壳牌煤气化在中国的应用
Shell气化工艺在大型煤气化装置中的应用
文章编 号 ：０ ９９ ４ （０００ —２ ６０ １０ —１Ｘ ２ １）９ ０２ —２
１前富 我 国煤炭 储量居 世界 第二位 ， 次子美 国 。 目前我 国煤 炭资源 消 费 占我 仅 国一 次能源 的近 ７％ ２ ０ ０ ，０ ９年原煤产 量约 ２ 亿 吨。据 资料 介绍， ０ ９ １月 ９ ２０ 年 到 ９月， 国累计 生产原煤 ２ ． ８亿 吨、销售 原煤 １ ． 我 １３ ９ ８亿吨， 比分 别增长 同 １．％ ．％ ０ ３ 、５ ６ 。面对 我 国石油短 缺， 国际 国 内油 价上升 而 引发 的能源 安全 问 题 ， 利用我 国的煤炭 资源Ｉ 充分 采用 先进 的煤 炭气化技 术， 是解 决和缓解 我国能 源 紧 张 的 一条 重 要 途径 。 近几 年， 国在建 的大 型煤 气化 装 置很 多， 我 其各 个厂 家 的产 品也各 不相 同 。但应 用较 多的 煤 气化 工 艺 大体 分 为三 种 ： 煤 加压 气 化 技术 （ 碎 鲁奇 技 术） 、德士 古水 煤浆 气化 技术 、壳牌 干 粉煤 气化 技术 。近 年来， 国还 研制 我 了多喷 嘴对置式 水煤浆气 化技 术和 国 内自主 开发 的航天 炉粉 煤气化 技术 。其 主 要 产 品 为 甲醇 、 二 甲醚 、天 然 气 、 丙烯 、聚 丙烯 、合 成 氨 和 尿 素 。现 就本 人 了解 的大 型煤气化 装置 在我 国的建设和 工艺 应用做 一总结 （ ｈ ｌ煤 以Ｓ ｅ １
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浅析壳牌煤气化工艺的发展及其技术特点
浅析壳牌煤气化工艺的发展及其技术特点摘要：在我国，壳牌煤气化技术已有十年多的历史，其工艺经历了不同发展阶段，逐渐完善，很多设备基本都能稳定运行。
而其技术特点也不同于其他煤气化技术，因此，本文对壳牌的煤气化技术特点进行分析，并探讨了其工艺的发展历程。
关键词：壳牌煤气化工艺发展技术特点一、壳牌煤气化的工艺发展历程壳牌煤气化的工艺较为复杂，其原理主要为：在加压以及高温作用下，将氧气和蒸汽混合在一起，与煤粉共同送入气化炉中，在很短时间内，这些混合成分温度剧升，其挥发成分将脱除出来，经过裂解、转化等物理化学反应。
因为气化炉具有很高的温度，只要存在一定的氧气，则碳物质和各种挥发、反应产物都会燃烧，当氧耗尽时，就开始发生物质转化的反应，也就是进入到气化的阶段，形成煤气，其成分主要是一氧化碳和氢气。
在上世纪五十年代开始，就出现了壳牌石化燃料的气化技术，当初的原料主要是渣油，这种工艺又称为SGP。
经过二十年的时间，在渣油作为主要气化原料的基础上，重新开发出一种新的原料，即粉煤。
这种技术叫做SCGP，这种技术从试行开始到投入商业生产，其技术开发历程有三十多年。
煤气化的技术最开始是从炼焦炉、水煤气炉和煤气的发生炉作为主要的煤气化设备，其原料主要是小粒煤或者是块状煤，经过了几十年时间，其发展逐渐向洁净煤气化的技术过渡，这种新的技术能够防止因为直接燃烧而排放污染物，该技术的反应器主要是气流床，其原料是干煤粉或者水煤浆，其生产规模巨大。
在这种新生产技术滋生出很多的煤气化工艺。
在最近的十多年中，中国市场由于其巨大的潜力，成了壳牌公司的开拓和发展方向之一，并在化工生产中极力推广粉煤的煤气化生产工艺。
壳牌公司从01年开始就和我国签订了技术转让的协议，最早的国内项目如，岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、湖北双环化工集团有限公司等，目前，已经有接近二十家的企业签订了协议，壳牌在我国的技术合作企业占了其2/3左右，我国逐渐开发和投入各种生产的设备装置，从合成氨生产发展到合成甲醇，再到合成氢气，其技术改造一般是在一些比较大型的化肥企业中进行的，均取得了良好的效果，目前像岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、永城煤电有限责任公司、云南天安化工有限公司等单台气化炉连续运行时间可达140天。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：<1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
<2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
<3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。
同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：<1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
<2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。
壳牌煤气化装置的运行现状与展望
上 。特 别需要 注意 的一点是 ：在壳牌 煤气化装 置的整个 运行 过程 当 中 ， 创 新的 引入了 基于 配比 石油焦 的配 煤方 式 ，由于 配煤 过程 当 中石油 焦 的理化性 质稳 定且 可靠 ，因而 在改 善壳 牌煤 气化 装置 运行 稳定 性 与可 靠 性方面发 挥着重 要的作 用与意义 。 二 、壳牌 煤气化装 置的发展 展望分析 从 我国近 年来社 会发展过 程当 中 ，对于气 化技 术的发 展要 求来 看 ， 节能 降耗是 最为关 键 的发展 方 向之一 。对 于壳 牌煤 气化装 置 及其 作用 下的壳 牌煤气 化应 用技 术而 言 ，其可 以说 是我 国所 引入 的第 一套 干法 煤 气 化工 作装 置 。但 ，在 壳 牌煤 气化 装 置投 入运 行 的初 期 阶段 当 中 ， 受到设 备投入 资金 因素 、 以及炉体 因素 的影响 ，壳 牌煤 气化 装置 的运 行 价值无 法得到充 分的发 挥 。但 ，结合我 国 “ 十二五 ”发展 过程 当 中， 对于 煤炭资 源深 加工 示范项 目能效 、以及 能耗 要求 进一 步 明确 的背 景 下 ，壳 牌煤 气化装 置 的发展 可 以说 重新 面临前 所未 有 的基 于 。以煤质 烯烃 为例 ，项 目能 效的基 本要 求在 ４ ０ ％以上 ，煤耗 （ 折 合标煤 ）的 基 本要 求在 ５ ． ３ ｔ ／ ｔ 烯烃 以 内 ，水 耗的 基本 要求在 ４ ｔ ？ ｔ — ｌ 单位 以内 。不难 发现 ，上述发 展 目标在 引入壳 牌煤气化 装置 的背景下 ，均极 易实现 。 结 合上 述数 据不 难发 现 ：在 “ 十二 五” 乃至未 来期 间 的发 展过 程 当 中 ，壳牌 煤气 化装 置及 其所 支持 技术 在能 量转 化 、以及 水资 源消 耗 等方 面所表现 出的优 点 ，使其 在与 同类项 耳技术方案 比选 的过程 当 中 ， 优势突 出，不 难能够显 著节 约各类煤 炭资 源、以及水 资源 的消耗 总 量 ， 同时对 于实现 投资效益 而言也 极为关 键 。
壳牌煤气化技术简介
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之五）壳牌煤气化技术技术拥有单位：壳牌全球解决方案国际私有有限公司壳牌是世界知名的国际能源公司之一。
壳牌煤气化技术可以处理石油焦、无烟煤、烟煤、褐煤和生物质。
气化炉的操作压力一般在4.0MPa，气化温度一般在1400～1700摄氏度。
在此温度压力下，碳转化率一般会超过99%，冷煤气效率一般在80～83%。
对于废热回收流程，合成气的大部分显热可由合成气冷却器回收用来生产高压或中压蒸汽；如配合采用低水气比催化剂的变化工艺，在变换单元消耗少量蒸汽即可保证变换深度要求，剩余大量蒸汽可送入全厂蒸汽管网，获得可观的经济效益。
目前，壳牌全球解决方案国际私有有限公司负责壳牌气化技术的技术许可，工艺设计以及技术支持。
2007年壳牌成立了北京煤气化技术中心，2012年初，壳牌更是将其全球气化业务总部也从荷兰移师中国，这充分体现了壳牌对中国现代煤化工蓬勃发展的重视，同时壳牌也能更好地利用其全球气化技术能力，贴近市场，为中国客户提供更加快捷周到的技术支持。
目前，在北京的壳牌煤气化技术团队可提供从研发、工程设计、培训、现场技术支持以及生产操作和管理的全方位技术支持和服务。
一、整体配套工艺根据不同的煤质特性以及用户企业的不同生产需求和规划，壳牌开发了下面3种不同炉型：壳牌废锅流程是当前工业应用经验最丰富的干粉气化技术。
它的效率和工艺指标的先进性已经得到了验证和认可，而且在线率也在不断创造新的世界纪录，大部分客户已实现满负荷、长周期、安全、稳定运转。
如果业主比较关注热效率,全厂能效和环保效益的话，采用壳牌废锅流程并配合已成功应用的低水气比变换技术应该是最合适稳妥的方案。
壳牌上行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种；适合大型项目，此外投资低，可靠性高。
对于比较关注在线率和低投资的业主，采用壳牌上行水激冷流程应该是最合适稳妥的方案。
壳牌下行水激冷流程在煤种的适应性方面与市场上其它下行水激冷技术相似，特别适合处理有积垢倾向的煤种；由于其采用了壳牌废锅流程成熟的对置多烧嘴布置，气化炉内流场分布合理，温度场均匀，使得碳转化率高，负荷调节灵活。
壳牌煤气化技术及其工程应用
壳牌煤气化技术及其工程应用发表时间：2008-12-05T16:15:09.623Z 来源：《黑龙江科技信息》供稿作者：马景春赖佰柱[导读] 摘要：重点介绍了壳牌煤气化技术及其应用的特殊性。
关键词：壳牌煤气化技术；特殊性；应用摘要：重点介绍了壳牌煤气化技术及其应用的特殊性。
关键词：壳牌煤气化技术；特殊性；应用1 煤气化技术概况煤的液化技术近20年来虽有很大进展，但目前还没能形成大规模化的煤制化学品的工业生产。
从煤出发制取化学品仍须经过气化过程，即将煤炭气化转化为含有H2和CO的粗原料气，然后通过转化、净化、合成等过程，加工成各种化工产品。
煤气化技术从炼焦炉、煤气发生炉和水煤气炉（以块煤或小粒煤为原料）起步，经过几十年发展，在20世纪70年代发展到第二代——洁净煤气化技术，煤炭经过洁净气化避免了直接燃烧产生的污染。
洁净煤气化技术主要采用气流床反应器，以水煤浆或干煤粉为原料，进行加压气化，并实现了大规模化。
洁净煤气化技术的优点是对煤种适应性广、气化压力高、气化效率高、单系列生产能力大、污染少等。
具有代表性的第二代洁净煤气化技术包括GE水煤浆气化工艺、壳牌干煤粉气化工艺、西门子GSP干煤粉气化工艺、BGL煤气化工艺（属固定床工艺，采用小粒煤）。
2 壳牌煤气化技术简介2.1工艺原理壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。
由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。
2.2工艺流程目前，壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程，激冷流程的壳牌煤气化工艺很快会推向市场。
废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。
壳牌煤气化技术
壳牌煤气化技术在世界所需要的根本能源中，接近30%由煤炭提供。
世界所需要的电量之中，近40%是用煤炭生产的。
在目前已探明储量的能源之中，煤炭是蕴藏量最丰富、分布最广泛燃料，而且煤炭的价格相对石油与天然气也是最低的。
中国是属于“缺油少气〞的国家，但是煤炭储量却占有世界煤资源总量的1/3。
按照同等热值计算，中国已探明的石油储量还能够使用不到20年，天然气约为30年，而煤炭那么至少为200年。
天然气比替代能源如石油和煤炭更为洁净，但是目前只能满足不到3%的能源需求，主要还是依赖煤炭与石油，煤炭满足了中国超过70%的能源需求。
但是，煤炭燃烧排放的污染却越来越引起人们对环境保护的关注。
传统用煤的方式只有直接燃烧，燃烧后的废物，包括二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等会直接进入大气层。
煤气化是一种最洁净的煤炭利用技术，能够防止煤直接燃烧的污染。
另外，煤气化方式利用煤的能源效率高。
原料煤所含的能量之中，约80%到83%以合成气形式回收，另外14%到16%以蒸汽形式回收，总之，96%以上的煤能源都能够被利用。
壳牌煤气化技术采用枯燥方式，用氮气将煤粉送到气化炉，最后生成合成气，即一氧化碳和氢的混合物。
合成气中含有原煤中约80%的能量，另外15%的有效能量以蒸汽的形式获得。
整个气化过程只有5%的能量流失。
合成气可以用来制造纯氢，生产合成氨、甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氢燃料等衍生物。
该合成气还可用于电厂供热、蒸汽和发电的燃料，并可作为城市用气。
壳牌煤气化技术使煤炭得以充分利用。
其中，硫化物被复原成纯硫磺，可以作为原料出售给化工行业；灰份那么被回收为清洁炉渣，用来制造建筑材料。
整个工艺的用水量极低，废水也很容易净化。
壳牌煤气化技术的另一个优势在于它适用于不同种类的煤，包括劣质的次烟煤和褐煤。
日前，壳牌煤气化技术在中国已取得了重大进展:-壳牌已在湖南省岳阳建立了一个合资厂，其中壳牌与中石化各持有50％的股份。
该合资厂日处理煤2000吨，为中石化巴陵化肥厂提供合成气作为原料。
Shell煤气化技术及其在我国的应用
煤化工Shell煤气化技术及其在我国的应用汪 家 铭(川化集团有限责任公司,四川成都 610301)摘 要:介绍了Shell煤气化技术历经30多年的发展历程、技术特点、目前在国内应用中存在的一些问题以及国内引进装置的建设和投产情况。
关键词:Shell煤气化技术;存在问题;煤化工中图分类号:TQ54 文献标识码:A文章编号:100727677(2006)0620041203 Shell coal gasif ication technology and its application in ChinaWAN G Jia2ming(S ichuan Chemical W orks Grou p L t d.,Cheng du610301,China)Abstract:In this paper,the development of Shell coal gasification technology during more than30years and its technical characters are introduced.The author also discusses the problems of Shell coal gasification technology in application and the construction and production status of relative import devices in China.K ey w ords:Shell coal gasification technology;existing problem;coal chemical engineering1 概 述煤气化技术主要是将煤炭转化为含有H2和CO的粗合成气,然后作为工业原料,最终加工成各种化工产品。
Shell煤气化技术(SCGP)是目前世界上较为先进的,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,并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程,气化产物是以H2和CO为主的合成气, CO2含量很少,典型的SCGP煤气成分为:CO占65%、H2占30%、N2和Ar共占311%、CO2占116%、H2S和COS共占013%、CH4为微量。
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3 Confidential
Proven technology in coal gasification 丰富的气化经验和多年验证的煤气化技术
1956 • Start Shell oil gasification technology • 开始油气化技术 1974 • Coal gasification demo facility in Amsterdam • 在阿姆斯特丹进行煤气 化中试 1979 • Demo Unit Harburg, Germany • 汉堡的中试工厂 1987 • SCGP-1 Scaled-up Demo Unit USA • 美国放大中试厂 1993 • NUON IGCC 250MW Buggenum, The Netherlands 荷兰
2007 • 50/50 JV with Sinopec & Shell, 2000 t/d ammonia plant in operation • 2007年50/50 壳牌中石化合资企 业投入商业生产, 2000 t/d 规模生 产合成氨
2006 • Start-up of 4 ammonia plants in China • 4 家中国合成氨厂开车
Shell Coal Gasification in China
壳牌煤气化在中国的应用
April 2010
2010 年 4 月
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Local manufacturing in China to make SCGP cost-effective 在中国的本土化使壳牌煤气化技术更加节省成本
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Joint R&D and experience sharing on coal gasification in China 在国内对煤气化的联合研发和经验分享
2010 - onwards • Multiple planned start-ups 多个项目计划开车 • Ongoing R&D investments 正在进行的研发投资 • Constantly amassing learning and experience 持续不断的学习和积累
2008 • Start-up of 7 coal to chemical plants in China • 7家中国工厂开车
Hale Waihona Puke Europe 欧洲 NUON Buggenum, The Netherlands 253MW IGCC Power Plant (1993) 荷兰, 253MWIGCC电厂 2 SCGP licensing deals won: both syngas for power (IGCC) 2个专利许可项目,都用于IGCC
4 Confidential
Experience with a range of applications 在全球的应用业绩
North America 北美 1 SCGP licensing deal won: syngas for liquids production 1个项目用于油品生产 China Equity 中国投资 • Started up Q4 2006Yueyang Sinopec and Shell Coal Gasification Co Ltd (50:50 JV) 岳阳中石化壳牌煤气化公司(50:50合资) • Syngas for fertiliser plant 合成气用于化肥生产 China Licensing 中国技术许可项目 19 SCGP licensing deals won 19个项目 • 7 Syngas for Fertiliser production 7个化肥项目 9 Syngas for Methanol production9个甲醇项目 2 Syngas for both Methanol and Ammonia 2个 用于化肥和甲醇 1 Syngas for Hydrogen production1个供氢 • 12 plants* have started up to date 12个工厂已 经开车 South Korea 韩国 1 SCGP licensing deal won • Syngas for power (IGCC) 一个项目用于IGCC Vietnam 越南 1 SCGP licensing deal won • Syngas for Ammonia 一个项目用于合成氨生产
2 Confidential
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Shell coal gasification applications in the world and China 壳牌煤气化在世界和中国的应用
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SCGP clients’ operation performance in China 中国的壳牌煤气化用户的运行情况
Australia 澳大利亚 2 SCGP licensing deals 赢得两个项目 • 1 IGCC demonstration plant 1个 IGCC演示项目 • 1 Syngas for Fertiliser production 1 个用于化肥生产