关于粉煤气化制甲醇联产合成氨尿素的技术的探讨与分析

摘 要：运用粉煤纯氧加压气化生产甲醛，甲醇弛放气联产合成氨尿素，乃是煤炭合理、综合化利用，并使之向化肥产品与洁净能源转化的最佳途径，此外，还能有力推动国内资源的结构调整及优化配置。本文就粉煤气化制甲醇联产合成氨尿素的技术作一探讨。

关键词：粉煤气；甲醇；氨尿素

伴随社会经济的持续、高速发展，技术水平的不断提升及环保意识的日渐增强，诸多节能环保技术的各领域中得到广泛应用。用粉煤纯氧加压气化生产甲醛，并由甲醇弛放气联产合成氨尿素技术作为一种新形势下的新技术，在煤炭能源制备中得到全面应用，呈现出广阔的发展前景。

1 粉煤气生产甲醇方案分析

①工艺气体状况。甲醇生产的主要原料气分别为H2 59.0%，CO 6.70%，CO2 2.40%，CH4 25.0，N2 4.00%，O20.40%，总硫1～7g/m3，流量12000m3/h；

②工艺流程。粉煤气经PDS+ADA复合催化湿法实施脱硫处理后，然后与粗脱硫之后的焦炉气混合，增压处理，直至2.0MPa，最后再利用干法脱硫后，实施焦炉气纯氧方面的转化，使转化气（CO+CO2）/（H2-CO2）比值为2.6；虽然没有达最佳比例，但已可以将其用于甲醇生产。当转化气将热量回收之后，经精脱硫，便能够使其总硫下降至0.1×10-6，然后将其送入至联合式压缩机，压缩混合气，使其达5.3MPa，然后实施低压合成，经二塔精馏后，所产粗甲醇便净化为精甲醇。

2 甲醇生产的基本特点及节能措施

①运用“夹心饼”式干法的具体脱硫工艺，能够切实保障合成器当中总硫含量<0.1×10-6；

②运用焦炉气纯氧转化技术，能够粉煤气大规模、批量化生产甲醇，提供具体思路；

③通过管壳式反应器、低压合成技术的综合化利用，可保证较广的调节范围，还能保障合成塔床层有着比较稳定的温度；此外，还能降低动力消耗及原料投入，并且能够副产中压蒸汽；

④运用离心式压缩机（蒸汽透平驱动）的运用，来压缩循环气及合成气，因而可以大幅节省电力；

⑤针对甲醇精馏热源，其选用转化气回收中压蒸汽后所产生的低位热能，因而能够大幅节省蒸汽消耗；

⑥甲醇合成弛放气与空气空分氮气，可以将进行更加全面化利用，实现装置能耗的大幅降低。

3 粉煤气化制甲醇联产合成氨尿素的技术工艺浅析

在整个工艺当中，甲醇生产与合成氦所用到的OC+H2合成气，以煤炭气为其主要来源，并通过烃类转化而完成制取。借助于粉煤加压气化的压力，可依据具体的工艺要求来决定，比如氧化剂供应条件以及酸性气脱除情况等。基于加压转化状况下，有着较高的操作空速，且有着比较短的物料停留时间，气化炉的能力大，并且还能使净化压缩相应费用大幅减少。现阶段，已实现工业化生产的单台气化炉，其日投煤能力已经达2000吨。因气化温度能达1400～1750℃，如此高溫气化条件下，有着较高的炭利用率，通常能达99%。在整个气化过程中，几乎无液态或气态的碳氢化合物产生。在整个气体中，仅有CH4 0.4%，其中没有其它的杂质，另外，H2+CO的产率能>90%。在整个工艺循环水当中，除了含有酚之外，还含有碳氮化合物，但是量比较少，因此，需要进行处理的污水量也就相对较少。在气化中，针对气体显热副产的高压蒸汽，其通过水淬冷，能够较好的满足耐硫CO变换过程所需要的蒸汽需求，因而有着比较高的热能回收率。

当加压至7MPa时，粉煤纯氧气化后，分别通过脱硫脱碳、耐硫变换以及精脱硫脱除酸性气之后，于6MPa条件下，等压合成甲醇，不需要运用压缩机实施加压处理。另外，针对脱除的酸性气来讲，还能再用作硫磺回收。针对从甲醇合成塔当中所产生的甲醇而言，其通过精馏处理后，便能得到成品甲醇。在每吨甲醇当中，其合成过程所产生的弛放气量达281m3，当变换之后，便会进入到合成氨-尿素循环的整个压缩回路当中，甲醇弛放气联产合成氨尿素，基准为N2的醇氨比例为5.0：1，而对于不足的H2，能够配入煤气补充。

在运用此工艺时，可以首先建设一套年产能力达60万吨的粉煤纯氧气化甲醇生产装置，年投煤量稳定在78.1万吨。而投产之后，再增加建设一套年产60万吨的用水电解制氢与甲醇合成装置，可以对煤气当中的CO充分利用，无需将其转换为CO2，可以直接用水电解制氢混合配置成H2/CO=2的化学当量比的合成气，最终达到零排放CO2的目的。此外，还能大幅节省原料煤的消耗。

4 结语

综上，通过煤气化制甲醇联产合成氨尿素技术的实际应用，并且将其形成产业链，不仅能够大幅提升煤炭的利用价值，而且还能联产各种附加产品，如尿素肥料、建材及硫磺等，因而有着比较好的社会效益与经济效益。

参考文献：

[1]葛茂利.HT-L煤气生产甲醇变换操作技术的探讨[J].中国科技纵横，2013（2）：183.

[2]卓之兵，肖云汉，李现勇，等.IGCC发电-甲醇联产系统的协调控制分析[J].系统工程理论与实践，2003，23（8）：53-58.

作者简介：

何树文（1976- ），男，汉族，山东泰安人，当前职务：副总经理，当前职称：高级工程师，本科学历，研究方向：化工化肥生产技术。

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