來源：中國(guó)化工報(bào)
“從頭到尾”助力合成氨節(jié)能減排
在7月21~23日于山西晉城召開的2021年中國(guó)氮肥、甲醇技術(shù)大會(huì)上，針對(duì)合成氨行業(yè)的煤氣化工藝改造，中科合肥煤氣化技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱“中合氣化”)亮出了一整套環(huán)保技術(shù)解決方案。該方案依托循環(huán)流化床煤氣化技術(shù)(CGAS)，從源頭的合成氣工序開始，再到后端的氣化細(xì)渣資源化利用以及固定床間接冷卻改造等技術(shù)，為合成氨行業(yè)特別是中小合成氨企業(yè)提供了一套低成本、高效能的“從頭到尾”的環(huán)保閉環(huán)綜合解決方案。
CGAS從源頭減排二氧化碳
“合成氨是化肥和有機(jī)化工行業(yè)最重要的基礎(chǔ)原料之一，但目前其生產(chǎn)過程依然會(huì)產(chǎn)生大量‘三廢’，與我國(guó)當(dāng)前大力推進(jìn)的‘雙碳’目標(biāo)南轅北轍。目前，我國(guó)仍有40%以上的合成氨企業(yè)采用固定床煤氣化工藝，年產(chǎn)合成氨2000多萬(wàn)噸，其‘三廢’排放問題阻礙了全行業(yè)綠色環(huán)保轉(zhuǎn)型的進(jìn)程。”中合氣化總經(jīng)理于曠世開門見山點(diǎn)出了行業(yè)面臨的困境。
資料顯示，目前我國(guó)固定床氣化工序能耗占合成氨全部生產(chǎn)能耗的60%以上。于曠世認(rèn)為，合成氨產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排要從煤氣化技術(shù)入手。在國(guó)家“863”計(jì)劃的支持下，中科院工程熱物理研究所成功開發(fā)了CGAS技術(shù)，并由中合氣化實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。2020年，新疆宜化化工有限公司采用CGAS對(duì)煤氣化裝置進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)噸氨碳減排近500千克，噸氨成本降低兩百多元。同年，采用CGAS技術(shù)，貴州宏盛化工有限公司實(shí)施了合成氨氣頭改造項(xiàng)目，用1臺(tái)氣化爐替換10臺(tái)固定床氣化爐，實(shí)現(xiàn)了高效、清潔生產(chǎn)。
目前， CGAS技術(shù)已經(jīng)在煤制清潔工業(yè)燃?xì)?、合成氨煤制氣領(lǐng)域以及煤制甲醇、煤制氫以及氧化鋁、金屬鎂、鑄造等行業(yè)共計(jì)70余臺(tái)(套)工業(yè)裝置得到應(yīng)用。
“CGAS技術(shù)具有高通量、高密度的特點(diǎn)，可以提供低成本和低能耗的煤氣化系統(tǒng)解決方案，煤種適應(yīng)性廣， ‘三廢’排放少，制氣成本低，減碳效果明顯，從源頭上確保了清潔低碳生產(chǎn)。我們做過測(cè)算，如采用CGAS替代固定床煤氣化技術(shù)，僅合成氨行業(yè)每年就可減排約1000萬(wàn)噸二氧化碳?！庇跁缡辣硎?。
高值化利用氣化細(xì)渣
CGAS在源頭上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，但在煤氣化過程中產(chǎn)生的氣化細(xì)渣固廢問題依然突出。無論是氣流床工藝還是循化流化床工藝，都會(huì)產(chǎn)生大量氣化細(xì)渣，一家采用氣流床氣化工藝的中型企業(yè)一天產(chǎn)生的氣化細(xì)渣就多達(dá)700噸，全年累計(jì)量有20多萬(wàn)噸。由于填埋場(chǎng)庫(kù)容有限，企業(yè)正常生產(chǎn)受到影響。
對(duì)此，中科院工程熱物理研究所開發(fā)了氣化細(xì)渣減量化、無害化、高值化利用技術(shù)。于曠世介紹，經(jīng)過多年攻關(guān)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)破解了細(xì)渣粒徑細(xì)、揮發(fā)分低、著火溫度高、綜合利用難度大等技術(shù)難題，開發(fā)成功預(yù)熱熔融氣化技術(shù)及殘?zhí)咳紵夹g(shù)，很好地化解了氣化細(xì)渣的賭點(diǎn)。
于曠世介紹，對(duì)于有合成氣需求的企業(yè)，采用該技術(shù)可以將細(xì)渣氣化為合成氣，實(shí)現(xiàn)氣化細(xì)渣的高值化用。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)可協(xié)同處理含有重金屬的危廢，將重金屬固定在無害的玻璃體中。而對(duì)于有蒸汽需求的用戶，可利用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，以其燃燒后產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)超高溫超高壓蒸汽，通過系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)煤的清潔高效梯級(jí)利用。
2020年，山東榮信集團(tuán)有限公司采用該技術(shù)建設(shè)了290噸/日的細(xì)渣熔融氣化項(xiàng)目。項(xiàng)目投運(yùn)后，可協(xié)同處理廠區(qū)危廢，不僅節(jié)省處置費(fèi)用，產(chǎn)出的合成氣還可用來合成乙醇，每年可為企業(yè)增加數(shù)億元經(jīng)濟(jì)效益。
間冷改造提升環(huán)保效益
傳統(tǒng)固定床氣化工藝中煤氣的凈化和降溫采用直接水洗方式，廢水中含有大量焦油、酚氰等有害物，環(huán)保處理成本高。國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策一直在鼓勵(lì)行業(yè)以間接冷卻技術(shù)取代直接水洗。間接冷卻工藝通過間接換熱器，避免污染物與水的接觸，干濕分離，降低了后續(xù)處理難度。
中合氣化在循環(huán)流化床煤氣化裝置中應(yīng)用了凈化及冷卻系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，他們創(chuàng)新性地研發(fā)出一套適用于間歇式固定床改造的間接冷卻技術(shù)，將水冷旋風(fēng)預(yù)除塵、干式除塵和間接冷卻技術(shù)緊密結(jié)合，構(gòu)建了煤氣除塵凈化、間接冷卻一體化工藝，在回收煤氣粉塵的同時(shí)解決了直接冷卻循環(huán)水的高污染問題，分離出的粉塵以氣力輸灰方式輸送至廠區(qū)灰倉(cāng)，冷凝液中的氨氮成分則通過蒸氨系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氨水回用。
于曠世介紹，該技術(shù)已在晉能控股集團(tuán)旗下的天源、金象、晉豐3家企業(yè)的得到應(yīng)用，解決了煤化工企業(yè)又一環(huán)保治理難題。天源公司間冷系統(tǒng)自2021年1月投運(yùn)來，間冷布袋出口含塵量檢測(cè)指標(biāo)<10毫克/標(biāo)準(zhǔn)立方米，公司也因此被評(píng)為晉城市唯一一家環(huán)保B級(jí)企業(yè)，獲得污染天氣不停產(chǎn)的“特權(quán)”。
