魯奇工藝調(diào)研報(bào)告

魯奇碎煤加壓氣化生產(chǎn)合成氨工藝調(diào)研報(bào)告煤種適應(yīng)性魯奇工藝及消耗定額投資狀況初步結(jié)論及建議一、魯奇爐的適應(yīng)性煤種煤氣化技術(shù)是由煤種決定的，從渭河化肥廠和天脊化肥廠的運(yùn)行歷史看，煤氣化技術(shù)的好壞，取決于煤質(zhì)的適應(yīng)性。能夠說，成也是煤，敗也是煤。渭化由華亭煤取代黃陵煤后，裝置才趨于穩(wěn)定運(yùn)行；天脊的魯奇爐也是將洗精煤替代原貧瘦煤后，方步入正常軌道。必須根據(jù)所擁有的（直接或間接）煤資源的煤質(zhì)狀況，來選擇比較適合的煤氣化技術(shù)。從天脊煤化集團(tuán)的調(diào)研看，魯奇爐工藝對原料適應(yīng)范疇廣，除黏結(jié)性較強(qiáng)的煙煤外，從褐煤到無煙煤均可氣化。⑴對煤的粒度規(guī)定普通加壓氣化規(guī)定入爐煤的粒度最大與最小之間的粒徑比為5，在低負(fù)荷生產(chǎn)時可放寬到8。最小粒度普通應(yīng)不不大于6mm，最大粒度應(yīng)控制在50mm下列。⑵原料煤中水分含量不能太少，褐煤最大臨界水分含量為34％，其它煤種應(yīng)低于該數(shù)值，以確保氣化的正常進(jìn)行。⑶煤中灰分含量對氣化反映普通影響不大，魯奇爐可氣化灰分高達(dá)50％的煤，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，普通加壓氣化用煤的灰分在19％下列較為經(jīng)濟(jì)。⑷由于魯奇爐屬于固態(tài)排渣移動床氣化，普通規(guī)定灰熔點(diǎn)越高越好，最佳高于1500℃。⑸煤的黏結(jié)性對氣化影響較大，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及魯奇公司的經(jīng)驗(yàn)，加壓氣化煤種的自由膨脹系數(shù)普通應(yīng)不大于1，若自由膨脹系數(shù)不不大于1，則應(yīng)在爐內(nèi)上部設(shè)立攪拌裝置；但自由膨脹系數(shù)不能不不大于7，魯奇加壓氣化爐適應(yīng)煤種為自由膨脹系數(shù)不大于7的弱黏結(jié)性或不黏結(jié)性煤，對于黏結(jié)性較強(qiáng)的煙煤不適合于魯奇加壓氣化爐。天脊煤化使用的是本地王莊煤礦的低揮發(fā)分煤（貧瘦煤），其有關(guān)數(shù)據(jù)以下：粒度分析供應(yīng)氣化爐的煤正常粒度范疇為4～50mm，粒度分布為：粒度mm原則％范疇％50～10025～5013～256～135～60～52.515.217.552.69.72.515～2015～2050～559～110~5②工業(yè)分析（分析基）原則范疇水分（重量％）灰分（重量％）揮發(fā)份（重量％）固定碳（重量％）0.320.814.424.50～617～2413～16③元素分析（無水無灰基）原則范疇C（重量％）HN可燃SClO89.004.541.340.290.094.7487～914.2～4.91.2～1.90.2～0.40.05～0.114.0～6.0④干餾實(shí)驗(yàn)（無水無灰基）液態(tài)烴（重量％）2.5熱解水1.8焦91.1干餾氣＋損失4.6⑤灰熔點(diǎn)還原氧化轉(zhuǎn)化溫度℃熔融溫度℃流動溫度℃1330*15001500150015001500注：*轉(zhuǎn)化點(diǎn)能夠低于1140℃⑥灰分分析SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaONa2OK2OSO3TiO2P2O5其它重量％46.337.23.10.53.01.00.32.01.20.255.15⑦自由膨脹指數(shù)，結(jié)焦指數(shù)自由膨脹指數(shù)（Fsi）3結(jié)焦指數(shù)13二、魯奇生產(chǎn)合成氨工藝及消耗定額現(xiàn)魯奇爐已工業(yè)化有三代爐型。第一代合用合用非粘結(jié)褐煤，氣化爐內(nèi)徑Φ2.6，單爐產(chǎn)氣量5000～8000Nm3/h（干粗煤氣）；第二代合用弱粘結(jié)性煤，氣化爐內(nèi)徑Φ2.6、Φ3.7，單爐產(chǎn)氣量14000～45000Nm3/h；第三代合用除強(qiáng)粘結(jié)性外全部煤種，氣化爐內(nèi)徑Φ3.8，單爐產(chǎn)氣量35000～55000Nm3/h。我國云南解放軍化肥廠屬典型的無廢熱回收第一代加壓氣化爐。甘肅蘭州煤氣廠為Φ2.7m有廢熱回收的第二代魯奇加壓氣化爐（現(xiàn)閑置，因有天然氣）。天脊集團(tuán)、哈爾濱氣化廠、河南義馬均為Φ3.8m的第三代魯奇加壓氣化爐。我們考察的是天脊集團(tuán)的魯奇爐造氣生產(chǎn)合成氨的工藝，現(xiàn)將其工藝和消耗定額重要介紹以下：工藝流程方塊簡圖（二）工藝指標(biāo)狀況①魯奇爐出口去變換粗煤氣成分成分CO2COH2CH4H2SCOSC2H4C2H6N2Ar體積構(gòu)成％26.5923.4639.458.000.070.030.441.330.63其它組分物流NH3脂肪酸酚石腦油油灰塵總計(jì)流量Kg/h49131868211104895②魯奇爐重要工藝條件項(xiàng)目設(shè)計(jì)范疇實(shí)控范疇氣化爐出口煤氣溫度℃650～700≤670氣化爐出口煤氣壓力MPa2.952.90～3.05氣化爐出口煤氣中CO2%26.0~28.022.0~28.0氣化爐出口煤氣中O2％＜0.4＜0.4氣化爐灰渣含碳量％≤5.0≤6.0③變換氣、凈化氣成分組分CO2H2SCOH2CH4C2C3N2ArCH3OH變換氣（%）37.690.064.7948.616.790.320.071.130.53低溫甲醇洗凈化氣（%V）0.002—6.4881.289.560.161.541.000.005甲烷餾分（%V）13.852.3877.782.193.81（三）消耗定額及制造成本項(xiàng)目1994年1995年1996年1997年單耗單價/元單位成本/元單耗單價/元單位成本/元單耗單價/元單位成本/元單耗單價/元單位成本/元原料煤/t1.918112.33215.451.73119.46206.661.76234.90413.91.38282.5390.0甲醇/kg15.5711.523.366.763.020.3脫鹽水/t9.2174.9946.0110.64.0743.0原料煤氣總費(fèi)用(1-12月份)原料煤總費(fèi)用(1-8月份)循環(huán)水/t992.4070.0769.47870.240.05951.245310.7萬元4404.04萬元高壓蒸汽/t15.41930.9747.7612.25434.15481.47占總成本的18.44%占總成本的23.47%電力/kwh223.30.2453.58193.360.2344.61制造費(fèi)用/元420.8382.58工資福利/元11.9411.61自發(fā)電/kwh-543.530.10-54.35-381.350.1-38.5副產(chǎn)油/kg-1.910.55-1.05-1.20.7-0.84副產(chǎn)汽/t-1.6120.0-32.2-1.6124.0-38.64合成氨制造成本元/t1230.581099.561273.971203.29注:合成氨系統(tǒng)固定資金為52899萬元，其預(yù)提折舊為6.6%，預(yù)提大修費(fèi)為5.0％，均納入制造費(fèi)用中。天脊魯奇制氨裝置自1996年9月開始，逐步增大了五莊煤特別是五莊洗精煤的進(jìn)廠比例，至1997年8月，氣化爐基本實(shí)現(xiàn)了以五莊洗精煤單一煤種為原料的精料政策，使噸氨煤耗明顯減少。在8月29-30日進(jìn)行了為期三天的達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核，其消耗狀況以下：項(xiàng)目設(shè)計(jì)確保值實(shí)際消耗備注塊煤1.263t/tNH31.178t/tNH3制造成本年均1090元/噸NH3甲醇2.6kg/tNH32.486kg/tNH390%氧氣＜500Nm3/tNH3464.1Nm3/tNH3冷變氣2903.4Nm3/tNH32909.24Nm3/tNH3氣化劑中中壓蒸汽2t/tNH31.795t/tNH3高壓蒸汽9.524t/tNH3電力169.543kwh/tNH3脫鹽水3.325t/tNH3循環(huán)水653.25t/tNH3綜合消耗12.7Gcal/tNH311.87Gcal/tNH3據(jù)理解的合成氨制造成本在1200元左右，其煤價在80～400元之間。合成氨制造成本與煤質(zhì)的狀況影響較大，煤在合成氨成本中比例約在30%下列，因此只能進(jìn)行參考。三、投資狀況一臺魯奇爐（10萬噸規(guī)模）投資約在3000萬，30萬噸合成氨魯奇煤頭裝置約在1.2億（三開一備）。魯奇爐耗氧最低，30萬噸裝置配25000NH3/h空分就足夠，投資約為1億。魯奇爐制氨凈化適宜配低溫甲醇洗、液氮洗工藝，據(jù)山東德州狀況，低溫甲醇洗大概投資8000萬元、液氮洗2500萬元，這樣凈化部分投資約為1.05億。煤氣水解決系統(tǒng)、變換、合成及甲烷轉(zhuǎn)化系統(tǒng)（天然氣約占1/3氨產(chǎn)量）的投資額，初估1億。據(jù)二院預(yù)計(jì)，30萬噸魯奇爐制合成氨裝置投資約在5億左右（不含公用工程）。如需要比較精確的投資預(yù)計(jì)，須首先擬定煤種和工藝路線再由設(shè)計(jì)院估價。四、對魯奇爐的評價及建議從上述介紹狀況看，魯奇爐有它的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)評述以下：①魯奇爐的煤種適應(yīng)性寬，如果煤種立足于東北，那么選擇魯奇爐是比較適宜的，但魯奇爐屬于移動床，因此，對煤的粒度有較高的規(guī)定，不能燒粉煤，最佳煤粒度在6～50mm，這對煤礦提出較高的規(guī)定。還要考慮粉煤的運(yùn)用，如用于鍋爐燃燒。②魯奇爐最適合于生產(chǎn)煤氣，由于其燃燒氣中甲烷含量達(dá)8%，還含有焦油和輕油。作為煤氣使用，熱值大，但如果用于生產(chǎn)合成氨，除對煤氣水中焦油、輕油進(jìn)行分離回收外，還要將甲烷餾分轉(zhuǎn)化成有效氫氣，增加了流程和投資，也就是魯奇爐造氣生產(chǎn)合成氨共有兩個“頭”：一是煤頭、二是氣頭，即甲烷轉(zhuǎn)換爐，其占合成氨產(chǎn)量供氫氣的1/3。據(jù)二院介紹，甲烷餾分也可采用開環(huán)生產(chǎn)其它產(chǎn)品，按天然氣化工，重要有四個方面用途：煤氣、生產(chǎn)合成氨或甲醇、氯仿、乙烯（C2H4）30萬噸規(guī)模的魯奇爐，其中有10萬噸是由甲烷餾分“氣頭”供氫氣的。③魯奇爐的早期溫度不高于700℃，因此焦油塵、苯、酚等雜物較多，需要專門設(shè)立煤氣水解決裝置，視煤中含量高低，決定與否增加回收流程。對后續(xù)變換等凈化流程，也增加了難度，變換系統(tǒng)需考慮上兩臺并聯(lián)可交換使用的預(yù)變爐，以防塵的堵塞。低溫甲醇洗要設(shè)預(yù)脫塔，以吸取醛、輕油?？傊捎隰斊鏍t煤制氣中成分復(fù)雜，增加了凈化流程的復(fù)雜性，但也為回收焦油、苯、酚、輕油等有價值副產(chǎn)品提供了契機(jī)。④魯奇爐現(xiàn)在天脊運(yùn)行的較好，并擬擴(kuò)產(chǎn)至45萬噸，5月中旬可能投入試車，凈化部分采用變壓吸附脫除CO2、CO而制氫氣共合成氨用。先處在大停改