二氧化碳回收用作造气气化剂技术及合成氨系统清洁生产技术改造项目投资立项报告可研报告

拆除第代三气锅炉，在原址建设套三废混燃炉，以原有吹风气合成弛放气，并新利用造气炉渣烟道灰以及造气循环水沉渣为燃料。

在原有厂区建设套变温变压吸附吹扫流程提氢装置，充分回收脱碳闪蒸气中合成氨有效气体生产液氨，并利用吹扫流程克服原有变压吸附抽真空再生消耗的大量电能。

建成后达到目标项目竣工后，累计投资达到亿左右，年经济效益万元，其中回收用作造气气化剂项目综合利用合成氨生产中的废气万年，实现了原料替代源头减量和资源深度利用三废混燃炉改造每年多副产万吨蒸汽，减少烟尘排放吨，每小时综合利用废渣吨，有效解决了废渣堆放带来的二次污染提氢装置可回收利用原有排放约废气，生产液氨和尿素。

项目总投资固定资产投资银行贷款自筹及其他新增销售收入新增利润新增税金新增出口创汇项目前期工作情况完成可行性研究立项环评等及项目的前期设计工作。

示范技术来源及示范效果分析申请本次清洁生产专项资金项目内容包括两部分，分别为二氧化碳回收用作造气气化剂技术改造项目及合成氨系统清洁生产技术改造项目，现将两个子项目示范技术来源及示范效果分析如下二氧化碳回收用作造气气化剂技术改造项目煤炭气化方法按所用气化剂的压力不同，可分为常压气化和加压气化。

常压气化所使用的气化剂为空气或空气水蒸气。

若是富氧气化，气化剂则为富氧空气水蒸气。

加压气化般使用纯氧水蒸气作气化剂。

采用什么样的气化方式，完全取决于煤气的用途。

在气化剂中用取代水蒸气作气化剂，或者加入替代部分水蒸气作气化剂，生产出的高纯或者具有不同组成的煤气，可满足不同的煤气用途的需要。

这是项有意义的研究课题。

在这个技术领域的应用与研究中，国外报道的资料较少，国内近几年研究的进展较快。

国外技术的开发国外的研究主要限于用纯和纯作气化剂与焦炭生产高纯气体，供作生产碳化工产品及其衍生物。

据报道的有美国专利，公司气化炉生产工艺，用纯氧和的混合气与焦炭进行气化，液态排渣。

只有专利报道，未见到生产装置报道。

日本日特专利报道，日本钢管株式会社高纯度制备技术，也是用纯氧和混合气与焦炭进行反应气化，液态排渣，为了排渣顺利，加入助熔剂。

公司在气化炉上，曾建有套用纯氧和焦炭制备的工业试验装置，但尚未工业化应用。

国外厂有过用代替部分水蒸气作气化剂的报道。

据称，在不破坏炉内正常气化的情况下，可节约水蒸气左右，同时煤气产率提高，可节煤左右。

国内的技术研究与应用国内各界对二氧化碳做气化剂的研究主要是从三个阶段进行的，起初在理论上对二氧化碳做富氧气化的构想二氧化碳回收作重油造气炉的部分气化剂的构想及至后来研究出新型高纯度气体生产技术，慢慢地开始在各领域实施，具体如下所述二氧化碳富氧气化的构想年，湘江氮肥厂的黄元工程师从气化理论和综合计算上，定量浅析了代替部分水蒸气作气化剂的可行性。

主要基于以下考虑湘江氮肥厂有套年产万油头的单醇生产装置，由于油价高，拟将油头改为煤头，采用间歇煤气炉上吹气的后半部分和下吹气的前半部分优质水煤气供给单醇系统。

但此法限制了煤气炉使用富氧空气，需多炉供气，而且对合成氨单醇两系统用气有交叉影响。

若使用般富氧气化，煤气中氮含量高达左右。

提高氧含量，使含量达到要求，却难以保证正常生产。

于是，黄元工程师提出了气化炉采用和水蒸气作气化剂以改善煤气组成的构想。

二氧化碳与煤气炉中炽热的碳的反应为吸热反应，避免了氧浓度高，原料煤在氧化层过热熔融，起到了与蒸气在氧化层调节温度相似的作用，同时减少了蒸气消耗也是种碳资源，参与反应可以降低煤耗。

他从气化理论主要是热力学和动力学分析认为，的加人，只要加人的量适当，不但不会影响煤气炉的正常生产，而且还有利于煤气炉的生产。

并给出了采用综合计算法利用空气富氧气化和间歇煤气炉的些实际数据，进行物料和热量平衡的结果，见表。

气化剂用量纯氧蒸气煤气产量转化率表煤气组成统的各种废气均可送入三废流化混燃炉内回收处理。

为有效控制炉膛温度，在炉内布置了定的受热面，与余热锅炉汽水系统相连，避免了炉壁结焦。

燃烧后的高温烟气进入组合除尘器，旋风筒是用耐热钢制作。

在旋风筒和中心筒作用下，进行烟尘分离。

三废混燃炉的主要优点经济性第，三废流化混燃炉回收造气吹风气，在起始阶段，是以煤为点火源，可少用或不用合成点火气，即造气吹风气回收不受合成放空气量的影响，节约氢气和半水煤气，可使合成氨产量提高，甲醇提高产量。

第二，中小型尿素厂，吨合成氨或吨甲醇需外供蒸汽。

台三废流化混燃炉不仅能够达到全厂蒸汽自给，实现两炉变炉和两煤变煤的目标，而且炉多用，实现热电联产。

发电后的乏汽，通过抽背等方式，把送到生产岗位，由此停掉了能耗高的锅炉，节约了能源，提高了效率，减少了操作人员。

使新建和扩建的企业能够节约投资约。

安全性吹风气是低热值气体，低于时就不能燃烧，如炉温不稳定，就会发生爆炸。

另外吹风气座板阀开关频繁，关闭不严煤气进入燃烧炉在配风阀来不及调节时，发生爆炸的现象也时有发生。

如山东企业套的吹风气燃烧炉，在点火开车时发生爆炸，造员伤亡，炉体坍塌。

蓄热式吹风气回收，在点火时也容易发生爆炸事故。

如山东化肥厂套的蓄热式吹风气燃烧炉，在点火烘炉时操作不当产生爆炸，整套系统除锅炉本体外全部损坏，重新投资近万元，两个月的时间才修复。

三废流化混燃炉以煤为点火源，始终是长明火，进入的气体及时燃烧，不存在可燃气体在炉内的积聚，不会发生爆炸。

也不存在第二代造气吹风气回收装置，在开车点火时送合成气的爆炸条件。

另外三废流化混燃炉在煤的燃烧过程中，温度高且有氧气过剩，若有多余的煤气送入时只能继续燃烧，也不会发生任何爆炸。

设置重力式防爆门和薄膜式防爆装置，也避免了吹风气回收过程中的爆炸事故，完全实现了安全生产。

环保性化工企业历来被视为污染大户，吨氨产生吹风气炉渣炉煤灰吨甲醇产生吹风气炉渣炉煤灰这些低热值废渣废气如不回收利用，既造成环境污染又浪费能源。

脱碳闪蒸气提氢改造氢气是种用途广泛的工业气体，近年来，工业界的耗氢量不断增加。

年石油炼制业耗氢量估计为亿，但另方面，又排放大量的含氢工业废气，没有充分利用而作为低热值燃料烧掉，回收这部分氢气不但缓和氢气短缺，还节约大量制氢用轻油，在经济上很有吸引力。

大中型富氢混合气体分离主要采取变压吸附法，其单套制氢量从每小时几百立方米到十万立方米。

目前国内石化企业几套大型制氢装置均从国外引进，随着国内几大石化基地改扩建，必然会消耗更多的气体原料包括氢气，而我国氢气生产和使用般都在同企业，基本上是自给自足，很少外供，所以大型石化企业合成氨厂化工厂等这些制造含氢工业废气的耗氢大户，对有很大的要求。

变压吸附制氢工艺原理变压吸附制氢是基于氢气在固体吸附剂上的物理吸附平衡，它是以吸附剂在不同压力条件下对气体混合物中不同组分平衡吸附量的差异为基础，有选择性地在高压下对杂质气体进行吸附，低压下解吸杂质气体使吸附剂得到再生的循环过程。

变压吸附制氢工艺主要由三个步骤组成高压吸附低压解析升压，如图所示。

首先，富氢混合气体在高压下自下而上进入吸附床层，等杂质被床层内被吸附剂吸附，而弱吸附组分氢气作为产品脱离床体。

然后根据吸附组分的性能，采用逆向泄压，产品氢吹扫等方法使吸附剂获得再生，吸附剂再生完成后，吸附床再次升压至吸附压力，至止吸附床就完成了个吸附和再生的循环过程。

通常采用个或更多的吸附床，使得吸附床交错处于吸附再生周期循环过程之中，来维持个连续的产品氢气流。

变压吸附制氢工艺的改进增加均压次数在最初的二床流程中，个吸附床吸附，另床再生，每隔定时间互相交替。

吸附结束后床内死空间气体随降压而损失了，吸附压力越高损失就越大。

为了回收和利用吸附结束时存留在吸附床内死空间的有用组分，美国联合碳化物公司率先引入均压步骤，在变压吸附工艺的吸附阶段，吸附床中气体杂质浓度峰面远未到达吸附床的出口端时，停止吸附步骤，然后将该吸附床与个已完成解吸并等待升压的吸附床连通，此时需降压解吸的吸附床压力逐级下降，而需升压的吸附床的压力得到逐级升高，最终两床压力平衡称为均压，这样既回收了吸附床死空间中的氢气又利用了其中的能量。

般说来，增加均压次数，可回收更多的氢气，氢气的收率也就提高。

目前，工业上已开发出了床等多种多床工艺，二次均压时回收率为，三次均压时，回收率为，四次均压时，回收率为。

但由我们也可以看出，随着均压次数的增加产品回收率提高的幅度越来越小，而且均压次数提高必须增加吸附塔，设备投资增加，同时均压次数受到循环步序周期时间的限制。

杨皓等发明了种利用空罐增加变压吸附工艺流程中均压次数的方法，他利用个或多个空罐回收吸附塔降压过程流出的气体，分阶段回收流出气，并将空罐气体用于吸附塔升压或冲洗，由此协调吸附塔之间的配合。

这些用作间接均压的空罐，可以将变压吸附每个步序时间按照吸附剂特性需要地加长或缩短，均压次数的确定不再受到吸附塔数量的限制，其设计的四塔变压吸附流程均压次数可以达到次，回收率达到。

真空解吸工艺通常在工艺中吸附剂床层压力即使降至常压，被吸附的杂质也不能完全解吸，这时可采用两种方法使吸附剂完全再生种是用产品气对床层进行冲洗，将较难解吸的杂质冲洗下来，其优点是在常压下即可完成，不再增加任何设备，但缺点是会损失产品气体，降低产品气的收率另种是利用抽真空的办法进行再生，使较难解吸的杂质在负压下强行解吸下来，这就是通常所说的真空变压吸附。

优点是再生效果好，产品收率高。

比传统的顺放冲洗工艺提高了个百分点。

但其缺点是需要增加真空泵，能耗较高，且增大维修成本。

般而言，当原料气压力低回收率要求高时才采用真空解吸工艺。

快速变压吸附工艺快速变压吸附工艺是由技术公司新开发的种全新工艺，它与传统的变压吸附工艺有着相当大的差异。

该工艺采用规整化结构的负载型吸附剂和多通道旋转阀，可使循环速度比常规高出两个数量级，而且设备尺寸也大大减小，仅为原来的，设备投资成本可降低。

联合工艺的开发应用由于分离任务的多种多样以及原料气组成的千差万别，使得有时仅仅使用种分离工艺不能充分利用已有资源甚至难以达到即定的分离目标，因此有必要将不同的分离工艺进行合理的结合，使它们扬