干粉氣化與水煤漿氣化的對比

年產(chǎn)30萬噸合成氨裝置氣化技術的選擇和比較煤化工的龍頭是煤氣化，煤氣化工藝的選擇，有時直接決定了企業(yè)的生死存亡或者效益好壞，最典型的例子就是國內(nèi)有名的三家大型煤制烯烴企業(yè)，采用了三種不同的煤氣化技術，得到三種不同的結(jié)果。目前成熟的高壓粉煤氣化技術從進料方式上可以分為十法（十法進料）和濕法（水煤漿進料）。干法氣化目前在國內(nèi)應用較多的主要有Shell、GSP和航天爐；濕法氣化目前在國內(nèi)應用較多的主要GE、四噴嘴和清華爐。這些氣化技術各有優(yōu)缺點，就氣化爐本身而言也有很多科研單位和應用單位對其優(yōu)缺點、性能、使用情況進行了介紹和對比。由于合成氨工程是技術集成度很高的綜合工程，涉及多個單元，因此僅僅從氣化爐本身進行對比不盡全面，不盡合理。本文從合成氨整個流程上對十法氣化和濕法氣化的主要流程和消耗進行比較，以便從整個流程上對兩種氣化方法有更全面的認識，以便于氣化技術的選擇。為便于比較，故選用國內(nèi)目前較成熟的工藝路線進行比較，十法氣化流程為，4.0MPa氣化，四段耐硫變換，低溫甲醇洗，液氮洗，合成器壓縮，合成氨。濕法氣化流程為，6.5MPa氣化，三段耐硫變換，低溫甲醇洗，液氮洗，合成器壓縮，合成氨。合成氨裝置，兩種氣化技術均相同，故不作比較，僅對前面工序進行對比。對于空分工段，不是本文比較的重點，僅對氧耗進行比較，一般4.0MPa氣化，配套氧氣壓力為5.8MPa，6.5MPa氣化，配套氧氣壓力為8.3MPa，如均采用內(nèi)壓縮流程，5.8MPa1Nm3的氧氣能耗和8.3MPa1Nm3的能耗相差約0.02KW，在國內(nèi)實際的運行案例中，兩者的實際差別幾乎沒有，例如，神華寧煤采用4.0MPa氣化，神華包頭采用6.5MPa氣化，但是寧煤空分單位氧氣的能耗卻比包頭的還要高。氣化反應不論是干法氣化還是濕法氣化，其氣化原理是相同的，目前在國內(nèi)應用的高壓氣流床氣化均是采用純氧氣化，主要的反應式為：nnCH（揮發(fā)分）+（m+-）O=mCO+-HOmn422222C+O2目￥2COc+O2=co22CO+O2=2CO2H2+2O2=H2OC+H2O目￥CO+H2CO+H2OimCO2+H2C+CO2目面2COC+2H2imCH4對于濕法氣化，由于大量水分隨水煤漿進入氣化爐，因此氣化室內(nèi)有大量的水蒸氣存在，在爐內(nèi)會發(fā)生部分CO變換反應，有比較多的CO會轉(zhuǎn)化成CO2,同時得到相同摩爾數(shù)的H2,而且在高溫下變換反應的速率很大，所以濕法氣化出氣化爐的粗煤氣中CO含量比十粉氣化低，H2含量比十粉氣化高。干法氣化中為了保證煤粉的順利輸送，通常煤粉中的水份含量要控制在2%左右，與濕法氣化相比，干法氣化入爐一噸十煤粉只有20kg水到爐內(nèi)。如果濕法氣化的水煤漿濃度按照62%考慮，則入爐一噸干煤約帶613kg水到爐內(nèi)進行氣化。不過根據(jù)氣化技術不同，在干法氣化中需要向氣化爐內(nèi)加入約5~20%的水蒸氣（在本文的計算中假定為8%），因此干法氣化時一噸干煤需要的入爐水量為80kg。濕法氣化爐氣化室出口水蒸氣含量通常約20%左右，1000kg煤通常的十氣產(chǎn)量約2200Nm3，因此氣化室出口仍然還有約440Nm3的水蒸氣，即約353kg的水沒有反應，只是溫度需要加熱到氣化室出口溫度（本文計算中按照1350r考慮）。假定十法氣化爐出口的水蒸氣含量為0%。在十粉氣化中原煤帶入的2%水分需要從常溫加熱到氣化室出口溫度，以蒸汽方式進入的水分需要從飽和溫度加熱到氣化室出口的溫度。無論是濕法氣化還是干法氣化，氣化爐出口合成氣中的氫氣來源一部分是煤本身含有的氫元素，另外一部分進入氣化爐的水反應生成的h2。為了簡化計算，假定進入氣化爐中的水和焦炭發(fā)生異相水煤氣變換反應，即：C+H2O目用CO+H2根據(jù)現(xiàn)有的實際運行經(jīng)驗，就氣化爐本身來說，十法氣化的氧耗和煤耗都比濕法氣化要低。從以上分析可以看出，入爐一噸干煤的條件下，主要是由于濕法氣化中需要將帶入的水分加熱到氣化室的出口溫度，同時在濕法氣化爐中還有約260kg的水要發(fā)生吸熱的異相水煤氣變換反應，而干法氣化爐中發(fā)生此反應的水分只有約80kg。經(jīng)過核算，濕法氣化與干法氣化相比，由于要將帶入水分加熱到氣化室出口溫度，同時要提供大量熱量供異相水煤氣變換反應，需要額外提供的熱量差約為2553MJ。假定這些額外的熱量供應需要入爐煤完全燃燒并生成CO2來提供，則入爐一噸干煤時，濕法氣化比干法氣化約要多103kg煤轉(zhuǎn)化成為CO2,并多消耗86Nm3的氧氣。這也是濕法氣化爐出口中CO2含量高于干法氣化的一個原因。根據(jù)國內(nèi)氣化的典型結(jié)果，噸氨煤耗為1353kg，噸氨氧耗為710Nm3,因此：表1氧耗和煤耗比較表項目濕法氣化十法氣化備注噸氨煤耗1492.8Kg1353Kg噸氨氧耗783.3Nm3710Nm3以上比較的基礎是相同煤種煤漿（粉）制備2.1干粉制備干粉氣化采用十磨，原料煤在微負壓條件和熱惰性氣條件下，在磨煤機中進行磨粉和干燥，熱惰性氣由熱風爐提供，采用加熱的惰性氣體進行干燥，通過惰性氣體對煤粉進行吹掃，同時將蒸發(fā)出來的水分帶走，惰性氣體和煤粉在煤粉袋式過濾器中分離后，進入循環(huán)風機加壓，部分氣體放空，剩余部分通過熱風爐加熱后循環(huán)使用。如果煤中的水分過高，則必須采用兩級干燥進行。十粉一般控制含水量為2%左右，粒度要求大于90微米的小于10%、小于5微米的小于10%。干粉制備主要消耗的物料有燃料氣、工廠空氣、氮氣和電。根據(jù)經(jīng)驗，制備一噸干煤粉的電耗為30KW（根據(jù)煤種不同會有所不同），燃料氣耗一般根據(jù)煤的含水量不同而不同，如1噸含水量為10%的煤種，在干燥時需消耗的能量為1000X（0.1-0.02）X2670：0.7=3051428KJ（燃料氣能量利用率按70%計）。干粉氣化一般利用液化氣、天然氣、工廠廢氣或粗煤氣燃燒產(chǎn)生熱量進行干燥,干燥時溫度控制非常關鍵，如果溫度過高，極有可能發(fā)生燃燒、爆炸的事故。物煤制備干嫌系統(tǒng)如簡圖2.2水煤漿制備水煤漿氣化采用濕磨，原料煤通過煤稱重給料機和水、添加劑一起加入磨煤機，磨機采用溢流式，合格的煤漿從磨機的出口流出，煤漿濃度一般為58%~65%。煤漿濃度一般和煤的內(nèi)水有關，煤的內(nèi)水越低，成漿性能越好，煤漿濃度越高。水煤漿制備主要消耗的物料有水、添加劑和電。添加劑的種類、添加量與煤種、水煤漿濃度，粒度等因素有關，通常通過試驗確定，添加劑的加入量一般為煤漿量的0.1?0.3%。根據(jù)經(jīng)驗，制備一噸水煤漿的電耗為10KW（根據(jù)煤種不同會有所不同）。制漿用水可以采用工廠難以處理的廢水。

表2煤漿（粉）制備比較表項目水煤漿氣化干粉氣化備注主要消耗噸漿電耗10KW，折噸粉電耗16KW噸粉電耗30KW煤漿濃度62%計不需烘干噸煤干燥耗能305142KJ煤含水10%計噸漿添加劑1~3Kg不需添加劑安全性水煤漿制備是在常溫常壓下操作，安全可靠性高。粉煤制備是用可燃氣體燃燒加熱惰性氣體來加熱煤粉，揮發(fā)份易揮發(fā)，容易發(fā)生自燃、爆炸事故環(huán)保無廢氣排放。制1噸水煤漿（62%）消耗380Kg廢水；有廢氣排放節(jié)水可利用廢水將煤中的水蒸出，需在后工段以蒸汽的形式補充水煤漿制備系統(tǒng)流程簡圖煤粉（漿）的加壓和輸送3.1十粉的加壓和輸送如下圖所示系統(tǒng)為干粉比較常用的一種加壓輸送簡圖，一個煤粉系統(tǒng)給多個煤粉燒嘴供料。來自干粉制備系統(tǒng)的煤粉首先進入煤粉儲倉，然后進入煤粉鎖斗，經(jīng)加壓后進入煤粉給料倉，煤粉鎖斗和煤粉給料倉的排氣進入煤粉裝料袋濾器，其收集下來的煤粉再排入粉煤儲倉。煤粉給料倉的下部有錐形的充氣錐，通過高壓氮氣或二氧化碳氣對充氣錐進行充氣，高壓氮氣（或二氧化碳）的流量和壓力必須進行嚴格控制。干煤粉輸送過程中主要消耗的物料為高壓氮氣（或二氧化碳）和低壓氮氣，高壓氮氣（或二氧化碳）由氮氣（或二氧化碳）壓縮機提供。氮氣（或二氧化碳）必須加熱至90°C以上。目前十粉氣化壓力最高為4.0MPa，要求輸送高壓氮氣（或二氧化碳）壓力為8.1MPa，輸送密度一般為350~400Kg/m3，從國內(nèi)運行的經(jīng)驗來看，噸氨輸送氣電耗約80KW（和煤種有關）。為保持煤粉管線的干燥，煤粉輸送管線需采用蒸汽伴熱。粉煤加壓及輸送系統(tǒng)流程簡圖mu3.2水煤漿的加壓和輸送來自煤漿制備的水煤漿進入煤漿槽，煤漿槽中的水煤漿通過煤漿攪拌器的攪拌保持懸浮，煤漿通過高壓煤漿泵加壓，進入水煤漿燒嘴。煤漿輸送主要通過煤漿泵進行輸送，如采用6.5MPa氣化，水煤漿壓力一般為7.8MPa，噸氨電耗一般為5KW左右（和煤種有關）。表3煤粉（漿）的加壓和輸送比較表項目濕法氣化十法氣化備注主要消耗噸氨電耗一般為5KW噸氨輸送氣電耗約80KW氣化壓力4.0MPa不需烘干煤粉管線伴熱噸氨耗蒸汽186Kg

高壓氮氣需加熱至90°C穩(wěn)定性水煤漿米用泵加壓輸送穩(wěn)定性好，流量測量成熟，可以實現(xiàn)氧煤比自調(diào)粉煤采用高壓氣密相輸送，流量穩(wěn)定性差，測量難度大；操作性采用變頻調(diào)節(jié)，操作簡單，可以實現(xiàn)氧煤比的自調(diào)采用鎖斗方式，需操作煤粉儲倉、煤粉鎖斗、煤粉給料倉的料位，依靠煤粉給料倉下部錐形的充氣錐的充氣量來調(diào)節(jié)入爐煤粉量，操作難度大，不能實現(xiàn)氧煤比的自調(diào)。維修水煤漿泵維修量小干粉氣化由于采用鎖斗進料方式，經(jīng)常進行充壓、泄壓操作，對閥門、管道的磨損較大，有些廠家還出現(xiàn)過煤粉鎖斗煤復合板開裂、充氣錐破損等事故，維修工作量大環(huán)保無廢氣排放泄壓時廢氣排放無輻射源煤粉測量儀器有輻射水煤漿輸送系統(tǒng)流程簡圖進入氣化爐的氧氣和蒸汽4.1十法氣化的氧氣和蒸汽對于4.0MMPa十法，氣化爐必須加入5.1MPa的過熱蒸汽，過熱蒸汽一般在氧氣管線上加入，過熱蒸汽在加入氧氣管線之前必須經(jīng)過過濾，以過濾蒸汽中可能攜帶的〉10微米的銹皮顆粒。蒸汽的加入量一般為噸氨120Kg左右為了僻免蒸汽冷凝，氧氣也必須經(jīng)過預熱，氧氣一般采用氣化爐的鍋爐水預熱到180°C。4.2水煤漿氣化的氧氣和蒸汽水煤漿氣化不需加入蒸汽，氧氣從空分過來后，不需任何處理即可加入氣化爐。表4進入氣化爐的氧氣和蒸汽比較表項目濕法氣化十法氣化備注主要消耗不需加蒸汽噸氨耗蒸汽120Kg氧氣不需預熱氧氣需要預熱至180C操作性只需控制O2/C比需控制H2O/O2比和O2/C比，還需控制氧氣和蒸汽的溫度5.氣化爐5.1十法氣化目前國內(nèi)已經(jīng)商業(yè)化運行的干法氣化均采用水冷壁形式，但水冷壁的形式也不盡相同，從國內(nèi)運行的情況來看，航天爐的運行情況是所有十法氣化技術中運行最穩(wěn)定的，在本工程中，可以采用4.0MPa，3200mm爐型，單臺氣化爐就可達到30萬噸合成氨的要求，所以以下就以航天爐作為干法氣化的代表進行論述。航天爐氣化爐采用水冷盤管結(jié)構(gòu)，從汽包來的鍋爐水進入鍋爐水循環(huán)泵，加壓后先送入氧氣預熱器加熱氧氣，出氧氣預熱器的鍋爐水分四路進入氣化爐水冷壁盤管，出盤管的汽液混合物進入汽包進行汽液分離，蒸汽送入管網(wǎng)，鍋爐水進行循環(huán)。在水冷壁和氣化爐外殼之間的環(huán)隙中充有惰性氣體，氣化爐的燒嘴裝在氣化爐的頂部中心位置，三條煤粉輸送線分別進入同一個燒嘴，氧氣和過熱蒸汽混合后也送入工藝燒嘴，煤粉和氧氣、蒸汽在氣化爐內(nèi)進行反應，未反應的爐渣和粗煤氣一起通過渣口進入氣化爐激冷室。氣化爐內(nèi)主要是依靠爐渣來保護水冷壁，水冷壁的產(chǎn)氣量直接和爐渣的厚度有關。由于水冷壁采用盤管結(jié)構(gòu)，所以鍋爐水循環(huán)泵的揚程很高。航天爐的的爐內(nèi)流場，煤粉通過三條煤粉管線進入氣化爐燒嘴的三個煤粉管，氧氣經(jīng)預熱后和一定比例的蒸汽混合后，在氣化爐內(nèi)形成旋流，爐內(nèi)軸向溫度梯度為上部高，下部低。對于液態(tài)排渣的氣化爐操作，渣口溫度的高低是決定渣口壓差大小的主要影響因素，也是氣化爐能否正常排渣的關鍵。對于航天爐，需要正常排渣，保持渣口的溫度在灰熔點以上，就必須提供氣化爐上部的溫度，提高氧煤比。由于其燒嘴沒有中心氧，只能靠提高氧煤比來提高渣口溫度。5.2濕法氣化目前國內(nèi)已經(jīng)商業(yè)化運行的濕法氣化有采用耐火磚也有采用水冷壁形式，從水煤漿氣化發(fā)展的趨勢看，水冷壁將是氣化爐發(fā)展的方向。在本工程中，可以采用6.5MPa，3200mm爐型，單臺氣化爐就可達到40萬噸合成氨的要求，所以以下就以水冷壁清華爐作為水煤漿氣化的代表進行論述。水冷壁清華爐采用垂直水冷壁結(jié)構(gòu)，在水冷壁設計時，按照自然循環(huán)設計，運行時按照強制循環(huán)運行。從汽包來的鍋爐水進入鍋爐水循環(huán)泵，加壓后進入水冷壁，出水冷壁的鍋爐水進入汽包進行汽液分離，蒸汽送入管網(wǎng)，鍋爐水經(jīng)鍋爐水循環(huán)泵加壓循環(huán)，由于水冷壁采用垂直水冷壁結(jié)構(gòu)，所以鍋爐水循環(huán)泵的揚程較低。水冷壁和氣化爐外殼之間的環(huán)隙中充有惰性氣體，氣化爐的燒嘴裝在氣化爐的頂部中心位置，一條煤漿管線和氧氣一起送入工藝燒嘴，水煤漿和氧氣在氣化爐內(nèi)進行反應，未反應的爐渣和粗煤氣一起通過渣口進入氣化爐激冷室。清華爐的的爐內(nèi)流場，水煤漿通過一條煤粉管線進入氣化爐燒嘴，氧氣通過兩路在氣化爐內(nèi)形成旋流，爐內(nèi)軸向溫度梯度為上部高，下部低。對于液態(tài)排渣的氣化爐操作，渣口溫度的高低是決定渣口壓差大小的主要影響因素，也是氣化爐能否正常排渣的關鍵。對于航天爐，需要正常排渣，保持渣口的溫度在灰熔點以上，就必須提供氣化爐上部的溫度，提高氧煤比。由于其燒嘴沒有中心氧，只能靠提高氧煤比來提高渣口溫度。表5氣化爐比較表項目濕法氣化十法氣化備注氣化壓力6.5MPa（最高8.7MPa）最高4.0MPa氣化爐結(jié)構(gòu)垂直水冷壁結(jié)構(gòu)采用水冷壁盤管結(jié)構(gòu)安全性可以實現(xiàn)自然循環(huán)，不容易燒壞不能實現(xiàn)自然循環(huán)，容易燒壞保護氣臺3200mm氣化爐需要密封氣300Nm3/h臺3200mm氣化爐需要密封氣1000Nm3/h氣化方式氣流床液態(tài)排渣，灰渣比為4:6氣流床液態(tài)排渣，灰渣比為2:8適用煤種褐煤、煙煤、無煙煤全部煤種，可實現(xiàn)原料煤本地化褐煤、煙煤、無煙煤全部煤種，可實現(xiàn)原料煤本地化氣化爐溫度1300~1700°C1300~1700C有效氣含量80~8383~88（和輸送氣有關）投資11.8熱量回收和灰水處理目前國內(nèi)的十法氣化和濕法氣化熱量回收方式均無較大差別，有采用廢鍋回收熱量，也有采用激冷回收熱量，具體采用何種熱回收方式，主要和后續(xù)工段的產(chǎn)品有關，生產(chǎn)合成氨一般采用激冷流程。水煤漿氣化由于出氣化爐的粗煤氣含水量較大，所以在熱回收工段會比十粉氣化回收的熱量要多，如采用廢鍋流程，會多回收蒸汽；如采用激冷流程，其出洗氣塔的汽氣比較高，變換工段不用加蒸汽，而且放熱的水煤氣變換反應產(chǎn)生的蒸汽量也比十粉要多?；宜幚黼m然干法氣化和濕法氣化采用灰水處理的流程不完全相同，但作用相差不大，都是進行熱量回收和灰水回用。干法氣化的灰渣比一般為4:6,濕法氣化的灰渣比一般為2:8,相同投煤量的情況下，干法氣化的灰水中含有的灰量較大，比濕法氣化的灰水難以處理。水的消耗干法氣化和濕法氣化水的消耗量主要指外排的水量，兩種氣化工藝外排水量的控制均是按照煤種氯離子等有害組分累計程度來排放的，在相同投煤量的情況下，外排水量基本相同。干法氣化比濕法氣化多排放的水是在烘煤過程中，將煤中的水分烘干至2%左右，此部分水分也可視為排放水。7.1十法氣化在煤粉制備工序，主要是利用燃料氣或其他介質(zhì)將煤中的多余水分進行烘干，一般要求烘干至2%左右。為保持煤粉管線的干燥，煤粉輸送管線需采用蒸汽伴熱，部分冷凝液無法回收造成浪費。在煤氣化工序，主要用水為脫鹽水，脫鹽水主要用于水冷壁汽包加水、儀表沖洗水和機泵密封水。另外還需要在爐內(nèi)添加部分蒸汽用于氣化反應。在灰水處理工序，由于整個氣化系統(tǒng)的水循環(huán)使用，需按照煤種氯離子等有害組分累計程度來排放部分水，并補充部分新鮮水和工藝冷凝液，用于系統(tǒng)補水。7.2濕法氣化在制漿工序，需要加入水進行制漿，制漿用水可以用新鮮水，也可以使用工廠難以處理的廢水，如含酚廢水、含苯廢水等。在煤氣化工序，主要用水為脫鹽水，脫鹽水主要用于水冷壁汽包加水、儀表沖洗水和機泵密封水。在灰水處理工序，由于整個氣化系統(tǒng)的水循環(huán)使用，需按照煤種氯離子等有害組分累計程度來排放部分水，并補充部分新鮮水或工藝冷凝液，用于系統(tǒng)補水。從以上用水分析比較可知，干粉氣化和濕法氣化相比，在生產(chǎn)能力相同的情況下，外排水量相同。同等用途的情況下(如同為合成氨或甲醇等)，氣化反應需要的水量也相同。濕法氣化是將大部分用水以水煤漿的形式加入，對煤的含水程度沒有特殊要求，對加入水的水質(zhì)的要求也較低，一般制漿用水使用難以處理的有機廢水，具有環(huán)保效益。干法氣化是將煤種多余的水分去掉，然后再將需要的水分步加入，在氣化爐需要的水分，必須以高壓過熱蒸汽的形式加入，變換工段需要的水，必須用過熱蒸汽或鍋爐水的形式加入。干法氣化和濕法氣化相比，干法氣化比濕法氣化在水的使用上，要求的品質(zhì)更高，水量更大。變換對于合成氨生產(chǎn)而言，十法和濕法氣化均采用激冷工藝，由于濕法氣化中，出氣化爐的粗煤氣中含水量較大，而且此部分水已經(jīng)被煤和氧氣燃燒加熱到1350°C，激冷后粗煤氣含水量較大，出洗氣塔的汽氣比比十法要高0.3左右，變換工段不需加蒸汽，而且此部分熱量在變換工段副產(chǎn)為蒸汽，這也就是濕法氣化比干法氣化在變換工段副產(chǎn)蒸汽量大的主要原因。以下為國內(nèi)比較常見的變換流程對兩種氣化技術對應的變換系統(tǒng)能耗進行對比。干法氣化的變換流程：從氣化來的3.718MPa(G)、210.9C的粗煤氣，(其十氣中CO約55%(mol%),水氣比約為1.15，經(jīng)過煤氣分離預熱后進入變換爐進料換熱器，被出第一變換爐的變換氣加熱至260C后，70%的粗煤氣進入第一變換爐，在爐內(nèi)催化劑的作用下，粗煤氣中的部分CO與H2O發(fā)生變換反應，并放出大量的反應熱，反應溫度控制在387C，CO含量控制在32%(mol%干基)，從第一變換爐底部出來的變換氣，進入中壓蒸發(fā)冷凝器，利用變換氣的熱量副產(chǎn)2.5Mpa(G)的飽和蒸汽，在此變換氣與另外未經(jīng)變換的30%的粗煤氣混合后溫度為332C，再送入變換爐進料換熱器，在此變換氣被冷卻至284C，再進入冷凝液加熱器，被工藝冷凝液冷卻至230C后進入第二變換爐，在爐內(nèi)催化劑的作用下，進一步進行變換反應，反應溫度控制在413C，CO含量控制在6.3%(mol%)，從第二變換爐底部出來的變換氣噴入中壓鍋爐給水，變換氣的水氣比提高至0.45,進入第三變換爐，反應后溫度控制在256°C,CO含量控制在1.2%(mol%)左右，從第三變換爐底部出來的變換氣再進入低壓蒸發(fā)冷凝器，利用變換氣的熱量副產(chǎn)0.5MPa(G)的低壓飽和蒸汽。換熱后降溫至200C的變換氣，再進入第四變換爐，反應后溫度控制在205C,CO含量控制在＜0.4%(mol%)。從第四變換爐出來的變換氣壓力為3.34Mpa(G)，副產(chǎn)0.5MPa(G)的飽和蒸汽。然后經(jīng)脫鹽水預熱器，循環(huán)水冷卻器冷卻至40C，再經(jīng)分離器分離變換氣中的水分，送往甲醇洗工序。濕法氣化的變換流程：從氣化裝置來的水煤氣(其干氣中CO約45%(mol%),水氣比約為1.45，壓力約為6.2MPa)，煤氣經(jīng)分離預熱后，溫度為第一變換爐所需要的入口溫度265?305C進入第一變換爐進行變換反應，其出口溫度為?436C，CO~6.55%(mol%)o離開第一變換爐后，氣體經(jīng)過熱能回收，副產(chǎn)3.8MPa的蒸汽，溫度降為255°。后進入第二變換爐，其出口溫度為265?288C，CO~1.2%(mol%)o氣體離開第二變換爐后，副產(chǎn)1.5MPa的蒸汽回收熱能，溫度降為245C，進入第三變換爐，其出口溫度為255C，CO~0.4%(mol%)o三變爐出口的氣體經(jīng)0.5MPa廢鍋副產(chǎn)蒸汽、脫鹽水預熱器回收熱量、變換氣水冷器冷卻后，再經(jīng)分離器分離變換氣中的水分，送往甲醇洗工序。表八變換系統(tǒng)對比表對比項目航天爐清華爐(6.5MPa)設備變換爐四臺，由于壓力低設備直徑較大變換爐三臺，由于壓力高設備直徑較小投資變換設備多，重量大，觸媒多，投資大。變換投資低。主要消耗變換時需添加過熱蒸汽或噴水變換時需不需添加過熱烝汽或噴水噸氨副產(chǎn)蒸汽3.8MPa0.662.5MPa0.31.5MPa0.190.5MPa0.611.08凈化目前國內(nèi)的大型合成氨系統(tǒng)多采用低溫甲醇洗加液氮洗系統(tǒng)，由于低溫甲醇吸收CO2、h2s和其他有機硫化物是一種物理吸收，其特點是：在加壓、低溫的情況下溶劑甲醇吸收氣體中的CO2、H2S，而在減壓、加熱時CO2、H2S有很容易的從甲醇中解析出來。根據(jù)實際的工業(yè)化運行表明，溶劑甲醇吸收CO2、H2S和其他有機硫化物等的理論基礎是遵循亨利定律的；在實際的工業(yè)化運行表明，氣體中PCO2的升高使CO2在溶劑甲醇中的溶解量是高于成正比例的增加。這也是低溫甲醇洗在吸收CO2、H2S時，總是選擇較高壓力的原因所在。如氣化系統(tǒng)采用十粉氣化，則低溫甲醇洗工段采用3.35MPa，如氣化系統(tǒng)采用水煤漿氣化，氣化壓力選擇6.5MPa，則低溫甲醇洗工段采用5.6MPa。表9.1：凈化系統(tǒng)對比表名稱變換氣壓力約5.5MPa（低溫甲醇洗+液氮洗）變換氣壓力約3.5MPa（低溫甲醇洗+液氮洗）備注設備設備直徑小投資小如吸收塔中2650x69600mm，重320噸；設備直徑較大投資大如吸收塔中3400x73400mm，重470噸；甲醇循環(huán)量（t/h）170310甲醇洗蒸汽（t/h）913甲醇洗+液氮洗脫鹽水（t/h）2.52.5甲醇洗循環(huán)水(AT=10C，t/h)390440甲醇洗+液氮洗冷量（Kw）2,6004,800甲醇洗甲醇損失（kg/h）1520高壓氮氣（Nm3/h）27,00030,000液氮洗低壓氮氣（Nm3/h）8,00012,500甲醇洗+液氮洗液氮（Nm3/h）00電耗（Kw）10391388軸功率壓縮4.0MPa十法氣化和6.5MPa濕法氣化之后配套的氨合成、冷凍系統(tǒng)的能耗和投資基本一樣，故不作比較，壓縮系統(tǒng)進行比較。表10：壓縮系統(tǒng)對比表對比項目干粉氣化濕法氣化能耗合成氣壓縮機增壓段功率大，比6.5MPa氣化大2000KW；合成壓縮機循環(huán)水的消耗量大。1.合成氣壓縮機增壓段功率小。投資1、合成氣壓縮機設備投資增大1、合成氣壓縮機投資減少。成本對比表（見附表11）結(jié)論對于年產(chǎn)30萬噸合成