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摘要：本文通过对壳牌粉煤化气化的工艺流程说明，对煤质的要求与用煤处理，工艺和主要设备上的特点以及煤气化成份和主要原料消耗等多方面的叙述，可知Shell的煤气化工艺在原料煤的适用上、气化效率与冷煤气效率上、氧耗以及生产环境上皆较高的优越性，可以广泛用于我国化肥装置的气化改造。 一、Shell煤气化工艺叙述 Shell煤气化工艺(SCGP)以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化。原煤先行破碎研磨成煤粉并经干燥处理，再用氮气送进入贮罐，贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起，送进气化炉的燃烧器。上述过程所用的氧气和氮气，均由一套低温空气分离装置产生。喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合体在3.5～4.0MPa压力下，1400-1700℃的温度范围内发生化学反应。此操作温度使煤所含的灰份熔化并滴到气化炉底部，变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。这个温度亦防止形成不合需要的有毒热解副产物，例如苯酚和多环芳香烃。出气化炉的合成气温度1400-1500℃，用循环气体激冷冷却至900℃，然后进入一个合成气冷却器作进一步冷却，同时产生高、中压蒸汽。从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰份颗粒，在一个旋风分离器和陶瓷过滤器中分离除去，再部分循环返回气化炉，以确保碳转化率达到99%以上。离开气化工序的合成气中含有80-83%的原煤能量，它被称为冷煤气效率。由气化炉和合成冷却器产生的蒸汽,含有另外的14-16%能量。相比之下，以水煤浆为原料的气化工艺的冷煤气效率大约为74-77%。煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物，在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氨及氰化氢。氰化氢及硫化羰(COS)被催化转化为氨及硫化氢。卤素和氨经水洗去除。水洗过的合成气送入后工序变换装置(见图1)。Shell气化炉为水冷壁型式，内壁布有水冷却管，副产部分蒸汽。操作时壁内形成一层渣，用“以渣抗渣”方式保护衬里不受侵蚀。由于不需要耐火砖绝热层，运转周期长，单炉运行，不需要备用炉，可靠性高。Shell煤气化装置能力大，气化压力为3.5-4.0MPa，单炉处理煤量为2000～2600吨/日。二、Shell的煤气化对煤质的要求及用煤的处理煤炭是一种储量最丰富、分布最广、价格低廉且能稳定供应的能源，我国有丰富的煤炭资源，发展以煤为原料的化肥工业，尤其以当地煤为原料更符合我国的国情，因此具有广阔的前景。Shell 煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以当地煤种为原料，而且碳转化率超过99％。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、粘结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但对于灰熔点较高的煤如灰熔点＞1400℃须加入助熔剂(石灰石)，改变溶渣性能。在荷兰Demkolec工厂工业化装置上已使用过包括澳大利亚煤、哥伦比亚煤、印尼煤、南非煤、美国煤、波兰煤等14个煤种进行气化，均能正常生产，见下表。只要有煤质分析数据，不需进行试烧、认定，即可根据用户提供煤种进行装置设计。另外，壳牌气化是干法除尘，无灰水处理系统。干灰容易处理，对环境有利。表1壳牌煤气化烧过的煤种的特性 煤种分析项目 壳牌气化炉烧过的煤种数据范围 总水(AR;%) 4.5-30.7 灰分(%;MF) 5.7-24.5＊ 含氧(%;MF) 5.3-16.3 总硫(%;MF) 0.3-5.2 总氯(%;MF) 0.01-0.41 Na2O(%;on ash) 0.1-3.1 K2O(%;on ash) 0.1-3.3 CaO(%;on ash) 1.2-23.7 Fe2O3(%;on ash) 5.9-27.8 SiO2(%;on ash) 24.9-58.9 Al2O3(%;on ash) 9.5-32.6 高热值(MJ/kg;MF) 22.8-33.1 *曾烧过煤中含灰分达35％(wt)三、Shell煤气化技术特点1、气化炉结构较简单，内部为膜式水冷壁，无任何耐火砖，烧嘴寿命长，导致气化炉坚固耐用，故气化炉操作可靠。2、任何煤都可气化，灰熔点高时只需加入助熔剂(石灰石)，干粉进料，气化效率高，氧气消耗低Texaco气化15-25%，原料制备系统较简单，进料灵活。3、高效率，原料煤所含能量之中，大约80-83%以合成气形式回收，另外14-16%以蒸汽形式回收。蒸汽可以用于驱动空气分离装置的空气压缩机，以及用来发电或作其它用途。4、对称式多烧嘴，混合效果好，转化率高。5、熔渣气化，熔渣可以保护渣膜水冷壁，并确保产生无毒的废渣及灰。6、高温气化，碳转化＞99%，有效气体成份含量高，CO2含量低，几乎无CH4及酚类、焦油等生成。7、有利于环保，SCGP工艺的硫氧化物及粉尘排放量实际上为零。煤的灰份则被转变成