【正文】 ③ 北京盈德清大水煤漿水冷壁加壓氣化技術(shù)簡(jiǎn)介 清華大學(xué)水煤漿水冷壁氣化工藝由清華大學(xué)（ Tsinghua University，TU）和北京盈德清大有限責(zé)任公司開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣化工藝，利用氧氣（空氣或者富氧）對(duì)含碳物質(zhì)進(jìn)行部分氧化來生產(chǎn)粗合成氣（主要成分為一氧化碳和氫氣）的過程。 30 因高溫氣化，氣體中甲烷含量很低（ CH4≤ %），無(wú)焦油。 而且氣流床氣化爐是加壓操作，單爐生產(chǎn)量大，是同直徑固定床氣化爐的幾倍到十幾倍。 從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為 28 兩段，從第二段氬塔底部抽取的液體經(jīng)液體泵送入第一段頂 部作為回流液，經(jīng)粗氬塔精餾得到 ?Ar， 2ppmO2的工藝氬氣，送入精氬塔中部，經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純液氬 (? Ar,≤ 2ppm O2, ≤3ppm N2)，送入液氬貯槽。在那里原料空氣中的水分、 CO CO、C2H氮氧化物等不純物質(zhì)被分子篩吸附。在不同條件和不同產(chǎn)量要求下，該工藝能優(yōu)化裝置的運(yùn)行狀況，在設(shè)置產(chǎn)量的情況下能自動(dòng)調(diào)節(jié)致使各單元始終在最佳和最經(jīng)濟(jì)點(diǎn)運(yùn)行，以達(dá)到節(jié)能的目的。由于濟(jì)寧市煤礦煤暫無(wú)煤種分析數(shù)據(jù)，故暫按神華一號(hào)煤計(jì)算 原料煤的規(guī)格 : 表 1：煤質(zhì)工業(yè)分析 序號(hào) 成分 符號(hào) 單位 煤種 1 固定碳 FC ar % 2 揮發(fā)份 Var % 3 水份 Mar % 4 灰份 Aar % 5 低端熱值 Qat,p kcal/kg 5600 表 2：煤質(zhì)元素分析 24 序號(hào) 成分 符號(hào) 單位 煤種 1 碳 Car % 2 氫 Har % 3 氧 Oar % 4 氮 Nar % 5 硫 Sar % 表 3：水煤漿濃度和灰熔點(diǎn)數(shù)據(jù)表 序號(hào) 成分 單位 設(shè)計(jì)煤種 1 水煤漿濃度 % 60 2 灰熔點(diǎn) ℃ 1170 本可研重點(diǎn)研究的內(nèi)容 本 項(xiàng)目 從生產(chǎn)的產(chǎn)品來看主要 分 為四 部分，第一部分為合成氨， 包括： 空分、煤氣化爐、低溫甲醇洗、液氮洗等 、 合成氣體壓縮機(jī)、氨壓縮機(jī)、低壓氨合成（ ）、聯(lián)醇 生產(chǎn) 等 ； 第 二 部分為尿素裝置 ，包括：二氧化碳?jí)嚎s機(jī)、 尿素 （即尿素合成）框架、造粒、包裝儲(chǔ)運(yùn)等 ；第 三 部分 為 硝基復(fù)肥，分為硝酸裝置、硝酸磷肥裝置、高塔硝基復(fù)合肥裝置、噴漿硝基復(fù)合肥裝置；第 四 部分為精細(xì)化工部分，分為液體二氧化碳裝置、甲醛裝置、烏洛托品裝置、甲縮醛裝置等 。 ● 硝基復(fù)肥 : 每年 60 萬(wàn)噸。 副產(chǎn)品液氧、液氮、液氬、二氧化碳、石膏粉等外銷 。它是國(guó)際上先進(jìn)的、應(yīng)用較廣的合成氣精制工藝，安全、穩(wěn)定、無(wú)污染、無(wú)耗氫問題。水煤漿水冷壁氣化技術(shù)屬 氣流床氣化 工藝，是目前最 先進(jìn)的第三代煤氣化技術(shù)，已經(jīng)有許多工業(yè)化業(yè)績(jī)。 因此，本項(xiàng)目的建設(shè)是符合國(guó)家和地方政府的產(chǎn)業(yè)政策和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的，對(duì)穩(wěn)定當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)園區(qū)的健康發(fā)展、提高相關(guān)企業(yè)的市場(chǎng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益，顯得非常必要且具有重要意義。 3) 符合國(guó)家能源、環(huán)保及產(chǎn)業(yè)政策 國(guó)家在發(fā)展煤化工的過程中特別強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)。 XXXX 化工有限公司根據(jù)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整需要，在充分考 慮山東濟(jì)寧附近的煤炭、水資源條件，以及國(guó)內(nèi)、國(guó)際能源市場(chǎng)環(huán)境的具體情況后，結(jié)合自身所擁有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，綜合考慮建設(shè)規(guī)模的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性等多方面因素，擬采用當(dāng)代先進(jìn)的煤炭潔凈氣化技術(shù)生產(chǎn)合成氣，以滿足 30 萬(wàn)噸 /年尿素 15 萬(wàn)噸 /年 硝酸 60萬(wàn)噸 /年 硝基復(fù)肥和精細(xì)化工產(chǎn)品以及其它企業(yè)用戶對(duì)氮?dú)?、二氧化碳等工業(yè)氣體的需求。 二是放寬出口。為此，未來的尿素市場(chǎng)前景較為廣闊。 氮肥是中國(guó)農(nóng)業(yè)消費(fèi)最多的一種化肥，我國(guó)氮肥種類主要包括尿素、硝 銨、碳銨、硫銨等品種，其中尿素是主要品種，占中國(guó)氮肥總消費(fèi)量的 60％以上，而世界上大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的氮肥消費(fèi)基本全是尿素。根據(jù)濟(jì)寧市 “ 危險(xiǎn)化學(xué)品 ” 生產(chǎn)企業(yè) “ 退城進(jìn)園 ” 的要求，經(jīng)濟(jì)寧市、 XX縣政府以及濟(jì)寧市化工開發(fā)區(qū)等有關(guān)部門，與企業(yè)多次研討協(xié)調(diào)，濟(jì)寧市恒立化工有限公司和山東 XX 德華化工有限 公司從主城區(qū)搬遷至濟(jì)寧市化工開發(fā)區(qū)（濟(jì)寧 XX胡集）， 而本項(xiàng)目的建成將為這些化工廠提供液氨、甲醇、尿素、硝酸等產(chǎn)品，為 硝酸磷肥、高塔硝基復(fù)合肥、噴漿硝基復(fù)合肥 及 精細(xì)化工 的生產(chǎn)提供原料。 山東 XX 德華化工有限公司前身 ， 為始建于 1969 年的 XX 縣化肥廠， 20xx年改制后注冊(cè)成立，注冊(cè)資本金人民幣 4400 萬(wàn)元。公司現(xiàn)有員工 1120余人，其中各類技術(shù)人員 260人。 項(xiàng)目申報(bào)單位概況 公司名稱： XXXX化工有限公司 公司選址： 濟(jì)寧市化學(xué)工業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū) 建設(shè)地點(diǎn)： 山東省 XX 縣胡集鎮(zhèn) 項(xiàng)目名稱： 30 萬(wàn)噸尿素裝置退城進(jìn)園等量搬遷改造升級(jí)項(xiàng)目 生產(chǎn)規(guī)模 ：尿素 30 萬(wàn)噸 /年，硝酸 15 萬(wàn)噸 /年，硝基復(fù)肥 60 萬(wàn)噸 /年，烏洛托品 萬(wàn)噸 /年，液體二氧化碳 10 萬(wàn)噸 /年，甲醛16 萬(wàn)噸 /年，甲縮醛 5 萬(wàn)噸 /年。外排廢水、廢氣、廢渣達(dá)到國(guó)家和當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放的要 8 求，盡可能實(shí)現(xiàn)綜合利用與零排放的目標(biāo)。 （ 3） 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)文件發(fā)改工業(yè)〔 20xx〕 1350號(hào)《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于加強(qiáng)煤化工項(xiàng)目建設(shè)管理促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》。 （ 2） 工藝 技術(shù)先進(jìn)、適用、穩(wěn)妥可靠；以當(dāng)?shù)孛簽樵?；裝置運(yùn)行開工率高、操作和維修方便。 （ 7） 最大限度地減少建設(shè)投資，使項(xiàng)目取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。公司性質(zhì)為有限責(zé)任公司。 公司先后獲得 “ 全國(guó)質(zhì)量穩(wěn)定合格產(chǎn)品 ” 、 “ 消費(fèi)者滿意單位 ” 、“ 中國(guó)知名品牌重點(diǎn)保護(hù)單位 ” 、 “ 濟(jì)寧市安全生產(chǎn)先進(jìn)單位 ” 、 “ 濟(jì)寧市節(jié)能先進(jìn)集體 ” 等榮譽(yù)稱號(hào)。根據(jù) XX 縣發(fā)展規(guī)劃，也在實(shí)施 “ 退城進(jìn)園 ” 方案。 20xx年，全市實(shí)現(xiàn)現(xiàn)價(jià)生產(chǎn)總值（ GDP） 2820 億元，按可比價(jià)格計(jì)算增長(zhǎng) %，其 中第一產(chǎn)業(yè)增加值為 ；人均 GDP達(dá)到 33571元，增長(zhǎng) %；農(nóng)民人均純收入達(dá)到 8712元，增長(zhǎng) %。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)及環(huán)保要求的提高，尿素將不 再 14 局限于對(duì)農(nóng)用化肥使用，在建筑、木材加工行業(yè)所用的添加劑、膠粘劑方面的廣泛使用，逐漸成為新利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，膠粘劑的需求量較大。國(guó)內(nèi)尿素市場(chǎng)也比較火爆，尿素價(jià)格也一直處在上漲之中。由于國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格長(zhǎng)期在100 美元以上徘徊，使得國(guó)際市場(chǎng)上化肥價(jià)格越漲越高；另外，一些非洲國(guó)家連年糧 食減產(chǎn)，使得國(guó)際糧農(nóng)組織不得不加大對(duì)農(nóng)業(yè)的投入，這進(jìn)一步推高了尿素價(jià)格的上揚(yáng)。同時(shí)本項(xiàng)目是山東省采用大型化先進(jìn)氣化工藝的化肥生產(chǎn)裝置中，具有極強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、成本優(yōu)勢(shì)和規(guī)模優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力非常強(qiáng)。 4) 增加就業(yè)機(jī)會(huì)，改善投資環(huán)境 本項(xiàng)目除了生產(chǎn)合成氨、尿素、硝酸供應(yīng)企業(yè)外，還有液氧、液氮、液氬、二氧化碳等液體產(chǎn)品，這些都是重要的基礎(chǔ)化工原料，可用于冶金、化工、化肥、電子和電力等許多工業(yè)用戶，與這些產(chǎn)業(yè)相關(guān)性強(qiáng)、帶動(dòng)力大。 1) 資源節(jié)約、環(huán)境友好 由于本項(xiàng)目是以煤炭為原料，因此煤氣化所采用的技術(shù)，是工藝先進(jìn)性及煤炭能否被合理利用的因素。該技術(shù)凈化度高、溶劑損失 少、污染少。 20 氨合成采用卡薩利合成技術(shù) （或國(guó)內(nèi)外相同的先進(jìn)技術(shù)），軸徑向合成塔，系統(tǒng)阻力小、氨凈值高、技術(shù)先進(jìn)。 產(chǎn)品 規(guī)模 1）年操作 : 7200 小時(shí)。 ● 甲醛 : 每年 2*8 萬(wàn)噸。 配套公用 工程及辦公設(shè)施 、總供配電站和工序變電 站、循環(huán)水場(chǎng)、脫鹽水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、事故水系統(tǒng)、污水處理場(chǎng)、主控樓、化驗(yàn)室、備品倉(cāng)庫(kù)、原料和成品倉(cāng)庫(kù)、辦公樓 及綜合服務(wù) 等 按重點(diǎn)研究和論述的部份進(jìn)行，特別說明 。 原料空氣在過濾器中 除去了灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入空氣透平壓縮機(jī)壓縮，然后送入空氣冷卻塔進(jìn)行清洗和預(yù)冷?？諝饨?jīng)下塔初步精餾后，在下塔底部獲得富氧液空，在下塔頂部獲得純液氮。 氣流床氣化爐屬第三代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是最清潔，也是效率最高的煤氣化類型。 氣化爐熱量利用由激冷工藝制得含蒸汽量高的合成氣在變換工序不需再外加蒸汽。 碳轉(zhuǎn)化率高 最高可達(dá) 98%。 氣化爐水冷壁的冷卻水采用鍋爐給水，汽包中的水通過鍋爐水循環(huán)泵送入水冷壁系統(tǒng)和燒嘴冷卻水系統(tǒng)，通過水冷壁系統(tǒng)和燒嘴冷卻水系統(tǒng)的鍋爐水進(jìn)入汽包，在汽包中產(chǎn)生部分蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入全廠蒸汽管網(wǎng)，汽包給水由鍋爐的給 水母管進(jìn)行補(bǔ)充。使用氣化壓力在 ～ ， 氣化溫度在 1300～ 1400℃ ， CO+H2達(dá)到 80%。所以干粉氣， GSP 電耗最高。 水煤漿水冷壁氣化工藝是目前使用的先進(jìn)的煤氣化工藝中最成熟可靠，經(jīng)驗(yàn)最多，國(guó)產(chǎn)化最高的工藝，從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備制造、施工、投資等各方面綜合考慮均具有優(yōu)勢(shì)。出變換裝置的合成氣與熱回收的粗煤氣混合后，溫度降至 40℃左右進(jìn)入下一工序。 178。 本 項(xiàng)目選擇超優(yōu)克勞斯硫回收工藝 專利技術(shù)，因它有以下優(yōu)點(diǎn)：一是硫黃回收率高 ，可達(dá) 99%或 %以上水品。合成氣 /循環(huán)氣壓縮機(jī)是合成氨廠的關(guān)鍵設(shè)備，壓縮機(jī)可以采用離心壓縮機(jī)，也可以采用往復(fù)式壓縮機(jī)，其組合方案為： 178。 可以和合成氣壓縮機(jī)合并 178。 離心壓縮機(jī)方案 178。 合成氣：103731 178。 178。 11000(包括循環(huán)氣 ) 178。 全開無(wú)備用 178。 離心壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī)相比，具有下列特點(diǎn)： 178。 178。 40 178。 ～ 2400 178。 同步電機(jī)驅(qū)動(dòng) 178。 7000 178。 178。 1 178。 178。 合成氣壓縮機(jī) 178。 38 合成氣壓縮及氨合成 178。這兩種硫回收工藝的硫回收率低，只達(dá) 9495%，且尾氣需再處理，已很少使用。上述工藝雖然存在部分設(shè)備和工藝管道需要采用低溫鋼材，需要引進(jìn)歐洲或日本的材料，所以基建投資較高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是溶劑價(jià) 格便宜，消耗指標(biāo)和能耗均低于其它凈化工藝，在大型合成氨廠和甲醇生產(chǎn)廠中普遍采用。因此采用清華大學(xué)水煤漿水冷壁氣化專利技術(shù)較適宜。 三廢排放最多的是魯奇爐，廢氣排放點(diǎn)多，廢水排放量大，且其中污染物種類多，濃度高。這也是為什么近年來所建煤化工 34 裝置絕大多數(shù)采用水煤漿氣化與干粉氣化的主要原因之一。 （ 3） 氣流床氣化爐 的比較與選擇 氣流床氣化爐根據(jù)進(jìn)料形式的不同，可分為兩大類：一類是干煤粉（干法）進(jìn)料的氣化技術(shù)；一類是水煤漿（濕法）進(jìn)料的氣化技術(shù)。 ② 兗礦華東理工大學(xué)水煤漿加壓氣化技術(shù)簡(jiǎn)介 由兗礦集團(tuán)、華東理工大學(xué)、原化工部第一設(shè)計(jì)院等聯(lián)合開發(fā)的多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐技術(shù)， 20xx 年 7 月 30 日第一套中試裝置在兗 31 礦魯南化肥廠建成并一次投料成功、累計(jì)運(yùn)行 400 多個(gè)小時(shí)后，通過國(guó)家技術(shù)測(cè)定和鑒定。有效氣成分高， CO+H2≥ 80%。 這種氣化方法因?yàn)楣ぷ鳒囟雀?，采用液態(tài)排渣，因而煤種適應(yīng)性寬，幾乎電站鍋爐使用的煤種在 氣流床氣化爐中都可以使用， 使用氧氣可以使 氣化效率高 ，并可避免合成氣被氮?dú)庀♂?，合成氣的熱值也高于空? 29 氧化爐所產(chǎn)生的合成氣的熱值。在下塔頂部得到純液氮一部分直接抽取經(jīng)液氮泵加壓氣化后送出，另一部分經(jīng)過冷器過冷后分為兩股：一股直接送入的液氮貯槽，另一股經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后送入上塔頂部作為下流液體，在上塔頂部得到純氮?dú)饨?jīng)換熱器換熱后送出。出空冷塔的空氣進(jìn)入交替使用的分子篩吸附器。 采用先進(jìn)的大型全低壓、液氧泵、液氮泵內(nèi)壓縮工藝流程具有運(yùn)行連續(xù)、穩(wěn)定、安全、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)。 本項(xiàng)目采用原煤主要來源于濟(jì)寧市煤礦。 23 ●硝酸（ 100%）： 每年 15 萬(wàn)噸。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 尿素 30 萬(wàn)噸 /年，硝酸 15 萬(wàn)噸 /年，硝基復(fù)肥 60 萬(wàn)噸 /年，烏洛托品 萬(wàn)噸 /年，液體二氧化碳 10 萬(wàn)噸 /年，甲縮醛 5 萬(wàn)噸 /年 裝置主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下： 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總表 序號(hào) 項(xiàng) 目 單位 指標(biāo) 備 注 1 合成氨 噸 /年 300000 尿素 噸 /年 300000 硝酸（ 100%） 噸 /年 150000 硝基復(fù)肥 噸 /年 600000 液體二氧化碳 噸 /年 100000 烏洛托品 噸 /年 25000 甲醛 噸 /年 160000 甲縮醛 噸 /年 50000 21 序號(hào) 項(xiàng) 目 單位 指標(biāo) 備 注 2 計(jì)算資本金總投資 萬(wàn)元 按國(guó)發(fā) 1996(35)號(hào)文 3 總投資 (資金需求總量 ) 萬(wàn)元 按《方法與參數(shù)》 建設(shè)投資 萬(wàn)元 265806 建設(shè)期利息 萬(wàn)元 13706 流動(dòng)資金 萬(wàn)元 68541 年?duì)I業(yè)收入 萬(wàn)元 288317 4 年總成本及費(fèi)用 萬(wàn)元 247175 5 年銷售稅 萬(wàn)元 842 6 年銷售利潤(rùn) 萬(wàn)元 40301 7 年所得稅 萬(wàn)元 10075