来源：中国化工报

“从头到尾”助力合成氨节能减排

在7月21~23日于山西晋城召开的2021年中国氮肥、甲醇技术大会上，针对合成氨行业的煤气化工艺改造，中科合肥煤气化技术有限公司(简称“中合气化”)亮出了一整套环保技术解决方案。该方案依托循环流化床煤气化技术(CGAS)，从源头的合成气工序开始，再到后端的气化细渣资源化利用以及固定床间接冷却改造等技术，为合成氨行业特别是中小合成氨企业提供了一套低成本、高效能的“从头到尾”的环保闭环综合解决方案。   

 CGAS从源头减排二氧化碳

“合成氨是化肥和有机化工行业最重要的基础原料之一，但目前其生产过程依然会产生大量‘三废’，与我国当前大力推进的‘双碳’目标南辕北辙。目前，我国仍有40%以上的合成氨企业采用固定床煤气化工艺，年产合成氨2000多万吨，其‘三废’排放问题阻碍了全行业绿色环保转型的进程。”中合气化总经理于旷世开门见山点出了行业面临的困境。

资料显示，目前我国固定床气化工序能耗占合成氨全部生产能耗的60%以上。于旷世认为，合成氨产业节能减排要从煤气化技术入手。在国家“863”计划的支持下，中科院工程热物理研究所成功开发了CGAS技术，并由中合气化实现了产业化。2020年，新疆宜化化工有限公司采用CGAS对煤气化装置进行改造，实现吨氨碳减排近500千克，吨氨成本降低两百多元。同年，采用CGAS技术，贵州宏盛化工有限公司实施了合成氨气头改造项目，用1台气化炉替换10台固定床气化炉，实现了高效、清洁生产。

目前， CGAS技术已经在煤制清洁工业燃气、合成氨煤制气领域以及煤制甲醇、煤制氢以及氧化铝、金属镁、铸造等行业共计70余台(套)工业装置得到应用。

“CGAS技术具有高通量、高密度的特点，可以提供低成本和低能耗的煤气化系统解决方案，煤种适应性广， ‘三废’排放少，制气成本低，减碳效果明显，从源头上确保了清洁低碳生产。我们做过测算，如采用CGAS替代固定床煤气化技术，仅合成氨行业每年就可减排约1000万吨二氧化碳。”于旷世表示。

高值化利用气化细渣

CGAS在源头上实现了节能减排，但在煤气化过程中产生的气化细渣固废问题依然突出。无论是气流床工艺还是循化流化床工艺，都会产生大量气化细渣，一家采用气流床气化工艺的中型企业一天产生的气化细渣就多达700吨，全年累计量有20多万吨。由于填埋场库容有限，企业正常生产受到影响。

对此，中科院工程热物理研究所开发了气化细渣减量化、无害化、高值化利用技术。于旷世介绍，经过多年攻关，研发团队破解了细渣粒径细、挥发分低、着火温度高、综合利用难度大等技术难题，开发成功预热熔融气化技术及残炭燃烧技术，很好地化解了气化细渣的赌点。

于旷世介绍，对于有合成气需求的企业，采用该技术可以将细渣气化为合成气，实现气化细渣的高值化用。同时，这项技术可协同处理含有重金属的危废，将重金属固定在无害的玻璃体中。而对于有蒸汽需求的用户，可利用循环流化床燃烧技术，以其燃烧后产生的热量生产超高温超高压蒸汽，通过系统集成实现煤的清洁高效梯级利用。

2020年，山东荣信集团有限公司采用该技术建设了290吨/日的细渣熔融气化项目。项目投运后，可协同处理厂区危废，不仅节省处置费用，产出的合成气还可用来合成乙醇，每年可为企业增加数亿元经济效益。

间冷改造提升环保效益

传统固定床气化工艺中煤气的净化和降温采用直接水洗方式，废水中含有大量焦油、酚氰等有害物，环保处理成本高。国家相关产业政策一直在鼓励行业以间接冷却技术取代直接水洗。间接冷却工艺通过间接换热器，避免污染物与水的接触，干湿分离，降低了后续处理难度。

中合气化在循环流化床煤气化装置中应用了净化及冷却系统，在此基础上，他们创新性地研发出一套适用于间歇式固定床改造的间接冷却技术，将水冷旋风预除尘、干式除尘和间接冷却技术紧密结合，构建了煤气除尘净化、间接冷却一体化工艺，在回收煤气粉尘的同时解决了直接冷却循环水的高污染问题，分离出的粉尘以气力输灰方式输送至厂区灰仓，冷凝液中的氨氮成分则通过蒸氨系统实现氨水回用。

于旷世介绍，该技术已在晋能控股集团旗下的天源、金象、晋丰3家企业的得到应用，解决了煤化工企业又一环保治理难题。天源公司间冷系统自2021年1月投运来，间冷布袋出口含尘量检测指标<10毫克/标准立方米，公司也因此被评为晋城市唯一一家环保B级企业，获得污染天气不停产的“特权”。