【正文】 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。但此法限制了煤氣爐使用富氧空氣，需多爐供氣，而且對合成氨、單醇兩系統(tǒng)用氣有交叉影響。提高氧含量，使N2含量達(dá)到要求，卻難以保證正常生產(chǎn)。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。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，見表1。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。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。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。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)料的氧氣量會下降。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450萬元。最近幾年此項(xiàng)研究在國內(nèi)比較活躍。所使用的氧氣純度大于99％ ，CO2的純度大于98．5％。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。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。用CO2或替代部分水蒸氣作氣化劑或作輸送氣，國內(nèi)的研究有一定進(jìn)展。對加壓固定床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，這對于羰基合成有利。而對于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?，降低了有效氣成分H2+CO的含量，也降低了煤氣熱值，無論是化工合成(除合成氨外)，還是作燃料氣均不利。由于利用了CO2，減少了溫室氣體的排放，對改善大氣環(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。整個(gè)制氣過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。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)用中卻很少見到。針對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)。一方面，從人類自身生存、發(fā)展的需求以及受國際大環(huán)境的影響，國家對節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目十分支持，國家發(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。因此本項(xiàng)目即可解決本公司生產(chǎn)系統(tǒng)對CO氣體的需求，又可以對廢氣CO2回收再利用，響應(yīng)國家和國際社會對環(huán)境保護(hù)提出的倡議，為人類和社會的可持續(xù)發(fā)展承擔(dān)企業(yè)應(yīng)有的責(zé)任。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，成為我國氮肥行業(yè)標(biāo)志性的清潔生產(chǎn)技術(shù)平臺之一。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。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。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。第一、第二代吹風(fēng)氣回收利用裝置的缺點(diǎn)，第三代吹風(fēng)氣回收利用裝置——三廢混燃爐的誕生。第一代造氣吹風(fēng)氣回收裝置，其燃燒形式是上燃蓄熱式，爐內(nèi)排列了大量的西門子格子磚，利用高熱值合成氣燃燒蓄熱后，來燃燒低熱值的造氣吹風(fēng)氣，回收熱量、副產(chǎn)蒸汽，保護(hù)環(huán)境。第一、第二代造氣吹風(fēng)氣的回收是在高熱值點(diǎn)火氣（合成放空氣）足夠的前提下進(jìn)行，因而其回收率在95%左右。無論是第一代和第二代吹風(fēng)氣燃燒爐均需要點(diǎn)火氣源（合成放空氣），爐溫低于650℃時(shí)吹風(fēng)氣就不能維持燃燒而滅火，送入的吹風(fēng)氣極易發(fā)生爆炸。點(diǎn)火氣進(jìn)入燃燒爐在配風(fēng)閥來不及調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)生爆炸的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。和前兩代相比有了突破性的發(fā)展，設(shè)計(jì)更加合理，使用更加可靠安全。其造氣吹風(fēng)氣回收率可達(dá)100%。（1）基本原理三廢流化混燃爐運(yùn)用沸騰床的燃燒特性，借用循環(huán)流化床鍋爐的部分技術(shù)，采用了吹風(fēng)氣余熱鍋爐熱量回收的模式，使造氣產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢灰能夠達(dá)到同時(shí)混燃，解決了低熱值氣體單獨(dú)燃燒需大量點(diǎn)火氣和易滅火、易爆炸等問題。遂道式余熱鍋爐自前向后的依次為：水冷屏、噴水式蒸汽過熱器、鍋爐對流排管、省煤器、空氣預(yù)熱器、電除塵器、脫硫裝置、引風(fēng)機(jī)、煙囪。均采用鋼制外殼，內(nèi)部用高鋁磚、硅酸鋁制品、黏土輕質(zhì)磚、高強(qiáng)耐磨澆注料等砌筑。風(fēng)室除和來自空氣預(yù)熱器的風(fēng)管相連外，還裝有點(diǎn)火裝置。三廢爐中上部為吹風(fēng)氣的燃燒空間。為達(dá)到三廢混燃爐的綜合利用，生產(chǎn)系統(tǒng)的各種廢氣均可送入三廢流化混燃爐內(nèi)回收處理。燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入組合除塵器，旋風(fēng)筒是用1Cr25Ni20Si2耐熱鋼制作。（2）三廢混燃爐的主要優(yōu)點(diǎn)經(jīng)濟(jì)性：第一，三廢流化混燃爐回收造氣吹風(fēng)氣，在起始階段，是以煤為點(diǎn)火源，可少用或不用合成點(diǎn)火氣，即造氣吹風(fēng)氣回收不受合成放空氣量的影響，節(jié)約氫氣和半水煤氣，可使合成氨產(chǎn)量提高35%，甲醇提高產(chǎn)量1720%。一臺三廢流化混燃爐不僅能夠達(dá)到全廠蒸汽自給，實(shí)現(xiàn)“兩爐變一爐”和“兩煤變一煤”的目標(biāo)，而且一爐多用，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。使新建和擴(kuò)建的企業(yè)能夠節(jié)約投資約50%。另外吹風(fēng)氣座板閥開關(guān)頻繁，關(guān)閉不嚴(yán)煤氣進(jìn)入燃燒爐在配風(fēng)閥來不及調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)生爆炸的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。蓄熱式吹風(fēng)氣回收，在點(diǎn)火時(shí)也容易發(fā)生爆炸事故。三廢流化混燃爐以煤為點(diǎn)火源，始終是長明火，進(jìn)入的氣體及時(shí)燃燒，不存在可燃?xì)怏w在爐內(nèi)的積聚，不會發(fā)生爆炸。另外三廢流化混燃爐在煤的燃燒過程中，溫度高且有氧氣過剩，若有多余的煤氣送入時(shí)只能繼續(xù)燃燒，也不會發(fā)生任何爆炸。環(huán)保性：化工企業(yè)歷來被視為污染大戶，噸氨產(chǎn)生吹風(fēng)氣40004500Nm t；噸甲醇產(chǎn)生吹風(fēng)氣3200Nm t；這些低熱值廢渣廢氣如不回收利用，既造成環(huán)境污染又浪費(fèi)能源。／d，但另一方面，又排放大量的含氫工業(yè)廢氣，沒有充分利用而作為低熱值燃料燒掉，回收這部分氫氣不但緩和氫氣短缺，還節(jié)約大量制氫用輕油，在經(jīng)濟(jì)上很有吸引力。目前國內(nèi)石化企業(yè)幾套大型PSA制氫裝置均從國外引進(jìn)，隨著國內(nèi)幾大石化基地改擴(kuò)建，必然會消耗更多的氣體原料(包括氫氣)，而我國氫氣生產(chǎn)和使用一般都在同一企業(yè)，基本上是自給自足，很少外供，所以大型石化企業(yè)、合成氨廠、化工廠等這些制造含氫工業(yè)廢氣的耗氫大戶，對PSA有很大的要求。變壓吸附制氫工藝主要由三個(gè)步驟組成：高壓吸附、低壓解析、升壓，如圖1所示。然后根據(jù)吸附組分的性能，采用逆向泄壓，產(chǎn)品氫吹掃等方法使吸附劑獲得再生，吸附劑再生完成后，吸附床再次升壓至吸附壓力，至止吸附床就完成了一個(gè)吸附和再生的循環(huán)過程。2 、變壓吸附制氫工藝的改進(jìn)(1) 增加均壓次數(shù)在最初的二床流程中，一個(gè)吸附床吸附，另一床再生，每隔一定時(shí)間互相交替。為了回收和利用吸附結(jié)束時(shí)存留在吸附床內(nèi)死空間的有用組分，美國聯(lián)合碳化物公司率先引入均壓步驟，在變壓吸附工藝的吸附階段，吸附床中氣體雜質(zhì)濃度峰面遠(yuǎn)未到達(dá)吸附床的出口端時(shí)，停止吸附步驟，然后將該吸附床與一個(gè)已完成解吸并等待升壓的吸附床連通，此時(shí)需降壓解吸的吸附床壓力逐級下降，而需升壓的吸附床的壓力得到逐級升高，最終兩床壓力平衡(稱為均壓)，這樣既回收了吸附床死空間中的氫氣又利用了其中的能量。目前，工業(yè)上已開發(fā)出了4～16床等多種多床工藝 ，二次均壓時(shí)H2回收率為70～75％，三次均壓時(shí)，H2回收率為80～85％，四次均壓時(shí)，H2回收率為85～90％。楊皓等發(fā)明了一種利用空罐增加變壓吸附工藝流程中均壓次數(shù)的方法，他利用一個(gè)或多個(gè)空罐回收吸附塔降壓過程流出的氣體，分階段回收流出氣，并將空罐氣體用于吸附塔升壓或沖洗，由此協(xié)調(diào)吸附塔之間的配合。(2)真空解吸工藝通常在PSA工藝中吸附劑床層壓力即使降至常壓，被吸附的雜質(zhì)也不能完全解吸，這時(shí)可采用兩種方法使吸附劑完全再生：一種是用產(chǎn)品氣對床層進(jìn)行“沖洗”，將較難解吸的雜質(zhì)沖洗下來，其優(yōu)點(diǎn)是在常壓下即可完成，不再增加任何設(shè)備，但缺點(diǎn)是會損失產(chǎn)品氣體，降低產(chǎn)品氣的收率；另一種是利用抽真空的辦法進(jìn)行再生，使較難解吸的雜質(zhì)在負(fù)壓下強(qiáng)行解吸下來，這就是通常所說的真空變壓吸附。比傳統(tǒng)的順