【正文】 logy is mainly two parts : pulp preparation and gasification. the preparation of The pulp uses one or more of the solid material containing carbon as raw material, after a wet grinding into gasification pulp, Paste is the fluid of Newton plastic fluid characteristics of false, Pulp stable, easy to pumping。 通 常有兩種技術(shù)路線，直接液化和間接液化。 本次設(shè)計(jì)采用 煤間接液化中的 多元料漿氣化技術(shù)。 The gasification of slurry into the gasifier is pressurized through the feed pump , with oxygen in the gasifier ,the gasification reaction of the crude synthesis gas posed mainly of CO and H2. On the basis of the above, reference materials and standard for gasification, transformation process and equipment to carry out the reasonable layout. And the preparation of gasification, transform equipment list, process flow diagram, process piping and instrumentation diagrams, equipment layout and vertical layout. Key words: coal to liquids。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包 含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 而隨著近幾年中國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展 , 對石油的需求激增 , 國內(nèi)的石油產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需求。 因此 , 合理發(fā)展煤炭深加工具有重大的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)的意義 ， 石油資源的短缺和國際油價(jià)的不斷高漲使煤代油迫在眉睫 , 以煤制油己成為我國能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要趨勢 , 煤制油化工就是其中的典型代表。 設(shè)計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)依據(jù)為內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。 廠址概況 初步?jīng)Q定將廠區(qū)建設(shè)在呼和浩特市土默特左旗附近，因該地區(qū)地勢平坦，開闊，交通便利。最冷月氣溫 ～ ℃ ；最熱月平均氣溫為℃ 。降水量：大青山區(qū)在 430500 毫米；平原區(qū)在 400 毫米左右；年平均降水量為 毫米，其地域分布是西南最少，年雨量僅為 350 毫米；最多年均 降水 達(dá)到 534． 6 毫米；井鄉(xiāng)，年均降水量為 毫米；最少是在黑城鄉(xiāng)、南坪鄉(xiāng)、新營鎮(zhèn)一帶，年均降水量僅 毫米。 煤炭因其儲量大和價(jià)格相對穩(wěn)定，成為中國動(dòng)力生產(chǎn)的首選燃料。 煤的直接液化將煤在高溫高壓條件下，通過催化加氫直接液化合成液態(tài)烴類燃料，并脫除硫、氮、氧等原子。 而內(nèi)蒙古地區(qū)的煤質(zhì)適合間接液化，而且工藝較成熟。 移動(dòng)床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。（ 3）缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。氣流床氣化具有以下特點(diǎn) [2]： （ 1)采用 10mm 的粉煤。 (5)氣化強(qiáng)度大。因?yàn)檫@種流程易于和變換反應(yīng)器配套，激冷中產(chǎn)生的蒸汽可滿足變換反應(yīng)的需要。另外，這種氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚，爐襯的使用壽命長。氣化爐高溫排出的融渣，冷卻?；笮再|(zhì)穩(wěn)定，可作水泥等建筑材料。本說明僅針對多元料漿單系列制備過程加以說明，并對共用設(shè)備予以注明。助熔 劑 選用 石灰石 ， 用以改善多元料漿灰渣熔融性能 。料漿添加劑選用 GHA5 型料漿添加劑。添加劑槽中貯有供裝置正常運(yùn)行 10 天所需的添加劑量。用堿內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 液計(jì)量給料泵 將堿液從堿液槽送往磨機(jī)，保持料漿 PH 值在 7～ 9 之間 。 多元料漿制備用水單系列設(shè)置。 多元料漿氣化系統(tǒng) 多元料漿氣化系統(tǒng)設(shè)置兩臺多元料漿氣化爐。本設(shè)計(jì)兩個(gè)氣化 爐 共用一個(gè)多元料漿貯槽 。氣化原料中的未轉(zhuǎn)化組份和由部分灰形成的液態(tài)熔渣與生成的粗煤氣一起并流向下進(jìn)入氣化爐下部的激冷室。激冷水中任何可能堵塞激冷環(huán)的較大固體顆粒經(jīng)黑水過濾器（ L0105）除去。氣化爐投料后，建立的料漿流量應(yīng)全部入爐，要絕對避免料漿再有返回。這些物質(zhì)出氣化爐燃燒室，沿下降管進(jìn)入激冷室水浴。 在氣化爐燃燒室裝有四個(gè)直接測量反應(yīng)溫 度的熱電偶。 氣化爐燒嘴冷卻系統(tǒng) 燒嘴冷卻水通過工藝燒嘴端部的水夾套及冷卻盤管連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，以保護(hù)處于氣化爐燃燒室高溫環(huán)境中的工藝燒嘴。分離器通氣口上設(shè)置的一氧化碳分析儀可對燒嘴冷卻水系統(tǒng)中漏入的煤氣進(jìn)行連續(xù)檢測并發(fā)出預(yù)警。燃燒需要的空氣通過開工抽引器引入氣化爐，開工抽引器使用蒸汽將氣化爐內(nèi)抽負(fù)壓。從氣化爐排出的大部分灰渣沉降在鎖斗底部。細(xì)灰在此被水完全浸濕，在洗滌塔（ E0101）中從粗煤氣中除去?；旧喜缓?xì)灰的粗煤氣出洗滌塔送到界區(qū)外的變換系統(tǒng)。 洗滌塔底部黑水出口一部分水經(jīng)灰水循環(huán)泵向氣化爐激冷環(huán)及文丘里管供水。 （ 6） 假設(shè)干煤氣經(jīng)水洗塔 、文丘里管 ，各組分沒發(fā)生變化。 為簡化計(jì)算，擬采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（或稱生成焓）計(jì)算。 K） 所以氣體吸熱 Q3= (688553) = 假設(shè)熱損失 3Q 根據(jù)熱量平衡的： 1Q = 23? 3Q = 低壓蒸汽發(fā)生器 已知條件 （ 1） 進(jìn)管程氣體組成如下表 表 215 進(jìn)管程氣體組成 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% （ 2） 進(jìn)發(fā)生器的氣體溫度為 350℃，出發(fā)生器的溫度為 230℃； （ 3） 進(jìn)設(shè)備的水溫為 100℃，出設(shè)備的水溫為 189℃； （ 4） 進(jìn)出設(shè)備的氣體的總量為 ； （ 5） 設(shè)進(jìn)出設(shè)備水量為χ kmol； （ 6） 物料在設(shè)備里沒發(fā)生物量上的變化。 則各組分熱容如下表： 表 216 各組分熱容 物質(zhì) CO H2 H2O CH4 CO2 N2 a b 310 c 610 計(jì)算結(jié)果如下表： 表 217 計(jì)算結(jié)果 組分 CO 2H 2CO 2HO 2N 4CH Cp 所以 pm i pC Y C?? ? = kJ/（ kmol K） 4 2 1 .5 4 4 8pmQ C t? ? ? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 = 503 = 熱損失 為 5Q 5 1 20 .0 4 ( )Q Q Q? ? ? 由于熱量平衡，所以 1 2 3 4 1 20 . 0 4 ( )Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? ? 3 4 1 20. 96 ( )Q Q Q Q? ? ? ? += （ +） 解之得 Χ = 所以進(jìn)出設(shè)備水量為 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 燃燒室的容積 vBQV q? 式中 V— 爐膛容積， 3m ； B— 燃料消耗量， kg/h； Q— 燃料的低發(fā)熱量， KJ/kg； vq — 爐膛容積熱強(qiáng)度， KW/ 3m 。 又因?yàn)榇呋瘎┐矊芋w積VQV S? 式中 Q— 氣體流過催化劑床層的流量， 3m /h； VS — 空速， 1h ； 3241300 =4800 = 50. 27VQVSm?所 以 又因?yàn)?2( ) = 42DV H H D??? 且 式中 D— 設(shè)備直徑， m； H— 催化劑床層高度， m； 所以 D= 則 H=4D=4 = 所以根據(jù)上述條件，所選的變換爐的 圖號： 050235501,內(nèi)徑為 2800 ㎜ ，容積 3m ，高度 14600 ㎜ ，催化劑分兩層沖添，操作溫度 ： 280℃ （進(jìn)） /。 變換爐 已知條件 （ 1） 操作壓力為 ； （ 2） 氣體進(jìn)口溫度為 280℃ ； （ 3） 氣體出口溫度為 415℃ ； （ 4） 氣體流量為 ； （ 5） 查可得進(jìn)變換爐氣體組 分如下表： 表 31 進(jìn)變換爐氣體組分 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% 根據(jù)上述已知條件我們選擇 QCS03 鈷鉬寬溫耐硫催化劑，它適用于 230℃― 450℃ ，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 壓力 — 的情況下使用。 計(jì)算 由于 24gV q D V?? ? ? ? 式中 V— 單爐生產(chǎn)能力， 3/mh； D— 氣化爐內(nèi)徑， m； gV — 煤氣產(chǎn)率， 3 / ( )m kg煤 q — 氣化強(qiáng)度， 2/( )kg m h 其中 V=500 = 3/mh 32 7 5 .9 7 7= = 2 .7 6 /k g ( )100gVm 煤 q =(㎡ ℃ ） 3 pQ C x t? ? ? = Χ 189 = 氣體帶出熱為 4Q 氣 體 在 230℃時(shí) T=503K 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ， 4CH ， 可用公式： 2C = + +p a bT cT來計(jì)算 熱容 ,熱容的單位為 J/（ mol ℃ ） 1Q =χ pC t =χ 100 = 氣體的帶入熱 2Q ： 氣體在 350℃時(shí) T=623K 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, H2, H2O, CO2, N2 ， 4CH ，可用公式： 2C = + +p a bT cT來計(jì)算 熱 容， 熱容的單位為 J/（ mol ii( n ) ( n )iiH H H? ? ? ? ? ?始 末— 式中 △ H —— 過程熱效應(yīng)， 其值為正數(shù)時(shí)為放熱，為負(fù)數(shù)時(shí)系統(tǒng)為吸熱 kcal； ni —— 始態(tài)或末態(tài)氣體的千摩爾數(shù)， kmol； iH —— 始態(tài)溫度下或末態(tài)溫度下體的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓， kcal/kmol 現(xiàn)將有關(guān)氣體的計(jì)算常數(shù)列于下表中 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 表 212 氣體統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（通式）常數(shù)表 分子式 0a 1a 2a 3a 4a 2O 10 3 10 – 3 10 – 7 10 – 10 2H 10 3 10－ 4 10－ 7 10－ 11 2HO 104 10－ 3 10－ 7 10－ 11 2N 103 10－ 4 10－ 7 10－ 11 CO 104 10－ 4 10－ 9 10－ 11 2CO 10－ 3 10－ 6 計(jì)算各組分的生成焓： 根據(jù)式（ 27） ， 在 415℃時(shí)， T=415+273=688K 計(jì)算后將各組分的生成焓列 于下表： 表 213 各組分生成焓 組分 2H 2HO CO 2CO tH （ kcal/kmol） tH （ kJ/kmol） 1 i i) ( )H H H? ? ? ?始 末（ = =1Q = = 吸熱： 根據(jù)《物理化學(xué)》知 CO, 2CO ， 2HO， 2H ，可用公式： 2C = + +p a bT cT來計(jì)算熱容。 計(jì)算 (1) 物料衡算 由操作條件可得進(jìn)變換爐氣體總量 ∑濕氣 = 則變換爐中消耗掉的一氧化碳為 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 CO= % 60% 80% = 則剩余的 CO== 2H =+= 2CO =+= 2HO= %= 所以變換爐出口氣體組成如下表 ： 表 211 變換爐出口氣體組分 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% （ 2） 熱量衡算 已知條件： 進(jìn)變換爐溫度 280℃； 出變換爐變換氣溫度 415℃。 （計(jì)算時(shí)取 2HS:COS=17:1）