Shell煤氣化技術(shù)在國內的應用概況及發(fā)展前景

增刊煤質(zhì)技術(shù)2009年6月煤化工。Shell煤氣化技術(shù)在國內的應用概況及發(fā)展前景汪家銘(川化集團有限責任公司，四川成都610301)摘要: Shell 煤氣化技術(shù)具有煤種適應性廣、單系列能力大、氣化溫度高、運轉周期長(cháng)、環(huán)境效益好等特點(diǎn)，歷經(jīng)30多年的發(fā)展，已成為當今世界上先進(jìn)的潔凈煤氣化技術(shù)之一。該文介紹了Shell煤氣化技術(shù)的發(fā)展歷程、技術(shù)特點(diǎn)，目前國內引進(jìn)裝置的建設和投產(chǎn)情況，并對其發(fā)展前景作出展望。關(guān)鍵詞: Shell 煤氣化技術(shù);發(fā)展;特點(diǎn);應用;前景中圖分類(lèi)號: TQ54文獻標識碼: A文章編號: 1007-7677 (2009) 增刊-0034-04Discussion on application and prospect of Shell coal gasification technology in ChinaW ANG Jia-ming(Sichuan Chemical Works Group Corporution l.td. Chengdu 610301. China )Abstract: Shell coal gasification technology contains many advantages, such as wide adaptability of coal, large capacity of singleseries, high gasification temperature, long operation cycle, and excellent environmental benefits, etc. ●Through the developmentfor more than 30 years, that technology has become one of the advanced gasification technologies in the world. The developmentand characteristics of Shell coal gasification technology, and the circumstance of construction and production of imported gasificationdevices were introduced in this paper. And the prospect of its development was described.Key words: Shell coal gasification technology ; development; characteristic; application; prospect煤氣化技術(shù)是一種最潔凈的煤炭綜合利用技整個(gè)氣化過(guò)程只有5%的能量流失，使煤炭得以充術(shù)，能夠避免煤炭直接燃燒產(chǎn)生的污染，采用該技分利用。合成氣可以用來(lái)制造純氫，生產(chǎn)合成氨、術(shù)主要是將煤炭轉化為含有H2和CO的粗合成氣,甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氫燃料等衍生然后作為工業(yè)原料，最終加工成各種化工產(chǎn)品。從物，還可用于電廠(chǎng)供熱、蒸汽和發(fā)電的燃料，并可煤氣化技術(shù)發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，早期的煤氣化都是使用作為城市用氣。塊煤和小煤粒作為氣化原料制取合成氣,稱(chēng)為第一近年來(lái)Shell 極力開(kāi)拓中國市場(chǎng)，從2001年代煤氣化技術(shù)。6月在國內簽訂第-一個(gè)技術(shù)轉讓協(xié)議起，8年多來(lái).進(jìn)入20世紀80年代后,隨著(zhù)沽凈煤氣化工藝已陸續與國內17家企業(yè)簽訂了19份技術(shù)轉讓協(xié)的開(kāi)發(fā)和研究，采用先進(jìn)的氣流床反應器，以水煤議。到目前為止，已有11套SCGP裝置，共12臺漿或干粉煤為原料，大規模、單系列、加壓氣化實(shí)氣化爐順利建成，投入正常生產(chǎn)運行，并取得了良現了工業(yè)化應用，稱(chēng)為第二代煤氣化技術(shù)。Shell好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。煤氣化技術(shù)(SCGP) 就是目前世界上較為先進(jìn)的,1發(fā)展歷程屬于氣流床氣化的第二代煤氣化技術(shù),其工藝過(guò)程為粉煤、氧氣及少量水蒸氣在加壓條件下，并流進(jìn)Shell 的石化燃料氣化可以追溯到20世紀入氣化爐內，在極為短暫的時(shí)間內完成升溫、揮發(fā)50年代，當時(shí)開(kāi)發(fā)了以渣油為原料的Shell氣化工分脫除、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學(xué)過(guò)藝(SGP), 隨后20世紀70年代初期，在渣油氣程，氣化產(chǎn)物是以H2和CO為主的合成氣，CO2化的基礎上，又開(kāi)發(fā)了Shell 粉煤氣化技術(shù)。該技含量很少，典型的SCGP煤氣成分如下: CO含量術(shù)從1972年開(kāi)始進(jìn)行中試，到2001年在荷蘭正式為65%、H2含量為30%、N2與氬氣的含量為.投中國煤化工歷了30多年的技3.1%、CO2含量為1.6%、HS與COS的含量為術(shù)YHC NMH G于化工生產(chǎn)，從0.3%、CH為微量。合成氣中含有原煤中約80%2006年至今建成了多套合成氨、申醇、制氫裝置。的能量，另外15%的有效能量以蒸汽的形式獲得。Shell煤氣化技術(shù)(SCGP) 的發(fā)展歷程列于表1。34增刊煤質(zhì)技術(shù)2009年6月表1 Shell煤氣化技術(shù)(SCGP) 的發(fā)展歷程，時(shí)間日投煤最/t裝置建設地點(diǎn)運行情況19766殼牌阿姆斯特丹研究中心 試驗了30多個(gè)不同煤種和工藝原理，試用多種設備材料及氣體處理工藝。1978殼牌德國哈爾堡煉油廠(chǎng)運行了 6100 h,進(jìn)行操作程序的優(yōu)化工作。1987220~330美國休斯頓殼牌石運行15000h,試驗了18種高碗，高灰分、高水分的原料煤的試燒。油公司迪爾帕克廠(chǎng)1988~1993裝置建設2000荷蘭發(fā)電局德姆克勒1998 年進(jìn)入商業(yè)化運行，成功地氣化了12個(gè)煤種，氣化壓力為2.8 MPa,1997~ 1998示范運行公司聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(chǎng)碳轉化率>99%， 氣化裝置負荷40%~100%變動(dòng)，運轉率95%以上。2006. 530中國湖北雙環(huán)化2006年5 月17日生產(chǎn)出合格合成氨用原料氣，成為世界上首套用F合成氨.工集團有限公司生產(chǎn)的Shell煤氣化裝置。中國河南永城煤電2008年4月21日生產(chǎn)出合格精甲醇產(chǎn)品，成為世界上首套用于甲醇生產(chǎn)的2008. 52 100(集團)有限責任公司Shell 煤氣化裝置。中國神華內蒙古2008年12月30日生產(chǎn)出合格的石腦油和柴油等油品和化工品，成為世界2008. 122x2 200煤制油有限公司上首套用于煤炭直接液化制油的Shell煤氣化裝置。配套的空分裝置可柑應減少投資費用。2技術(shù)特點(diǎn)2.5運轉周期長(cháng).2.1煤種適 應性廣氣化爐壁冷卻采用水冷膜壁結構型式，并采用Shell 氣化爐可以使用從無(wú)煙煤、煙煤、褐煤掛渣措施保護氣化爐璧，無(wú)耐火磚襯里，噴嘴使用到石油焦等原料，對煤的灰熔點(diǎn)范圍比其他氣化技設計壽命為8 000 h,維護工作量小，氣化爐內無(wú)術(shù)更寬-一些，對于較高水分、灰分和含硫量的煤種轉動(dòng)部件，運轉安全可靠。也同樣適應。2.6環(huán)境效益好2.2單系列能力大SCGP從煤粉制備到產(chǎn)生沽凈合成氣的整個(gè)生目前已投入生產(chǎn)運行的單臺氣化爐爐內徑產(chǎn)過(guò)程中對污染物都實(shí)行了全過(guò)程控制，高溫氣化4 600 mm,氣化壓力4. 0 MPa,日投煤量達2 000 t物不產(chǎn)生焦油、酚等凝聚物，高溫排出的熔渣經(jīng)激以上，更大規模日投煤量2 500t以上的氣化裝置冷后成性質(zhì)穩定的玻璃狀顆粒，可作為商品出售。也正在實(shí)現工業(yè)化。氣化污水中含氰化物少，易于處理。利用高效飛灰2.3 氣化溫度高過(guò)濾器除塵回收飛灰，飛灰可返回氣化爐循環(huán)使氣化溫度為1 450~1 600C,碳轉化率可達用。99%左右，氣體產(chǎn)品沽凈，煤氣中有效成分可達3應用概況90%以。上，冷煤氣化效率達80%~85%，其余15%熱能被回收作為中壓或高壓蒸汽，總熱效率為文種各樣的用途，可98%左右。以單PYH中國煤化工括用作生產(chǎn)化工2.4氣化用氧耗量低產(chǎn)品CNMH乓輸燃油、城市煤氣化氧耗量比水煤漿氣化工藝低15% ~20%，氣、合成天然氣及發(fā)電。國內目前已簽約引進(jìn)的噸煤氣化氧耗量約為600 m’(神府煤)， 因而與之19套SCGP裝置基本情況見(jiàn)表2。增刊煤質(zhì)技術(shù)2009年6月表2國內引進(jìn)的 19套SCGP裝置基本情況序號企業(yè)名稱(chēng)建設地點(diǎn)日投煤量/t產(chǎn)品名稱(chēng)簦約日期投產(chǎn)日期湖北雙環(huán)化工集團有限公司湖北應城60合成氨2001.62006.5廣西柳州化工股份有限公司廣西柳州1 300合成氨.2001. 102006. 9中石化岳陽(yáng)殼牌煤氣化有限公司湖南岳陽(yáng)2 2002001. 112006. 12 .中石化湖北化肥分公司湖北枝江220020012006. 12中石化安慶分公司安徽安慶20032006. 11云天化集團天安化工有限公司云南安寧2 7002008. 5云南云維集團大為制氨有限公司云南曲靖2700遼寧大化集團有限責任公閉遼寧大連1100甲醇2004. 2在建永城煤電(集團)有限責任公司河南水城.2 1002004.22008. 4河南中原大化有限公司河南濮陽(yáng)河南開(kāi)祥化工有限公司河南義馬1 1002008. 712中國神華內蒙古煤制油有限公司內蒙占鄂爾多斯2x2 200制氫2004. 42008. 12 .1:大唐國際發(fā)電股份有限公司內蒙古多倫3x2 8002005. 101天津渤?；疘集團天津賊廠(chǎng)天津臨海2x2 000合成氨、甲醇2006. 3貴州天?；び邢挢熑喂举F州福泉2 0002006. 7河南鶴璧煤電貴任有限公司河南鶴璧2007. 12河南水城煤電龍字煤化工有限公司河南永城210018山西大同煤礦集團有限責任公司山西大同2008. 9云南云天化集團公司云南水富2008. 11從20世紀90年代開(kāi)始，由于國際油價(jià)飛漲，Shell正式簽訂技術(shù)轉讓協(xié)議，2004 年4月許可證國內+幾家以油為原料的合成氨廠(chǎng)均因巨額虧損而合同生效，總投資15億元，工程開(kāi)始全面啟動(dòng)，相繼停產(chǎn)。這些企業(yè)決定實(shí)施油改煤工程,其中中建設項目資金來(lái)源主要通過(guò)募股，原定項目在石化有3家企業(yè)聯(lián)合打包引進(jìn)了Shell煤氣化技術(shù)2005年底完工，但由于種種原因一再推遲。合成裝備，還有兒家制氨原料技改企業(yè)和新建合成氨裝氨技改工程包括鍋爐、空分、氣化、污水處理、供置也選用了SCGP。電、信息自動(dòng)化控制等12個(gè)子項目，是當今世界在國內引進(jìn)SCGP用于合成氨生產(chǎn)的裝置有上以煤為原料生產(chǎn)合成氨最先進(jìn)、最完美的工程。7套，其中與Shell最先簽約的是湖北雙環(huán)。2001年Shell裝置在2006年9月投入生產(chǎn)運行。柳化6月經(jīng)原國家經(jīng)貿委批準立項，該裝置的煤氣化部2007年1月8日開(kāi)車(chē)以來(lái)，經(jīng)歷8次停車(chē),最長(cháng)分由Shell公司提供基礎設計包，五環(huán)公司進(jìn)行詳運行周期30天，停工檢修時(shí)間較多，隨著(zhù)經(jīng)驗積細工程設計，配套公用工程由雙環(huán)公司設計院設累，逐步好轉。計。經(jīng)過(guò)5年多的基礎設計、設備制造、配套安中石化湖南岳陽(yáng)、湖北枝江、安徽安慶的3套裝，終于在2006年5月17日投料試車(chē)成功，當天Shell煤氣化裝置分別于2006年12月29日.2006 年生產(chǎn)出合格的合成氨原料氣,成為國內采用SCGP12月10日.2006年11月18日投入生產(chǎn)運行，目生產(chǎn)合成氨的7套裝置中第-套投產(chǎn)的，也是世界前裝置運行穩定，實(shí)現了生產(chǎn)原料的“ 油改煤",上首套用于合成氨生產(chǎn)的SCGP裝置。該裝置的建尿素出本土框下降團云南大為制氨有成投產(chǎn)，不僅對國內其余兒套同類(lèi)裝置的建設具有限公Shel IfY片中國煤化工化工有限公司的積極的借鑒作用，而且也成為采用國外先進(jìn)技術(shù)改CNMHG年5月28日和造國內傳統產(chǎn)業(yè)的成功典范。2008年6月18日開(kāi)車(chē)成功，煤氣化裝置到合成氨廣西柳州化工股份有限公司2001年10月與裝置流程已全線(xiàn)貫通并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。.36增刊煤質(zhì)技術(shù)2009年6月2004年簽約的用于制取甲醇的4套SCGP裝量當中，我國的煤炭?jì)α空嫉酱蠹s15%，而石油置除遼寧大化集團有限責任公司外，其余3套都在儲量才占到2.7%左右。從現實(shí)條件來(lái)說(shuō)，豐富的河南省境內，河南永城煤電公司2004年2月與煤炭?jì)α繛闊o(wú)疑為煤制油、甲醇、二甲醚等煤化工Shell就50萬(wàn)t/a甲醇工程煤氣化技術(shù)轉讓正式達產(chǎn)品提供了足夠的原料。我國煤化工行業(yè)的發(fā)展提成協(xié)議。項目總投資28.5億元,日投煤量2100 t,供了堅實(shí)的物質(zhì)基礎。發(fā)展煤化工符合我國國情和是世界上第- .套用于生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品的大型Shell 煤能源結構，我國煤化工行業(yè)必將經(jīng)歷一個(gè)更加迅猛氣化裝置。2008年4 月21日,河南永城50萬(wàn)t甲而有序的發(fā)展，更多的企業(yè)和資金將投入到這個(gè)產(chǎn)醇項目投煤成功并產(chǎn)出合格精甲醇產(chǎn)品。從投煤成業(yè)里來(lái)，煤化工的產(chǎn)品將憑借自身品質(zhì)和低廉價(jià)格功到產(chǎn)出合格精甲醇產(chǎn)品不到12h,創(chuàng )造了同類(lèi)項在相對高的油價(jià)下獲得較大的市場(chǎng)競爭力,新型煤目建設工期最短、開(kāi)工過(guò)程最快的紀錄，對殼牌煤化工產(chǎn)業(yè)仍將有較大的盈利空間。我國煤化工產(chǎn)品:氣化裝置用于生產(chǎn)申醇及烯烴產(chǎn)品項目具有重要的的市場(chǎng)需求潛力巨大，預計10年內，煤化工在我示范作用。建成后，其主要產(chǎn)品為年產(chǎn)50萬(wàn)t精國將發(fā)展成為一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)，煤化工行業(yè)未來(lái)發(fā)甲醇，副產(chǎn)品有4000t硫磺和15000m3液氬，展前景廣闊。年銷(xiāo)售收入14億元。同年5月和7月，河南中原SCGP對于國內化工企業(yè)，特別是化肥、甲醇大化有限公司和河南中原大化有限公司采用Shell企業(yè)優(yōu)化原料路線(xiàn)，實(shí)現制合成氣原料的多元化，煤氣化技術(shù)的煤制甲醇裝置均也相繼建成投產(chǎn)。降低生產(chǎn)成本，提高原料利用率，建設資源節約型2005年以后簽約的7套SCGP裝置主要用于生產(chǎn)和環(huán)境友好型企業(yè)，提供了一種先進(jìn)適用的現代潔甲醇，目前均在建。凈煤氣化技術(shù)。從理論上來(lái)說(shuō)，SCGP的煤種適應直接液化的煤制油工藝是煤炭在高溫高壓條件性廣泛，但研究表明，并不是所有的煤種都適用于下，催化加氫直接液化成液態(tài)烴類(lèi)化合物，煤氣化的SCGP。為了確保煤氣化裝置的長(cháng)周期穩定運行，制氫裝置就是用于提供煤制油所需的氫氣。2004年要選用灰熔點(diǎn)低、活性好、灰分含量低的煤種，對4月12日,Shell正式向中國最大的煤炭企業(yè)神華于矢熔點(diǎn)較高的煤種需加入助燃劑，以改變熔渣的集團轉讓SCGP技術(shù)，在內蒙古鄂爾多斯建設一個(gè)性能。通常煤的灰分質(zhì)量分數在8%~15%為最煤氣化廠(chǎng)，投資近100億元，日投煤量4 000 t,佳。在實(shí)際運行中，必須根據用戶(hù)提供的煤種經(jīng)過(guò)年生產(chǎn)油品100萬(wàn)t,該工程2005年4月開(kāi)工建試燒，才能準確地進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)裝置的設計。國設，2007年底實(shí)體工程建成，2008 年進(jìn)行尾項整內已投產(chǎn)的或在建的制合成氨、制甲醇、制氫的改和開(kāi)車(chē)調試等準備工作。2008 年裝置建設的主SCGP裝置都是投入工業(yè)化運行的世界第一套裝要任務(wù)是打通全流程，即以產(chǎn)出成品油為主要目置，由于沒(méi)有國外成功的經(jīng)驗可供借鑒，因此裝置的，并不要求實(shí)現裝置的長(cháng)周期和高負荷運行。的設計、建設.開(kāi)車(chē)和運行就是一個(gè)對引進(jìn)技術(shù)的2008年10月全流程打通后將主要是進(jìn)行工藝參數不斷探索、認識、掌握和提高的過(guò)程。到目前為和設備運行調試，并適時(shí)安排檢修。2009 年的目止，國內企業(yè)已經(jīng)簽下了19 份引進(jìn)Shell煤氣化技標是實(shí)現裝置的長(cháng)周期運行，預計整個(gè)項目的效益術(shù)合同，主要用在大型化肥企業(yè)進(jìn)行氮肥原料及動(dòng)至少要到2009年下半年才能體現出來(lái)。神華煤直力結構調整改造中，以及煤制甲醇和煤制油項目接液化示范工程已于2008年12月30 H正式投產(chǎn)中，其中云南云天化和河南水城煤電兩家企業(yè)是在并在運行16h后產(chǎn)出合格的石腦油和柴油等油品引進(jìn)Shell煤氣化裝置順利投產(chǎn)的情況下，再次簽和化工品。成為園內第一家采用SCGP煤炭直接液訂技術(shù)轉讓協(xié)議，顯示出了該技術(shù)在國內的良好的化制油的生產(chǎn)裝置。也是我國實(shí)施能源替代戰略的發(fā)展勢頭。.一項重要工程。公司計劃在第一套煤 制油裝置運行穩定后再開(kāi)I第二套和第三套裝置，其項目開(kāi)工時(shí)作者簡(jiǎn)介:汪家銘(1949-), 男，江蘇蘇州人，工程師，曾從間最早在2010年。事大中國煤化工1993 年后從事化工科技期+YH ;CNMHG酒內各種公開(kāi)刊物上發(fā)4發(fā)展前景表科我國的煤炭?jì)α繕O為豐富，在世界巳探明的儲(收稿日期: 2009-02 -03)37