煤氣熱值，無(wú)論是化工合成(除合成氨外)，還是作燃料氣均不利。若采用CO2作為輸送煤粉的介質(zhì)，則可以大大減少煤氣中的氮?dú)夂?，并改善煤氣的組成。由于利用了CO2，減少了溫室氣體的排放，對(duì)改善大氣環(huán)境有利；同時(shí)，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源再利用及清潔生產(chǎn)原則。、成熟情況及先進(jìn)性的評(píng)價(jià)本技術(shù)屬于股份公司消化吸收并創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，2006年1月25日授權(quán)公告的《一種流化床CO氣化爐的氣化工藝方法及其裝置》專(zhuān)利公開(kāi)了一種用O2+CO2或空氣+CO2為氣化劑的流化床CO氣化爐的氣化工藝方法及其裝置。整個(gè)制氣過(guò)程分供空氣燃燒和供CO2氣化兩個(gè)階段，兩階段循環(huán)交替，燃燒階段與氣化階段的時(shí)間分配為4：6，以水分和揮發(fā)份高的煤種為原料時(shí)，采取在燃燒階段加煤，使煤在燃燒階段除掉水分、揮發(fā)分而成為焦炭。該方法只是簡(jiǎn)要介紹了空氣和CO2兩個(gè)階段相互轉(zhuǎn)換操作的方法，并未提供如何供CO2。結(jié)合以上所述，此技術(shù)在理論上已經(jīng)得到證明可行，但在實(shí)際運(yùn)用中卻很少見(jiàn)到。目前全國(guó)各地化工廠制氣技術(shù)均有所不同，而二氧化碳的氣化劑利用卻必須與自身的造氣工藝技術(shù)相結(jié)合。針對(duì)YH型粉煤成型連續(xù)氣化爐生產(chǎn)特點(diǎn)，技術(shù)人員使用CO2做為氣化劑進(jìn)行一系列中小規(guī)模的工業(yè)化試驗(yàn)，基本達(dá)到了預(yù)期效果，并掌握了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)。有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，為了使該技術(shù)得到工業(yè)化推廣，擬在現(xiàn)有生產(chǎn)裝置上進(jìn)行運(yùn)用。一方面，從人類(lèi)自身生存、發(fā)展的需求以及受?chē)?guó)際大環(huán)境的影響，國(guó)家對(duì)節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目十分支持，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部等各部委均有相關(guān)推進(jìn)措施，依托各類(lèi)工業(yè)企業(yè)、省市紛紛建立起多元化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)工業(yè)園及循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)城市。另一方面，國(guó)際社會(huì)對(duì)二氧化碳等溫室氣體的減排工作早已付之于行動(dòng)，實(shí)行CDM項(xiàng)目，在發(fā)展中國(guó)家購(gòu)買(mǎi)二氧化碳減排指標(biāo)；國(guó)家對(duì)此類(lèi)CDM項(xiàng)目持鼓勵(lì)、支持態(tài)度。因此本項(xiàng)目即可解決本公司生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)CO氣體的需求，又可以對(duì)廢氣CO2回收再利用，響應(yīng)國(guó)家和國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)提出的倡議，為人類(lèi)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展承擔(dān)企業(yè)應(yīng)有的責(zé)任。該技術(shù)的具有較好的推廣應(yīng)用前景。在二氧化碳做氣化劑清潔生產(chǎn)示范工程基礎(chǔ)上，我公司項(xiàng)目的改造對(duì)煤化工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)體系，進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了原料替代/源頭減量/資源深度利用和二氧化碳零排放，大幅度提高了資源和能源利用率，為煤化工行業(yè)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化建設(shè)提供了科學(xué)與工程支撐,該項(xiàng)目的投入示范運(yùn)行，成為我國(guó)氮肥行業(yè)標(biāo)志性的清潔生產(chǎn)技術(shù)平臺(tái)之一。該項(xiàng)目建成后，化工股份公司的工藝廢氣CO2將全部回收利用；可綜合利用CO2廢氣5000萬(wàn)m3/年,為工業(yè)園區(qū)空氣質(zhì)量改善做出貢獻(xiàn)，同時(shí)也可為企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造有利條件，對(duì)宜昌市的企業(yè)乃至全國(guó)同行業(yè)，在環(huán)保治污和廢棄資源綜合利用方面起到示范和帶動(dòng)作用。合成氨系統(tǒng)清潔生產(chǎn)改造也分為兩子項(xiàng)目，分別為三廢混然爐技術(shù)改造及脫碳閃蒸氣提氫改造，現(xiàn)將兩個(gè)子項(xiàng)目示范技術(shù)來(lái)源及示范效果分析如下：吹風(fēng)氣回收利用是合成氨、甲醇生產(chǎn)節(jié)能降耗的主要手段之一。國(guó)內(nèi)大多數(shù)合成氨生產(chǎn)企業(yè)、部分甲醇企業(yè)以及部分化工企業(yè)均是以無(wú)煙塊煤為原料，采用固定層煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)原料氣。固定層煤氣發(fā)生爐是采用空氣為氣化劑，在生產(chǎn)原料氣的同時(shí)有大量吹風(fēng)氣的產(chǎn)生，～，吹風(fēng)氣的成分如下：CO2：1315%、CO：69%、H2：13%、H2O：13%、CH4：%、N2：7078% 。造氣吹風(fēng)氣不僅含有大量的可燃?xì)怏w，排放溫度也較高，并且含有少量的污染物H2S或SOX。造氣工段不僅產(chǎn)生大量的吹風(fēng)氣，同時(shí)還有大量的具有一定熱值的廢灰、廢渣產(chǎn)生。如直接排放不僅是能源的浪費(fèi)，同時(shí)也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。三廢流化混燃爐是將合成氨、甲醇企業(yè)在固定床造氣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的吹風(fēng)氣、造氣爐渣、除塵器細(xì)灰等，摻入部分煤矸石、煙煤和無(wú)煙煤末，在三廢流化混燃爐內(nèi)燃燒而制取高位熱能蒸汽的裝置。產(chǎn)出的中溫中壓蒸汽經(jīng)抽背式蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，抽出一定壓力等級(jí)的蒸汽供系統(tǒng)使用，背壓后的低壓