【正文】 1 緒論 8 煤氣化發(fā)展史 8 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢 82 生產(chǎn)方法的選擇及論證 9 生產(chǎn)方法的介紹 9 固定床氣化法 9 流化床氣化 9 氣流床氣化 10 熔浴床氣化 10 生產(chǎn)方案的選擇及論證 103 常壓固定床間歇氣化法 11 半水煤氣定義 11 固定床氣化法的特點 11 生產(chǎn)半水煤氣對原料的選擇 11 半水煤氣制氣原理 12 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況 13 各主要設(shè)備的作用 13 煤氣發(fā)生爐 13 燃燒室 14 廢熱鍋爐 15 洗氣箱 15 15 煙囪 15 自動機 15 間歇式制半水煤氣的工藝條件 15 生產(chǎn)流程的選擇及論證 16 間歇式氣化的工作循環(huán) 17 間歇式制半水煤氣工藝流程 184 工藝計算 19 煤氣發(fā)生爐（含燃燒室）的物料及熱量衡算 19 物料及熱量衡算 20 23 物料衡算 23 熱量衡算 25 總過程計算 27 配氣計算 29 消耗定額 30 吹凈時間核算 30 廢熱鍋爐的熱量衡算 31 夾套鍋爐的物料及熱量衡算 355 設(shè)備計算 36 煤氣爐指標計算 36 煤氣臺數(shù)的確定 37 空氣鼓風機的選型及臺數(shù)確定 376 各設(shè)備的選型及工藝指標 38 38 燃料室的工藝指標 38 洗氣箱工藝指標 39 39 40 煤氣發(fā)生爐自動加煤機工藝指標 40 10000m3螺旋式氣柜的工藝指標 41 集塵器 417 車間布置簡述 428 安全技術(shù)與節(jié)能 42 安全技術(shù) 42 節(jié)能 43 人員工資 44 總投資計算 44 成本計算 46參考文獻 47致 謝 48年產(chǎn)10萬噸合成氨造氣工段工藝設(shè)計化學工程與工藝 指導老師：摘要 本設(shè)計時年產(chǎn)能力為10萬噸合成氨造氣工段（合成氨所需原料氣半水煤氣）的初步工藝設(shè)計。本設(shè)計采用常壓固定床間歇制氣法。根據(jù)株化集團合成氨廠現(xiàn)場實習及有關(guān)文獻資料，完成物料、熱量的計算。此設(shè)計配有設(shè)計說明書一份，圖紙三張。說明書內(nèi)容：；，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇；、熱量 衡算；；；.三張圖紙：；；。關(guān)鍵詞：合成；氨；半水煤氣；工藝；設(shè)計The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia 100000T/aChemical engineering and techniques Chen Chao Guide Teacher Liu Hexiu Abstract：This design is a primary design about the synthesis of ammonia 100000T/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 equipments.5. Safety 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、semiwater gas、technology design. 前 言本設(shè)計說明書是年產(chǎn)10萬噸合成氨廠造氣工段的初步設(shè)計。氨是一種重要的化工原料，特別是生產(chǎn)化肥的原料，它是由氫和氮合成。合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。為了生產(chǎn)氨，一般均以各種燃料為原料。首先，制成含H2和CO等組分的煤氣，然后，采用各種凈化方法，除去氣體中的灰塵、H2S、有機硫化物、CO、CO2等有害雜質(zhì)，以獲得符合氨合成要求的潔凈的1：3的氮氫混合氣，最后，氮氫混合氣經(jīng)過壓縮至15Mpa以上，借助催化劑合成氨。我國能源結(jié)構(gòu)中，煤炭資源占很大比重。煤的氣化是煤轉(zhuǎn)化技術(shù)中最主要的方面，并已獲得廣泛的應(yīng)用。煤氣化提供潔凈的可以管道輸送的氣體燃料。當前城鎮(zhèn)及大中型企業(yè)要求實現(xiàn)煤氣化的迫切性越來越大，至今以合成氣為原料的合成含氮、含氧化物、烴類及燃料的C化學技術(shù)已經(jīng)獲得相當成功，并且這方面的開發(fā)活動至今仍方興未衰。目前還在建設(shè)采用各種煤氣化技術(shù)的工業(yè)化裝置。煤氣化在各方面的應(yīng)用都依賴于煤氣化技術(shù)的發(fā)展，這主要因為煤氣化環(huán)節(jié)往往在總投資及生產(chǎn)成本中占相當大的比重。我國合成氨工業(yè)原料路線是煤汽油并舉，以煤為主。合成產(chǎn)量60%以上是以煤為原料，全國現(xiàn)有1000多家大中小型以煤為原料的合成氨廠。隨著油價的不斷上漲，今后將停止以油為原料的新設(shè)備建設(shè)，并要求進行以煤代油的技術(shù)改造。本說明書是在工藝和設(shè)備計算的基礎(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、設(shè)備計算及選型、設(shè)備投資及成本估算。此外，隨書附有煤氣發(fā)生爐裝配圖、造氣工段帶控制點工藝流程圖、造氣工段平面及立面布置圖。1 緒論 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)），在高溫條件下通過化學反應(yīng)將煤或焦碳中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過程。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒3部分。煤炭氣化時所得的可燃氣體稱氣化煤氣。氣化煤氣可用于城市煤氣、工業(yè)燃氣和化工原料氣及聯(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50年代第一臺階梯式爐篦的西門子煤氣化發(fā)生爐正式誕生，20世紀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”，一些工業(yè)發(fā)達國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)展趨勢當前國內(nèi)外煤完全氣化技術(shù)發(fā)展的趨勢，概括地可以歸納出如下幾點：（1）氣化向大型化方向發(fā)展，因為大型化可以提高單位設(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）擴大氣化煤種的范圍，隨著采煤機械化和水力采煤技術(shù)的發(fā)展，原煤中的碎煤產(chǎn)率越來越多，為了適應(yīng)這種趨勢，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，都考慮了在工藝過程中消除或減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生?？傊捎诟鲊匀毁Y源和社會條件的不同，具體的能源政策也各不相同，但可以預(yù)料在21世紀煤炭仍將成為世界的主要能源之一。對于我國來說，隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極進行煤氣化的研究，掌握和運用國內(nèi)外的先進煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對加快我國實現(xiàn)四個現(xiàn)代化有著重要的意義。2 生產(chǎn)方法的選擇及論證 生產(chǎn)方法的介紹：煤氣化犯法按不同的分類有多種，分敘如下：（1）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16747~334948347kJ/m3；（3）制取高熱值煤氣方法，煤氣熱值高于334948347kJ/m3。，氣化過程的供熱方式有（1）部分氣化方法；（2）間接供熱；（3）由平行進行的反應(yīng)器直接供熱；（4）熱載體 供熱。，氣化方法有（1）移動床（固定床）；（2）流化床；（3）氣流床；（4）熔融床。本設(shè)計按反應(yīng)器的分類方法來分別簡要介紹各種方法。 固定床氣化法 煤的固定床氣化是以塊煤為原料。煤由氣化爐頂部間歇加入，氣化劑由爐底送入，氣化劑與煤逆流接觸，氣化過程進行得很完全，灰渣中殘?zhí)忌?，產(chǎn)物氣體的顯熱中的相當部分供給煤氣化前的干燥和干餾，煤氣出口溫度低，而且灰渣的顯熱又預(yù)熱了入爐的氣化劑，因此氣化劑效率高。這是一種理想的完全氣化方式。（1）固定床常壓氣化 此方法比較簡單，但對煤的類型有一定要求，即要求用塊煤，低灰熔點的煤難以使用常壓方法用空氣或空氣水蒸汽作為氣化劑，制得低熱值煤氣。（2）固定床加壓氣化固定床加壓氣化最成熟的爐型是魯奇爐。它和常壓移動床一樣，也是自熱式逆流反應(yīng)床。所不同的是采用氧氣水蒸汽或空氣水蒸汽為氣化劑，~1100℃的濕度條件下連續(xù)氣化方法。 流化床氣化 流化床氣化又稱沸騰床氣化，它是以小顆粒煤為原料，將氣化劑（蒸汽和富氧或氧氣）送入爐內(nèi)，是煤顆粒的爐內(nèi)呈沸騰狀態(tài)進行氣化反應(yīng)。它是一種介于逆流操作和順流操作這兩種情況之間的操作。（1）溫克勒法溫克勒法是最早開發(fā)的流化方法，在常壓下，把煤粒度為08mm的褐煤、弱粘結(jié)性煙煤或焦碳經(jīng)給煤機加入到氣化爐內(nèi)。在爐底部通入空氣或氧氣作介質(zhì)，沒與經(jīng)過預(yù)熱的氣化劑發(fā)生反應(yīng)。（2）高溫溫克勒法將含水分85~12%，經(jīng)給煤機加入氣化爐內(nèi)。白云石、石灰石或石灰經(jīng)給料機輸入爐內(nèi)。沒與白云石類添加物在爐內(nèi)與經(jīng)過預(yù)熱的氣化劑（氧氣/蒸汽或空氣/蒸汽）發(fā)生氣化反應(yīng)。粗煤氣由氣化爐上方逸出進入第一旋風分離器，在此分離出的較粗顆粒、灰粒循環(huán)返回氣化爐。粗煤氣再進入第二旋風分離器，在此分離出的細顆粒通過密閉的灰鎖系統(tǒng)將灰渣排出，除去煤塵。煤氣經(jīng)廢熱鍋爐生產(chǎn)水蒸氣以回收余熱，然后經(jīng)水洗塔進一步冷卻和除（3）灰團聚氣化法它是在流化床中導入氧化性高速氣流，使煤灰在軟化而未熔融的狀態(tài)下在錐形床層中相互熔聚而粘結(jié)成含碳量低的球狀灰渣，有選擇性地排出爐內(nèi)。它與固態(tài)排渣相比，降低了灰渣的碳損失。（4）加氫氣化法所謂的流化床氣化就是煤氣化過程中汽化劑（蒸汽和氧）將煤或煤漿帶入氣化爐進行氣的方 氣流床氣化 所謂加氫氣化就是在煤氣化過程中直接用氫或富含H2的氣體作為氣化劑，生成富含CH4的煤氣化方法，其總反應(yīng)方程式可表示為：煤＋H2→CH4＋焦（1）K—T法此法是最早工業(yè)化的氣流床氣化方法，它采用干法進料技術(shù)，因在常壓下操作，存在問題較多。它是1948年德國海因里?？掳厮购屯星锌瞬┦刻岢龅囊环N氣流床氣化粉煤的方法。（2）德士平古法它是一種濕法（水煤漿）進料的加壓氣化工藝。氣化爐是由美國德平古石油公司所屬德平古開發(fā)公司開發(fā)的氣流床氣化爐。 熔浴床氣化 50年代熔浴床煤氣氣化方法開始得到開發(fā)。熔浴床有熔渣床、熔鹽床和熔鐵床3類。下面分別介紹這3類床的某些制氣方法。（1）羅米方法此法為常壓粉煤熔渣浴氣法，此法有單簡式和雙簡式兩種爐型。此方法的特點是：（1）適用于各種固體或液體燃料；（2）氣體溫度高；（3）氣體強度高。（2）覬洛格法此法為—加壓熔浴氣化法。它是在熔融的Na2CO2鹽浴內(nèi)進行，熔融的Na2CO2對煤與蒸汽的反應(yīng)具有強烈的催化作用，在較低溫度下就可獲得很快的反應(yīng)速度。此法目前尚處于開發(fā)研究階段，實驗?zāi)芊癯晒?，關(guān)鍵在于氣化爐。（3）ATGAS熔鐵床氣化法ATGAS法的實質(zhì)是把煤粉與石灰石、蒸汽氧（或空氣）一起吹到熔鐵內(nèi)，使煤的揮發(fā)份逸出，殘留的碳溶解在熔鐵中被氣化。此法效率高，有害物質(zhì)少，氣化反應(yīng)在常壓下進行。煤種適用范圍廣，且氣化爐結(jié)構(gòu)簡單。因此，此工藝被認為有可能放大到工業(yè)化生產(chǎn)。 生產(chǎn)方案的選擇及論證與固定床氣化相比其它氣化方法的優(yōu)點是：（1）氣化能力大；（2）氣化用煤廣；（3）生產(chǎn)靈活性強，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。這對我國氨需求量大而技術(shù)又相對落后而且資金短缺這一基本國情是不相符的。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)我國基本國慶及當?shù)厍闆r本設(shè)計采用常壓固定床間歇氣化法。3 常壓固定床間歇氣化法 半水煤氣定義半水煤氣是以水蒸氣為主加入適量的空氣為氣化劑與赤熱的炭反應(yīng)，所生成的煤氣稱為半水煤氣，它是合成