來源：中國化工報
“從頭到尾”助力合成氨節能減排
在7月21~23日于山西晉城召開的2021年中國氮肥、甲醇技術大會上，針對合成氨行業的煤氣化工藝改造，中科合肥煤氣化技術有限公司(簡稱“中合氣化”)亮出了一整套環保技術解決方案。該方案依托循環流化床煤氣化技術(CGAS)，從源頭的合成氣工序開始，再到后端的氣化細渣資源化利用以及固定床間接冷卻改造等技術，為合成氨行業特別是中小合成氨企業提供了一套低成本、高效能的“從頭到尾”的環保閉環綜合解決方案。
CGAS從源頭減排二氧化碳
“合成氨是化肥和有機化工行業最重要的基礎原料之一，但目前其生產過程依然會產生大量‘三廢’，與我國當前大力推進的‘雙碳’目標南轅北轍。目前，我國仍有40%以上的合成氨企業采用固定床煤氣化工藝，年產合成氨2000多萬噸，其‘三廢’排放問題阻礙了全行業綠色環保轉型的進程。”中合氣化總經理于曠世開門見山點出了行業面臨的困境。
資料顯示，目前我國固定床氣化工序能耗占合成氨全部生產能耗的60%以上。于曠世認為，合成氨產業節能減排要從煤氣化技術入手。在國家“863”計劃的支持下，中科院工程熱物理研究所成功開發了CGAS技術，并由中合氣化實現了產業化。2020年，新疆宜化化工有限公司采用CGAS對煤氣化裝置進行改造，實現噸氨碳減排近500千克，噸氨成本降低兩百多元。同年，采用CGAS技術，貴州宏盛化工有限公司實施了合成氨氣頭改造項目，用1臺氣化爐替換10臺固定床氣化爐，實現了高效、清潔生產。
目前， CGAS技術已經在煤制清潔工業燃氣、合成氨煤制氣領域以及煤制甲醇、煤制氫以及氧化鋁、金屬鎂、鑄造等行業共計70余臺(套)工業裝置得到應用。
“CGAS技術具有高通量、高密度的特點，可以提供低成本和低能耗的煤氣化系統解決方案，煤種適應性廣， ‘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。我們做過測算，如采用CGAS替代固定床煤氣化技術，僅合成氨行業每年就可減排約1000萬噸二氧化碳。”于曠世表示。
高值化利用氣化細渣
CGAS在源頭上實現了節能減排，但在煤氣化過程中產生的氣化細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，都會產生大量氣化細渣，一家采用氣流床氣化工藝的中型企業一天產生的氣化細渣就多達700噸，全年累計量有20多萬噸。由于填埋場庫容有限，企業正常生產受到影響。
對此，中科院工程熱物理研究所開發了氣化細渣減量化、無害化、高值化利用技術。于曠世介紹，經過多年攻關，研發團隊破解了細渣粒徑細、揮發分低、著火溫度高、綜合利用難度大等技術難題，開發成功預熱熔融氣化技術及殘炭燃燒技術，很好地化解了氣化細渣的賭點。
于曠世介紹，對于有合成氣需求的企業，采用該技術可以將細渣氣化為合成氣，實現氣化細渣的高值化用。同時，這項技術可協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。而對于有蒸汽需求的用戶，可利用循環流化床燃燒技術，以其燃燒后產生的熱量生產超高溫超高壓蒸汽，通過系統集成實現煤的清潔高效梯級利用。
2020年，山東榮信集團有限公司采用該技術建設了290噸/日的細渣熔融氣化項目。項目投運后，可協同處理廠區危廢，不僅節省處置費用，產出的合成氣還可用來合成乙醇，每年可為企業增加數億元經濟效益。
間冷改造提升環保效益
傳統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，環保處理成本高。國家相關產業政策一直在鼓勵行業以間接冷卻技術取代直接水洗。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，降低了后續處理難度。
中合氣化在循環流化床煤氣化裝置中應用了凈化及冷卻系統，在此基礎上，他們創新性地研發出一套適用于間歇式固定床改造的間接冷卻技術，將水冷旋風預除塵、干式除塵和間接冷卻技術緊密結合，構建了煤氣除塵凈化、間接冷卻一體化工藝，在回收煤氣粉塵的同時解決了直接冷卻循環水的高污染問題，分離出的粉塵以氣力輸灰方式輸送至廠區灰倉，冷凝液中的氨氮成分則通過蒸氨系統實現氨水回用。
于曠世介紹，該技術已在晉能控股集團旗下的天源、金象、晉豐3家企業的得到應用，解決了煤化工企業又一環保治理難題。天源公司間冷系統自2021年1月投運來，間冷布袋出口含塵量檢測指標<10毫克/標準立方米，公司也因此被評為晉城市唯一一家環保B級企業，獲得污染天氣不停產的“特權”。
