冯全文

辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司

组合气化技术在煤制天然气项目中的应用

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辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司

进入 21 世纪，随着石油资源的日渐减少，石油价格直线攀升，利用煤化工产品替代石油化工产品的优势日渐显现。随着世界各国对环境问题越来越重视，节能减排力度越来越大，天然气作为清洁能源的优势日益突出。由于天然气相对稀缺，以及清洁环境和经济发展的双重需要，天然气必定会供不应求，煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭利用方式，也是煤制能源产品的最优方式，发展前景看好。天然气在我国是一种相对稀缺的优质、清洁能源，市场发展迅速，但资源紧张、供求矛盾突出，显示出天然气产量和消费量持续增长的巨大潜力。

煤制天然气；组合气化技术；应用

煤气化技术是煤制天然气项目的核心，不同的气化技术决定下游装置的规模及技术路线，目前已经工业化的气化技术有固定床加压气化、水煤浆加压气化和干粉煤加压气化技术。某煤制天然气项目所使用原料煤的水和氧含量较高， 水含量接近27%(空气干燥基为12.06%)，属较难成浆煤种，不符合水煤浆气化对原料煤具有较高成浆性的要求。

1 激冷型粉煤气化技术

激冷型粉煤气化技术包括国外引进的GSP粉煤气化技术和国内自主开发的“航天炉”、SE-东方炉粉煤气化技术等。该气化技术中气化炉的操作温度高，可以达到1500℃以上，合成气中不含有焦油，大幅降低装置灰水处理难度，且在目前已经应用的工业化装置中，灰水经过处理后返回系统，实现了水的循环利用，减小了污水排放和污水处理难度，是一种洁净型煤气化技术。

激冷型粉煤气化技术采用干煤粉进料，后接湿法激冷和洗涤的工艺流程，煤种适应性广，碳转化率高(99%以上)、原料消耗低、有效气含量达到90%，冷煤气效率高，原料煤所含能量之中80%～83%以合成气形式回收，另外14%～16%以蒸汽形式回收。

2 碎煤加压气化技术

碎煤加压气化技术通过对煤气废水的处理可获得焦油、石脑油、粗酚等副产品，提高整体经济效益。蒸汽与氧气混合作为气化剂由气化炉底部通入，原料煤从气化炉上部加入，气体在气化炉内由下至上依次通过灰层、燃烧区、气化区、干馏区与干燥区，最终从炉子顶部排出。干馏区温度为600℃～800℃，从原料煤中干馏出的焦油、石脑油、酚等组分进入粗煤气，经过煤气水分离、酚氨回收装置、低温甲醇洗装置的处理，能够回收焦油、粗酚和石脑油作为副产品。

3 TPRI两段式气化技术

移动床气化技术合成气中CH4含量高，技术成熟，但水处理系统技术难度(2)碎煤加压气化工艺耗氧最低，配套空分装置投资最省。碎煤加压气大，环保性能差。在世界各国日益重视环境保护的情况下，大规模发展移动床气化技术可能会受到一定制约。TPRI两段式气化炉具有冷煤气效率高、环保性能好的优点，适合发展煤制燃料及其他煤化工项目。煤制天然气的成本气价随工程规模的增大而显著降低，年制40亿m3煤制天然气的规模可使制气成本进一步下降。同时根据国内天然气市场、电力市场及碳税等政策可灵活进行后期规划，增强项目工程应对商业风险的能力。TPRI气化技术因为其良好的环保特性，适合以城市燃气为目标市场适度发展煤制天然气，使之作为城市气源的有效补充，起到缓解城市天然气供求矛盾的作用。同时可使劣质煤炭资源转化为天然气燃料，既解决了当地资源利用存在的问题，也补充了当地的燃料能源供应。

4 组合气化工艺

原料煤从煤矿到入炉前，末煤不断增加，本项目的块煤和末煤比例为4：6～5：5，为合理利用现有资源，需要综合考虑块煤和末煤的有效利用。激冷型粉煤气化技术和碎煤加压熔渣气化技术均有自身的优、缺点，考虑采用两者的组合气化技术，能够消耗掉大量过剩的末煤，减少污水的排放量，减少蒸汽消耗量，降低能耗。

通过对激冷型粉煤气化技术和组合气化技术的装置规模、技术路线、综合技术经济和能耗进行分析比较，可以看出在以煤炭为原料生产天然气时，采用激冷型粉煤气化+碎煤加压熔渣气化的组合工艺，不仅能够有效解决碎煤加压气化工艺中块、末煤的平衡和减少工艺污水的排放，而且在综合能耗、煤耗和投资收益等方面都优于采用单一的激冷型粉煤气化技术。

5 发展建议

5.1 选择好建设地点和采用技术

在目前天然气价格未能反映供求关系的条件下，大量建设大规模的煤制天然气项目还不合时宜，但示范性装置的建设是十分必要的。煤制天然气装置的建设应实现煤的本地化，首先应选择好既有丰富稳定的煤炭资源，完全可以满足项目每年上千万吨的用煤需要，还要保证水资源以及其他原材料的供应和通畅的交通条件，又要尽可能靠近终端目标消费市场，配套输气管线的投资也可接受的地址，同时还应采用安全可靠、先进成熟，经示范验证有成功业绩的技术，重点扶持自主创新的国内新技术，统筹国外引进技术和采用国内技术，并要注重一定的规模效益。

5.2 实现其他煤化工和副产品的联产

在煤制天然气的同时实现和其他以煤为原料，经过煤气化生产的合成氨、甲醇、二甲醚等多种煤化工产品的联产，以及利用煤制天然气甲烷化装置副产大量的高压蒸汽发电。 在煤制天然气的过程中，也同时产出焦油、粗酚、硫磺、液氨、石脑油等高附加值的副产品，在天然气产品由于市场变化不能保证盈利的情况下，可以靠这些联产品或副产品取得经济效益，增加企业市场适应能力，提高煤加工综合效益，增强装置的整体抗风险能力，实现煤炭利用的“集约化、大规模、多联产、清洁利用和有效利用”的现代洁净煤技术模式，走跨行业、多联产、集团化发展的道路。

组合气化技术能够有效解决块、末煤平衡问题，减少废水排放量，而且在综合能耗、煤耗和投资收益方面均优于采用单一的激冷型粉煤气化技术。

[1] 郑建涛，许世森，任永强. 两段式干煤粉加压气化技术在煤制天然气中的应用[J]. 洁净煤技术，2012，03：48-52.

[2] 韩玉峰，冯华，马剑飞. 碎煤加压气化和水煤浆气化工艺组合在煤制天然气项目中的应用[J]. 天然气化工(C1化学与化工)，2014，04：35-37.

[3] 陈国平，冯亮杰，刘芹. 组合气化技术在煤制天然气项目中的应用[J]. 大氮肥，2016，04：226-228+238.