【正文】 轉(zhuǎn)化成含硫氣體，其余30~20％轉(zhuǎn)入灰渣中，進(jìn)入灰渣的硫有降低灰渣溶點(diǎn)的作用?；曳趾窟^高時(shí)，會(huì)降低燃料的反應(yīng)活性，降低熱效率，甚至因灰分過多而引起爐子不易排渣。 二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等無機(jī)物質(zhì)是煤中灰分的主要成分。用含高揮發(fā)分的煤制取的半水煤氣中甲烷含量很高，它即消耗動(dòng)力又浪費(fèi)了原料，并且降低爐子的生產(chǎn)能力。遇暴雨或表面吸附水特別高時(shí)，氣化指標(biāo)就會(huì)惡化，必須采取措施加速放熱過程，如提高氣化劑的氧含量等。為了保證正常的氣化狀態(tài)，要求煤中的水分含量應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臨界水分，否則氣化指標(biāo)將會(huì)受到嚴(yán)重影響。工業(yè)生產(chǎn)中，采用水當(dāng)量的概念，若以W燃表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)使一定數(shù)量物料的溫度升高1C所需要的熱量，它相當(dāng)于水的公斤數(shù)，則W燃即表示煤的水當(dāng)量，用W燃表示氣體的水當(dāng)量。這些條件能否獲得，與所用的燃料性質(zhì)有關(guān)。氣化后的灰渣從爐底徘出。我國(guó)以固體燃料為原料的合成氨廠大部分采用固定層間歇?dú)饣?。CH4含量隨燃料及操作條件而變，H2S含量隨燃料中硫量而變。O2H2S。工業(yè)煤氣的組成如表21。碳與含氧[21％(體積)、含氮[79％(體積)]的空氣 (氣化劑)相互作用生成空氣煤氣；在1000℃赤熱的碳層內(nèi)碳與水蒸汽(氣化劑)作用生成水煤氣；與空氣和適量蒸汽的混合氣(氣化劑)反應(yīng)后生成混合煤氣；用水蒸汽加適量空氣或富氧空氣作為氣化劑，生成的氣體成分為(CO十H2)／N2＝~(摩爾比)時(shí)，稱為半水煤氣。 固體煤在煤氣發(fā)生爐中受熱分解，釋放出低分子量的碳?xì)浠衔锊⑹棺陨碇饾u焦化，把這種焦化物近似地視為碳，碳與氣化劑發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物稱為工業(yè)煤氣。合成氨生產(chǎn)中既有氣固相、氣液相非催化反應(yīng)，又有氣固相、氣液相催化反應(yīng)過程，同時(shí)工藝中還包括了流體疏松、傳熱、傳質(zhì)、分離、冷凍等化工單元操作，是比較典型的化學(xué)工業(yè)過程。合產(chǎn)氨工業(yè)具有高度連續(xù)化大生產(chǎn)的特點(diǎn)，它要求原料供應(yīng)充足連續(xù)，有比較高的自動(dòng)控制水平和科學(xué)管理水平，確保長(zhǎng)周期運(yùn)行，以獲得較高的市場(chǎng)效率和經(jīng)濟(jì)效益。因此，合成氨工業(yè)是技術(shù)要求很高的系統(tǒng)工程。氨合成的反應(yīng)式很簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程卻非常復(fù)雜。因此，當(dāng)原料路線確定后，市場(chǎng)規(guī)模和所采用的先進(jìn)技術(shù)營(yíng)役總體生產(chǎn)節(jié)能為目標(biāo)，即能耗是評(píng)價(jià)合成氨工藝先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一。 合成氨生產(chǎn)工藝的特點(diǎn) (1)能量消耗高。由于所有原料不同，原料氣的制備和凈化方法也是不同，因而生產(chǎn)合成氨的過程亦有差別。⑦氨合成工序 在高溫、高壓和有催化劑的條件下，將氫氮?dú)夂铣蔀榘?。本工序的目的是除去原料中殘余的一氧化碳和二氧化碳，得純氫、氮混合氣。脫碳工序的任?wù)是除去原料氣中大部分二氧化碳。 ③變換工序 利用一氧化碳與水蒸氣作用，生成氫和二氧化碳的變換反應(yīng)，除去原料氣中大部分一氧化碳。但是，無論哪種類型的合成氨廠，生產(chǎn)過程均包括幾個(gè)主要生產(chǎn)工序：①原料氣制備工序 其任務(wù)是制備生成合成氨所需的氫、氮原料氣。因此，把氫、氮原料氣送入合成塔之前，必須進(jìn)行凈化處理，除去各種雜質(zhì)，獲得純凈的氫、氮混合氣。除電解水以外，不論用什么原料制取的氫、氮原料氣，都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等雜質(zhì)。油的氣化可制得氫氣和一氧化碳為主要成分的混合氣體，而混合氣中CO再與水蒸氣反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為等體積的氫，使混合氣中氫含量得到提高。焦?fàn)t氣含氫約50％，其他組分可經(jīng)深冷使之冷凝、分離得以除去，最終獲得氣態(tài)氫。利用水蒸氣或氧將甲烷轉(zhuǎn)化，或利用氧將甲烷不完全氧化等方法均可獲得氫氣。②以含甲烷為主的氣體烴制氫。如要制備合成氨用的氮、氫氣，在水蒸氣通過灼熱的焦炭或煤的同時(shí)，加人空氣或富氧空氣，以制得主要組分為NHCO的半水煤氣。(2)從含氫化合物、含氫工業(yè)氣體中制氫的方法有：①固體燃料氣化。將空氣冷卻至液化溫度，使之液化，再利用氮?dú)夂脱鯕夥悬c(diǎn)的不同進(jìn)行分離，制得高純度的氮和氧。在高溫下，以固體燃料、液體烴或氣體烴與空氣作用，燃燒耗用其中的氧后，剩下的氮即可作為氮?dú)浠旌蠚庵械牡?。制造氫氣的原料可以分為下列幾類? (1) 以固體燃料為原料，如焦炭、無煙煤、煙煤、褐煤等； (2)以氣體烴為原料，如焦?fàn)t氣、天然氣、油田氣、石油廢氣、有機(jī)合成廢氣、電解副產(chǎn)氫氣等； (3)以液體烴為原料，如原油、輕油、重油等。 氮主要來源于空氣。固定氮的方法很多，以氮和氫為原料合成氨，是目前采用最廣泛、也是最經(jīng)濟(jì)的一種方法?？諝庵泻亢芏?，但空氣中的氮是呈游離狀態(tài)存在的，不能供植物直接吸收，植物只能吸收化合物中固定狀態(tài)的氮。氮是自然界里分布較廣的一種元素。說明書內(nèi)容：；，流程選擇及生產(chǎn)方法的論證與選擇；、熱量 衡算；；；.兩張圖紙：；。根據(jù)有關(guān)合成氨廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)及有關(guān)文獻(xiàn)資料，完成物料、熱量的計(jì)算。第二周設(shè)計(jì)室三、指定參考文獻(xiàn)與資料《過程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南》（兼用本課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書）、《過程裝備成套技術(shù)》、 《化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)》摘 要 本設(shè)計(jì)時(shí)年產(chǎn)能力為35萬噸煤(焦炭)合成氨生產(chǎn)工藝（合成氨所需原料氣半水煤氣）的設(shè)計(jì)。圖紙要求：工藝流程圖1張（圖幅2號(hào)）；設(shè)備平面或立面布置圖1張（圖幅3號(hào)））。四川理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)四川理工學(xué)院課程設(shè)計(jì) 35萬噸/年煤(焦炭)合成氨生產(chǎn)工藝學(xué) 生：林 超學(xué) 號(hào)：07101040214專 業(yè)：過程裝備與控制工程班 級(jí)：2007級(jí)2班指導(dǎo)教師：周 敏 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院二O一一年一月四 川 理 工 學(xué) 院課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 35萬噸/年煤(焦炭)合成氨生產(chǎn)工藝 學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 過程裝備與控制工程 班級(jí)：07級(jí)2班學(xué)生： 林超 指導(dǎo)教師： 周 敏 系主任: （簽名）一、設(shè)計(jì)要求：根據(jù)設(shè)計(jì)題目，進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際調(diào)研或查閱有關(guān)技術(shù)資料，選定合理的流程方案和設(shè)備類型，并進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。（字?jǐn)?shù)不小于8000字）設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容：封面、目錄、設(shè)計(jì)題目、概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介、工藝方案的選擇與論證、工藝流程說明、專題論述、參考資料等。二、進(jìn)度安排：教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)地點(diǎn)備注查資料、說明書提綱、流程論證、工藝流程圖第一周設(shè)計(jì)室設(shè)備布置圖、說明書整理、答辯。本設(shè)計(jì)采用常壓固定床間歇制氣法。此設(shè)計(jì)配有設(shè)計(jì)說明書一份，圖紙三張。關(guān)鍵詞：合成；氨；半水煤氣；工藝；設(shè)計(jì)目 錄摘要 第1章 前言 2 合成氨的概述 2 2 4第2章 工藝流程論證 5 煤氣化 5 煤氣化基本原理 5 對(duì)制煤氣的質(zhì)量要求 5 7 一氧化碳的變換 9 影響一氧化碳變換率的因素主要有以下幾個(gè)方面 9 10 脫酸性氣體 14 低溫甲醇洗脫硫法 14 15 氣體精制 16 液氮洗 16 17 18 氨合成反應(yīng)的特點(diǎn)和催化劑 18 19 20第三章 典型機(jī)器設(shè)備選型與論證 21 21參考文獻(xiàn) 24致謝 25 前 言合成氨概述氨是一種重要的含氮化合物，很少單獨(dú)在自然界存在。它是蛋白質(zhì)的主要組成部分，以質(zhì)量計(jì)約占蛋白質(zhì)的1/6，可見氮元素對(duì)生命的重要性。因而必須把空氣中游離的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔?，而該過程在工業(yè)上稱為固定氮。第1章 緒 論 合成氨的工業(yè)生產(chǎn)方法為了合成氨，必須有合乎要求的氮和氫的混合氣，它可以由分別制得的氫和氮混合而成，也可以直接制得。 氫氣的主要來源是水、碳?xì)浠衔铮N）中的氫元素和含氫的工業(yè)氣體中的混合氫。 (1)用空氣制氮時(shí)一般有下列兩種方法： ①化學(xué)法。 ②物理法。該法即為深度冷凍法。水蒸氣通過灼熱的焦炭或煤，即被還原而生成主要含氫和CO的水煤氣。而半水煤氣中的CO再與水蒸氣反應(yīng)還可轉(zhuǎn)化為等體積的氫，使半水煤氣中H2含量得到提高。如天然氣一般含甲烷在90％以上，焦?fàn)t氣含甲烷在25％以上、氫氣在50％以上，石油加工廢氣也含有大量氫或甲烷。③深度冷凍法分離焦?fàn)t氣或石油加工廢氣制氫。石油加工廢氣也可采用同樣方法加以分離，從而獲得氣態(tài)氫 ④重油或原油與水蒸氣和氧作用制氫。⑤其他方法如電解水制氫、鐵水蒸氣法等。這些雜質(zhì)不但能腐蝕設(shè)備，而且能使氨合成催化劑中毒。(3)生產(chǎn)工序不同的合成氨廠，生產(chǎn)工藝流程不完全相同。②脫硫工序 用脫硫劑除去原料中的硫化物。④脫碳工序 在變換工序之后原料氣中含有較多的二氧化碳，其中既有原料氣制備過程生成的，也有變換生成的。⑤精制工序（少量一氧化碳及二氧化碳的脫除） 原料氣經(jīng)變換