【導(dǎo)讀】煤制油是以煤炭為原料生產(chǎn)液體燃料和化工原料的煤化工技術(shù)簡稱。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)。氣在氣化爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成以CO和H2為主要組成的粗合成氣。面布置圖和立面布置圖。指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。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，了明確的說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。對(duì)本文的研究做出重。要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本。聲明的法律后果由本人承擔(dān)。文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部。制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 （ 2） 查資料 可得出水洗塔 、出文丘里管氣體組分如下表 ： 表 28 出水洗塔氣體組分 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% 表 29 出文丘里管氣體組分 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% （ 3） 冷卻水進(jìn)口溫度為 193℃，出口溫度為 215℃； （ 4） 出塔濕煤氣溫度為 240℃； （ 5） 塔內(nèi)操作壓力 。 （ 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。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 計(jì)算 由操作條件可得出 水洗塔的氣體組分中濕氣總量為 ∑濕氣 =； 出文丘里管的氣體總量為∑濕氣 = 所以水洗塔中冷凝的水蒸氣的量為 n水 == 熱量衡算： 設(shè)冷卻水用量為 W 查表可得 3p = 1 .3 5 2 / mC K J ?????煤 氣 （ 標(biāo) ） ℃ 干氣顯熱 pC煤 氣 t = 270 = 水蒸氣的焓 = 式中 為 270℃時(shí)水蒸氣的焓 KJ/K； 冷卻水帶入熱： KJ 式中 為 193℃時(shí)水的焓 KJ/Kg 入熱總計(jì)： + 查表可得 3p = 1 .3 4 6 / mC K J? ?????煤 氣 （ 標(biāo) ） ℃ 干氣顯熱 pC?煤 氣 240 = 240 = 水蒸氣焓 = 式中 為 240℃時(shí)水蒸氣的焓 kJ/kg 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 23 冷凝水帶出熱量 = 冷卻水帶出熱量 : 出熱總計(jì)； + 故得 + = + W= 變換過程 變換爐計(jì)算 操作條件 （ 1） 查可得進(jìn)變換爐氣體組分如下表： 表 210 進(jìn)變換爐氣體組分 組分 CO H2 COS CO2 CH4 H2S N2+Ar H2O /% （ 2） 查得氣體進(jìn)變換爐爐口溫度為 280℃，出變換爐溫度為 415℃； （ 3） 查得原料氣預(yù)熱器管程的溫度為 240℃，出預(yù)熱器時(shí)的溫度為 280℃，變換氣進(jìn)預(yù)熱器殼程時(shí)溫度為 415℃，出預(yù)熱器時(shí)溫度為 350℃； （ 4） 假設(shè)一氧化碳在變換爐中的變換率為 80%； （ 5） 由于采用的是部分變換，所以經(jīng)過原料氣預(yù)熱器后約有 60%的原料氣參加變換，剩余的原料氣不參加變換，直接去 1低壓蒸汽發(fā)生器。 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℃。 反應(yīng)放熱： 在變換反應(yīng)中，物質(zhì)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng) CO +H2O=CO2+H2 此反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 為簡化計(jì)算，擬采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（或稱生成焓）計(jì)算。以 P=1atm， t=25℃ 為基準(zhǔn)的氣體的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓計(jì)算式為： 2 3 4t 0 1 2 3 4= + + + +H a a T a T a T a T? ? ? ? （ 27） 采用氣體的統(tǒng)一基準(zhǔn)焓進(jìn)行熱量平衡計(jì) 算，不必考慮系統(tǒng)中反應(yīng)如何進(jìn)行，步驟有多少，只要計(jì)算出過程始態(tài)和末態(tài)焓差，即得出該過程的總熱效果。 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。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 熱容的單位為 J/（ ） 查表可得： 表 214 各組分熱容 物質(zhì) CO H2 H2O CO2 a b 310 c 610 所以 pm i pC Y C?? ? = KJ/（ kmol 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。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 熱量計(jì)算 （ 1） 入熱： 水的帶入熱 1Q 水在 100℃時(shí) pC = kJ/（ kmol ℃ ） 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 K） 。 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） 2 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 28 = 623 = （ 2） 出熱 水的帶出熱為 3Q 水在 189℃時(shí)的熱容 pC = kJ/（ kmol ℃ ） 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 K） 則各組分熱容如下表： 表 218 各組分熱容 物質(zhì) CO H2 H2O 4CH CO2 N2 a b 310 c 610 計(jì)算結(jié)果如下表： 表 219 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 30 第 4 章 設(shè)備的計(jì)算與選型 氣化爐 已知條件 （ 1） 操作壓力 ； （ 2） 氣化爐的工作溫度為 1400℃ ； （ 3） 由于年產(chǎn) 油 40 萬噸，因此經(jīng)過估算可得每天的投煤量約為 1200t，約 50t/h。 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 =(㎡ h) 所以 4gVD qV?? 4 1 3 7 9 8 8 .5= 3 .1 4 8 7 3 6 .4 8 2 .7 6??? = 假設(shè)氣化爐內(nèi)徑：高度 =1:6， 則氣化爐高 H= 6=。 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 。 其中查的 Q= KJ/kg=vq = KW/ 3m 所以 vBQV q? 0 .2 7 8 5 0 0 0 0 6 .1 76 3 0 6 .1??? 3m 所以根 據(jù)上述條件，所選的氣化爐的 圖號(hào)： 050235001,內(nèi)徑為 2800 ㎜ ， 高度為 16400㎜ ， 上端為燃燒室，下部為激冷室，爐膛體積為 3m ，氣化壓力為 。 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。 又因?yàn)闅饣癄t投煤量為 50t/h， 則進(jìn)變換爐氣體流量為 W=500 =241300 3m /h 又查得空速一般為 1000— 6000 1h ， 則 取空速為 4800 1h 。 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(hào)： 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)）