摘要 KBR提升管气化炉（也称之为TRIGTM）是一种先进的煤气化技术，可提供干净、无颗粒的合成气。TRIG是一种紧凑的加压循环流化床反应器，无内部或移动部件。其运行和机械设计源自KBR的流化催化裂化（FCC）技术，该技术已有60多年的成功商业运营经验。本文描述煤制合成氨的KBR新工艺，其中TRIG作为KBR合成氨装置流程中的一部分，向一个典型的1500吨/天的合成氨回路提供氢气。本文进一步论述了基于TRIG特性的工艺整合和优化要素，以实现稳定高效的煤制合成氨工厂设计。
概述
随着石油和天然气价格不断上涨，人们日益关注煤气化等技术，用于将低价的碳氢化合物原料转化为高价终端产品。在石油和天然气广泛用作能源前，煤炭用于生产煤气，管道输送给城镇用户用于照明、供热和烹调。即使现在，南非仍然使用煤气化技术以满足其大部分石化原料的需求。在中国，很多合成氨厂也采用煤气化获得合成气。 氨是化肥生产中使用最广泛的中间物，通常用蒸汽催化转化天然气法生产。天然气是含氢量最高的化石燃料之一。因此，从效率角度而言，天然气是合成氨的一种理想原料。但随着天然气价格不断上涨，煤气化已经成为一种经济可行的替代方法。 本文将介绍一种将煤转化为氨的新KBR工艺。
煤气化
煤和其它化石燃料一样，是主要由碳氢组成的混合物，但也含有相当量的氧、氮、硫和其它矿物质。煤气化是指在高温高压、蒸汽以及有限的氧气存在的情况下，将煤炭分解气化的过程。通过限制氧气的量，可避免煤的完全燃烧。相反，煤炭会分解成更有价值的合成气，主要成分是一氧化碳和氢气。在合成氨工艺中，煤要尽量多地转化为氢气。煤气化产生的粗合成气通过蒸汽发生催化变换反应，将一氧化碳转化为二氧化碳，并同时产生更多氢气用于合成氨。 煤气化的实际化学原理相当复杂。目前其基本依据是煤炭的非催化部分氧化反应，通常在高温耐火衬里容器内发生。以下是煤气化过程中基本反应的简单表达。 放热反应：
煤气化过程中还有其它副反应，产生多种副产品。煤中的硫大多转化为硫化氢和硫化羰，氮转化为氨和氰化氢。煤的燃烧程度取决于输送至气化炉的氧气量。气化炉一般在绝热状态下工作，放热反应产生的热必须与吸热反应消耗的热以及原料升温至反应温度所需热量保持平衡。反应温度通常通过向气化炉内添加水或蒸汽来控制。
KBR提升管气化炉
KBR 提升管气化炉（也称之为TRIGTM） 是一种先进的循环流化床反应器，没有内部或移动部件。设计在空气和氧气两种模式下都可工作。TRIG的机械设计和操作是基于KBR的流化催化裂化（FCC）技术，已有60多年的成功商业运行经验。 TRIG与传统的的循环流化床相比，其固体循环速率和气体速度要快很多，提升管密度要高很多。因此具有较高的生产能力和碳转化率、混合均匀、传热和传质速率较高。
二十世纪九十年代中期，KBR在美国阿拉巴马州威尔逊维尔投入运行了工程规模为50吨/天的示范装置（参阅图1）。已成功使用多种煤，包括烟煤、次烟煤和褐煤进行运行。 TRIG的独特优势是其能在空气和氧气两种状态下工作。空气模式适用于IGCC发电用途，氧气模式提供合成气，用于多种化学品和燃料的生产。目前正在设计美国密西西比州的一个600 MWe的IGCC电厂，用于向该州发电。该项目基于褐煤气化，用两....
