【正文】 進行的過程 化學反應 Ⅰ 灰渣層 分配氣化劑，防止爐蓖受高溫的影響，在本區(qū)域中，借灰渣預熱氣化劑。 （ 3）底盤 底盤和爐殼通過大法蘭連成一體，用紫銅薄板包石棉布填料密封。 見表 3 各主要設備的作用 煤氣發(fā)生爐 在間歇法工藝中，用于生產(chǎn)半水煤氣的發(fā)生爐主要為UGI 水煤氣爐。 半水煤氣制氣原理 固體燃料的氣化過程實際上主要是碳與氧的反應和碳與蒸汽的反應，這兩個反應稱為固體燃料的氣化反應。至于對氣化效率的影響，則因所選用的煤氣發(fā)生爐爐型不同而有所差異。 （ 2）對揮發(fā) 分 的要求 煤中所含 揮發(fā) 分得多少與煤的碳化程度有關 ， 用含高揮發(fā)分的煤制取的半水煤氣中甲烷含量過高，它既消耗動力又浪費了原料，并且降低爐子的生產(chǎn)能力 。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。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。沒與白云石類添加物在爐內與經(jīng)過預熱的氣化劑（氧氣 /蒸汽或空氣 /蒸汽）發(fā)生氣化反應。 它 和常壓移動床一樣，也是自熱式逆流反應床。 生產(chǎn)方法的介紹 ： 煤氣化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。硫化物是各種催化劑的毒物，硫化氫能腐蝕設備管道。由于原料氣制備與凈化 方法不同，新鮮氣中惰性氣體含量也各個相同，循環(huán)氣中所控制的惰性氣體含量也有差異。 合成氨造氣所需原料、來源及生產(chǎn)方法的選擇與論證 主要原料 及 來源 (1) 合成塔進口氣體組成 合成塔進口氣體組成包括氫氮比、惰性氣體含量與初始氨含量。 mol1 ② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；Δ H ＝ － kJ 開發(fā)煤炭氣化復合發(fā)電技術是日本電力公司的主攻方向。近幾年來，國內不少企業(yè)，這其中不乏煤炭的大型企業(yè)，紛紛看好煤炭地下氣化技 術，但煤炭價格的不斷飚升，效益唾手可獲，因此 繼續(xù)挖煤 ，不愿意冒太大的風險，投資止步不前。此前唐山劉莊煤礦煤氣主要用于工業(yè)鍋爐燃燒。 目前，在國內火力發(fā)電是重頭。它的發(fā)展將對國民經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。其化肥用氨分別占氨產(chǎn)量的 %和 %。將氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品的重要原料。 (2) 氨的用途 氨是基本化工產(chǎn)品之一，用途很廣。極易溶于水，常溫（ 20℃）常壓下，一個體積的水能溶解 600 個體積的氨；標準狀況下，一個體積水能溶解 1300 個體積的氨氨的水溶液稱為氨水，呈強堿性。 據(jù)了解，十多年來，我國合成氨裝置先后經(jīng)過油改煤、煤改油、油改氣和無煙煤改粉煤等多次反復的原料路線改造和節(jié)能改造，先后在烴類蒸汽轉化工段、變換工段、脫碳工段、控制系統(tǒng)等進行了數(shù)十項 大型改造。198 1984 年產(chǎn)量分別為 16770kt、 18373kt（不包括臺灣省），僅次于蘇聯(lián)而占世界第二位。 人工合成氨實驗的成功令人歡欣鼓舞，它對工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國際科技的重大意義是不言而喻的，但對三位杰出的科學家而言則是黑色的 “ 水門事件 ” 。后來才發(fā)現(xiàn)，他在計算時誤用一個熱力學數(shù)據(jù)，以致得到錯誤的結論。通過新型煤化工產(chǎn)業(yè)建設，帶動煤炭開采業(yè)及其加工業(yè)、運輸業(yè)、建筑業(yè)、裝備制造業(yè)、服務業(yè)等發(fā)展，擴大就業(yè)，充分發(fā)揮我國人力資源豐富的優(yōu)勢。 (5）有效利用煤炭資源。新型煤化工是未來中國能源技術發(fā)展的戰(zhàn)略方向，緊密依托于煤炭資源的開發(fā)，并與其它能源、化工技術結合，形成煤炭一能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。 中國煤化工行業(yè)發(fā)展前景與特點 新型煤化工是指以潔凈能源和化學品為目標產(chǎn)品， 應用煤轉化高新技術，建成未來新興煤炭－能源化產(chǎn)業(yè) ；結合煤炭資源開發(fā)和煤炭生產(chǎn)建設的發(fā)展，建成若干大型產(chǎn)業(yè)基地或基地群。主要內容包括：緒論、設計任務及要求、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、設備計算及選型。煤的氣化是煤轉化技術中最主要的方面，并已獲得廣泛的應用。此設計配有設計說明書一份，圖紙二張。 說明書內容： ； ，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇； 、熱量 衡算； ；； . 二張圖紙： ； ； 關鍵詞：合成；氨；半水煤氣；工藝；設計 The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia 20210T/a Abstract： This design is a primary design about the synthesis of ammonia 20210T/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. 20210T/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。煤氣化提供潔凈的可以管道輸送的氣體燃料。 第一章 緒論 煤炭資源 煤炭的定義：煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物。新型煤化工是煤炭工業(yè)調整產(chǎn)業(yè)結構，走新型工業(yè)化道路的戰(zhàn)略方向。 (3）高新技術及優(yōu)化集成。新型煤化工注重煤的潔凈、高效利 用，如高硫煤或高活性低變質煤作化工原料煤，在一個工廠用不同的技術加工不同煤種并使各種技術得到集成和互補，使各種煤炭達到物盡其用，充分發(fā)揮煤種、煤質特點，實現(xiàn)不同質量煤炭資源的合理、有效利用。 合成氨的發(fā)展歷程 在探索合成氨崎嶇的道路上，它不僅使兩位杰出的化學家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位對人類社會發(fā)展作出巨大貢獻，并因此獲得諾貝爾化學獎的哈伯墮落成為助紂為虐與人民為敵的可恥下場。 在合成氨研究屢屢受挫的情況下，哈伯 知難而進，對合成氨進行全面系統(tǒng)的研究和實驗，終于在 1908 年 7月在實驗室用 N2 和 H2在 600℃ 、 200個大氣壓下合成氨，產(chǎn)率僅有 2%，卻也是一項重大突破。 1949 年前，全國僅在南京、大連有兩家合成 氨廠，在上海有一個以水電解法制氫為原料的小型合成氨車間，年生產(chǎn)能力共為 46kt 氨。現(xiàn)在已擁有以各種燃料為原料、不同流程的大型裝置 15座，中型裝置 57 座，小型裝置 1200 多座，年生產(chǎn)能力近 20Mt 氨。其中造氣爐、爐況監(jiān)測與系統(tǒng)優(yōu)化、脫硫系統(tǒng)等技改始終是重點。因此，用水噴淋處理跑氨事故，能收到較好的效果 [2]?；适寝r(nóng)業(yè)的主要肥料，而其中的氮肥又是農(nóng)業(yè)上應用最廣泛的一種化學肥料，其生產(chǎn)規(guī)模、技術裝備水平、產(chǎn)品數(shù)量，都 居于化肥工業(yè)之首，在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位?，F(xiàn)代國防工業(yè)和尖端技術也都與氨合成工業(yè)有密切關系，如生產(chǎn)火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。我國 1996 年合成氨產(chǎn)量已達 ,專家預測 2021 年將達 36Mt,2020 年將增加至 45Mt。因 此 ,我國現(xiàn)有眾多的化肥生產(chǎn)裝置應成為改造擴建增產(chǎn)的基礎。據(jù)國家發(fā)改委副主任張國寶披露，截至去年，在國內總裝機容量中，煤電占 ％，水電占 ％，核電占％。 一般說來，煤炭氣化分為地上與地下氣化兩種。 據(jù)調查， 煤炭地下氣化在實現(xiàn)商業(yè)化前必須攻克五大難點，這就是氣化爐型與結構、單爐產(chǎn)量服務年限與成本、提高煤氣質量與數(shù)量、地下氣化爐密閉與安全、地下氣化爐氣化工藝測控。這是指首先在氣化爐里用 1600℃ 到1800℃ 的高溫把煤炭氣化，使之推動燃氣輪機發(fā)電；然后，再利用廢氣廢熱制造水蒸氣，推動蒸汽輪機發(fā)電。 mol1 ③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；Δ H ＝ － kJ當氫氫比為3時，對于氨合成反應，可得最大平衡氨含量，但從動力學角度分析，最適宜氫氨比隨氨含量的不同而變化。 當其它條件一定時，進塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低。以烴類為原料的蒸汽轉化法制取原料氣，鎳催化劑對硫含量限制十分嚴格，要求烴原料中總硫含量為 (重量 )以下。 ，氣化過程的供熱方 式有（ 1）部分氣化方法；（ 2）間接供熱；（ 3）由平行進行的反應器直接供熱；（ 4）熱載體 供熱。所不同的是采用氧氣 水蒸汽或空氣 水蒸汽為氣化劑，在 和 900~1100℃ 的 溫 度條件下連續(xù)氣化方法。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。 生產(chǎn)方案的選擇及論證 水煤漿氣化法技術 該技術具有氣化爐結構簡單、煤種適應較廣、水煤漿進料以控制安全、單爐生產(chǎn)能力大環(huán)保性能好 、操作彈性大及氣化過程碳轉化率較高等特點。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。因此， 一般 要求 煤 中 灰分含量不得超過 6%。 （ 6）對機械強度的要求 機械強度高，以免燃料在爐 內或上料過程中受碰撞和擠壓而發(fā)生碎裂，機械強度低會使爐內阻力和氣體帶出物增加，氣化能力下降，消耗增高。 表 1 以空氣為氣化劑主要反應方程 序號 反應方程式 1 C＋ O2（ ） =CO2（ +） 2 C＋ O2=2（ ） =2CO（ +） 3 C＋ CO2（ ） =2CO（ +=2） 4 2C＋ ＋ O2＋ =CO2＋ 表 2 以水蒸汽為氣化劑主要反應方程式 序號 反應方程式 1 C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 2 C＋ 2H2O（汽） =CO2＋ 2H2 3 CO＋ 2H2O（汽） =CO2＋ H2 4 2H2＋ O2=2H2O（汽） 5 C＋ H2=CH4 6 CO＋ 3H2=CH4＋ H2O 7 CO2＋ 4H2=CH4＋ 2H2O（汽） 在氣化爐燃燒層 中，炭與空氣 及 水蒸汽的混合物相互作用時的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學反應按下列方程式進行： 2C＋ O2＋ =2CO2＋ C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 這種煤氣的組成由上列兩反應的熱平衡條件決定。 目前中、小合成氨企業(yè)常用的煤氣爐有：Φ 1500，Φ 2260，Φ 3000，Φ 3600 等一系列半水煤氣爐，它們的結構與 UGI 半水煤氣爐基本相同。底盤底部有氣體中心管與吹風和下吹管線呈倒 Y 型連接，中心管下部裝有通風閥和清理門。 Ⅱ 氧化層（燃燒層） 碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳及一氧化碳并放出熱量。 煤氣生產(chǎn)中常用火管立式廢熱鍋爐，爐體為一直立的圓筒，用鋼板焊接，兩頭裝有鋼板封頭，內部裝有若干根無縫鋼管。 ， 用以促進對流，使熱交換效率提高。 洗滌塔 洗滌塔的作用是冷卻（降溫），冷凝（蒸汽）和除塵，它可采用噴塔，也可采用填料塔，其外形一般為柱形。投入的熱量包括氣化所消耗的燃料熱值和氣化劑帶入的熱量（后者主要指蒸汽的潛熱）。但爐溫高，吹風氣中一氧化碳含量高，燃燒發(fā)熱少，熱損失大。蒸汽流量越大，制氣時間愈長，則煤氣產(chǎn)量愈大。 循環(huán)時間 制氣過程一個循環(huán)時間包括五個階段時間，各階段的時間分配要根據(jù)燃料性質，氣化劑配分比和煤氣組成的要求而定，一個循環(huán)時間短時， 爐溫的波動小，煤氣產(chǎn)量和質量也較穩(wěn)定，故循環(huán)時間不宜長，但氣化活化較低的燃料時，因反應速度慢，應采用較長的循環(huán)時間。此流程適用于爐徑大于 2740mm。 （ 5）吹凈階段 其工藝流程同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統(tǒng)中的煤氣至氣柜。二次上吹時，氣體流向與上吹相同。設備采 用三列布置，煤氣發(fā)