3.5　近期煤气化技术发展的特点

尽管开发煤气化工艺是很困难的，但由于国内外研究机构在国家和企业的支持下，经过长期的努力，开发了不少煤气化工艺，其中有一些工艺已经比较成熟，有的方法很有成效。

（1）从装备国产化走向工艺技术国产化　20世纪80年代，国家提出的“化工装备国产化”已经基本实现，当时提出这个目标时认为工艺技术采用国外的，设备由国内自己制造。经过二十年的努力，现在许多复杂的化工非标设备可以在国内生产，特别是反应器，包括现场制造。例如各种大型煤气化炉，2800t的费托合成反应器，2250t的直接液化加氢反应器等。

由于国内煤气化技术的发展，国内开发的煤气化技术如：航天炉干煤粉气化、多喷嘴水煤浆气化、两段炉干煤粉气化、清华炉水煤浆气化（热壁和冷壁）等等，均在煤化工企业中成功应用。现代煤化工工艺中的煤气化技术可以采用国内技术，从而实现“工艺技术国产化”。这是一个很大的飞跃，是化工技术的巨大进步，带动了国内的经济发展。

“工艺技术国产化”的最大优点在于节省了昂贵的专利费，培育了国内自己的煤气化人才。

（2）单元技术引导全生产线“安稳长满”地运行　在衡量煤气化技术的进步时，目前通用的办法是外商提出的一台炉子连续运行多少天，通常认为连续运行100天就标志着这个气化技术已经过关。这个说法有一半道理，连续开了一百天确实不易，但与我们传统的设计理念是有不同的。我们传统的设计理念是年操作8000小时，一年停车通常也只是一两次。在许多情况下，化工装置的停车不是由煤气化停车造成的，因此必须使配有煤气化工艺的整个生产装置实现“安稳长满”地运行，这样才能确立煤气化技术的可靠性，而不再仅仅追求煤气化炉连续开多少天。

2012年，以水煤浆气化为龙头的伊泰合成油厂达到设计产能16万吨，运行348天，实际产量17.16万吨^［2］。在“十一五”的九个示范厂中，运行较突出，真正做到了“安稳长满”地运行。该装置中多元料浆煤气化炉工艺也做到了“安稳长满”地运行，从而为全装置的运行创造了条件。

此外，在其他装置中，近千吨级的航天炉和千吨级的壳牌炉也有类似业绩。

（3）单炉规模的大型化　单台气化炉的规模，以前是在500～2000t/d之间，太小和太大都运行困难。其中小型气化炉（1000t/d及其以下）能够实现年运行8000h；中型气化炉（1500～2000t/d）部分实现年运行8000h；大型气化炉（3000t/d）正在运行中；超大型气化炉（4000t/d）正在设计中。

炉子大的优点是省运行费用，单位产品的投资少，因此许多人推荐单炉规模的大型化；缺点是一旦停车，损失比较大。所以，多大规模合适，应该有一个最佳适宜值。但是对这个问题不同专家有不同的看法，有人主张单炉超大型化，有人主张做到适当大就可以。

（4）气化炉内操作压力的提高　目前，各种在线气化炉操作压力在0.1～8.7MPa之间，其中水煤浆气化炉的压力最高。对于气化后合成气加工的压力较高的工艺，气化压力高自然能够节能。以甲醇为例，压力提高到8.7MPa后，有可能实现等压合成。但是气化炉压力高后，在有的情况下会产生不利的影响，例如原料煤输送难度加大、甲烷含量高、污水增加、气化炉结构复杂等。气化压力的提高，设备、管道部件的投资也会提高，对于气化后加工不需要很高压力的情况，气化压力以适宜为止。

因此，对于不同工艺，气化压力应该有一个适宜值。

目前正在运行和设计的气化压力为：水煤浆实现4.0MPa、6.5MPa、8.7MPa；干煤粉实现4.0MPa，设计6.0MPa；固定床碎煤气化实现4.0MPa，设计6.0MPa；流化床实现0.6MPa，在建设计4.0MPa。

（5）原料向褐煤发展　褐煤的化学反应性强，在空气中容易风化，含有可溶于碱液内的腐殖酸，不易储存和运输，挥发成分大于40％，水分大，含碳量60％～77％，密度约为1.1～1.2g/cm³，热值在2500～4000kcal（1kcal=4182J）之间。由于褐煤的内水高、可磨性差，磨制的水煤浆浓度低、气化效率低，能耗（煤耗、氧耗）偏高，影响了在煤气化技术上使用。

通常，褐煤的制浆浓度只能达到48％。使用球磨机或棒磨机制备的水煤浆平均粒度为50～100μm，达不到微细程度，无法实现高固体堆积密度和优化级配，也无法破坏煤中的结合水。

近期有报道^［3］，国内对褐煤制水煤浆做了大量的研究，认为用物理法和化学法打破褐煤中的含水官能团，采用干法优化级配制备水煤浆，实现了水煤浆平均粒度小于10微米和优化级配，从而破坏了褐煤中的毛细管水和化合水，使褐煤不流动水转化为流动水，制备出了高浓度（60％）的褐煤水煤浆；开发出新型制浆添加化学药剂。整套技术工艺简单、流程短，每吨浆成本仅98元，产生的有效气体含量可达73％。

但是，对于褐煤制浆的问题，还是在中小规模情况下的研究结果，超大规模制浆的浓度能否达到试验的数据，也就是能否达到60％，还没有实践的结论。

添加剂能否规模化生产，也需要研究。如果添加剂的制造工艺很复杂，大规模生产难度很大，这也是不合适的。

煤化工原料是否应该用褐煤，在国内是有争论的。近期有人提出，煤化工应该尽量使用优质煤作原料，以减少投资和污染。这个意见在理论上是正确的，但是面对地方经济发展的愿望，在只有褐煤的地方如何办，这确实是个难题。

有一点可以判定，煤气化使用褐煤是无奈之举，而不是先进之举。

有人提出将褐煤分质利用，得到半焦进行气化，这个主意不错，就是要有人去实践，光凭推测是不够的，目前应该先取得实践经验，然后再推广。

（6）气化后两种流程可以组合　在大型煤化工装置中，气化炉的台数很多，可以采用两种不同类型的气化炉。事实上，这件事往往是气化后流程上的需要，也就是激冷流程和废锅流程的组合。

激冷流程和设备简单，投资低，系统运行连贯性强，操作费用低、产物中水蒸气含量高能位却低，适合于全变换系统。

废锅流程的流程和设备复杂，投资高，系统运行连贯性差，操作费用高，产物中水蒸气含量低，却能另外产生能位高的水蒸气，适合少量部分变换系统。

两者结合后既能够得到一些中压蒸汽，又可以满足合成气中水气比的要求，两者的优缺点互相弥补。当然，这对将来企业的管理造成麻烦比较多，这也是情理中的事。

今后在大型煤化工企业中，在一套装置中可能会出现两者或以上的煤气化技术。这样做从工艺上来说得到了优化，从管理上来说却制造了麻烦。