【正文】 摘 要本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)能力為20萬(wàn)噸合成氨造氣工段（合成氨所需原料氣半水煤氣）的初步工藝設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用常壓固定床間歇制氣法。根據(jù)株化集團(tuán)合成氨廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)及有關(guān)文獻(xiàn)資料，完成物料、熱量的計(jì)算。此設(shè)計(jì)配有設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，圖紙三張。說(shuō)明書內(nèi)容：；，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇；、熱量衡算；；，綠色環(huán)保及節(jié)能；.三張圖紙：；；。關(guān)鍵詞：合成氨；造氣；半水煤氣；工藝；設(shè)計(jì)AbstractThis design is a primary design about the synthesis of ammonia 200000T/year techniques accidence contrive. The design owns the process of producing semiwater gas. The design pleted the calculation of material and heat quantity according to relevant date. During the design period an instruction and four serials of diagram have been worked out.The instruction includes: 1. The development history of producing coal gas and the developing trend.2. The production way of producing semiwater gas、demonstrating and the choosing ,factory chamber plan.3. The calculation of material and the calculation of heat quantity.4. The designing and technological calculation about the main equipment.5. Safety ,Green Initiative and saving energy.6. Economic estimate.Four serious of diagram includes:1. 100000T/Y ammonia process technique flow heat with controlled point.2. The factory chamber plan diagram.3. The factory spare picture.4. The main equipment installing picture.Key words: synthesis ammonia。gas making。semiwater gas。technology design目 錄第一章 前 言 1第二章 合成氨造氣概況 2 合成氣原料的選擇 2 煤氣化發(fā)展史 2 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 2第三章 生產(chǎn)方法的選擇及論證 4 生產(chǎn)方法的介紹 4 固定層間歇?dú)饣?4 固定層連續(xù)氣化法 4 沸騰層氣化法 5 水煤漿制氣法 5 生產(chǎn)方案的選擇及論證 5第四章 常壓固定床間歇?dú)饣?6 半水煤氣定義 6 固定床氣化法的特點(diǎn) 6 生產(chǎn)半水煤氣對(duì)原料的選擇 6 半水煤氣制氣原理 7 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況 8 各主要設(shè)備的作用 8 煤氣發(fā)生爐 8 燃燒室 9 廢熱鍋爐 10 洗氣箱 10 洗滌塔 11 煙囪 11 自動(dòng)機(jī) 11 間歇式制半水煤氣的工藝條件 11 溫度 11 吹風(fēng)速度 11 蒸汽用量 12 燃料層高度 12 循環(huán)時(shí)間 12 氣體成分 12 生產(chǎn)流程的選擇及論證 12 間歇式氣化的工作循環(huán) 13 間歇式制半水煤氣工藝流程 14第五章 工藝計(jì)算 16 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算 16 物料及熱量衡算 17 物料衡算 18 熱量衡算 19 吹風(fēng)效率 19 熱量平衡表 20 制氣階段的計(jì)算 20 物料衡算 20 熱量衡算 22 總過(guò)程計(jì)算 24 燃料使用分配 24 每100kg燃料的生產(chǎn)指標(biāo) 24 物料衡算 24 熱量衡算 26 配氣計(jì)算 26 消耗定額 27 吹凈時(shí)間核算 27 廢熱鍋爐的熱量衡算 28 設(shè)已知條件 28 熱量衡算 30 熱量平衡和總固體平衡 32 夾套鍋爐的物料及熱量衡算 33 已知條件 33 產(chǎn)氣量及消耗兩計(jì)算 33第六章 設(shè)備計(jì)算 34 煤氣爐指標(biāo)計(jì)算 34 煤氣臺(tái)數(shù)的確定 35 空氣鼓風(fēng)機(jī)的選型及臺(tái)數(shù)確定 35第七章 各設(shè)備的選型及工藝指標(biāo) 37 37 燃料室的工藝指標(biāo) 37 洗氣箱工藝指標(biāo) 38 索爾維式廢熱鍋爐工藝指標(biāo) 38 填料式洗滌塔工藝指標(biāo) 39 煤氣發(fā)生爐自動(dòng)加煤機(jī)工藝指標(biāo) 40 10000m3螺旋式氣柜的工藝指標(biāo) 40 集塵器 41第八章 車間布置簡(jiǎn)述 42第九章 安全技術(shù)與節(jié)能 43 安全技術(shù) 43 綠色環(huán)保節(jié)能 43第十章 投資和成本估算 45 人員工資 45 人員編制 45 一年支付工資及附加費(fèi) 45 總投資計(jì)算 45 固定資金 45 建設(shè)期貸款利息 46 流動(dòng)資金 47 成本計(jì)算 47第十一章 結(jié)論 49參 考 文 獻(xiàn) 50致 謝 51第一章 前 言 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)20萬(wàn)噸合成氨廠造氣工段的初步設(shè)計(jì)。氨的分子式為NH3,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色氣體，比空氣輕，具有特殊的刺激性臭味，能刺激人的黏膜。氨易溶于水，能溶于醇、丙酮、三氯甲烷、苯、乙醚及其他有機(jī)溶劑中。氨在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫、電火花或紫外光的作用下可分解為氮和氫。氨是重要的化工產(chǎn)品之一，用途廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中占有重要的地位。在農(nóng)業(yè)方面，以氨為原料可以加工各種氮素肥料。氨還是一種重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、合成纖維、合成樹脂以及制造含氮無(wú)機(jī)鹽等。合成氨生產(chǎn)包括三個(gè)主要步驟。第一步是制造含氮和氫的原料氣；第二部是將原料氣進(jìn)行凈化處理，以除去各種雜質(zhì)和有毒成分，從而獲得純凈的氮?dú)浠旌蠚怏w；第三步是氨的合成。氨的合成以氮、氫兩種氣體為原料，所以制造含氮和氫的原料氣是合成氨的主要階段。合成氨要求原料氣為潔凈的1：3的氮?dú)浠旌蠚?。氫氣?lái)源于水蒸氣和含有碳?xì)浠衔锏母鞣N燃料，氮?dú)鈦?lái)源于空氣，如以煤為原料制氣時(shí)，在制氫過(guò)程中直接加入空氣，將空氣中的氧與可燃性物質(zhì)反應(yīng)而除去，剩下的氮?dú)馀c氫氣混合，即得到氫、氮混合原料氣。本設(shè)計(jì)是在工藝和設(shè)備計(jì)算的基礎(chǔ)上加以工藝論證及選擇而編制的。主要內(nèi)容包括：緒論、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、生產(chǎn)方案，生產(chǎn)流程的選擇及論證、制氣生產(chǎn)原理、工藝指標(biāo)、設(shè)備計(jì)算及選型、設(shè)備投資及成本估算。此外，隨書附有造氣工段帶控制點(diǎn)工藝流程圖、造氣工段平面及立面布置圖。第二章 合成氨造氣概況 合成氣原料的選擇合成氣制造的原料種類很多，凡是含有碳、含有氫或含有碳?xì)浠衔锏奈镔|(zhì)都可以作為制造合成氣的原料。一般原料可分為三類：固體原料——焦炭、無(wú)煙煤、褐煤等；液體原料——重油、原油、輕油以及水等；氣體原料——天然氣、油田氣、焦?fàn)t氣以及煉廠氣等。在合成氣制造過(guò)程中，除需上述各種原料之外，還需其他一些氣體。如空氣、氧氣、水蒸氣等。通常把這些氣體成為氣化劑。目前小合成氨廠大多使用固體燃料氣化法制取煤氣。本設(shè)計(jì)即使采用無(wú)煙煤氣化法制取半水煤氣。 煤氣化發(fā)展史煤炭氣化，是以煤或焦碳為原料，用氧氣（空氣、富氧或純氧）水蒸汽或氫氣等作為氣化劑（或稱氣化介質(zhì)），在高溫條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或焦碳中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒3部分。煤炭氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w稱氣化煤氣。氣化煤氣可用于城市煤氣、工業(yè)燃?xì)夂突ぴ蠚饧奥?lián)合循環(huán)發(fā)電等。煤炭氣化至今已有150多年的歷史。19世紀(jì)50年代第一臺(tái)階梯式爐篦的西門子煤氣化發(fā)生爐正式誕生，20世紀(jì)20年代研制成功沸騰床氣化爐（1926年溫克勒氣化爐），30年代出現(xiàn)了加壓氣化技術(shù)，50年代出現(xiàn)了氣流夾帶床粉煤氣化技術(shù)。50年代后期，由于石油、天然氣工業(yè)的興起，煤制氣技術(shù)的開發(fā)研究工作受到?jīng)_擊。70年代初，世界范圍內(nèi)發(fā)生了“石油危機(jī)”，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家又重新重視煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，各種新型的氣化方法和氣化爐型應(yīng)運(yùn)而生。其種類繁多，方式各異?，F(xiàn)今，煤氣化所制得煤氣，主要用于如下幾方面：（1）生產(chǎn)燃料煤氣：（2）生產(chǎn)合成氣：（3）生產(chǎn)還原氣或氫：（4）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煤完全氣化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，概括地可以歸納出如下幾點(diǎn)： （1）氣化向大型化方向發(fā)展，因?yàn)榇笮突梢蕴岣邌挝辉O(shè)備的生產(chǎn)能力； （2）使用氧氣為氣化劑，提高煤氣化爐的操作溫度； （3）提高煤氣化操作壓力，幾乎各種類型的新開發(fā)的氣化爐都采用加壓氣化的工藝； （4）擴(kuò)大氣化煤種的范圍，隨著采煤機(jī)械化和水力采煤技術(shù)的發(fā)展，原煤中的碎煤產(chǎn)率越來(lái)越多，為了適應(yīng)這種趨勢(shì)，一些新開發(fā)的新氣化方法都用碎煤或粉煤氣化；（5）開發(fā)利用無(wú)污染的氣化方法，許多開發(fā)的氣化方法，都考慮了在工藝過(guò)程中消除或減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生?？傊?，由于各國(guó)自然資源和社會(huì)條件的不同，具體的能源政策也各不相同，但可以預(yù)料在21世紀(jì)煤炭仍將成為世界的主要能源之一。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極進(jìn)行煤氣化的研究，掌握和運(yùn)用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對(duì)加快我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化有著重要的意義。第三章 生產(chǎn)方法的選擇及論證 生產(chǎn)方法的介紹煤氣化方法按不同的分類有多種，分?jǐn)⑷缦拢海?）制取低熱值煤氣方法，煤氣熱值低于8347kJ/m3；（2）制取中熱值煤氣方法，煤氣熱值16747334948347kJ/m3；（3）制取高熱值煤氣方 法，煤氣熱值高于334948347kJ/m3。，氣化過(guò)程的供熱方式有（1）部分氣化方法；（2）間接供熱；（3）由平行進(jìn)行的反應(yīng)器直接供熱；（4）熱載體供熱。，氣化方法有（1）移動(dòng)床（固定床）；（2）流化床；（3）氣流床；（4）熔融床。本設(shè)計(jì)按反應(yīng)器的分類方法來(lái)分別簡(jiǎn)要介紹各種方法。 固定層間歇?dú)饣? 固體燃料被氧氣（或空氣）或者氧化物（如水蒸氣等）氣化而生成氫氣、一氧化碳等可燃性氣體的過(guò)程成為固體燃料氣化，簡(jiǎn)稱為“造氣”。氣化所生成的氣體，稱為煤氣，而用于固體燃料氣化的設(shè)備，叫煤氣發(fā)生爐，也稱為氣化爐。在氣化過(guò)程中間斷地進(jìn)行加料、排渣、制氣等操作，稱為固定層間歇式氣化。間歇式氣化爐是一個(gè)直立式圓筒體。原料焦炭或無(wú)煙煤（塊狀）由路上部加入爐內(nèi)，空氣自爐篦下面吹入爐中，與爐內(nèi)固體燃料進(jìn)行氧化反應(yīng)，待爐內(nèi)煤、炭被進(jìn)一步燃燒加熱后，改通水蒸氣（或蒸汽與空氣的混合氣）進(jìn)行氣化制氣。為了維持爐內(nèi)炭層溫度穩(wěn)定，吹入氣體要不斷地改變吹入方向，制氣過(guò)程完結(jié)后，停止蒸汽入爐，再用空氣吹凈。這樣間歇式氣化可分為：空氣預(yù)熱、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹、空氣吹凈等五個(gè)過(guò)程。在生產(chǎn)中，這五個(gè)過(guò)程交替進(jìn)行，一般每3min進(jìn)行一個(gè)循環(huán)。固定層間歇?dú)饣▽?duì)燃料質(zhì)量要求較高（必須具有25~75mm的粒度），并且由于生產(chǎn)是間歇的，生產(chǎn)強(qiáng)度較低，造氣系統(tǒng)的熱能回收較差。 固定層連續(xù)氣化法 同樣是固定層煤氣發(fā)生爐，但是，制氣過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的，稱為固定層連續(xù)氣化方法。固定層連續(xù)氣化方法是針對(duì)固定層間歇?dú)饣椒ǖ娜秉c(diǎn)發(fā)展而來(lái)的。所不同的是，連續(xù)氣化法采用的氣化劑是富氧空氣（指氧含量大于空氣中的氧含量的氣體），由于氣化劑中氧含量高，就保證了氣化過(guò)程中所需要的熱量，使生產(chǎn)能夠連續(xù)進(jìn)行。固定層連續(xù)氣化可使用較小塊得煤、焦，不但可以充分利用原料，而且大大提高了固定爐的氣化強(qiáng)度。 沸騰層氣化法 沸騰層氣化是在一直立的大型圓筒體沸騰爐中進(jìn)行的，用于氣化0~10mm小顆粒燃料（主要是褐煤或半焦）。自爐下部側(cè)面加入爐內(nèi)，氧氣（或富氧）與蒸汽的混合氣由爐篦底部以較強(qiáng)的氣壓鼓入爐內(nèi)，吹動(dòng)燃料煤處于懸浮狀態(tài)，并且進(jìn)行激烈的氣化反應(yīng)。沸騰層氣化是連續(xù)地進(jìn)行加料，連續(xù)地進(jìn)行吹入氧氣與蒸汽，生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)進(jìn)行的，生產(chǎn)能力比較高，操作簡(jiǎn)便，并且能充分利用劣質(zhì)原料。但是設(shè)備比較龐大，耗氧量多，投資較大。 水煤漿制氣法 水煤漿制氣時(shí)先把煤磨成煤粉之后再與水混合以制成水煤漿，而后與氧氣在氣化爐中裂解城裂化氣，此裂化氣經(jīng)廢熱鍋爐進(jìn)行能量回收及除灰后，再經(jīng)洗滌塔水洗后制成粗原料氣。 生產(chǎn)方案的選擇及論證與固定層氣化相比其它氣化方法的優(yōu)點(diǎn)是：（1）氣化能力大；（2）氣化用煤廣；（3）生產(chǎn)靈活性強(qiáng)，開停車容易；（4）碳轉(zhuǎn)化率高；（5）環(huán)境污染小。但是如果采用這些方法不但其主體設(shè)備及相關(guān)必要設(shè)備的投資就將大大增加而且能耗也將大大增大。這對(duì)我國(guó)氨需求量大而技術(shù)又相對(duì)落后而且資金短缺這一基本國(guó)情是不相符的。所以，雖然固定床其工藝較其它氣化工藝有其不足之處且工藝較為落后。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。根據(jù)我國(guó)基本國(guó)情及當(dāng)?shù)厍闆r本設(shè)計(jì)采用常壓固定層間歇?dú)饣?。第四? 常壓固