【正文】 高溫氣從上而下與管間的水進(jìn)行逆流熱交換，汽水混合物從上循環(huán)管進(jìn)入 氣包產(chǎn)生蒸汽。 廢熱鍋爐 廢熱鍋爐主要用于回收吹風(fēng)氣和上行半水煤氣的顯熱，生產(chǎn) 的蒸汽，為制氣和其它用途提供一部分蒸汽來(lái)源。 氣體從 下部入口切線方向進(jìn)室，避免直接沖撞室壁，以減少對(duì)耐火磚的磨損，并使氣體在室內(nèi)分布均勻。 （ 2）利用所蓄積的熱量，預(yù)熱下吹蒸汽和加氮空氣，提高 氣體的入爐溫度，提高分解率。 Ⅴ 干燥區(qū) 依靠氣體的顯熱來(lái)蒸發(fā)燃料中的水分 Ⅵ 自由空間 起聚積煤氣的作用。 最終反應(yīng)： C＋ O2＋ =CO2＋ 2C＋ O2＋ =2CO＋ Ⅲ 還原區(qū) 二氧化碳還原成一氧化碳或水蒸氣分解為氫，燃料依靠熱的氣體而被預(yù)熱。燃燒室的作用： 區(qū)域 區(qū)域名稱用途及進(jìn)行的過(guò)程 化學(xué)反應(yīng) Ⅰ 灰渣層 分配氣化劑，防止?fàn)t蓖受高溫的影響，在本區(qū)域中， 借灰渣預(yù)熱氣化劑。傳動(dòng)裝置附有注油器，向各加油點(diǎn)輸送潤(rùn)滑油。 （ 5）傳動(dòng)裝置 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 13 機(jī)械除灰裝置的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)提供動(dòng)力。 （ 4）機(jī)械除灰裝置 包括能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的灰盤和爐條及固定不動(dòng)的會(huì)犁。底盤底部有氣體中心管與吹風(fēng)和下吹管線呈倒 Y 型連接 ，中心管下部裝有通風(fēng)閥和清理門。外壁包有石棉制品隔熱保溫層，防止熱量損失，夾套鍋爐的作用主要是降低氧化層溫度，以防止熔渣粘壁并副產(chǎn)蒸汽，夾套鍋爐兩側(cè)設(shè)有探火孔，用于測(cè)量火層，了解火層分布和溫度情況上部裝有液位計(jì)，水位自動(dòng)調(diào)節(jié)器和安全閥等附件。外面包有石棉制品隔熱保溫襯鑄剛護(hù)圈，內(nèi)部襯有耐火磚和隔熱層。一般生產(chǎn)的有Φ 1500，Φ 2260，Φ 3000，Φ 3600 等一系列半水煤氣爐，它們的結(jié)構(gòu)與 UGI 半水煤氣爐基本相同。 必須指出，各層之間并沒(méi)有嚴(yán)格的界限，即沒(méi)有明顯的分層，各層高度隨燃料的種類性質(zhì)和氣化條件不同而異。一般將還原層和氧化層 通稱之為氣化區(qū)。 （ 2） 干餾層 干燥層下面溫度較高，燃料中的水分蒸發(fā)至差不多后，在高溫條件下，燃料便發(fā)生分解，放出揮發(fā)分，燃料本身也逐漸碳化，干餾層厚度小于干燥層。 發(fā)生爐內(nèi)燃料分布情況 圖 1 燃料層分區(qū)示意圖 （ 3）還原層 氣化劑從下面進(jìn)入碳層氧化區(qū)中已含有各種氣體成分，而在還原層里，主要進(jìn)行 CO 的還原反應(yīng)。 表 1 以空氣為氣化劑主要反應(yīng)方程 序號(hào) 反應(yīng)方程式 1 C＋ O2（ ） =CO2（ +） 2 C＋ O2=（ ） =2CO（ +） 3 C＋ CO2=（ ） =2CO（ +=2） 4 2C＋ ＋ O2＋ =CO2＋ 表 2 以水蒸汽為氣化劑主要反應(yīng)方程式 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 11 灰渣層 氧化層 干餾層 干燥層 還原層 序號(hào) 反應(yīng)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，炭與空氣幾水蒸汽的混合物相互作用時(shí)的產(chǎn)物稱為半水煤氣，其化學(xué)反應(yīng)按下列方程式進(jìn)行： 2C＋ O2＋ =2CO2＋ C＋ H2O（汽） =CO＋ H2 這種煤氣的組成由上列兩反應(yīng)的熱平衡條件決定。 總之，對(duì)間歇式生產(chǎn)水煤氣，若要使生產(chǎn)取得良好的氣化指標(biāo)，應(yīng)采用熱穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、不粘結(jié)、粒度均勻、水分較少、灰分和揮發(fā)分不高，灰分熔點(diǎn)較高的原料，本設(shè)計(jì)采用無(wú)煙塊 煤。所以要求煤的粘結(jié)性較低為宜。熱穩(wěn)定性差的燃料，不僅增加炭阻力和氣體帶出物，而且會(huì)堵塞爐膛和系統(tǒng)管道，增加動(dòng)力消耗，影響 制氣產(chǎn)量。 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 10 （ 6）對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的要求 機(jī)械強(qiáng)度高，以免燃料在爐內(nèi)或上料過(guò)程中受碰撞和擠壓而發(fā)生碎裂，機(jī)械強(qiáng)度低會(huì)使?fàn)t內(nèi)阻力和氣體帶出物增加，氣化能力下降，消耗增高。 （ 5）對(duì)化學(xué)活性的要求 化學(xué)活性高的燃料，有利于氣體物質(zhì)和氣化率的提高。 （ 4）對(duì)硫份的要求 煤中的硫份在氣化過(guò)程中轉(zhuǎn)化為含硫氣體，不僅對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)管道有腐蝕作用，而且會(huì)使催化劑中毒。這些物質(zhì)的含量對(duì)灰份有決定性影響。因此，要求燃料中揮發(fā)份較低為宜。因此，要求入爐煤的水分含量小于 3～ 5%。 固定床氣化法的特點(diǎn) 固定床氣化法其煤氣發(fā)生爐的排渣和加料不是連續(xù)的，而是間斷的排渣和加料，其致密的煤層在氣化過(guò)程中是靜止不動(dòng)的，隨著氣化反應(yīng)的進(jìn)行，以溫度化分的各區(qū)域?qū)⒅饾u上移，必須經(jīng)過(guò)間歇排渣和加炭后各區(qū)域才恢復(fù)到原來(lái)的位置。 3 常壓固定床間歇?dú)饣? 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 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 9 的煤氣稱為半水煤氣，它是合成氨的原料氣，其成分中 CO2+H2一般在 68%左右。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。這對(duì)我國(guó)氨需求量大而技術(shù)又相對(duì)落后而且資金短缺這一基本國(guó)情是不相符的。 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(diǎn)是：（ 1）氣化能力大；（ 2）氣化用煤廣；（ 3）生產(chǎn)靈活性強(qiáng)，開停車容易；（ 4）碳轉(zhuǎn)化率高；（ 5）環(huán)境污染小。煤種適用范圍廣，且氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （ 3） ATGAS 熔鐵床氣化法 ATGAS 法的實(shí)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。它是在熔融的 Na2CO2 鹽浴內(nèi)進(jìn)行，熔融的 Na2CO2對(duì)煤與蒸汽的反應(yīng)具有強(qiáng)烈的催化作用，在較低溫度下就可獲得很快的反應(yīng)速度。此方法的特點(diǎn)是：（ 1）適用于各種固體或液體燃料；（ 2）氣體溫度高；（ 3）氣體強(qiáng)度高。下面分別介紹這 3 類床的某些制氣方法。 熔浴床氣化 50 年代熔浴床煤氣氣化方法開始得到開發(fā)。 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 8 （ 2）德士平古法 它是一種濕法（水煤漿）進(jìn)料的加壓氣化工藝。 氣流床氣化 所謂加氫氣化就是在煤氣化過(guò)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(jìn)料技術(shù)，因在常壓下操作，存在問(wèn)題較多。它與固態(tài)排渣相比，降低了灰渣的碳損失。粗煤氣再進(jìn)入第二旋風(fēng)分離器，在此分離出的細(xì)顆粒通過(guò)密閉的灰鎖系統(tǒng)將灰渣排出，除去煤塵。沒(méi)與白云石類添加物在爐內(nèi)與經(jīng)過(guò)預(yù)熱的氣 化劑（氧氣 /蒸汽或空氣 /蒸汽）發(fā)生氣化反應(yīng)。 （ 2）高溫溫克勒法 將含水分 8512%的褐煤輸入到充壓至 的密閉料鎖系統(tǒng)后，經(jīng)給煤機(jī)加入氣化爐內(nèi)。 （ 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(jī)加入到氣化爐內(nèi)。 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， 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 7 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(jìn)行氣化反應(yīng)。它和常壓移動(dòng)床一樣，也是自熱式逆流反應(yīng)床。 （ 1）固定床常壓氣化 此方法比較簡(jiǎn)單，但對(duì)煤的類型有一定要求，即要求用塊煤，低灰熔點(diǎn)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。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(guò)程進(jìn)行得很完全，灰渣中殘?zhí)忌?，產(chǎn)物氣體的顯熱中的相當(dāng)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。 本設(shè)計(jì)按反應(yīng)器的分類方法來(lái)分別簡(jiǎn)要介紹各種方法。 式分類，氣化過(guò)程的供熱方式有（ 1）部分氣化方法；（ 2）間接供熱；（ 3）由平行進(jìn)行的反應(yīng)器直接供熱；（ 4）熱載體供熱。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極進(jìn)行煤氣化的研究，掌握和運(yùn)用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對(duì)加快我國(guó)實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化有著重要的意義。 煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外煤完全氣化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，概括地可以歸納出如下幾點(diǎn)： （ 1）氣化向大型化方向發(fā)展，因?yàn)榇笮突梢蕴?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(kuò)大氣化煤種的范圍，隨著采煤機(jī)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(lái)越多，為了適應(yīng)這種趨勢(shì)，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(wú)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(guò)程中消除或減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生。其種類繁多，方式各異。 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。 煤炭氣化至今已有 150 多年的歷史。煤炭氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w稱氣化煤氣。 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 5 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(guò)化學(xué)反應(yīng)將煤或焦碳中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過(guò)程。主要內(nèi)容包括：緒論、設(shè)計(jì)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(biāo)、設(shè)備計(jì)算及選型。隨著油價(jià)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(jìn)行以煤代油的技術(shù)改造。 我國(guó)合成氨工業(yè)原料路線是煤汽油并舉，以煤為主。目前還在建設(shè)采用各種煤氣化技術(shù)的工業(yè)化裝置。煤氣化提供潔凈的可以管道輸送的氣體燃料。 我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，煤炭資源占很大比重。為了生產(chǎn)氨，一般均以各種燃料為原料。 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。 說(shuō)明書內(nèi)容： 氣的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì)； ，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇； 、熱量 衡算； ；； . 一張圖紙： 帶控制點(diǎn)的物料流程圖 關(guān)鍵詞： 合成；氨；半水煤氣；工藝；設(shè)計(jì) The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia 150000T/a Chemical engineering Xia Chubing Guide Teacher Yang Qian Abstract： This design is a primary design about the synthesis of ammonia 150000T/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 one 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. One serious of diagram includes: take control of the material flow chart. Key words: synthesis。根據(jù) 小氮肥廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) ，完成物料、熱量的計(jì)算。 年產(chǎn) 15萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 : 年產(chǎn) 15萬(wàn)噸合成氨造氣工序工藝 班 級(jí) : 化工 0916 班 學(xué)生姓名 : 學(xué) 號(hào) : 202001020628 指導(dǎo)老師 :