【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣作好安全準(zhǔn)備。⑷.空氣吹凈階段 目的是要回收存在于煤氣爐上部及管道中殘余的煤氣，此部分吹風(fēng)氣亦應(yīng)加以回收，作為半水煤氣中 N2 的來(lái)源。 工藝流程 工藝流程簡(jiǎn)述 向煤氣發(fā)生爐前，交替的通入空氣和過(guò)熱水蒸汽。與爐內(nèi)過(guò)熱的 碳進(jìn)行生化反應(yīng)，吹風(fēng)階段的風(fēng)氣放空或近燃燒爐，其它階段生成的熱空氣回收熱量，冷卻和 除塵后，去氣柜混合為半水煤氣，然后去脫硫工段，上述制氣過(guò)程在造氣油壓集成系統(tǒng)微機(jī)控制下，往復(fù)循環(huán)進(jìn)行。一循環(huán)分六階段，其流程示意如下：a．吹風(fēng)階段空氣—煤氣發(fā)生爐—除塵器蒸汽過(guò)熱器—廢熱鍋爐—煙囪放空 b．回收階段 空氣—煤氣發(fā)生爐—除塵器蒸汽過(guò)熱器—廢熱鍋爐—洗氣塔—?dú)夤馽．上吹制氣階段蒸汽—煤氣發(fā)生爐—除塵器蒸汽過(guò)熱器—廢熱鍋爐—洗氣塔—?dú)夤馾．下吹制氣 階段蒸汽頂進(jìn)—煤氣發(fā)生爐—廢熱鍋爐—洗氣塔—?dú)夤馿．吹凈蒸汽—煤氣發(fā)生爐—除塵器蒸汽過(guò)熱器—廢熱鍋爐—洗氣塔—?dú)夤?工藝指標(biāo) 半水煤氣成分 1）半水煤氣中 CO2 含量 ≤8% 2）半水煤氣中 O2 含量 ≤%3）半水煤氣中 CO+H2 含量 ≥68% 4）合成循環(huán)氣 H2/N2 含量 ～ 氣體溫度1） 煤氣爐頂出口溫度 ≤380℃2） 煤氣爐底出口溫度 150～280℃3） 氣柜入口煤氣溫度 ≤45℃ 造氣工段工藝流程圖以煤炭為原料生產(chǎn)半水煤氣工藝流程圖如圖 211 所示:p102 z 圖 311 半水煤氣生產(chǎn)工藝流程圖1－蒸汽緩沖罐；2－煤氣發(fā)生爐；3－旋風(fēng)分離器；4－廢熱鍋爐；5－放空管；6－洗氣塔；7－汽包煤氣發(fā)生爐內(nèi)部結(jié)構(gòu):造氣爐由上而下可分為干燥區(qū) 干餾區(qū) 氣化區(qū) (氧化層和還原層)和灰渣區(qū)。固體燃料的氣化過(guò)程，實(shí)際上是碳與氧及碳與蒸汽的反應(yīng)。這兩種反應(yīng)總稱(chēng)為固體燃料的氣化反應(yīng)，合成氨生產(chǎn)中，固體燃料的氣化反應(yīng)是在煤氣發(fā)生爐內(nèi)進(jìn)行的，按煤氣爐內(nèi)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的特性，自上而下分為五層，即干燥層、干餾層、還原層、氧化層、灰渣層。燃料在煤氣爐中，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，自上而下移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生一系列的變化，這些變化有物理變化也有化學(xué)變化，在燃料層的上部，煤與熱的氣流接觸，并受到下層溫度較高的燃料層熱輻射，所有的水分開(kāi)始蒸發(fā)干燥，這一區(qū)域叫干燥層。干燥層以下的燃料層溫度比較高，燃料在此發(fā)生熱分解，放出揮發(fā)分而逐漸焦化。由于其溫度條件與干餾爐相似而稱(chēng)為干餾層。再往下燃料層的溫度更高，使燃料能發(fā)生化學(xué)發(fā)應(yīng)，這就是燃料氣化的主要區(qū)域—?dú)饣瘜?。在氣化層，燃料中的碳與氧反應(yīng)，有兩種情況，碳與氧作用生成氧化物，氣化劑中的氧化物失去氧被還原，氣化層下部至灰盤(pán)的區(qū)域稱(chēng)為灰渣層。主要是燃料中的灰份，帶有少量的可燃碳。上述燃料的分層情況，在實(shí)際生產(chǎn)中并無(wú)嚴(yán)格的區(qū)分界線(xiàn)，并且往往相互交錯(cuò)。隨燃料的種類(lèi)性質(zhì)的不同，所用氣化劑及氣化條件的不同，燃料層不僅分層不同，各層高度也不同。例如，以焦碳為原料就沒(méi)有干餾層。又如，干燥層和干餾層只是在含水量和含揮發(fā)較高的燃料氣化時(shí)才能明顯區(qū)分。氣化層和灰渣層也是在氣化條件較正?；驓饣^完全時(shí)才能明顯區(qū)分。在一般情況下，氣化劑通過(guò)燃料層中的干燥層、干餾層和灰渣層是溫度較低，一般不發(fā)生氣化發(fā)應(yīng)而只發(fā)生熱量的交換，只有氣化層才具備使燃料發(fā)生氣化翻譯功能的溫度條件。因此，燃料層的區(qū)分可以粗分為預(yù)熱層（干燥層、干餾層） 、氣化層（還原層、氧化層）和下預(yù)熱層（灰渣層）三大區(qū)域。燃料特性如表 1—1 所示：表 1—1 固定層煤氣爐燃料層各個(gè)區(qū)域（自上而下）的特性區(qū)域 區(qū)域名稱(chēng) 用途及進(jìn)行的過(guò)程 化學(xué)反應(yīng)Ⅰ 灰渣層 ①分配氣化劑② 保護(hù)爐底設(shè)備免受高溫的影響③借灰渣顯熱預(yù)熱氣化劑。Ⅱ 氧化層 碳被空氣氧化生成二氧化碳及一氧化碳；并放出熱量C+O2=CO22C+O2= COⅢ 還原層 ①二氧化碳被還原成一氧化碳② 水蒸氣分解為氫③燃料依靠預(yù)熱氣體換熱而被預(yù)熱。C+CO2 =2 COC+2H2O（g）= CO2+ 2H2C+2H2O（g）= CO2+ 2H2CO+ H2O（g）= CO 2+ H2Ⅳ 干燥層 依靠氣體顯熱，蒸發(fā)燃料中水分。Ⅴ 爐上空間 積聚煤氣，均勻分布下吹蒸汽。表 1—1 固定層煤氣爐燃料層各個(gè)區(qū)域（自上而下）的特性區(qū)域 區(qū)域名稱(chēng) 用途及進(jìn)行的過(guò)程 化學(xué)反應(yīng)Ⅰ 灰渣層 ①分配氣化劑② 保護(hù)爐底設(shè)備免受高溫的影響③借灰渣顯熱預(yù)熱氣化劑。Ⅱ 氧化層 碳被空氣氧化生成二氧化碳及一氧化碳；并放出熱量C+O2=CO22C+O2= COⅢ 還原層 ①二氧化碳被還原成一氧化碳② 水蒸氣分解為氫③燃料依靠預(yù)熱氣體換熱而被預(yù)熱。C+CO2 =2 COC+2H2O（g）= CO2+ 2H2C+2H2O（g）= CO2+ 2H2CO+ H2O（g）= CO 2+ H2Ⅳ 干燥層 依靠氣體顯熱，蒸發(fā)燃料中水分。Ⅴ 爐上空間 積聚煤氣，均勻分布下吹蒸汽。 煤氣發(fā)生爐的構(gòu)造及各部分作用 煤氣發(fā)生爐是由加料口、爐體、除灰機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成的 。(1) 加料口：在爐頂部，由爐蓋和加料筒組成，用鑄鐵制成，爐蓋配有密封墊圈或采用無(wú)填料密封。固體燃料從該口加入。(2) 爐體：爐體內(nèi)壁為 直立的圓筒，下部由鋼板焊成的水夾套，夾套上部襯有耐火材料，用以保護(hù)外殼鋼板和減少熱損失。爐體上部有出氣口，頂部為加料口，爐體鋼板 內(nèi)壁 用 耐火磚砌成拱形。(3) 除灰機(jī)構(gòu)：在 顱底軌道上置有大齒輪，大齒輪上部蓋有灰盤(pán)，灰盤(pán)中間設(shè)有爐箅，當(dāng)灰盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，灰渣由灰犁刮入灰倉(cāng)，定期排除。爐箅是由五層大小不同 的 五邊形爐箅塊互相疊砌成偏心的鏈體，頂部再加一塊爐箅蓋，下部連接爐箅下環(huán)和底座，固定在灰盤(pán)上，具有均勻分布?xì)饣瘎┖突饘印⒂行У某性⒔翟?、破渣等作用?工藝改進(jìn)及發(fā)展趨勢(shì) 煤氨系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程可分為造氣環(huán)節(jié)和用氣環(huán)節(jié) 2 個(gè)基本部分。對(duì)于造氣環(huán)節(jié)的剖析，需要在一定的煤氣質(zhì)量要求下，盡可能地提高產(chǎn)氣量和降低能耗，提高造氣的質(zhì)量和規(guī)模。針對(duì)提高造氣能力和節(jié)能降耗方面闡述造氣工藝的技術(shù)化與選型。 優(yōu)化自動(dòng)加煤工藝系統(tǒng) 自動(dòng)加載控制系統(tǒng)在合成氨行業(yè)的應(yīng)用，解決了煤氣爐必須停爐加煤的問(wèn)題，使炭層和爐溫更加穩(wěn)定，進(jìn)而穩(wěn)定了氣化層，實(shí)現(xiàn)了煤氣爐在較佳工藝狀態(tài)下連續(xù)生產(chǎn)，大幅提高了單爐發(fā)氣量，降低了原煤消耗。優(yōu)選的自動(dòng)加載(加煤)系統(tǒng)具有如下工藝特點(diǎn)。 (1)自動(dòng)加載 (加煤)控制系統(tǒng)將加煤機(jī)的各個(gè)工藝參數(shù)融于制氣循環(huán)生產(chǎn)程序中，使煤氣爐的加煤與制氣過(guò)程成為一個(gè)整體，為造氣的連續(xù)、穩(wěn)定、全自動(dòng)和優(yōu)化工序打下了基礎(chǔ)。自動(dòng)加煤機(jī)的使用可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少事故，改善環(huán)境，亦可降低煤的損耗，提高產(chǎn)氣量，且降低蒸汽消耗量。 (2)加煤時(shí)采用 “少量多次”的工藝過(guò)程。原加煤間隔時(shí)間約 40 min，改自動(dòng)加煤后，每個(gè)循環(huán)均加煤 1 次。這樣的加料方式不僅布料均勻，炭層和爐溫波動(dòng)小，使?fàn)t況一直處于較穩(wěn)定狀態(tài)，而且煤的燃燒反應(yīng)更加充分，達(dá)到了提高產(chǎn)氣量，降低煤耗和爐渣殘?zhí)剂康墓に嚫倪M(jìn)目的，對(duì)于小粒煤工藝尤為適用。 (3)由于實(shí)現(xiàn)了不停爐加煤，單爐每天約增加制氣時(shí)間 70min，減少吹風(fēng)氣回收時(shí)間 55 min，1 臺(tái) φ3 000mm 煤氣爐每年可增產(chǎn)合成氨 1 200t。 (4)自動(dòng)加煤機(jī)各部位在 1 個(gè)循環(huán)中的工藝流程可以通過(guò)程序編程器進(jìn)行自動(dòng)控制。 (5)自動(dòng)加煤機(jī)的缺陷：① 插板閥控制給料不均勻，易卡阻；② 分布器提升桿的下部和連接筒處在加煤時(shí)受沖刷嚴(yán)重；③不能使用普通儀器測(cè)量炭層。 優(yōu)選專(zhuān)用爐箅 專(zhuān)用爐箅是根據(jù)各企業(yè)的爐型、原料性質(zhì)、加煤方式、炭層高度以及各部位阻力等參數(shù)設(shè)計(jì)的一種專(zhuān)門(mén)爐箅。優(yōu)選爐箅應(yīng)從爐型、通風(fēng)面積、布風(fēng)性能、破渣排渣能力和帶出物情況等方面綜合考慮。 (1)布風(fēng)設(shè)計(jì) 專(zhuān)用爐箅優(yōu)化中，最關(guān)鍵的部位是布風(fēng)設(shè)計(jì)。爐膛截面從內(nèi)向外依次分為中心區(qū)、內(nèi)環(huán)區(qū)和外環(huán)區(qū)。中心區(qū)通風(fēng)面積占爐膛面積的 10％左右，有時(shí)為了中心區(qū)不結(jié)塊，只能采用降低風(fēng)量或提高炭層的操作方法。外環(huán)區(qū)風(fēng)量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致溫度低，煤炭氣化不完全，爐渣含炭高。外環(huán)區(qū)通風(fēng)面積占爐膛面積的 60％。合理布風(fēng)的原則應(yīng)是控制中心風(fēng)量，加大外環(huán)區(qū)風(fēng)量。布風(fēng)強(qiáng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì)與原料的種類(lèi)、性質(zhì)、粒徑、氣孔率，所用風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與風(fēng)壓，加煤的形式，燃料層總高度以及各部位阻力等有關(guān)。 (2)爐型的優(yōu)選 為了防止生產(chǎn)過(guò)程中煤氣爐炭層下降不均勻，出現(xiàn)塌炭、返焦率上升等現(xiàn)象，φ3 000mm 煤氣爐采用六邊形均布型爐箅，以克服以上不良現(xiàn)象。 (3)帶出物的優(yōu)化設(shè)計(jì) 要注意內(nèi)風(fēng)道間隙和上下層重疊面的設(shè)計(jì)是否合理，以使下吹帶出物量與通風(fēng)阻力之間達(dá)到最優(yōu)化，既可減少下吹帶出物，又不會(huì)影響制氣效果。專(zhuān)用爐箅屬于一企一策的優(yōu)選技術(shù)，要結(jié)合工藝技術(shù)條件和原料性質(zhì)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)和制造，才能在生產(chǎn)運(yùn)行中達(dá)到優(yōu)化效果。四、合成氨原料氣的凈化4. 合成氨原料氣的凈化 原料氣的脫硫 任務(wù) 造氣崗位制得的半水煤氣中含有一定量的 H2S，它不僅能使二級(jí)觸媒中毒降低活性，同時(shí)它也對(duì)設(shè)備、管道腐蝕嚴(yán)重，還能造成銅洗工段銅耗高。本崗位的任務(wù)就是利用脫硫液吸收半水煤氣的 H2S，使氣體得到凈化后送下工段，吸收 H2S 后的脫硫液在偏釩酸鈉、ADA 及空氣的一系列氧化作用下（改良ADA 法脫硫）或在 888 催化劑（888 法脫硫）及空氣的氧化作用下再生循環(huán)使用。再生析出的硫泡沫分離、熔融后制成固體硫，據(jù)全部生產(chǎn)情況，調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)氣量，一均衡生產(chǎn)負(fù)荷。 反應(yīng)原理及方法Ⅰ改良 ADA 法脫硫 ADA 脫 S 液是含有 Na2COADA、V 2OKNaC 4H4OFeCl 3 等的水熔液。此外，NaHCO Na 2S2ONa 2SONaCNS 等，含有反應(yīng)生成物等，溶液的組成和各組分的含量時(shí)脫硫和再生過(guò)程有很大的影響。 反應(yīng)原理: a：脫硫塔進(jìn)行吸收反應(yīng)：Na 2CO3+H2S NaHS+NaHCO3A b：在再生槽中及脫硫塔：貧富液槽中，NaHS 被偏釩酸鈉氧化成單質(zhì)硫： 2NaHS+4Na2CO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S↓ c: 還原態(tài)的焦釩狻鈉被氧化態(tài)的 ADA 氧化: 2ADA+Na2V4O9+2NaOH+H2O=2ADA+4NaVO3 氧化態(tài) 還原態(tài) d: 還原態(tài)的 ADA 被空氣氧化再生,恢復(fù)了 ADA 的氧化性能: 2ADA+O2=2ADA+2H2O 還原態(tài) 氧化態(tài) 上述反應(yīng)中,反應(yīng) a 消耗掉的 Na2CO3 由反應(yīng) b 生成的 NaOH 得到了補(bǔ)償: NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O 因煤氣中含有 COO 2 故有下列反應(yīng)： a：Na 2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 b：2NaHS+2O 2=Na2S2O3+H2O 當(dāng)煤氣中含有 HCN 存在為例： c：Na 2CO3+HCN+S=NaCNS+NaHCO3 d：2NaCNS+5O 2=Na2SO4+2CO2+SO2+N2 氣體中含有這些雜質(zhì)上不可避免的，可見(jiàn)，總有一部分 Na2CO3 消耗在副反應(yīng)上，進(jìn)行物料衡算則應(yīng)把這些反應(yīng)計(jì)入。Ⅱ888 脫硫法(酞菁鈷系列)反應(yīng)原理：a. 吸收反應(yīng): H2S+NaCO3 NaHCO3+NaHSA RSH+NaOH = RSN +H2O COS+2NaOH = Na2CO2S+H2O CS2+2NaOH = Na2COS2+H2O: NaHS+1/2O2 = S↓+NaOH RSN+1/2O2 =RSSR+NaOH Na2CO2S+1/2O2 = S↓+Na2CO3 Na2COS2+O2 = S↓+Na2CO3 主要工藝條件 ： PH 值： ： 2050℃ ： 12 升/標(biāo)準(zhǔn) m3 (脫硫塔用規(guī)整填料時(shí)可以降低一些) ： 大于 80% ： 3550 m3/h 工藝流程 工藝流程敘述 氣體流程：出氣柜的半水煤氣經(jīng)過(guò)水封進(jìn)入洗氣塔，洗滌部分油污，雜質(zhì)，并降低溫度在經(jīng)過(guò)焦炭過(guò)濾器凈化后進(jìn)入羅茨風(fēng)機(jī)提升后進(jìn)入冷塔，降低溫度，經(jīng)汽水分離器后進(jìn)入脫硫塔，與脫硫液逆流接觸，脫出硫化氫后氣體得到凈化，在進(jìn)入靜電除焦，除焦油后送至壓縮一段入口總管。 液體流程： 吸收硫化氫后的溶液由脫硫塔底部經(jīng)液封進(jìn)入高液槽，由溶液泵打入再生槽噴射再生后經(jīng)液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入貧液槽，再由貧液泵打入脫硫塔頂吸收半水煤氣中的硫化氫，吸收硫化氫后脫硫液循環(huán)再生使用。再生槽浮選出的硫泡沫流入泡沫中間槽用泵打入沉降槽，沉降后溶液回到父液槽，泡沫放入融硫釜，用蒸汽加溫到 120130℃以上，硫成熔融狀態(tài)放出，裝盒，凝團(tuán)，入庫(kù)，融硫后分離出的脫硫液放入地下池，再經(jīng)過(guò)濾后打入貧液槽循環(huán)使用。循環(huán)冷卻水將半水煤氣洗滌并降溫后經(jīng)液封進(jìn)入涼水塔，冷卻后的水由冷卻泵打至冷塔，與半水