煤化工的市場調(diào)查報告
我國對煤資源對煤化工的資源介紹：
1 我國煤炭資源
1.1 儲量
我國煤炭資源相對豐富，預測總資源量為55697億t，查明資源儲量為10430億t，基礎儲量3326億t，可直接經(jīng)濟利用儲量為1842億t。位列世界煤炭探明儲量第3名國家。但我國人均煤炭資源量才800t，為世界平均的55％，資源大國的10％。我國在世界煤炭探明儲量前7位國家中儲采比最低。前6位分別是俄羅斯(500)，德國(322)，澳大利亞(236)，印度(230)，南非(207)和美國(192)。我國儲采比才69。而且，我國煤炭資源分布很不均勻。分布特點是：北多南少，西多東少。儲量＞10000億t新疆、內(nèi)蒙兩個省區(qū)；儲量在1000億～10000億t的省區(qū)有山西、陜西、寧夏、貴州四省區(qū)；安徽、云南、河北、山東四省區(qū)儲量在500億～1000億t。我們必須要珍惜和合理利用我國的煤炭資源，提高煤炭利用效率。
發(fā)展煤化工，將有限的煤炭資源轉(zhuǎn)化為附加值較高的化工原料是我國煤炭資源合理的利用途徑之一。從我國煤炭資源分布特點出發(fā)，煤化工產(chǎn)業(yè)宜在富煤地區(qū)發(fā)展，特別是煤資源豐富的后備煤炭資源產(chǎn)地，可充分發(fā)揮煤化工產(chǎn)品運費相對較低的優(yōu)勢，對現(xiàn)有的煤炭市場影響也比較小。
1.2 分品種資源量
我國煤種分布比較齊全。煤資源品種中，褐煤保有資源量3194億t，占5.74％，主要分布在蒙東、黑東、云南；低變質(zhì)煙煤(長焰煤、不粘煤、弱粘煤)28535億t，占51.23％，主要分布于新疆、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏等省區(qū)；中變質(zhì)煙煤(氣煤、肥煤、焦煤和瘦煤)資源量15993億t，占28.71％，主要分布于華北；高變質(zhì)煤資源量為7968億t，占14.31％，主要分布于山西、貴州和四川南部。
總體來說我國煤資源具有以下特點：
(1)中高灰煤多。在尚未利用資源量8260.41億t，其中特低灰(灰分小于5％)、低灰(灰分小于10％)的煤1786.76億t，占尚未利用資源量的21.63％；低中灰(灰分大于10％～20％)的煤3626.67億t，占尚未利用資源量的43.90％；中高灰(灰分大于20％～30％)的煤2698.85億t，占尚未利用資源量32.67％。
(2)硫分適中。特低硫和低硫煤為4160.01億t，占尚未利用資源量的50.37％；低中硫、中硫煤2823.30億t，占尚未利用資源量的34.18％；硫分大于2.00％的煤占15.45％。就地域而言，內(nèi)蒙古、陜西、新疆三省區(qū)特低硫、低硫煤3225.77億t，占全國的39.05％；山西、陜西、內(nèi)蒙古三省區(qū)低中硫、中硫煤2243.77億t，占全國的27.16％。
(3)發(fā)熱量較高。全國尚未利用儲量中煤的發(fā)熱量＞20MJ／kg(4700kcal)的中高熱值煤占91.80％，低熱值煤少，主要是分布于云南和內(nèi)蒙古東部的褐煤。
歸納起來，煤炭資源的種類齊全，包括了從褐煤到無煙煤各種不同煤化階段的煤；數(shù)量和分布極不均衡。褐煤和低變質(zhì)煙煤資源量占全國煤炭資源總量的50％以上，動力燃料煤資源豐富。而中變質(zhì)煤即傳統(tǒng)意義的“煉焦用煤”數(shù)量較少，特別是焦煤資源更顯不足；低變質(zhì)煙煤煤質(zhì)優(yōu)良，是優(yōu)良的燃料、動力、化工用煤；高變質(zhì)煤(無煙煤)硫分高。
從煤資源儲量看，我國適合煤氣化的資源儲量較大，可以滿足煤化工發(fā)展的要求。
煤炭資源的優(yōu)化利用與煤種密切相關，低變質(zhì)煤種的分子結(jié)構(gòu)主要是直鏈烴類，作為生產(chǎn)油品的原料相對較好，而高變質(zhì)煤種主要是復雜的芳烴類，打斷分子鏈能耗較高。從煤資源合理利用角度，低變質(zhì)煤種宜采用焦化和溫和氣化(干餾)的方法，可將煤中的烴類轉(zhuǎn)化為高附加值的油品。目前的氣化一般是煤的深度轉(zhuǎn)化，是將煤完全轉(zhuǎn)化為CO和H2，完全打破了煤原有的分子結(jié)構(gòu)。
我國煤氣化技術(shù)的研究開發(fā)還應關注中高灰份煤的問題。如何用經(jīng)濟的方法氣化中高灰份煤，目前尚沒得到很好地解決，如果大規(guī)模應用目前較為成熟液態(tài)排渣的氣流床氣化技術(shù)氣化中高灰分煤，使大量的灰渣在熔融狀態(tài)排出，必然會帶來氧耗高、能耗高的問題，經(jīng)濟上是不合理的。適用于中高灰份煤的經(jīng)濟、合理氣化技術(shù)還需另辟蹊徑。
1.3 煤炭供需關系
煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占主導地位，煤炭消費量也與國民經(jīng)濟同步增長。2000年，我國煤炭產(chǎn)量為9.9億t。2007年達到25.36億t。年均增長率達到14％，同時我國GDP年均增長也達到14％，煤炭產(chǎn)銷量保持了與GDP同步的增長速度。
我國煤炭消費結(jié)構(gòu)中，電力、鋼鐵、建材、化工為四大煤炭消費大戶，分別占國內(nèi)消費總量的53％、13％、15％、5％?；ば袠I(yè)在煤炭消費中所占比例并不高，但是煤化工產(chǎn)業(yè)是煤炭消費量中增長最快的。預計到2010年，化工用煤將由2005年的1.04億t增長到4億t左右，占到煤炭總消費量的11.5％，由于煤化工產(chǎn)業(yè)主要依托后備煤炭資源和其它產(chǎn)業(yè)不能采用的高硫煤、低質(zhì)煤為原料，因此，煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對煤炭供需平衡影響不大，煤化工用煤從供應方面也是可以保證的。
2 煤氣化技術(shù)發(fā)展概況
中國是一個 "多煤，缺油，少氣"的國家，煤資源豐富，超過10000億t，按采取率50%汁，成品煤5000O億t，可資用100多年。煤既是能源，又是重要的化工原料，在國家
"十一五"規(guī)劃中，煤化工將成為一個新的支柱產(chǎn)業(yè)，嘆次于鋼鐵工業(yè)。作為化工原料，煤可制乙烯、甲醇、氫、二甲醚、烯烴以及含成氨，均需先將煤汽化。煤汽化裝置是煤化工的龍頭。
煤氣化實際上的煤的部分燃燒(部分氧化)，即煤與氣化劑(氧氣和／或蒸汽)反應生產(chǎn)含CO和H2、CH4等產(chǎn)品和副產(chǎn)品的過程。煤氣化與燃燒的不同體現(xiàn)在目的產(chǎn)物和工藝過程的不同。氣化的反應時，C轉(zhuǎn)化為CO和H2，S轉(zhuǎn)化為H2S；目的是為了獲得更多的合成氣；而煤炭燃燒的目的是將C轉(zhuǎn)化為熱量；反應獲得更多熱量?？梢?，氣化過程追求的是冷煤氣產(chǎn)率，而煤炭燃燒追求的是熱效率。我們在選擇煤氣化技術(shù)時應更多地關注冷煤氣效率，而這一點常常在進行煤氣化技術(shù)的選擇和比較時被忽視。一些關于氣化熱效率和碳轉(zhuǎn)化率的夸大宣傳常常誤導了用戶。
煤氣化過程采用的氣化爐爐型，目前主要有以下3種：
固定床(UGI、魯奇)；流化床(灰熔聚、UGAS(SES)、魯奇CFB、溫克勒、KBR、恩德等)；氣流床(GE－TEXACO、SHELL、GSP、PRENFLOW、國產(chǎn)新型水煤漿、二段干煤粉、航天爐等)。
2.1 固定床氣化技術(shù)
2.1.1 常壓固定層床間歇氣化
該技術(shù)成熟、工藝可靠、投資較低、不需要空分制氧裝置。但氣化需要無煙塊煤或焦炭，對煤塊大小要求嚴格。固定床間歇氣化技術(shù)目前在我國的合成氨及工業(yè)煤氣行業(yè)仍應普遍應用，目前有數(shù)千臺氣化爐在運轉(zhuǎn)。環(huán)保和效率的改進及粉煤成型技術(shù)使固定層間歇氣化技術(shù)的生命力得到了提高。如造氣污水閉路循環(huán)工程，可以基本使造氣污水達到零排放，廢氣治理工程，可以顯著降低廢氣中的粉塵和硫化物排放。因此對間歇固定層氣化技術(shù)也不宜“一刀切”，應制定嚴格的環(huán)保標準，使現(xiàn)有的固定層氣化技術(shù)的水平逐步提高，允許符合新環(huán)保標準的固定層氣化技術(shù)發(fā)展。
2.1.2 魯奇加壓氣化
魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)是一項古老的氣化技術(shù)，采用5mm以上的碎煤為原料，其氣化爐型從工藝原理上是設計合理，至今仍具有較強的生命力，而且仍在不斷地發(fā)展之中。魯奇爐氣化技術(shù)的特點是：
(1)氧耗低，魯奇爐氣化工藝是目前各種采用純氧為氣化劑中氧化最低的。
(2)冷煤氣效率高，冷煤氣效率代表了煤中的熱量轉(zhuǎn)化為煤氣中熱量的程度，加上氣化副產(chǎn)物，魯奇爐冷煤氣效率最高可達93％，高于其它的煤氣化技術(shù)。
(3)但是，其污水排放中含有較多的焦油、酚類和氨，需要配備較復雜的污水處理裝置，環(huán)保處理費用較高，但副產(chǎn)品的價值增加已抵消了其費用。
魯奇煤氣化技術(shù)近年來也在某些方面有所改進，如排渣系統(tǒng)的改進(熔渣氣化技術(shù))、三廢處理技術(shù)的改進等，魯奇煤氣化技術(shù)仍是一個先進適用的技術(shù)。魯奇氣化爐的發(fā)展情況見表2。
2.2 流化床氣化技術(shù)
流化床氣化通過流化狀態(tài)增強氣化爐的傳熱和傳質(zhì)，從而改善氣化效率和氣化速度，提高碳轉(zhuǎn)化率，并通過重力達到煤渣分離的效果。
流化床氣化技術(shù)有以下4種：灰熔聚流化床氣化；恩德粉煤氣化；魯奇循環(huán)流化床(CFB)；
SES(原UGAS)。
2.2.1 灰熔聚流化床氣化爐
該技術(shù)是中國科學院山西煤化所在20世紀80年代初開發(fā)的。其氣化爐氣化壓力有常壓和加壓(1.0～1.5MPa)，采用空氣或氧氣作氣化劑。該工藝根據(jù)射流原理，在流化床底部設計了灰團聚分離裝置，形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，使灰渣團聚成球，借助重量的差異達到灰團的分離，提高碳利用率。
2002年，陜西城化股份公司一臺氣化爐建成投產(chǎn)(年產(chǎn)2萬t合成氨)。天津堿廠建設2套年產(chǎn)4萬t合成氨氣化爐，2006年建成投產(chǎn)。河南平頂山化肥廠2臺4萬t氣化爐，2007年建成投產(chǎn)。山西豐喜集團15萬t／a合成氨加壓氣化爐，2007年建成投產(chǎn)。在示范工程上遇到很多問題，基本上屬于工程化方面，目前正在逐步解決和成熟。但是由于煙煤價格上漲，削弱了常壓灰熔聚氣化技術(shù)的競爭力，目前示范工程還缺乏長期運轉(zhuǎn)的經(jīng)驗。加壓氣化和大型化的爐型更有待進一步開發(fā)?；胰劬蹥饣夹g(shù)仍處于工業(yè)示范階段。
2.2.2 恩德粉煤氣化爐
該技術(shù)是溫克勒氣化爐的改進。我國已有結(jié)合國情完善、開發(fā)的專利技術(shù)，設備已完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化。該技術(shù)主要特點是：可采用劣質(zhì)粉煤；氣化強度大，單臺爐生產(chǎn)能力4萬m3/h(折合成標準狀態(tài)合成氣，相當于9萬t／a合成氨)；操作彈性大，運行可靠，投資?。豢筛鶕?jù)合成氣的要求采用空氣、氧氣或富氧空氣作氣化劑；技術(shù)成熟。由于該技術(shù)具有以上特點，而且投資省，被國內(nèi)一些中小企業(yè)看中。目前已有較豐富的使用和運行經(jīng)驗，該氣化爐存在的優(yōu)缺點也比較明確，恩德粉煤氣化爐應用業(yè)績見表3。
該技術(shù)的缺陷是只能適應高活性的煤種，在我國分布范圍窄，上部灰分排放量大、爐灰含碳量高。造氣工段排放物對環(huán)境有一定污染。
2.2.3 魯奇循環(huán)流化床氣化(CFB)技術(shù)
魯奇常壓循環(huán)流化床氣化技術(shù)是德國魯奇公司20世紀80年代初針對小型的、多種原料的氣化而開發(fā)的，屬高循環(huán)倍率的流化床。該技術(shù)原料適應性廣，可以采用生物體、煤、石油焦、垃圾等多種原料，氣化劑可采用空氣、氧氣加蒸汽、氧氣和二氧化碳(生產(chǎn)CO)等。該技術(shù)氣化效率高，廢水處理簡單，具有較高的靈活性。CFB氣化于1986年在奧地利投運了第一套商業(yè)化裝置，采用樹皮制取低熱值燃料氣。其后建設了一些小型的發(fā)電或燃料氣裝置，尚未見到生產(chǎn)合成氣的報道。CFB氣化技術(shù)目前在國內(nèi)尚沒有商業(yè)化裝置。
2.2.4 埃新斯循環(huán)流化床技術(shù)(SES)
埃新斯循環(huán)流化床是在原UGAS流化床技術(shù)的基礎上進一步開發(fā)的，目前國內(nèi)正由外商獨資在山東棗莊建設一套工業(yè)化示范裝置。利用棗莊地區(qū)中煤和煤矸石資源為原料，將洗煤廠在洗煤過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品(中煤和煤矸石)氣化，氣體凈化后提供給山東海化公司用于生產(chǎn)甲醇，供氣量為1.76億m3／a。2006年開始建設，預計2008年投產(chǎn)。
2.3 氣流床氣化技術(shù)
氣流床氣化技術(shù)溫度、壓力較高，氣化爐生產(chǎn)能力大，作為合成氣的質(zhì)量較好。但是氧耗較高，氣化高灰煤種所需代價較大。
2.3.1 水煤漿氣化技術(shù)
水煤漿氣化技術(shù)是目前最為成熟的氣流床氣化技術(shù)，采用類似于油的煤漿進料，加煤和控制系統(tǒng)較簡單，操作容易。水煤漿氣化技術(shù)的優(yōu)勢是：
(1)技術(shù)成熟，可靠；(2)投資較??；(3)氣化壓力高。該技術(shù)的不足是：(1)對煤種有限制；(2)耐火磚更換麻煩；(3)國內(nèi)僅有激冷流程。該技術(shù)在國內(nèi)應用較廣，采用水煤漿氣化技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)見表4。
2.3.2 國產(chǎn)新型多噴嘴水煤漿氣化
該技術(shù)具有以下所述優(yōu)勢：(1)單爐生產(chǎn)能力大；(2)氣化效率高；(3)氧耗、煤耗低。在國內(nèi)已有多家工業(yè)應用實例，國產(chǎn)新型多噴嘴水煤漿氣化工業(yè)應用業(yè)績見表5。該技術(shù)的不足之處是：(1)控制較復雜；(2)設備投資較高。
以上兩種水煤漿氣化技術(shù)國內(nèi)都有廣泛的建設、運行經(jīng)驗，對于投資、消耗都可做到心中有數(shù)。水煤漿氣化技術(shù)今后的發(fā)展方向一是廢鍋流程，二是固態(tài)排渣技術(shù)。由于水煤漿氣化對于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項目的效率稍低，有必要開發(fā)廢鍋流程，提高熱效率，使之能適用于IGCC流程的要求。固態(tài)排渣工藝開發(fā)也有重要的意義，可以適應我國高灰、高灰熔點煤種較多的要求。
2.3.3 殼牌干粉煤氣化技術(shù)
國內(nèi)近幾年引進的殼牌爐較多，其中已有5套裝置已建成投產(chǎn)，在工程化方面遇到很多問題。從建設運行的情況看，可以初步判斷殼牌技術(shù)有以下的優(yōu)缺點：
殼牌干粉煤氣化技術(shù)的優(yōu)勢是：(1)氣化效率高，煤的轉(zhuǎn)化率和熱效率都比較高；(2)單臺爐能力大；(3)環(huán)境友好。
該技術(shù)的不足：(1)系統(tǒng)復雜，抗干擾能力差，對原料、操作控制的要求很高；(2)投資大，顯著高于水煤漿氣化技術(shù)；(3)僅有廢鍋流程；(4)單臺爐無備用，靈活性較差。
單臺爐無備用是采用殼牌技術(shù)的化工廠較嚴重的問題，雖然單爐已達100天的運行周期，對于氣化系統(tǒng)已經(jīng)很不易了，但還達不到化工廠長周期運轉(zhuǎn)的要求。但是如果增加備用爐，投資增加太多，經(jīng)濟上不合理。對殼牌氣化技術(shù)，考慮適當?shù)娜哂嗍潜匾摹Ｒ虼?，殼牌技術(shù)更適合一些大型或超大型煤化工裝置使用。采用殼牌干粉煤氣化技術(shù)的國內(nèi)企業(yè)列于。
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序號 |
引進企業(yè)名稱 |
建設地點 |
單爐投煤量(噸／日) |
投產(chǎn)時間 |
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1
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岳陽中國石化殼牌煤氣化有限公司 |
湖南岳陽 |
2000 |
2003年9月合同生效，2006年12月開車 |
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中石化湖北化肥分公司 |
湖北枝江 |
2000 |
2003年9月合同生效，2006年12月開車 |
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3 |
中石化安慶分公司 |
安徽安慶 |
2000 |
2003年9月合同生效，2006年11月開車 |
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4 |
湖北雙環(huán)科技股份有限公司 |
湖北應城 |
930 |
2001年5月合同生效，2006年5月開車 |
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5 |
柳州化工股份有限公司 |
廣西柳州 |
1100 |
2003年9月合同生效，2007年1月開車 |
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6 |
云天化集團天安有限公司 |
云南安寧 |
2700 |
2004年1月合同生效，2008年6月開車 |
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7 |
云維集團沾化分公司 |
云南曲靖 |
2100 |
2004年2月合同生效，2008年5月開車 |
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8 |
河南開祥化工有限公司 |
河南義馬 |
1100 |
2004年9月合同生效，2008年開車后停車 |
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9 |
永城煤電（集團）有限責任公司 |
河南永城 |
2100 |
2004年4月合同生效，2008年4月開車 |
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10 |
中國神華煤制油有限公司 |
內(nèi)蒙古鄂爾多斯 |
2×2200 |
2004年5月合同生效，2008年4月開車，目前停車 |
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11 |
河南中原大化集團 |
河南濮陽 |
2100 |
2004年6月合同生效，2008年5月開車 |
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12 |
遼寧大化集團有限責任公司 |
遼寧大連 |
1100 |
2004年1月合同生效，在建,預計2009年10月開車 |
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13 |
大唐國際發(fā)電股份有限公司 |
內(nèi)蒙古多倫 |
3×4000 |
2005年11月合同生效，預計2009年8開車 |
2.3.4 其它氣流床氣化技術(shù)
其它國內(nèi)正在工業(yè)化的氣流床包括GSP－科林、航天爐和兩段爐等。這些技術(shù)的共同特點是：(1)采用干粉煤氣化；(2)氣化爐水冷壁結(jié)構(gòu)；(3)單噴嘴或多噴嘴；(4)熱回收方式為激冷或廢鍋。這些技術(shù)走向成熟還有一段較長的道路。但是在工程化實踐成功后前景廣闊。
3 選擇煤氣化技術(shù)考慮因素
3.1 對原料煤的要求
在選擇煤氣化技術(shù)時，首先要研究煤。煤種的特性對今后氣化爐的操作是至關重要的。我國現(xiàn)有的煤炭分類指標是按照煉焦用煤的要求來制定的，煤氣化指標體系有所不同，特別是不同類型氣化爐在指標要求上也有所不同。一般包括煤的種類、灰分、水份含量、灰熔點、氣化活性、可磨指數(shù)和灰渣特性。
3.2 目標產(chǎn)品
選擇煤氣化技術(shù)應考慮到終端產(chǎn)品和配套的下游工藝。不同的下游工藝對合成氣的指標要求有所差異。圖2列出了各工藝強調(diào)的合成氣質(zhì)量指標。下游產(chǎn)品也關系到煤氣化技術(shù)選擇的經(jīng)濟性。
3.3 后續(xù)流程
為了向下游產(chǎn)品提供合格的原料合成氣，還需配套后續(xù)流程，精制合成氣。選擇煤氣化技術(shù)也應考慮要配套的后續(xù)流程的投入和運行成本(見圖3)。一些技術(shù)從氣化過程看是合理的，但對于全系統(tǒng)并不一定是合理的。
目前國內(nèi)應用比較多的SHELL和德士古的區(qū)別
一，Shell 煤氣化工藝的特點
主要優(yōu)點：
1 ，干煤粉進料
煤種適應性比較廣，從無煙煤、煙煤、褐煤到石油焦均可氣化，對煤的灰熔融性溫度范圍的要求比其他氣化工藝較寬一些。對于較高灰分、較高水分、較高含硫量的煤種也同樣適應。但是，實際使用時，還是盡量選擇比較好的煤為宜。粉煤用密封料斗法升壓（即間斷升壓），常壓粉煤經(jīng)變壓倉升壓進入工作倉（壓力倉），其壓力略高于氣化爐，粉煤用氮氣或CO2 夾帶入爐（經(jīng)噴嘴）。
2， 氣化溫度高
氣化溫度約1400℃～1600℃，壓力3.0MPa，碳轉(zhuǎn)化率高達99%以上
3， 氧耗低
4， 噴嘴
干煤粉下噴式噴嘴，并有冷卻保護，Shell公司專利氣化噴嘴設計保證壽命為8000h。
5， 氣化爐
Shell 煤氣化爐的單爐生產(chǎn)能力大，日處理煤量已達1000t～2000t。該煤氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護量少，運轉(zhuǎn)周期長，無需備爐。
6， 高溫煤氣激冷和冷卻
氣化形成的混合粗煤氣氣流夾帶部分液渣（～40%），為避免液渣在凝固時粘壁，需用急冷法固化液渣，使爐溫瞬間降至灰渣軟化溫度（ST）以下，在氣化爐上部經(jīng)激冷冷卻至900℃左右，使其中夾帶的熔融態(tài)灰渣顆粒固化。
7， 廢熱鍋爐
采用廢鍋法（水管式）回收高溫煤氣顯熱，要承受高溫高壓和粉塵的沖刷，操作條件比較惡劣。
8， 熱效率高
煤中約83%的熱能轉(zhuǎn)化為合成氣，約15%的熱能被回收為高壓或中壓蒸汽，總的熱效率為98%左右。
Shell 煤氣化工藝存在的問題
雖然Shell 煤氣化技術(shù)是目前國際上最先進的煤氣化技術(shù)之一，但是這種工藝不是十全十美的。
1， 這種爐型在國外雖然有成功經(jīng)驗，但國內(nèi)業(yè)績少，在設備選型、流程配置、施工管理以及從試車到正常運行等方面，也都要有一個認識過程。
2， 煤氣化的三大關鍵設備(即煤氣化爐、輸氣導管、廢熱鍋爐)的內(nèi)件在國外制造，工期較長；噴嘴、煤粉閥、渣閥、灰閥等完全依賴進口；其他大型設備，即飛灰過濾器、高壓氮氣緩沖罐的運輸和吊裝比較困難。
3， Shell 公司在設計上比較保守，在選材上很苛刻，要求進口的設備太多。裝置控制的自動化程度很高，采用串級、前饋、分程、比值及順序控制和邏輯控制，通過DCS、ESD、PLC 實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中控制和管理。有20 多個停車聯(lián)鎖，一旦操作中出現(xiàn)問題就聯(lián)鎖停車，因此對配套工程、操作、設備檢修、設備性能的要求很高。
4， 為保持水冷壁管的水量均勻分布，有的水冷壁管內(nèi)徑僅7mm，對鍋爐給水的水質(zhì)要求高，同時對水汽系統(tǒng)配管、設備安裝及試車的要求也高。
5，高壓氮氣和超高壓氮氣的用量過大，部分抵消了其節(jié)能的優(yōu)勢。
6，煤質(zhì)要求
研究表明，并不是所有的煤種都適于Shell氣化法。要選用灰熔融性溫度低、活性好、灰分含量較低的適于Shell 氣化的好煤種,能夠確保長周期安全穩(wěn)定運行、可操作性強。實際運行表明,灰分質(zhì)量分數(shù)在8%～15%為最佳。同時，必須通過試燒,方能準確地進行工業(yè)裝置的設計。這與一些報道不一樣，應該引起注意。
7，除塵問題
有關Shell 煤氣化工藝中陶瓷除塵器的能力問題，目前是一個焦點問題。據(jù)稱，陶瓷除塵器后，氣體中的微粒不大于2μm。對于化工來說，這個問題很嚴重。這個微粒帶到變換催化劑中，會產(chǎn)生什么影響？如果能夠穿過變換催化劑，到低溫甲醇洗中，又會產(chǎn)生什么影響？這些問題，只有在長時間的運行后，才能知道。
Texaco水煤漿氣化的技術(shù)特點
Texaco水煤漿氣化已進入第二代煤氣化法，與干法氣化相比較，具有其獨特的優(yōu)越性。
Texaco水煤漿氣化方法的優(yōu)點
1，氣化爐結(jié)構(gòu)簡單，沒有水冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，初投資較小。
2，原料適應性強，可以處理廢舊輪胎等。
3， 壓力范圍寬，氣化壓力高，單爐生產(chǎn)能力大，對下游工藝也非常有利。
4， 自動控制水平高，采用了一系列自控系統(tǒng)，以DCS計算機控制。
5， 該工藝在高溫、高壓下反應，氣化效率較高、Texaco生成煤氣潔凈煤氣中有毒物質(zhì)少、無焦油等高分子有機物，煤氣凈化系統(tǒng)簡單，三廢污染少，大部分工藝水回收循環(huán)使用，排出廢水少，幾乎無廢氣排放，廢渣可用于制水泥、建筑材料，全廠的灰水可綜合利用，除去大渣和細灰的水也在制漿系統(tǒng)中循環(huán)使用。
6， 進料系統(tǒng)簡單，水煤漿以高壓煤漿泵進料，比干進料系統(tǒng)安全，易于控制，氣化爐采用單噴嘴運行，所有的氣化物料都從一個噴嘴噴入水煤漿可連續(xù)供料，從而使操作更為穩(wěn)定。
7， 有效氣體成份高，通常CO+H2約為80%，非常適于制氨、甲醇、醋酸等產(chǎn)品，H2/CO有較寬幅度可調(diào)性。
8， 負荷變化適應性強，可在設計能力50%～100%負荷下操作，且可在短時間內(nèi)把負荷加上去，高低負荷比大，加量快。
9， 顯然與其它氣化爐相比，Texaco氣化爐大容量商業(yè)運行的臺數(shù)和經(jīng)驗更豐富。
Texaco水煤漿氣化工藝存在的問題:
1， 碳的轉(zhuǎn)化率難于做得很高 一般只有96～98%，這會影響氣化效率的提高。
2， 冷煤氣效率比較低，一般只有0.70～0.76，因而熱煤氣顯熱的回收任務比較重。
3， 氣化所需的耗氧量較多，需要專門的制氧系統(tǒng)。
4， 濕煤氣中的水蒸氣含量較多，熱煤氣效率的提高要靠較復雜的顯熱回收設備，致使IGCC的供電效率要比干法供煤者略低一些。
5， 爐膛耐火磚的壽命短，價格高，更換時間長，耐火磚每4年要全部更換一次，每次耗時21天。
6， 水煤漿泵和噴嘴易于磨損，平均1--2個月要更換一次噴嘴。
4、煤氣化技術(shù)下游產(chǎn)品的工藝：
合成氨：
1.合成氨的工藝流程
(1)原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。
(2)凈化 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。
(3)氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。
甲醇：
合成天然氣：
乙二醇：
煤制油
煤炭液化是把固體煤炭通過化學加工過程，使其轉(zhuǎn)化成為液體燃料、化工原料和產(chǎn)品的先進潔凈煤技術(shù)。根據(jù)不同的加工路線，煤炭液化可分為直接液化和間接液化兩大類：
一、直接液化
直接液化是在高溫（400℃以上）、高壓（10MPa以上），在催化劑和溶劑作用下使煤的分子進行裂解加氫，直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，再進一步加工精制成汽油、柴油等燃料油，又稱加氫液化。
１、發(fā)展歷史
煤直接液化技術(shù)是由德國人于1913年發(fā)現(xiàn)的，并于二戰(zhàn)期間在德國實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。德國先后有12套煤炭直接液化裝置建成投產(chǎn)，到1944年，德國煤炭直接液化工廠的油品生產(chǎn)能力已達到423萬噸/年。二戰(zhàn)后，中東地區(qū)大量廉價石油的開發(fā)，煤炭直接液化工廠失去競爭力并關閉。
70年代初期，由于世界范圍內(nèi)的石油危機，煤炭液化技術(shù)又開始活躍起來。日本、德國、美國等工業(yè)發(fā)達國家，在原有基礎上相繼研究開發(fā)出一批煤炭直接液化新工藝，其中的大部分研究工作重點是降低反應條件的苛刻度，從而達到降低煤液化油生產(chǎn)成本的目的。目前世界上有代表性的直接液化工藝是日本的NEDOL工藝、德國的IGOR工藝和美國的HTI工藝。這些新直接液化工藝的共同特點是，反應條件與老液化工藝相比大大緩和，壓力由40MPa降低至17～30MPa，產(chǎn)油率和油品質(zhì)量都有較大幅度提高，降低了生產(chǎn)成本。到目前為止，上述國家均已完成了新工藝技術(shù)的處理煤100t/d級以上大型中間試驗，具備了建設大規(guī)模液化廠的技術(shù)能力。煤炭直接液化作為曾經(jīng)工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)，在技術(shù)上是可行的。目前國外沒有工業(yè)化生產(chǎn)廠的主要原因是，在發(fā)達國家由于原料煤價格、設備造價和人工費用偏高等導致生產(chǎn)成本偏高，難以與石油競爭。
２、工藝原理
煤的分子結(jié)構(gòu)很復雜，一些學者提出了煤的復合結(jié)構(gòu)模型，認為煤的有機質(zhì)可以設想由以下四個部分復合而成。
第一部分，是以化學共價鍵結(jié)合為主的三維交聯(lián)的大分子，形成不溶性的剛性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，它的主要前身物來自維管植物中以芳族結(jié)構(gòu)為基礎的木質(zhì)素。
第二部分，包括相對分子質(zhì)量一千至數(shù)千，相當于瀝青質(zhì)和前瀝青質(zhì)的大型和中型分子，這些分子中包含較多的極性官能團，它們以各種物理力為主，或相互締合，或與第一部分大分子中的極性基團相締合，成為三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的一部分。
第三部分，包括相對分子質(zhì)量數(shù)百至一千左右，相對于非烴部分，具有較強極性的中小型分子，它們可以分子的形式處于大分子網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的空隙之中，也可以物理力與第一和第二部分相互締合而存在。
第四部分，主要為相對分子質(zhì)量小于數(shù)百的非極性分子，包括各種飽和烴和芳烴，它們多呈游離態(tài)而被包絡、吸附或固溶于由以上三部分構(gòu)成的網(wǎng)絡之中。
煤復合結(jié)構(gòu)中上述四個部分的相對含量視煤的類型、煤化程度、顯微組成的不同而異。
上述復雜的煤化學結(jié)構(gòu)，是具有不規(guī)則構(gòu)造的空間聚合體，可以認為它的基本結(jié)構(gòu)單元是以縮合芳環(huán)為主體的帶有側(cè)鏈和多種官能團的大分子，結(jié)構(gòu)單元之間通過橋鍵相連，作為煤的結(jié)構(gòu)單元的縮合芳環(huán)的環(huán)數(shù)有多有少，有的芳環(huán)上還有氧、氮、硫等雜原子，結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵也有不同形態(tài)，有碳碳鍵、碳氧鍵、碳硫鍵、氧氧鍵等。
從煤的元素組成看，煤和石油的差異主要是氫碳原子比不同。煤的氫碳原子比為0.2～1，而石油的氫碳原子比為1.6～２，煤中氫元素比石油少得多。
煤在一定溫度、壓力下的加氫液化過程基本分為三大步驟。
（1）、當溫度升至300℃以上時，煤受熱分解，即煤的大分子結(jié)構(gòu)中較弱的橋鍵開始斷裂，打碎了煤的分子結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生大量的以結(jié)構(gòu)單元為基體的自由基碎片，自由基的相對分子質(zhì)量在數(shù)百范圍。
（2）、在具有供氫能力的溶劑環(huán)境和較高氫氣壓力的條件下、自由基被嘉慶得到穩(wěn)定，成為瀝青烯及液化油分子。能與自由基結(jié)合的氫并非是分子氫（H2），而應是氫自由基，即氫原子，或者是活化氫分子，氫原子或活化氫分子的來源有：①煤分子中碳氫鍵斷裂產(chǎn)生的氫自由基；②供氫溶劑碳氫鍵斷裂產(chǎn)生的氫自由基；③氫氣中的氫分子被催化劑活化；④化學反應放出的氫。當外界提供的活性氫不足時，自由基碎片可發(fā)生縮聚反應和高溫下的脫氫反應，最后生成固體半焦或焦炭。
（3）、瀝青烯及液化油分子被繼續(xù)加氫裂化生成更小的分子。
3、工藝過程
直接液化典型的工藝過程主要包括煤的破碎與干燥、煤漿制備、加氫液化、固液分離、氣體凈化、液體產(chǎn)品分餾和精制，以及液化殘渣氣化制取氫氣等部分。氫氣制備是加氫液化的重要環(huán)節(jié)，大規(guī)模制氫通常采用煤氣化及天然氣轉(zhuǎn)化。液化過程中，將煤、催化劑和循環(huán)油制成的煤漿，與制得的氫氣混合送入反應器。在液化反應器內(nèi)，煤首先發(fā)生熱解反應，生成自由基“碎片”，不穩(wěn)定的自由基“碎片”再與氫在催化劑存在條件下結(jié)合，形成分子量比煤低得多的初級加氫產(chǎn)物。出反應器的產(chǎn)物構(gòu)成十分復雜，包括氣、液、固三相。氣相的主要成分是氫氣，分離后循環(huán)返回反應器重新參加反應；固相為未反應的煤、礦物質(zhì)及催化劑；液相則為輕油（粗汽油）、中油等餾份油及重油。液相餾份油經(jīng)提質(zhì)加工（如加氫精制、加氫裂化和重整）得到合格的汽油、柴油和航空煤油等產(chǎn)品。重質(zhì)的液固淤漿經(jīng)進一步分離得到重油和殘渣，重油作為循環(huán)溶劑配煤漿用。
煤直接液化粗油中石腦油餾分約占15％－30％，且芳烴含量較高，加氫后的石腦油餾分經(jīng)過較緩和的重整即可得到高辛烷值汽油和豐富的芳烴原料，汽油產(chǎn)品的辛烷值、芳烴含量等主要指標均符合相關標準（GB17930-1999），且硫含量大大低于標準值（≤0.08％），是合格的優(yōu)質(zhì)潔凈燃料。中油約占全部直接液化油的50％－60％，芳烴含量高達70％以上，經(jīng)深度加氫后可獲得合格柴油。重油餾分一般占液化粗油的10％－20％，有的工藝該餾分很少，由于雜原子、瀝青烯含量較高，加工較困難，可以作為燃料油使用。煤液化中油和重油混合經(jīng)加氫裂化可以制取汽油，并在加氫裂化前進行深度加氫以除去其中的雜原子及金屬鹽。
4、工藝特點
（1）液化油收率高。例如采用HTI工藝，神華煤的油收率可高達63％－68％；
（2）煤消耗量小，一般情況下，1噸無水無灰煤能轉(zhuǎn)化成半噸以上的液化油，加上制氫用煤，約3－4噸原料產(chǎn)1噸液化油。
（3）餾份油以汽、柴油為主，目標產(chǎn)品的選擇性相對較高；
（4）油煤漿進料，設備體積小，投資低，運行費用低；
（5）反應條件相對較苛刻，如德國老工藝液化壓力甚至高達70MPa，現(xiàn)代工藝如IGOR、HTI、NEDOL等液化壓力也達到17－30MPa，液化溫度430－470℃；
（6）出液化反應器的產(chǎn)物組成較復雜，液、固兩相混合物由于粘度較高，分離相對困難；
（7）氫耗量大，一般在6％－10％，工藝過程中不僅要補充大量新氫，還需要循環(huán)油作供氫溶劑，使裝置的生產(chǎn)能力降低。
5、國內(nèi)技術(shù)發(fā)展
我國從70年代末開始煤炭直接液化技術(shù)研究。煤炭科學研究總院北京煤化所對近30個煤種在0.1噸/日裝置上進行了50多次運轉(zhuǎn)試驗，開發(fā)了高活性的煤液化催化劑，進行了煤液化油的提質(zhì)加工研究，完成了將煤的液化粗油加工成合格的汽油、柴油和航空煤油的試驗。“九五”期間分別同德國、日本、美國有關部門和公司合作完成了神華、黑龍江依蘭、云南先鋒建設煤直接液化廠的預可行性研究。
在開發(fā)形成“神華煤直接液化新工藝”的基礎上，我公司建成了投煤量6t/d的工藝試驗裝置，于2004年10月開始進行溶劑加氫、熱油連續(xù)運轉(zhuǎn)，并于2004年12月16日投煤，進行了23小時投料試運轉(zhuǎn)，打通了液化工藝，取得開發(fā)成果。
經(jīng)過近一年的時間進行裝置的改造，裝置于2005年10月29日開始第二次投煤試驗，經(jīng)過近18天（412小時）的連續(xù)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，完成了預定的試驗計劃，于11月15日順利停車，試驗取得了成功。經(jīng)統(tǒng)計，試驗期間共配制煤漿206噸，共消耗原煤105噸（其中干燥無灰基煤85噸）；共制備863催化劑油漿44噸。
我公司位于鄂爾多斯的使用神華自己技術(shù)的直接液化項目的先期工程于2004年8月25日正式開工建設。
二、間接液化
煤的間接液化技術(shù)是先將煤全部氣化成合成氣，然后以煤基合成氣（一氧化碳和氫氣）為原料，在一定溫度和壓力下，將其催化合成為烴類燃料油及化工原料和產(chǎn)品的工藝，包括煤炭氣化制取合成氣、氣體凈化與交換、催化合成烴類產(chǎn)品以及產(chǎn)品分離和改制加工等過程。
１、發(fā)展歷史
1923年，德國化學家首先開發(fā)出了煤炭間接液化技術(shù)。40年代初，為了滿足戰(zhàn)爭的需要，德國曾建成9個間接液化廠。二戰(zhàn)以后，同樣由于廉價石油和天然氣的開發(fā)，上述工廠相繼關閉和改作它用。之后，隨著鐵系化合物類催化劑的研制成功、新型反應器的開發(fā)和應用，煤間接液化技術(shù)不斷進步，但由于煤炭間接液化工藝復雜，初期投資大，成本高，因此除南非之外，其它國家對煤炭間接液化的興趣相對于直接液化來說逐漸淡弱。
煤炭間接液化技術(shù)主要有三種，即的南非的薩索爾（Sasol）費托合成法、美國的Mobil甲醇制汽油法）和正在開發(fā)的直接合成法。目前，煤間接液化技術(shù)在國外已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，全世界共有3家商業(yè)生產(chǎn)廠正在運行，它們分別是南非的薩索爾公司和新西蘭、馬來西亞的煤炭間接液化廠。新西蘭煤炭間接液化廠采用的是Mobil液化工藝，但只進行間接液化的第一步反應，即利用天然氣或煤氣化合成氣生產(chǎn)甲醇，而沒有進一步以甲醇為原料生產(chǎn)燃料油和其它化工產(chǎn)品，生產(chǎn)能力1.25萬桶/天。馬來西亞煤炭間接液化廠所采用的液化工藝和南非薩索爾公司相似，但不同的是它以天然氣為原料來生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油和煤油，生產(chǎn)能力為50萬噸/年。因此，從嚴格意義上說，南非薩索爾公司是世界上唯一的煤炭間接液化商業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)
南非薩索爾公司成立于50年代初，1955年公司建成第一座由煤生產(chǎn)燃料油的Sasol-1廠。70年代石油危機后，1980年和1982年又相繼建成Sasol-2廠和Sasol-3廠。3個煤炭間接液化廠年加工原煤約4600萬t，產(chǎn)品總量達768萬t，主要生產(chǎn)汽油、柴油、蠟、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛等113種產(chǎn)品，其中油品占60%，化工產(chǎn)品占40%。該公司生產(chǎn)的汽油和柴油可滿足南非28%的需求量，其煤炭間接液化技術(shù)處于世界領先地位。
此外，美國SGI公司于80年代末開發(fā)出了一種新的煤炭液化技術(shù)，即LFC（煤提油）技術(shù)。該技術(shù)是利用低溫干餾技術(shù)，從次煙煤或褐煤等非煉焦煤中提取固態(tài)的高品質(zhì)潔凈煤和液態(tài)可燃油。美國SGI公司于1992年建成了一座日處理能力為1000t的次煙煤商業(yè)示范廠。
２、工藝原理
費托合成（Fisher-Tropsch Sythesis）合成是指CO在固體催化劑作用下非駿相氫化生成不同鏈長的烴類（C1～C25）和含氧化合物的反應。該反應于1923年由F.Fischer和H.Tropsch首次發(fā)現(xiàn)后經(jīng)Fischer等人完善，并于1936年在魯爾化學公司實現(xiàn)工業(yè)化，費托（F-T）合成因此而得名。
費托合成反應化學計量式因催化劑的不同和操作條件的差異將導致較大差別，但可用以下兩個基本反應式描述。
（1）烴類生成反應
CO+2H2→(-CH2-)+H2O
（2）水氣變換反應
CO+ H2O→H2+ CO2
由以上兩式可得合成反應的通用式：
2CO+H2→(-CH2-)+ CO2
由以上兩式可以推出烷烴和烯烴生成的通用計量式如下：
（3）烷烴生成反應
nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O
2nCO+(n+1)H2→CnH2n+2+nCO2
3nCO+(n+1)H2O→CnH2n+2+(2n+1)CO2
nCO2+(3n+1)H2→CnH2n+2+2nH2O
（4）烯烴生成反應
nCO+2nH2→CnH2n+nH2O
2nCO+nH2→CnH2n+nCO2
3nCO+nH2O→CnH2n+2nCO2
nCO2+3nH2→CnH2n+2nH2O
間接液化的主要反應就是上面的反應，由于反應條件的不同，還有甲烷生成反應，醇類生成反應（生產(chǎn)甲醇就需要此反應），醛類生成反應等等。
3、工藝過程
煤間接液化可分為高溫合成與低溫合成兩類工藝。高溫合成得到的主要產(chǎn)品有石腦油、丙烯、α－烯烴和C14～C18烷烴等，這些產(chǎn)品可以用作生產(chǎn)石化替代產(chǎn)品的原料，如石腦油餾分制取乙烯、α－烯烴制取高級洗滌劑等，也可以加工成汽油、柴油等優(yōu)質(zhì)發(fā)動機燃料。低溫合成的主要產(chǎn)品是柴油、航空煤油、蠟和LPG等。煤間接液化制得的柴油十六烷值可高達70，是優(yōu)質(zhì)的柴油調(diào)兌產(chǎn)品。
煤間接液化制油工藝主要有Sasol工藝、Shell的SMDS工藝、Syntroleum技術(shù)、Exxon的AGC-21技術(shù)、Rentech技術(shù)。己工業(yè)化的有南非的Sasol的漿態(tài)床、流化床、固定床工藝和Shell的固定床工藝。國際上南非Sasol和Shell馬來西亞合成油工廠已有長期運行經(jīng)驗。
典型煤基F－T合成工藝包括：煤的氣化及煤氣凈化、變換和脫碳；F－T合成反應；油品加工等3個純“串聯(lián)”步驟。氣化裝置產(chǎn)出的粗煤氣經(jīng)除塵、冷卻得到凈煤氣，凈煤氣經(jīng)CO寬溫耐硫變換和酸性氣體（包括H2和CO2等）脫除，得到成分合格的合成氣。合成氣進入合成反應器，在一定溫度、壓力及催化劑作用下，H2S和CO轉(zhuǎn)化為直鏈烴類、水以及少量的含氧有機化合物。生成物經(jīng)三相分離，水相去提取醇、酮、醛等化學品；油相采用常規(guī)石油煉制手段（如常、減壓蒸餾），根據(jù)需要切割出產(chǎn)品餾份，經(jīng)進一步加工（如加氫精制、臨氫降凝、催化重整、加氫裂化等工藝）得到合格的油品或中間產(chǎn)品；氣相經(jīng)冷凍分離及烯烴轉(zhuǎn)化處理得到LPG、聚合級丙烯、聚合級乙烯及中熱值燃料氣。
4、工藝特點
（1）合成條件較溫和，無論是固定床、流化床還是漿態(tài)床，反應溫度均低于350℃，反應壓力2.0－3.0MPa；
（2）轉(zhuǎn)化率高，如SASOL公司SAS工藝采用熔鐵催化劑，合成氣的一次通過轉(zhuǎn)化率達到60％以上，循環(huán)比為2.0時，總轉(zhuǎn)化率即達90％左右。Shell公司的SMDS工藝采用鈷基催化劑，轉(zhuǎn)化率甚至更高；
（3）受合成過程鏈增長轉(zhuǎn)化機理的限制，目標產(chǎn)品的選擇性相對較低，合成副產(chǎn)物較多，正構(gòu)鏈烴的范圍可從C1至C100；隨合成溫度的降低，重烴類（如蠟油）產(chǎn)量增大，輕烴類（如CH4、C2H4、C2H6、……等）產(chǎn)量減少；
（4）有效產(chǎn)物－CH2－的理論收率低，僅為43.75％，工藝廢水的理論產(chǎn)量卻高達56.25％；
（5）煤消耗量大，一般情況下，約5～7t原煤產(chǎn)1t成品油。
（6）反應物均為氣相，設備體積龐大，投資高，運行費用高；
（7）煤基間接液化全部依賴于煤的氣化，沒有大規(guī)模氣化便沒有煤基間接液化。
5、國內(nèi)技術(shù)發(fā)展
我國從50年代初即開始進行煤炭間接液化技術(shù)的研究，曾在錦州進行過4500t/年的煤間接液化試驗，后因發(fā)現(xiàn)大慶油田而中止。由于70年代的兩次石油危機，以及“富煤少油”的能源結(jié)構(gòu)帶來的一系列問題，我國自80年代初又恢復對煤間接液化合成汽油技術(shù)的研究，由中科院山西煤化所組織實施。
“七五”期間，山西煤化所開的煤基合成汽油技術(shù)被列為國家重點科技攻關項目。1989年在代縣化肥廠完成了小型實驗。“八五”期間，國家和山西省政府投資2000多萬元，在晉城化肥廠建立了年產(chǎn)2000噸汽油的工業(yè)試驗裝置，生產(chǎn)出了90號汽油。在此基礎上，提出了年產(chǎn)10萬噸合成汽油裝置的技術(shù)方案。2001年，國家863計劃和中科院聯(lián)合啟動了“煤變油”重大科技項目。中科院山西煤化所承擔了這一項目的研究，科技部投入資金6000萬，省政府投入1000萬和本地企業(yè)的支持，經(jīng)過一年多攻關，千噸級漿態(tài)床中試平臺在2002年9月實現(xiàn)了第一次試運轉(zhuǎn)，并合成出第一批粗油品，低溫漿態(tài)合成油可以獲得約70％的柴油，十六烷值達到70以上，其它產(chǎn)品有LPG(約5％～10％)、含氧化合物等。其核心技術(shù)費托合成的催化劑、反應器和工藝工程也取得重大突破。
目前，萬噸級煤基合成汽油工藝技術(shù)軟件開發(fā)和集成的研究正在進行，從90年代初開始研究用于合成柴油的鈷基催化劑技術(shù)也正處在試驗階段。經(jīng)過20年的開發(fā)和研究，目前我國已經(jīng)具備建設萬噸級規(guī)模生產(chǎn)裝置的技術(shù)儲備，在關鍵技術(shù)、催化劑的研究開發(fā)方面已擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)?？梢赃@樣講，我國自己研發(fā)的煤炭液化技術(shù)已達到世界先進水平。
中科院山西煤化所與連順能源有限公司就共同組建合成油品實驗室達成協(xié)議，連順公司為山西煤化所技術(shù)研究和開發(fā)出資1500萬元，用于關鍵技術(shù)的研究和有關技術(shù)的開發(fā)，并最終用3－5年時間在山西朔州建一個年產(chǎn)15萬t合成液化油的間接液化生產(chǎn)廠。中科院和山西省政府簽署了“發(fā)展山西煤間接液化合成油產(chǎn)業(yè)的框架協(xié)議”，根據(jù)這個協(xié)議，在今后5－10年內(nèi)，山西省將以自己的煤炭資源優(yōu)勢為依托，借助產(chǎn)業(yè)化部門的加盟，通過國家投資和社會融資方式，在朔州和大同幾個大煤田之間建成一個以百萬噸煤基合成油為核心的、多聯(lián)產(chǎn)特大型企業(yè)集團。
在技術(shù)開發(fā)的同時，國內(nèi)煤炭企業(yè)對引進成熟技術(shù)、建設煤間接液化工廠做了大量工作。平頂山煤業(yè)集團、寧夏煤業(yè)集團以及我公司就建設間接液化商業(yè)化示范工廠進行了煤種評價試驗和建廠預可行性研究，并就引進技術(shù)、投融資、立項等做了大量前期工作，目前項目正在論證階段
煤直接液化和煤間接液化即煤制油是二十一世紀國家重點發(fā)展的一項新技術(shù)，己列人國家““十一五””計劃。l0000萬級的中試裝置運行取得成功數(shù)據(jù)顯示原油價格不低于30美元桶，煤制油技術(shù)上具有優(yōu)勢。
國家己批準的項目有
☆神華在內(nèi)蒙古建設500萬噸煤直接液化項目，第一條100萬噸生產(chǎn)線計劃2008年底試運行。
☆山東究礦煤間接制油規(guī)模600萬噸，第一期工程300萬噸。
☆山煤化所在內(nèi)蒙尹泰建設16萬傭試驗裝置
☆山西煤化所在山西潞安建設16萬噸年試驗裝置，成功后發(fā)展至300萬噸年
5、煤化工——設計院
1、原化工部一院（天津，天辰工程公司）：TEXCO水煤漿氣化技術(shù)，代表業(yè)績山東魯化（合成氨、甲醇）
2、原化工部二院（太原，華泰工程公司）：Lurgi塊煤氣化技術(shù)，代表業(yè)績山西天脊（合成氨），義馬氣化廠（甲醇）
3、原化工部三院（合肥，東華工程公司）：TEXCO水煤漿氣化技術(shù)，代表業(yè)績安徽淮化（合成氨、甲醇）
4、原化工部四院（武漢，五環(huán)工程公司）：shell干煤粉氣化技術(shù)，代表業(yè)績河南永城（甲醇）、湖北雙環(huán)（合成氨）
5、原化工部五院（寧波，中石化寧波工程公司）：shell干煤粉氣化技術(shù)，代表業(yè)績湖北枝江（合成氨）、安徽安慶（合成氨）
6、原化工部六院（西安，華陸工程公司）：TEXCO水煤漿氣化技術(shù)，代表業(yè)績陜西渭化（合成氨、甲醇）
7、中石化南京設計院，做過天然氣制合成氣裝置，代表作是：揚巴一體化石化基地的合成氣裝置。另：中石化上海工程公司（SSEC），正在做神華包頭MTO裝置基礎設計。
8、原化工部八院（成都，成達工程公司）：主要是天然氣制甲醇，代表業(yè)績四川瀘天化（合成氨、甲醇）
9、原化工部北京設計院（北京，寰球工程公司）：GSP氣化，寧東MTP在建
煤化工設計院的主要優(yōu)勢
煤氣化
GE水煤漿氣化
PDP：GE
基礎設計：天辰、華陸、東華、
詳細設計：天辰、華陸、東華、
SHELL干煤粉氣化
PDP/BDEP：SHELL
基礎/詳細設計：五環(huán)、寧波
固定床氣化
基礎設計/詳細設計：賽鼎
變換
基礎設計/詳細設計：天辰、華陸、五環(huán)、寧波、東華
甲醇洗
PDP：林德、魯奇、大連理工
基礎設計/詳細設計：天辰、華陸、五環(huán)、寧波、東華、
硫回收
專利商：山東三維SSR工藝、荷豐（Hofung Technologe）SUPERCLAUS工藝（含PDP）、托普索WSA工藝、殼牌SCOT工藝
基礎設計/詳細設計：天辰、華陸、五環(huán)、寧波、東華
重點煤化工設計院與兗礦其他（轉(zhuǎn)）
1、關于天辰公司：
天辰公司前身為化工部第一設計院，始建于1953年，具有多項工程設計、總承包甲級資質(zhì)和進出口經(jīng)營權(quán)，有年齡結(jié)構(gòu)比較合理的設計技術(shù)隊伍，能夠承擔石油化工、煤化工等的項目規(guī)劃、可行研究、工程設計、設備材料采購、施工管理和工程監(jiān)理，可按國際通用的模式提供項目實施全過程服務。2、關于規(guī)模及技術(shù)路線：
1）目前國內(nèi)起步規(guī)模多選60萬噸/年，（內(nèi)蒙久泰90萬噸/年）兼顧了經(jīng)濟規(guī)模、投資、工期、設備制作和運輸?shù)雀鱾€方面，屬已經(jīng)工業(yè)化成熟的規(guī)模。
2）氣化技術(shù)的選擇：以陜北煤為原料首選水煤漿加壓氣化，目前單爐設計能力達30萬噸/年（投煤量1500臺/天），二開一備，配置合理，技術(shù)成熟可靠，裝置可實現(xiàn)單系列配置。GE，國內(nèi)多元料漿、國內(nèi)多噴嘴氣化技術(shù)皆可供選擇，推薦使用多噴嘴。
3）后續(xù)凈化（大連理工大）、合成、硫回收（山東三維）、空分（8-9萬Nm3/年空分也好配置）等工序國內(nèi)技術(shù)已經(jīng)成熟完備，應較多考慮采用國內(nèi)技術(shù)。
4）建議氣化灰水處理系統(tǒng)盡量簡單點，滿足工藝要求、可靠性好、維護方便簡單。
5）變換工序由工程設計完成，無專利技術(shù)問題。
6）鍋爐和熱電，要注意符合國家政策要求。
7）煤質(zhì)分析及評價數(shù)據(jù)是工藝軟件包、工程設計必需的基礎數(shù)據(jù)，應慎重對待。
3、關于設計及工程實施：
1）關于設計周期：設計合同生效后，初步設計需要3-4個月，如對概算等要求不是太準確，可提前至兩個月。初步設計主要解決：①工程量、投資及計劃；②設計總圖確定、布點詳勘;③長周期設備定貨等。其間先做技術(shù)詢價書、出訂貨及初步談判條件和及相關數(shù)據(jù)，優(yōu)先滿足技術(shù)談判、定材料及定設備要求，并優(yōu)先考慮現(xiàn)場大設備基礎設計以節(jié)約時間。施工圖設計大約需6-10個月。
2）引進技術(shù)部分帶有很大的不確定性：一般設計院在一個月左右出技術(shù)巡價書，兩月內(nèi)商家報價結(jié)束，開始談判，最快也需一個月內(nèi)談判結(jié)束，第五個月左右簽訂引進技術(shù)合同，同時完成關鍵設備詢價及引進合同簽訂（包括材料和設備制作）。專利商作氣化工藝軟件包大約需3-5個月。上述被稱為是工程最困難的問題和不確定因素。
3）施工圖設計階段：重要設備在訂貨后，一般廠家也需3-4個月、大機組甚至要半年的設計時間，才能出具圖紙并開始制作（如空壓機國外主要有西門子、曼透平等少數(shù)幾家生產(chǎn)商，時間很難提前），設計院要在設備圖紙從廠家返回后才能做相關工程設計，大約2個月出相關施工圖紙。
4）項目建設的關鍵控制點，整體控制環(huán)節(jié)：①空分空壓機不管空分選用國內(nèi)還是國外技術(shù)，一般都須進口，交貨周期大約24個月，必須優(yōu)先考慮；②氣化爐、低溫甲醇洗、合成塔等僅特材訂貨就需8個月左右（保守需要10個月），制造在材料進廠后需要6個月，也必須盡量提前考慮；③從現(xiàn)場樁基結(jié)束，長周期設備訂貨完成后開始算起來，項目建設最少需約兩年時間，這之前的工作最少也需要6-8個月左右，考慮到冬季施工及設備制作延期等因素，必須盡量加快工作進度，科學統(tǒng)籌安排。
二、兗礦國泰（山東藤州）公司情況：
1、關于兗礦國泰：
兗礦國泰公司裝置規(guī)模為24萬噸/年甲醇、24MW熱電/年、20萬噸/年醋酸。2003年開工建設，2005年底建成投產(chǎn)，建設周期約24個月，總投資約30億元，定員約840人；07年甲醇產(chǎn)量達27萬噸、醋酸產(chǎn)量21.6萬噸，目前甲醇產(chǎn)能980噸/天，醋酸產(chǎn)能870噸/天。氣化：最初采用兩臺華東理工大學、 水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心（依托單位兗礦魯南化肥廠）、中國天辰化學工程公司共同承擔開發(fā)的新型多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，2007年新增一臺拱頂加高約1米的多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，三臺氣化爐直徑皆為φ3200，設計投煤量1150噸/天/臺，壓力4.0MPa(實際操作3.85MPa)。空分：采用一套法液空(杭州)有限公司生產(chǎn)的6.0萬Nm3/h液氧泵內(nèi)壓縮流程空分裝置，空氣壓縮機、空氣增壓機采用一臺40MW全凝式蒸汽輪機驅(qū)動，是我國煤化工系統(tǒng)中目前投入運行最大的一套空分裝置（成套投資約3億元，交貨期為14個月，據(jù)說目前要24個月）。變換：采用部分耐硫變換流程。凈化：采用兗礦魯南化肥廠開發(fā)應用的NHD脫硫脫碳工藝，壓力3.5MPa。硫回收：采用Claus硫磺回收技術(shù)。冷凍工藝：采用氨吸收制冷技術(shù)。
2、關于氣化技術(shù)選擇：
作為新型多噴嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)的示范裝置，用戶比較推崇多噴嘴對置式氣化技術(shù)，認為：
1）同比多噴嘴能比單噴嘴有效氣體成分提高2-3個百分點，現(xiàn)最大爐型單爐投煤量可達2000噸/天，同時其專利費用約為GE的1/3。
2）多噴嘴氣化爐在GE基礎上改進，能耗、 灰水系統(tǒng)等好于GE；如氣體水洗凈化效果好，粗煤氣粉塵少，對變換工序壓力減?。ǚQ有企業(yè)texaco氣化工藝有被迫在變換前加預變換的情況）。
3）運行穩(wěn)定性提高：原來存在的拱頂燒蝕磨損快的問題在加高1米后改善，采用國產(chǎn)耐火磚（河南新鄉(xiāng)等），運行周期超過4300小時；燒嘴運行最高可達3個月，單爐穩(wěn)定運行最高達89天。
4）國內(nèi)已有××神華寧煤等多家采用多噴嘴氣化技術(shù)。
三、兗礦國宏公司（山東鄒城）情況：
1、關于兗礦國宏
兗礦國宏公司裝置規(guī)模為50萬噸/甲醇，03年8月與GE開始談判，05年5月正式開工建設，07年11月29日打通流程進入試生產(chǎn)階段，是目前投產(chǎn)的單套規(guī)模最大的水煤漿氣化制甲醇裝置；
2、關于技術(shù)路線選擇等：
1)氣化：建議不去考慮粉煤氣化技術(shù)（適用于高灰熔點、高灰分的劣質(zhì)煤，運行問題多）。推薦選擇單噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)：GE和多元料漿十分相似，都可選；國宏當時選擇GE是因為兗礦集團是國際上市公司，為了規(guī)避專利糾紛； GE專利費用高（國宏530萬美元）；對于多噴嘴，也不推薦使用：認為①單噴嘴技術(shù)更成熟，管理操作維護簡單可靠，而且已經(jīng)實現(xiàn)大型化；②投資省，多噴嘴比GE硬件投資要多2000多萬元；③對于多噴嘴提出的氣化效率高的說法，認為主要與操作和溫度控制以及煤質(zhì)有關，并不一定由于多噴嘴設計，而且認為對就近富煤地區(qū)的生產(chǎn)企業(yè)來講，主要追求的是長周期穩(wěn)定運行所產(chǎn)生的效益，而非簡單的效率指標；⑤對于多噴嘴在激冷、灰水處理及碳洗塔方面做的一些改進，認為不是什么復雜和實質(zhì)性的變化，主要是為了避開GE專利；⑥多噴嘴安裝復雜，對中要求高，安裝精度不當或單嘴故障極易引起爐墻及燒嘴燒壞，設計多噴嘴必要性不大，是把簡單問題搞復雜了；⑦拱頂磚燒蝕磨損快不易解決，且其檢修工作量和難度也遠遠大于渣口磚的更換。
2)空分：建議采用國外成套技術(shù)，單套更好，每年大約可節(jié)約10%的操作費用，運行很穩(wěn)定，投資幾年內(nèi)即可收回。國內(nèi)杭氧技術(shù)最強。同時建議空分冷卻系統(tǒng)單獨搞。
3）凈化：建議采用國內(nèi)大連理工大學低溫甲醇洗（類似林德技術(shù)），選擇一個好的工程設計單位來完成設計。國宏選擇國外技術(shù)是因為：①大連理工大學當時沒有知識產(chǎn)權(quán)（現(xiàn)在已申請專利）；②不承諾承擔技術(shù)風險。大連理工大學只能做一個簡單的工藝軟件包，需要富有設計經(jīng)驗的工程設計單位配合。
4)硫回收：建議也采用國內(nèi)山東三維技術(shù)（類似荷蘭Claus技術(shù)），完全可以滿足要求。
5)噴嘴：國內(nèi)山西、河北等有生產(chǎn)廠家，以西北化工研究院作為技術(shù)支撐，價格在48萬元/臺，河北公司制作質(zhì)量相對好一點。
3、關于設計院的選擇：
1）天辰公司業(yè)績多，經(jīng)驗豐富，應能夠較好解決氣化設計中的一些細節(jié)問題，化六院有實力但設計較不太注意細節(jié)，設計隊伍年齡結(jié)構(gòu)也不太合理。
2）凈化部分五環(huán)化學工程公司（化四院）實力最強，活比較多。
3）兗礦國宏沒選天辰，是因為當時天辰公司當時活太多，沒有積極參與。
四、西北化工研究院情況：
1、關于西北化工研究院：
西北化工研究院是原化工部以煤氣化及煤氣凈化為主的科研單位，院內(nèi)建有煤質(zhì)分析、料漿制備及煤氣化實驗室和濕法加壓氣化模型試驗和中間試驗裝置
2、關于氣化技術(shù)專利費用比較
多元料漿 GE 多噴嘴
技術(shù)許可費 4元 1.5-1.8美元 5-6元
工藝軟件包 免費 70-80萬美元 免費
專有設備 甲方采購 2000萬元 甲方采購
技術(shù)服務 免費 100美元每人每時 免費
3、關于煤質(zhì)分析評價：
對榆林煤煤質(zhì)及成漿性初步比較：
煤1 煤2
灰分 12% 6-8%
硫含量 2% 0.5%
水分 7-8% 8-10%
成漿濃度 62% 60%
灰熔點 〉1300℃ 1260℃
煤質(zhì)分析和成漿性能評價是煤氣化工藝軟件包及工程設計重要的基礎數(shù)據(jù)，針對我公司氣化用煤種短期內(nèi)不能明確的實際情況，為了能及時完成此項工作，與西北院交流建議：①就近目標煤礦按規(guī)范取生產(chǎn)煤樣；②同時取榆神、榆橫兩組煤樣；③煤質(zhì)分析包括：成分分析，成漿性能試驗，氣化性能評價；10個以內(nèi)的樣品，西北院45天完成。
6、煤化工對金屬密封球閥的需求：
煤汽化裝置主要有下列工藝: 1德國士古工藝(TEXACO)，水煤漿輸送，進入中國較早，工藝相對比較成熟。2殼牌工藝 (SHEEL) ，干煤份輸送，近兩年國內(nèi)應用較多。3德國GSP工藝，干煤粉輸送，國內(nèi)應用剛開始。
這些裝置需要金屬密封球閥作為:1鎖渣閥 (LOCKSLAGVALVE)。2高溫蒸汽閥 (HlGH TEMPERATURESTEAM VALVE)。3高壓氧氣閥 (OXYGENVALVE)。4灰閥(DUSTVAALVE)。
中國現(xiàn)有大型煤汽化一合成氯企業(yè)50家，中型企業(yè)1000余家，年產(chǎn)300萬t以上裝置30套，中型裝置55套，4萬t以下的700套。汽化爐的擁有量約4000套。
最近幾年，新建殼牌工藝汽化爐20余套，如湖北應城、廣西柳州、湖南岳陽和云南的大犁合戊氯廠，湖北枝江、遼寧大連、河南永城、新鄉(xiāng)和義馬的煤制甲醇，安徽安慶、內(nèi)蒙神華的煤制氫。新建德士古工藝汽化爐10套。擬建中的項目58套，主要的硬密封閥門供貨商如德國ARGUS和BERRIN,芬蘭NELES,北美VELAN等。
在這些新建裝置中，每套裝置需要金屬密封球閥約7000萬套，其中氧閥約2000萬套，鎖斗閥、鎖渣閥 等約3500萬套，其他煤粉輸送閥約1500萬套。按每年投產(chǎn)4套裝置計，年需求金屬密時球閥約2.8億元。煤直接液化和煤間接液化即煤制油是國家重點發(fā)展的一項新技術(shù)，己列為國家 "十一五"計劃。l0000萬幾級的中試裝置運行取得成功數(shù)據(jù)顯示原油價格不低于30美元/桶，煤制油成本上具有憂勢。國家己批準的項目有:1.神龍在內(nèi)蒙古建設500萬t煤直接液化項目，第一條100萬t生產(chǎn)線計劃2008年底試運行。2.山東究礦煤間接制油規(guī)模600萬t，第一期工程300萬t。3.山煤化所在內(nèi)蒙伊泰建設16萬t/a試驗裝置.4.山西煤化所在山西潞安建設16萬t/a試驗裝置，成功后發(fā)展至300萬t/a。 裝置中，大量需求金屬密封球閥，壓力力等級Class300~450OLb,通經(jīng)1-166in,溫度290~540C介質(zhì)為粒徑煤粉油、氫氣市場對閥門要求耐磨、耐沖刷、抗熱沖擊以及8000h的連續(xù)使用壽命。
在神華第一條100萬t生產(chǎn)線煤加氧裂化和煤氣化金屬密封球閥從德國ARGUS和美國MOGAS采購約3億元，煤制氫工段金屬密封球閥國內(nèi)采購約5000萬套，備煤系統(tǒng)金屬密封球閥國內(nèi)采購約5000萬套，其他催化劑制備、煤漿輸送、液化分餾系統(tǒng)等約3000萬元，總需求約4.3億元。
為解決天然氣供需平衡，沿海城市正往興建液化天然氣站，如上海洋山倦投資1500億元，珠侮投資1000億元，福州300億元，其他如中石油投資三套在天津、南通、如皋，均需要 -46~-196C低溫球閥，每年需求額約2億元。
中國焦化工業(yè)的市場需求進人相對平穩(wěn)的狀態(tài),全國有700多家煉焦企業(yè)，1900多座焦怕，生產(chǎn)能力達到17OMt/a，是生產(chǎn)、使用、出口大國。每年金屬密其球閥備件內(nèi)需求額約0.3億元。
2006年國家發(fā)改委制定不《煤化工產(chǎn)業(yè)中長期二展規(guī)劃》。按照這一規(guī)劃在未來15年我國煤化工總投資將超過10000億元。平均每年750億元，其中裝備按總投資的70%考慮，約500億元。其閥門投資約占工程總投資的8%.，為40億元。金屬密封球閥市場按閥門總需求量15%考慮，每年煤化工行業(yè)對金屬密封球閥的需求額約為6億元。
7、煤化工里面主要的閥門及市場情況
煤汽化裝置主要有下列工藝 :
☆德國士古工藝(TEXACO)(TEXACO)，水煤漿輸送，
☆殼牌工藝(SHELL)(SHELL)，干煤粉輸送，
☆德國GSPGSP工藝，干煤粉輸送
這些裝置需要金屬密封球閥作為 :
☆鎖渣閥(LOCKSLAG VALVE)(VALVE)
☆高溫蒸汽閥(HIGH TEMPERATURE STEAM VALVE)(VALVE)
☆高壓氧氣閥(OXYGEN VALVE)(VALVE)
☆灰閥(DUST VALVE)(VALVE)?
最近幾年，新建殼牌工藝汽化爐20余套，如湖北應城、廣西柳州、湖南岳陽和云南的大犁合成氯廠，湖北枝江、遼寧大連、河南永城、新鄉(xiāng)和義馬的煤制甲醇，安徽安慶、內(nèi)蒙神華的煤制氫。
新建德士古工藝汽化爐10套。擬建中的項目58套，主要閥門供貨商如芬蘭NELES,德國BERRIN·ARGUS,北美NVELAN和十國企業(yè)。
在這些新建裝置中，每套裝置需要金屬密封球閥約7000萬套，其中氧氣閥約2000萬套，鎖斗閥、鎖渣閥等約3500萬套，其他煤粉輸送閥約1500萬套。按每年投產(chǎn)套裝置計，年需求金屬密封球閥約2.8億元
鎖渣閥：
鎖斗系統(tǒng)主要由渣罐、鎖渣閥、排渣閥、沖洗水罐等組成,并設置了一套復雜的自動循環(huán)控制系統(tǒng),用于定期收集爐渣。在排渣時鎖斗和氣化爐隔離鎖斗循環(huán)分為減壓、清洗、排渣和充壓部分,每個循環(huán)約30min,保證在不中斷氣化爐運行的情況下定期排渣。鎖斗系統(tǒng)一般由4臺閥門形成一組,其中2臺閥門用于進口集渣和鎖渣,一臺閥門用于出口排渣,一臺用于鎖斗沖洗水切斷。在集渣時需給渣罐充壓,渣罐壓力與氣化爐接近時打開鎖渣閥。集渣后,關閉鎖渣閥門,對渣罐卸壓,排到常壓后打開排渣閥門。排渣結(jié)束并沖洗完渣罐后,關閉排渣閥,然后對渣罐充壓,依次重復循環(huán)。在整個循環(huán)過程中運行的工藝介質(zhì)一般為占20%固體顆粒的渣水混合物,混合物中固體顆粒最大的粒度可達50mm。閥門入口壓力一般為4·4MPa (最高達8·4MPa),溫度為140~260℃。
(1)工況系統(tǒng)4·4~8·4MPa壓力所形成的高速流體對閥門內(nèi)件,如閥座、閥桿和關閉件等造成極大沖擊,極易對內(nèi)件表面快速沖蝕,使內(nèi)件損壞。
(2)渣水混合物中具有無數(shù)大大小小的硬質(zhì)顆粒摻雜在高速流體中流動,對閥門內(nèi)件撞擊并沖刷,使閥桿與軸孔、閥座與關閉件接觸表面間產(chǎn)生嚴重摩擦,從而發(fā)生劇烈磨損,使閥門打不開或關不嚴。
(3)渣水混合物本身具有一定的腐蝕性,容易腐蝕被固體顆粒介質(zhì)沖擊破壞而暴露的新鮮表面,從而使閥門加速損壞。
(4)渣水混合物的灰渣極易積沉并粘附在關閉件表面,微小的灰渣甚至會侵入閥座組件的內(nèi)部,造成閥座活動失效,使閥門泄漏甚至無法使用。
(5)鎖渣閥的口徑一般為DN300及以上,口徑較大,在高壓力流體介質(zhì)的作用下,對閥門密封面將形成較大的密封比壓。同時,閥門在高壓狀態(tài)下開啟,而固體顆粒介質(zhì)的摩擦阻力較大,容易造成閥門卡阻現(xiàn)象,因而閥門實際開啟力矩遠遠大于一般流體介質(zhì)在相同壓力下的力矩。
德士古工藝中鎖渣閥有業(yè)績的是NELES、MOGAS、ARGUS、PERRIN，NELES在600LB上有競爭優(yōu)勢和較多應用業(yè)績；MOGAS應用口碑最好，只是體積大了點，東西貴是主要缺點，不太與窮企業(yè)費打交道；ARGUS自南京金陵第一個使用.應用效果可以；
德士古工藝里是MOGAS 和NELES使用業(yè)績好，當然ARGUS、PERRIN、KINGDER也有業(yè)績，但是一般。SHELL工藝里只有BURGMANN 和ARGUS的業(yè)績。GSP工藝目前只有神華寧煤，大鎖渣為MOGAS，小鎖渣為NELES。
國產(chǎn)的鎖渣閥的品牌有：
1、 上海開維喜閥門有限公司
2、 上海弘盛特種閥門廠
3、 浙江超達閥門股份有限公司
4、 五洲閥門有限公司
5、 陜西萬通閥門
其中萬通和宏盛的閥門在國內(nèi)的業(yè)績和口碑都比較好，此工況閥門據(jù)稱可以使用一年半。而進口這塊的品牌通過設計院和業(yè)主反映，一般用個一年半到2年就要整體維修。而進口的價格基本上是國產(chǎn)的三倍左右。
以一個28萬噸合成氨項目合成氨的項目為例：9臺的鎖渣閥幾個品牌在報價如下：ARGUS：930萬、MOGAS：870萬、neles：976萬、PERRIN：989萬、上海弘盛特種閥門廠：364、陜西萬通閥門320萬.
浙江超達閥門股份有限公司：365萬、上海開維喜閥門有限公司：335.7萬
鎖渣閥出問題只會造成鎖斗程控停止運行，不會影響到整個氣化爐的連鎖停車。
煤漿閥
根據(jù)煤氣化技術(shù)工況條件,適用于高溫、高壓、強腐蝕性以及含顆粒的漿料粉末等介質(zhì)的新型硬密封球閥具有很多特點。
(1) 耐高溫 能長期工作在425℃的高溫狀態(tài)下,適用于大多數(shù)高溫工況條件要求。
(2) 耐高壓 能在25MPa的工況壓力等級下長期工作。
(3) 耐腐蝕 能滿足大部分石油、化工等特殊行業(yè)對腐蝕性能的特殊要求。
(4) 耐磨損 能滿足像有機硅等(硅粉顆粒硬度為52HRC)特殊介質(zhì)的耐磨性要求。
(5) 雙向密封 能保證閥門的雙向密封,使閥門的密封性能得到提高,為閥門在線緊急搶修提供 了保證。同時也保證了介質(zhì)逆向流動時的密封性 能,為防止介質(zhì)倒流提供了必要的保障。
(6) 耐沖蝕 在球體密封面上不僅是采用了耐高溫、耐腐蝕性能好的鎳基合金,而且還在里面加入了具有高耐磨性的碳化鎢,使球體密封表面硬度達到65HRC。這種鎳基合金和碳化鎢(WC)調(diào)配百分比能使噴焊層與基體材質(zhì)有較高的結(jié)合強度,如此 高的結(jié)合強度,使噴焊層能承受強烈的機械沖擊及熱沖擊而不會產(chǎn)生脫落。閥座密封面采用堆焊STL
合金,合金層加工后,厚度≥2mm,硬度> 55HRC。這樣使閥門具有了更高的耐磨性能和耐沖蝕性能。
3 技術(shù)難點
相對普通的硬密封球閥來說,水煤漿工況用硬密封球閥要適用于高溫、高壓、強沖蝕、強腐蝕等工況條件,在設計和制造過程中存在不少技術(shù)難點。
(1)密封比壓高 水煤漿工況用硬密封球閥由于采用金屬材料為密封面,所需要的密封比壓比軟密封要高得多,因此如何從設計上保證適當?shù)拿芊獗葔?span>,提高零件的形位公差以及提高表面光潔度要求是十分重要的。
(2)球體表面硬度高 煤粉顆粒的硬度較高,此工況情形下,在閥門關閉的狀態(tài)時要求球體表面硬度層有較高的硬度,否則,當閥門開啟的過程中會有煤粉顆粒鑲嵌在球體表面上,從而破壞球體表面,以至于影響到閥門的整體密封性能。
(3)噴焊層結(jié)合強度高 煤粉在管線中的流動速度很快,因此要求球體密封面必須有較高的硬度和強度,同時還要求所噴焊的密封材料和基體材料有較高的結(jié)合強度,以及基體材料本身的強度較好,這樣噴焊層才不能從基體表面脫落,而失去密封性能。
(4)自潔功能 煤漿的吸附性較強,容易粘在球體表面上。在閥門啟閉過程中,介質(zhì)顆粒被帶到閥座與球體的密封面之間,破壞了球體與閥座之間的密封副,從而影響閥門的密封性能,使閥門的使用壽命大大縮短。這就要求閥門具有很好的“自潔”功能,從而保證球體和閥座密封副不被破壞。
氧閥和煤漿閥任意一個出問題都會造成氣化爐連鎖停車，重要性不言自明了
目前煤漿卻斷閥的使用壽命跟鎖渣閥的壽命差不多，所用品牌同樣的是進口NELES、MOGAS、ARGUS、PERRIN、TYCO這幾個品牌，對于國產(chǎn)來說投標的幾個廠家還是：上海開維喜閥門有限公司、上海弘盛特種閥門廠、浙江超達閥門、五洲閥門，不過根據(jù)煤化工的項目的大小，和設計院的不同，煤漿切斷閥的數(shù)量也有所不一樣。像天辰院設計的60萬噸甲醇項目所用的水煤漿閥門有38臺，而化三院（東華有限公司）設計的28萬噸的合成氨項目所用的水煤漿閥門只有6臺，不過口徑都差不多是DN125，為雙向的4級密封。所有水煤漿切斷閥的故障位置為關位（即 FC）同時保證在任何情況下閥門從全開位置到全關位置或全關位置到全開位置的行程時間應小于 3 秒；還有就是差壓很高，最小是7.6MPa，最大為15MPa
提供28萬噸的合成氨項目的現(xiàn)場報價情況：6臺的鎖渣閥幾個品牌在報價如下：ARGUS：239萬、MOGAS：258萬、TYCO：243萬、PERRIN：989萬、上海弘盛特種閥門廠：104萬、陜西萬通98萬,浙江超達閥門：96萬
沖洗水閥
根據(jù)項目的大小和設計院的不同，對于沖洗水閥的分類有些不一，但主要沖洗水閥包含以下工礦的閥門進鎖斗渣水（也叫鎖渣第二切斷閥，口徑一般也在DN300以上）、鎖斗沖洗水（灰水、口徑在DN250以上）、鎖斗循環(huán)泵入口（黑水）、鎖斗循環(huán)泵入出口回路（黑水）、鎖斗泄壓閥（黑水）、鎖斗沖壓閥（灰水）、鎖斗泄壓管線（灰水）、進燒嘴冷卻水切斷閥（脫鹽水）、出燒嘴冷卻水切斷閥（脫鹽水）、除了進鎖斗渣水（也叫鎖渣第二切斷閥，口徑一般也在DN300以上）、鎖斗沖洗水（灰水、口徑在DN250以上）的閥門其他的閥門為DN25~DN150左右，雙向的壓差為7MPa~8.4MPa。大口徑的基本上一個爐子都是1臺，其他小口徑的進燒嘴冷卻水切斷閥（脫鹽水）、出燒嘴冷卻水切斷閥（脫鹽水）為一個爐4臺。
提供28萬噸的合成氨項目的現(xiàn)場報價情況：24臺的沖洗閥幾個品牌在報價如下：ARGUS：962萬、MOGAS：797萬、TYCO：698萬、、上海弘盛特種閥門廠：318萬、浙江超達閥門：298萬,陜西萬通閥門280萬
黑水角閥
黑水角閥用于煤漿化工程中的煤漿或黑水介質(zhì)，含有大量特硬固體顆粒且易結(jié)垢，所以要求球體、閥座密封面采用超音速火焰噴涂碳化鎢，確保密封面硬度HRC≥52，涂層厚度≥0.3mm，泄漏要求CLASS Ⅳ。該類閥門是煤化工裝置的關鍵設備。目前進口這塊的黑水角閥主要有：Fisher、梅索尼蘭、國產(chǎn)的用的比較好的有：上海大通自控設備有限公司、北京航天石化技術(shù)裝備工程公司
以下是陜西煤化100萬噸/年煤基二甲醚一期工程黑水角閥（高壓）采購的數(shù)據(jù)和數(shù)量
1、洗滌塔出口黑水流量調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑 6" 角閥 ANSI CLASS 900
2 氣化爐出口黑水流量調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑10" 角閥 ANSI CLASS 900
3 氣化爐出口黑水流量調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑10" 角閥 ANSI CLASS 900
4 氣液分離器出口黑水液位調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑8" 角閥 ANSI CLASS 900
5 來自氣化爐黑水壓力調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑10"-16" 角閥 ANSI CLASS 900
6 來自氣化洗滌塔黑水壓力調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑6"-8" 角閥 ANSI CLASS 900
7 氣化高溫熱水器出口黑水調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑12"- 24" 角閥 ANSI CLASS 150
8 洗滌高溫熱水器出口黑水調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑6"- 12" 角閥 ANSI CLASS 150
9 低溫熱水器出口黑水調(diào)節(jié) 數(shù)量3臺 口徑12"- 28" 角閥 ANSI CLASS 150
在現(xiàn)場招標的國產(chǎn)中，黑水角閥和進口的角閥價格相差比較大，從28萬噸的合成氨項目的現(xiàn)場報價情況來看，來競爭黑水閥的廠家相對其他標段還少，現(xiàn)場報價如下：梅索尼蘭：1297萬、浙江超達閥門股份有限公司：215.66萬、上海大通自控設備有限公司：363.48萬、北京航天石化技術(shù)裝備工程公司228.57萬。由于價格相差較大，這塊的閥門會根據(jù)用戶的經(jīng)濟條件做出選擇，有可能是一部分用國產(chǎn)，一部分用進口的形式。
氧氣切斷閥
氧閥和煤漿閥任意一個出問題都會造成氣化爐連鎖停車，再加上氧氣的助燃性，所以對氧閥的要求相應的會很高，主要的特殊要求如下：
1、氧氣開關閥閥體與法蘭必須整體鑄造或鍛造
2、閥門附件經(jīng)過TUV認證達到SIL3級水平
3、閥門內(nèi)腔應光滑，無毛刺，并進行鈍化處理
4、閥門必須進行脫脂處理，詳細說明脫脂程序，并提供脫脂處理試驗報告
5、閥桿填料應該是火災安全型。金屬材料或者無油石墨（編織的或柔性的）或者石墨派生系填料是可以接受的，所有柔性石墨填料材料應該包含以下成分：適當?shù)母g抑制劑，沒有粘合劑，高于95%的純碳
6、閥體和閥內(nèi)件都是用INCONEL625
7、雙向零泄露
氮氣吹掃閥
一般用金屬硬密封球閥，雙向零泄露，最大壓差達到15MPa，口徑都相對比較小，一般在DN15~DN40左右。數(shù)量根據(jù)項目的大小而定，由于差壓較大，進口的使用此工礦的價格也較貴，但是由于技術(shù)沒有特殊性，競爭在這塊也變的十分激烈，國產(chǎn)和進口的很多品牌都能做這塊。就是國產(chǎn)的對于雙向的零泄露會比較困難，所以這塊一般都是被進口的價格低的會占有比較大的優(yōu)勢。
深冷球閥
深冷球閥也叫低溫球閥，主要分布于合成氨項目的甲醇洗和液氮洗及其分子曬，一般的低溫切斷球閥這塊主要有5~7臺?？們r值大約在130萬~200多萬左右，主要的品牌有：TYCO、DAFARM、ARGUS、SSV、NELES、德國佩林，美國SSV、和NELES的價格在這塊會相應的有優(yōu)勢，PENTA由于主要在于這塊的業(yè)績，從價格的競爭優(yōu)勢這塊，跟SSV和NELES也有一定的競爭優(yōu)勢。
飛灰閥
這個工況的三院和四院的技術(shù)人員都談過，目前有用的是偏心旋轉(zhuǎn)閥和球閥，主要的參數(shù)：200的口徑，壓力600磅，介質(zhì)飛灰。在殼牌這塊是開關控制，在德士古的工藝上是調(diào)節(jié)如果用球閥的話主要會存在背壓問題，由于背壓造成的閥門的閥桿扭曲和閥門卡堵。用偏心旋轉(zhuǎn)閥由于耐磨和泄漏的問題。再加上這塊的閥門一個工況有用兩臺進行連鎖控制，相對于客戶來說安全系數(shù)會比較高，再加上以前老出現(xiàn)問題，所以這塊是他們比較可以大膽使用的一個工況。如果是德士古工藝的話，一個項目有用8臺左右，殼牌的話根據(jù)項目的不等，以神華舉例，有用64臺，清一色的福斯產(chǎn)品。
煤化工行業(yè)閥門的調(diào)查分析
從4月初到六月底從業(yè)主那邊的調(diào)查來看，主要有以下的情況：
1、 殼牌的工藝的運行情況沒有德士古和四噴嘴等工藝的運行情況好，而且所應用的閥門情況沒有其他工藝的閥門用的好
2、 殼牌工藝新建的廠用的進口的閥門比其他工藝的閥門用進口的普遍較多。
3、 殼牌上主要主要的閥門和品牌和情況：
1）特殊開關閥（加壓煤粉輸送、飛灰、渣水）：Argus。制造水平無可挑剔，應用起來一般。
2）氧氣開關閥，高溫：Argus，低溫：KTM。應用起來一般
3）煤粉流量調(diào)節(jié)閥：SCHUF。使用情況良好。
4）煤粉線三通閥：BCH。偶有卡滯。
5）火炬放空閥：NELES。一般。
由于德士古等工藝的技術(shù)和運用情況都比較成熟，所以在這些工藝上所應用的閥門品牌就比較的多樣話，相對于殼牌來說，更加趨向國產(chǎn)化。從德士古工藝的廠家反映，磨損目前不是他們主要的問題，產(chǎn)品出問題的主要情況集中在堵塞上面。目前的磨損情況，對于業(yè)主來說是不可避免的，但是應用于一段時間后，有出現(xiàn)磨損的，好多的廠家可以修補。但是出現(xiàn)卡堵的情況無法監(jiān)控。
4、小規(guī)模的項目不管是殼牌的工藝和德士古及其它的工藝在備品備件這塊是個趨勢。
5、盤閥目前主要應用在煤渣系統(tǒng)那塊，一般的是DN80、DN100的口徑，一般的材料都是采用鍛造碳化鎢的材質(zhì)，盤閥在大口徑這塊，材質(zhì)全部采用碳化鎢的成本也很高，而且盤閥的結(jié)構(gòu)對應用于渣水這樣有腐蝕和耐磨的工況也不一定很好，煤塵DN300，壓力600磅的口徑上，而國產(chǎn)的富泰斯則第一次報了120萬性價比比較低，還不如用國產(chǎn)的球閥。
6、上海富泰斯的滑板閥已經(jīng)應用于河南濮陽二化煤粉傳送的位置上，用了一年多從業(yè)主反映出來的情況良好。
7、一般的煤化工企業(yè)，從定備品備件的程序來看，超過百萬必須要老總審批簽字。
8、目前國內(nèi)生產(chǎn)煤化工用金屬硬密封球閥的廠家有浙江超達、陜西萬通、上海宏盛、浙江五洲、上海KVC、紐威、承德高中壓、山東阿伐流控、重慶白市驛，其中浙江超達領先其他幾家，做的最好；宏盛以軌道閥為主，不適合含渣結(jié)構(gòu)工況；五洲以軟密封大口徑為主，一般；承德和kVc現(xiàn)在算是剛開始作，技術(shù)實力稍遜，重慶白市驛以維修為主，技術(shù)實力也很強；紐威，作為中國目前最大的閥門制造商，加工實力很強，但密封面處理一般，在兗礦國泰、魯南化肥都有表層脫落現(xiàn)象。
9、進口的球閥的價格在一般相對比較小的煤化工項目中，價格都比較適中，有些都相對比較低，但是在大的企業(yè)（比如神華等）所報的價格都偏高。所以針對每個用戶和每個工況，甚至到備件這塊，不能以其它的品牌的價格為因素，只能根據(jù)用戶的具體情況來分析。不過一般進口球閥的價格還是國產(chǎn)球閥的3倍左右。
10、雖然國家有針對煤化工的項目進行整改和喊停的政策，但是煤化工在幾年的時間內(nèi)還是會有比較大的發(fā)展。目前煤化工新上的企業(yè)主要還是集中在西部地區(qū)。由于西部的煤炭資源比較發(fā)達，再加上運輸?shù)某杀竞瓦\輸?shù)睦щy，所以西部的煤加工企業(yè)就會比較的多。