关于U_GAS煤气化生产合成氨的探讨

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关于UGAS煤气化生产合成氨的探讨关于 U - GAS 煤气化生产合成氨的探讨
温 兴 驾
(上海太平洋化工(集团)公司焦化设计院 200241)
摘要 针对 U - GAS煤气化技术的特性和第-套商业性工业化装置要点， 以实例分析了采用 U - GAS烟煤气化生
产合成氨精原料气在技术和经济两方面的可行性， 同时以实例论述了 U - GAS煤气化技术在节能、 降本、 环保诸方面的综
合效果， 并就技术改造中所联想的主要问题进行了分析。
关键词U - GAS烟煤合成氨可行性
1 问题的提出
U - GAS煤气化技术是美国燃气工艺研究院
( IGT)在 80 年代开发的流化床煤气化专利技术。
该专利采用灰团聚技术 ，适应各种煤的气化;可气
化粉煤;设备简单、 操作安全可靠 ，可连续生产、 全
自动化控制;煤气中不含焦油 ，环境保护效果较
好;可加压操作 ，压力在 0. 1～3. 0 MPa ，操作温度
在1000 ℃左右 ，碳转化率较高 ，工艺过程热回收
利用率可达(70～80) %。
1994 年末 ，U - GAS气化技术在上汗化公
司建设并投入运行 ，生产的低热值煤气作为炼焦
炉的代道燃气。该装置采用山西晋城神府烟煤为
原料 ，以空气 蒸汽作为气化剂 ，共有 8 台 <2. 6
m U - GAS气化炉 ，分 8 条生产线 ，设计为 6 开 2
备 ，共生产17 600 G J / d的低热值燃气 ， 其热值为
5. 82 G J / m3
(标) 。
我国现有 900 来家中、 小型合成氨厂 ， 生产
规模已发展到(5～20) ×104
t / aNH3。生产合成
氨的原料绝大多数厂仍为无烟块煤或焦炭。这两
种价格相差无几 ， 约在 430～450 元/吨 ， 而有烟
煤价格在 210 元/吨左右 ， 两者价格相差-倍多 ，
所以合成氨生产成本普遍较高。本文试图探讨利
用 U - GAS煤气化技术 ， 采用有烟煤为原料生产
合成氨 ， 以达到节能、 环保和降本之目的。
2 U - GAS煤气化生产合成氨方案
U - GAS煤气化技术适应于各种煤的气化 ，
生产低 - 中热值燃气或粗合成气 ，其气化剂为空
气蒸汽或纯氧气 蒸汽或富氧空气 蒸汽 ，选
择气化剂由 U - GAS产品气的用途所决定。
根据氨合成反应式:3H2 N2 2NH3 Q ，
在-定压力、 温度和催化剂的条件下 ，原料气中
H2/ N2 3 (mol)是确保氨生成率的重要条件。
在 U GI炉固定床间歇生产半水煤气的工艺
中 ，以空气 蒸汽作为煤的气化剂 ，并控制 CO
H2/ N2 和 H2/ CO 的分子比例 ，经净化处理之后达
到氨合成的原料气组成条件要求。
在 U - GAS气化工艺过程中 ，若以空气 蒸
汽为气化剂生产的粗煤气 ，因其含 N2 量较高 ，CO
H2/ N2 和 H2/ CO 的分子比达不到合成氨原料
气组成条件要求 ，因此只能作为-般的低热值燃
料气。由于 U - GAS气化温度很高 ，达到 1000～
1010 ℃，这将对调节 H2/ CO 的比例留有余地。根
据 IGT的大量试验和第-套装置的生产经验 ，要
使 U - GAS 炉煤气组成按照合成氨原料气组成
的特殊条件要求 ，必须改变气化剂组成和 U -
GAS炉操作工况 ，即以富氧空气 蒸汽为气化剂
以控制气体中的 N2 含量 ，并适当增加蒸汽加入
量以保证 H2/ CO 比例 ， 但气化炉流化床温度必
须保证不出现焦油为前提 ，因此加入的蒸汽量又
必须受到限制。我们选用山东肥城烟煤作为研究
对象 ，经反复进行模拟计算比较 ，拟定选用 40 %
富氧空气 蒸汽作为气化剂 ，在确保 CO H2/ N2
和 H2/ CO 的比例条件下 ，炉内流化创应温度可