[其他]两段炉煤气化制合成氨原料气工艺

说明书

本发明属于固定床循环法煤气化工艺的改进。

目前使用的固定床循环法煤气化工艺主要有两种形式，一种是以U.G.I.固定层煤气发生炉为代表的间歇气化法，另一种是以I.G.I.为代表的两段炉循环气化法。传统的U.G.I.煤气发生炉间歇制气工艺，只能使用焦炭和无烟煤为原料，如果使用非无烟煤则存在着甲烷含量高，焦油等干馏产物及含油酚水乳化严重难以处理等问题，而不宜作合成氨原料气。为了充分利用烟煤、次烟煤及褐煤，第二次世界大战前意大利I.G.I.公司发展了两段式气化炉。在[“I.G.I.两段炉烟煤气化制氨”《小氮肥设计技术》No.6，P.20～27（1984）]文献中，斯·维拉（S.Villa），奥·汉森（O.Hansen），皮·彼德森（B.Pedersen）介绍了意大利I.G.I.公司为选择最佳固定床煤气化和煤气处理工艺，曾做过对比研究，指出了循环法仅在焦炭或无烟煤气化时才能加以考虑。因此，使用两段炉非无烟煤循环法气化工艺目前还只是用来生产城市煤气。在[《Town    gas    from    coal（cyclic    process），Section（c）》Coal，gasi-fication    seminar，People′s    Republic    of    China（Beijing，Shenyang，Shanghai）May    1984]文献中，斯·维拉（S.Villa），奥·汉森（O.Hansen），皮·彼德森（B.Pedersen）介绍了I.G.I.两段炉循环法煤气化制城市煤气的工艺过程，其制气过程按 吹风、蒸汽吹净、上吹制气、下吹制气和二次蒸汽上吹五个阶段循环进行，用液压（或气压）自动控制机构进行控制，每个循环持续3～5分钟。生产的水煤气，经进一步处理，如增加热值及CO转换等制成合于要求的城市煤气。

如果想用上述的工艺生产合成氨原料气，则需将生产的水煤气进一步处理，如设置空分装置以进行配氮等工艺。但这就使生产的投资和成本大大提高，并使工艺复杂化，因而是不经济的。

为了克服现有技术的不足，本发明对两段炉循环法煤气化工艺加以改进，应用煤，特别是非无烟煤为原料，采用两段炉循环气化工艺可以直接生产合成氨原料气，为合成氨生产开创一条就地取材、充分利用本地区廉价的非无烟煤原料，使合成氨生产成本大幅度降低、经济效益显著提高的工艺改造途径。

一种以煤为原料两段炉循环法煤气化工艺，其特征在于每个循环过程包括有吹风、上吹制气，下吹制气、二次上吹及空气吹净五个阶段，在下吹制气阶段配入空气，并在上吹制气阶段进行分气操作及控制上段气出口温度，直接生产合成氨原料气。

为了使用煤，特别是非无烟煤为原料，采用两段炉循环法气化工艺直接生产合成氨原料气，本工艺在下吹制气阶段配入适量的空气（其空气气量由合成氨生产系统的物料平衡确定），并且在上吹制气阶段加入分气操作，使上吹制气阶段所产生的混合煤气（即上段气）与下吹制气阶段所产生的半水煤气完全分离，且上吹制气阶段所产生的水煤气与干馏气在炉内部分地分离，然后将上吹制气阶段所产生的自干馏段通气道引出的净煤气（即下段气）与下吹制气阶段所产生的多氮煤气在合成氨原料气气柜混合作为合成氨原料气（即半水煤气）。由于这部分煤气是由气化段的中温半焦气化产生，所以煤气中甲烷含量降至1.5%以下，焦油含量降至0.2克/标准米³以下。同时，由于在气化过程中只有部分煤气通过干馏段的煤层，故干馏气量少，可以采用间接冷却分离煤气中的冷凝水和焦油，避免了含油酚水的乳化，使酚水易于处理。所以本发明克服了上述原来存在的问题，实现了采用非无烟煤为原料两段炉循环法气化工艺直接生产合成氨原料气的目的。

为了进行分气操作，在两段炉的上段气和下段气的出口处设置了温度调节器控制二只电动（或气动）调节阀，通过对上吹制气进行分气操作，控制直接通过干馏段煤层的煤气量，实现控制上段气出口温度在100～150℃，其最佳温度范围因煤种不同而异，一般在115～125℃，以确保煤的完全干馏，生产合格的合成氨原料气。

在本发明的工艺中，在下吹制气阶段配入下吹蒸气中的空气量，取决于合成氨原料气生产系统的物料平衡，在循环过程中，由下吹制气及空气吹净二个阶段带入合成氨原料气系统中的氮气量要满足合成氨原料气中（CO+H₂）/N₂＝3.1～3.2的要求。