Shell煤气化技术在国内的应用概况及发展前景

增刊煤质技术2009年6月煤化工。Shell煤气化技术在国内的应用概况及发展前景汪家铭(川化集团有限责任公司，四川成都610301)摘要: Shell 煤气化技术具有煤种适应性广、单系列能力大、气化温度高、运转周期长、环境效益好等特点，历经30多年的发展，已成为当今世界上先进的洁净煤气化技术之一。该文介绍了Shell煤气化技术的发展历程、技术特点，目前国内引进装置的建设和投产情况，并对其发展前景作出展望。关键词: Shell 煤气化技术;发展;特点;应用;前景中图分类号: TQ54文献标识码: A文章编号: 1007-7677 (2009) 增刊-0034-04Discussion on application and prospect of Shell coal gasification technology in ChinaW ANG Jia-ming(Sichuan Chemical Works Group Corporution l.td. Chengdu 610301. China )Abstract: Shell coal gasification technology contains many advantages, such as wide adaptability of coal, large capacity of singleseries, high gasification temperature, long operation cycle, and excellent environmental benefits, etc. ●Through the developmentfor more than 30 years, that technology has become one of the advanced gasification technologies in the world. The developmentand characteristics of Shell coal gasification technology, and the circumstance of construction and production of imported gasificationdevices were introduced in this paper. And the prospect of its development was described.Key words: Shell coal gasification technology ; development; characteristic; application; prospect煤气化技术是一种最洁净的煤炭综合利用技整个气化过程只有5%的能量流失，使煤炭得以充术，能够避免煤炭直接燃烧产生的污染，采用该技分利用。合成气可以用来制造纯氢，生产合成氨、术主要是将煤炭转化为含有H2和CO的粗合成气,甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氢燃料等衍生然后作为工业原料，最终加工成各种化工产品。从物，还可用于电厂供热、蒸汽和发电的燃料，并可煤气化技术发展进程来看，早期的煤气化都是使用作为城市用气。块煤和小煤粒作为气化原料制取合成气,称为第一近年来Shell 极力开拓中国市场，从2001年代煤气化技术。6月在国内签订第-一个技术转让协议起，8年多来.进入20世纪80年代后,随着沽净煤气化工艺已陆续与国内17家企业签订了19份技术转让协的开发和研究，采用先进的气流床反应器，以水煤议。到目前为止，已有11套SCGP装置，共12台浆或干粉煤为原料，大规模、单系列、加压气化实气化炉顺利建成，投入正常生产运行，并取得了良现了工业化应用，称为第二代煤气化技术。Shell好的经济效益和社会效益。煤气化技术(SCGP) 就是目前世界上较为先进的,1发展历程属于气流床气化的第二代煤气化技术,其工艺过程为粉煤、氧气及少量水蒸气在加压条件下，并流进Shell 的石化燃料气化可以追溯到20世纪入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发50年代，当时开发了以渣油为原料的Shell气化工分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过艺(SGP), 随后20世纪70年代初期，在渣油气程，气化产物是以H2和CO为主的合成气，CO2化的基础上，又开发了Shell 粉煤气化技术。该技含量很少，典型的SCGP煤气成分如下: CO含量术从1972年开始进行中试，到2001年在荷兰正式为65%、H2含量为30%、N2与氩气的含量为.投中国煤化工历了30多年的技3.1%、CO2含量为1.6%、HS与COS的含量为术YHC NMH G于化工生产，从0.3%、CH为微量。合成气中含有原煤中约80%2006年至今建成了多套合成氨、申醇、制氢装置。的能量，另外15%的有效能量以蒸汽的形式获得。Shell煤气化技术(SCGP) 的发展历程列于表1。34增刊煤质技术2009年6月表1 Shell煤气化技术(SCGP) 的发展历程，时间日投煤最/t装置建设地点运行情况19766壳牌阿姆斯特丹研究中心 试验了30多个不同煤种和工艺原理，试用多种设备材料及气体处理工艺。1978壳牌德国哈尔堡炼油厂运行了 6100 h,进行操作程序的优化工作。1987220~330美国休斯顿壳牌石运行15000h,试验了18种高碗，高灰分、高水分的原料煤的试烧。油公司迪尔帕克厂1988~1993装置建设2000荷兰发电局德姆克勒1998 年进入商业化运行，成功地气化了12个煤种，气化压力为2.8 MPa,1997~ 1998示范运行公司联合循环发电厂碳转化率>99%， 气化装置负荷40%~100%变动，运转率95%以上。2006. 530中国湖北双环化2006年5 月17日生产出合格合成氨用原料气，成为世界上首套用F合成氨.工集团有限公司生产的Shell煤气化装置。中国河南永城煤电2008年4月21日生产出合格精甲醇产品，成为世界上首套用于甲醇生产的2008. 52 100(集团)有限责任公司Shell 煤气化装置。中国神华内蒙古2008年12月30日生产出合格的石脑油和柴油等油品和化工品，成为世界2008. 122x2 200煤制油有限公司上首套用于煤炭直接液化制油的Shell煤气化装置。配套的空分装置可柑应减少投资费用。2技术特点2.5运转周期长.2.1煤种适 应性广气化炉壁冷却采用水冷膜壁结构型式，并采用Shell 气化炉可以使用从无烟煤、烟煤、褐煤挂渣措施保护气化炉璧，无耐火砖衬里，喷嘴使用到石油焦等原料，对煤的灰熔点范围比其他气化技设计寿命为8 000 h,维护工作量小，气化炉内无术更宽-一些，对于较高水分、灰分和含硫量的煤种转动部件，运转安全可靠。也同样适应。2.6环境效益好2.2单系列能力大SCGP从煤粉制备到产生沽净合成气的整个生目前已投入生产运行的单台气化炉炉内径产过程中对污染物都实行了全过程控制，高温气化4 600 mm,气化压力4. 0 MPa,日投煤量达2 000 t物不产生焦油、酚等凝聚物，高温排出的熔渣经激以上，更大规模日投煤量2 500t以上的气化装置冷后成性质稳定的玻璃状颗粒，可作为商品出售。也正在实现工业化。气化污水中含氰化物少，易于处理。利用高效飞灰2.3 气化温度高过滤器除尘回收飞灰，飞灰可返回气化炉循环使气化温度为1 450~1 600C,碳转化率可达用。99%左右，气体产品沽净，煤气中有效成分可达3应用概况90%以。上，冷煤气化效率达80%~85%，其余15%热能被回收作为中压或高压蒸汽，总热效率为文种各样的用途，可98%左右。以单PYH中国煤化工括用作生产化工2.4气化用氧耗量低产品CNMH乓输燃油、城市煤气化氧耗量比水煤浆气化工艺低15% ~20%，气、合成天然气及发电。国内目前已签约引进的吨煤气化氧耗量约为600 m’(神府煤)， 因而与之19套SCGP装置基本情况见表2。增刊煤质技术2009年6月表2国内引进的 19套SCGP装置基本情况序号企业名称建设地点日投煤量/t产品名称簦约日期投产日期湖北双环化工集团有限公司湖北应城60合成氨2001.62006.5广西柳州化工股份有限公司广西柳州1 300合成氨.2001. 102006. 9中石化岳阳壳牌煤气化有限公司湖南岳阳2 2002001. 112006. 12 .中石化湖北化肥分公司湖北枝江220020012006. 12中石化安庆分公司安徽安庆20032006. 11云天化集团天安化工有限公司云南安宁2 7002008. 5云南云维集团大为制氨有限公司云南曲靖2700辽宁大化集团有限责任公闭辽宁大连1100甲醇2004. 2在建永城煤电(集团)有限责任公司河南水城.2 1002004.22008. 4河南中原大化有限公司河南濮阳河南开祥化工有限公司河南义马1 1002008. 712中国神华内蒙古煤制油有限公司内蒙占鄂尔多斯2x2 200制氢2004. 42008. 12 .1:大唐国际发电股份有限公司内蒙古多伦3x2 8002005. 101天津渤海化I集团天津贼厂天津临海2x2 000合成氨、甲醇2006. 3贵州天福化工有限责任公司贵州福泉2 0002006. 7河南鹤璧煤电贵任有限公司河南鹤璧2007. 12河南水城煤电龙字煤化工有限公司河南永城210018山西大同煤矿集团有限责任公司山西大同2008. 9云南云天化集团公司云南水富2008. 11从20世纪90年代开始，由于国际油价飞涨，Shell正式签订技术转让协议，2004 年4月许可证国内+几家以油为原料的合成氨厂均因巨额亏损而合同生效，总投资15亿元，工程开始全面启动，相继停产。这些企业决定实施油改煤工程,其中中建设项目资金来源主要通过募股，原定项目在石化有3家企业联合打包引进了Shell煤气化技术2005年底完工，但由于种种原因一再推迟。合成装备，还有儿家制氨原料技改企业和新建合成氨装氨技改工程包括锅炉、空分、气化、污水处理、供置也选用了SCGP。电、信息自动化控制等12个子项目，是当今世界在国内引进SCGP用于合成氨生产的装置有上以煤为原料生产合成氨最先进、最完美的工程。7套，其中与Shell最先签约的是湖北双环。2001年Shell装置在2006年9月投入生产运行。柳化6月经原国家经贸委批准立项，该装置的煤气化部2007年1月8日开车以来，经历8次停车,最长分由Shell公司提供基础设计包，五环公司进行详运行周期30天，停工检修时间较多，随着经验积细工程设计，配套公用工程由双环公司设计院设累，逐步好转。计。经过5年多的基础设计、设备制造、配套安中石化湖南岳阳、湖北枝江、安徽安庆的3套装，终于在2006年5月17日投料试车成功，当天Shell煤气化装置分别于2006年12月29日.2006 年生产出合格的合成氨原料气,成为国内采用SCGP12月10日.2006年11月18日投入生产运行，目生产合成氨的7套装置中第-套投产的，也是世界前装置运行稳定，实现了生产原料的“ 油改煤",上首套用于合成氨生产的SCGP装置。该装置的建尿素出本土框下降团云南大为制氨有成投产，不仅对国内其余儿套同类装置的建设具有限公Shel IfY片中国煤化工化工有限公司的积极的借鉴作用，而且也成为采用国外先进技术改CNMHG年5月28日和造国内传统产业的成功典范。2008年6月18日开车成功，煤气化装置到合成氨广西柳州化工股份有限公司2001年10月与装置流程已全线贯通并生产出合格产品。.36增刊煤质技术2009年6月2004年签约的用于制取甲醇的4套SCGP装量当中，我国的煤炭储量占到大约15%，而石油置除辽宁大化集团有限责任公司外，其余3套都在储量才占到2.7%左右。从现实条件来说，丰富的河南省境内，河南永城煤电公司2004年2月与煤炭储量为无疑为煤制油、甲醇、二甲醚等煤化工Shell就50万t/a甲醇工程煤气化技术转让正式达产品提供了足够的原料。我国煤化工行业的发展提成协议。项目总投资28.5亿元,日投煤量2100 t,供了坚实的物质基础。发展煤化工符合我国国情和是世界上第- .套用于生产甲醇产品的大型Shell 煤能源结构，我国煤化工行业必将经历一个更加迅猛气化装置。2008年4 月21日,河南永城50万t甲而有序的发展，更多的企业和资金将投入到这个产醇项目投煤成功并产出合格精甲醇产品。从投煤成业里来，煤化工的产品将凭借自身品质和低廉价格功到产出合格精甲醇产品不到12h,创造了同类项在相对高的油价下获得较大的市场竞争力,新型煤目建设工期最短、开工过程最快的纪录，对壳牌煤化工产业仍将有较大的盈利空间。我国煤化工产品:气化装置用于生产申醇及烯烃产品项目具有重要的的市场需求潜力巨大，预计10年内，煤化工在我示范作用。建成后，其主要产品为年产50万t精国将发展成为一个很大的产业，煤化工行业未来发甲醇，副产品有4000t硫磺和15000m3液氩，展前景广阔。年销售收入14亿元。同年5月和7月，河南中原SCGP对于国内化工企业，特别是化肥、甲醇大化有限公司和河南中原大化有限公司采用Shell企业优化原料路线，实现制合成气原料的多元化，煤气化技术的煤制甲醇装置均也相继建成投产。降低生产成本，提高原料利用率，建设资源节约型2005年以后签约的7套SCGP装置主要用于生产和环境友好型企业，提供了一种先进适用的现代洁甲醇，目前均在建。净煤气化技术。从理论上来说，SCGP的煤种适应直接液化的煤制油工艺是煤炭在高温高压条件性广泛，但研究表明，并不是所有的煤种都适用于下，催化加氢直接液化成液态烃类化合物，煤气化的SCGP。为了确保煤气化装置的长周期稳定运行，制氢装置就是用于提供煤制油所需的氢气。2004年要选用灰熔点低、活性好、灰分含量低的煤种，对4月12日,Shell正式向中国最大的煤炭企业神华于矢熔点较高的煤种需加入助燃剂，以改变熔渣的集团转让SCGP技术，在内蒙古鄂尔多斯建设一个性能。通常煤的灰分质量分数在8%~15%为最煤气化厂，投资近100亿元，日投煤量4 000 t,佳。在实际运行中，必须根据用户提供的煤种经过年生产油品100万t,该工程2005年4月开工建试烧，才能准确地进行工业化生产装置的设计。国设，2007年底实体工程建成，2008 年进行尾项整内已投产的或在建的制合成氨、制甲醇、制氢的改和开车调试等准备工作。2008 年装置建设的主SCGP装置都是投入工业化运行的世界第一套装要任务是打通全流程，即以产出成品油为主要目置，由于没有国外成功的经验可供借鉴，因此装置的，并不要求实现装置的长周期和高负荷运行。的设计、建设.开车和运行就是一个对引进技术的2008年10月全流程打通后将主要是进行工艺参数不断探索、认识、掌握和提高的过程。到目前为和设备运行调试，并适时安排检修。2009 年的目止，国内企业已经签下了19 份引进Shell煤气化技标是实现装置的长周期运行，预计整个项目的效益术合同，主要用在大型化肥企业进行氮肥原料及动至少要到2009年下半年才能体现出来。神华煤直力结构调整改造中，以及煤制甲醇和煤制油项目接液化示范工程已于2008年12月30 H正式投产中，其中云南云天化和河南水城煤电两家企业是在并在运行16h后产出合格的石脑油和柴油等油品引进Shell煤气化装置顺利投产的情况下，再次签和化工品。成为园内第一家采用SCGP煤炭直接液订技术转让协议，显示出了该技术在国内的良好的化制油的生产装置。也是我国实施能源替代战略的发展势头。.一项重要工程。公司计划在第一套煤 制油装置运行稳定后再开I第二套和第三套装置，其项目开工时作者简介:汪家铭(1949-), 男，江苏苏州人，工程师，曾从间最早在2010年。事大中国煤化工1993 年后从事化工科技期+YH ;CNMHG酒内各种公开刊物上发4发展前景表科我国的煤炭储量极为丰富，在世界巳探明的储(收稿日期: 2009-02 -03)37