煤氣化技術(shù)在合成氨中的應(yīng)用于發(fā)展趨勢(shì)
作者/來(lái)源：王國(guó)祥（全國(guó)化工合成氨設(shè)計(jì)技術(shù)中心站） 日期： 2009-12-10 點(diǎn)擊率：1927
摘要：簡(jiǎn)要敘述了國(guó)內(nèi)目前煤氣化技術(shù)在合成氨生產(chǎn)中的應(yīng)用情況及煤氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：煤氣化 合成氨 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)
煤炭是地球上儲(chǔ)量豐富、分布最廣泛的化石原料。我國(guó)是能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)更是富煤少油(氣)，煤炭在我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位。在我國(guó)常規(guī)能源(包括煤、油、氣、水能)探明總資源量中，煤炭占87．4％，石油占2．8％，天然氣占0．3％，水能占9．5％，因此能源消費(fèi)也更依賴煤炭，當(dāng)前大約80％的電力、60％的化工原料、72％的工業(yè)燃料和92％的民用燃料都以煤為原料。國(guó)家正在逐步出臺(tái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的政策改變這種局面，但在短時(shí)間內(nèi)難以改變。
受國(guó)內(nèi)能源結(jié)構(gòu)和能源價(jià)格等條件的制約。我國(guó)合成氨生產(chǎn)更是依賴煤炭，現(xiàn)有500家生產(chǎn)企業(yè)中70％以煤為原料。由此可見在合成氨生產(chǎn)中使用先進(jìn)適用的煤氣化技術(shù)就顯得更加重要。
1 基本原理
當(dāng)氣體以較低的速度自下而上通過(guò)均勻的固體顆粒床層時(shí)，氣體只在靜止不動(dòng)的固體顆粒之間的空隙中穿過(guò)，固體顆粒床層的高度基本上維持不變。這樣的床層稱為固定床。此時(shí)，氣體通過(guò)固體顆粒床層的壓力降隨氣體空床速度的增大而增大，如圖l中AB段所示。
隨著氣體流速增大到圖l中B點(diǎn)時(shí)，固體顆羆粒床層開始松動(dòng)，固體顆粒的相對(duì)位置也在一定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，床層高度略有增加；如果氣體流速繼續(xù)增大，固體顆粒則完全懸浮在向上流動(dòng)的氣體中，并進(jìn)行相當(dāng)不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)；氣體流速進(jìn)一步增大，床層高度將隨之增加，固體顆粒的運(yùn)動(dòng)更為激烈，但仍停留在床層中，而不被氣流所帶出，這樣的床層稱為流化床。此時(shí)，氣體通過(guò)固體顆粒床層的壓力降隨氣體空床速度的增大而基本上保持不變，如圖l中CE段所示。C點(diǎn)的氣體流速稱為臨界流化速度。
當(dāng)氣體流速繼續(xù)增大到E點(diǎn)時(shí)，流化床的上界面消失，固體顆粒分散懸浮在氣體中并被氣流夾帶而離開床層，這樣的床層稱為氣流床，E點(diǎn)的氣流速度稱為氣流極限速度。此時(shí)，氣體通過(guò)固體顆粒床層的壓力降隨氣體空床速度的增大而急劇減小，甚至固體顆粒被氣體全部帶出。
當(dāng)固體顆粒處于流化床狀態(tài)時(shí)，床層有一明顯的上界面，看起來(lái)很象沸騰的液體，并在許多方面呈現(xiàn)出類似液體的性質(zhì)，故有時(shí)也稱流化床為沸騰床。根據(jù)上述原理，形成3種制氣技術(shù)，即固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化。
2煤氣化技術(shù)的發(fā)展
煤氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)150多年的發(fā)展，形成了上百種爐型，工業(yè)化的爐型十余種，有代表的工業(yè)
化煤氣化爐型有：固定床ⅣGI爐、Lurgi爐、BGL(熔渣固定床)爐；流化床(Winkler爐、HTw爐、u—Gas爐、KRW爐和CFB氣化爐；氣流床(K-T爐、Texaco爐、sheⅡ爐、Prenflo爐和GSP爐)等。
我國(guó)煤氣化技術(shù)發(fā)展起步較晚，合成氨生產(chǎn)以老式的UGI爐固定床間歇?dú)饣扑簹夂统喊l(fā)生爐煤氣為主，至今占合成氨總生產(chǎn)能力約80％。自上世紀(jì)70年代，對(duì)于新型氣化爐或氣化方法開始研究，在液態(tài)排渣加壓碎煤氣化、水煤漿加壓氣化、灰融聚流化床氣化等領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā)，這幾項(xiàng)氣化技術(shù)在我國(guó)都相繼進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用階段。
3 合成氨生產(chǎn)應(yīng)用的煤氣化技術(shù)
我國(guó)的氮肥工業(yè)始于20世紀(jì)30年代。1937年第一家中國(guó)自己的化肥廠——永利寧化學(xué)公司硫酸廠(后改為南京化學(xué)工業(yè)公司氮肥廠)在南京建立。1949年，我國(guó)合成氨產(chǎn)能為5 000t，到2007年，我國(guó)合成氨產(chǎn)量達(dá)到了5 158．9×104t，居世界首位....
