工艺技术年产万吨合成氨造气工艺的设计Word格式文档下载.docx

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最后通过计算可得在本设计中对半水煤气发生炉需要20台，鼓风机需要12台。

关键词：

合成氨；

半水煤气；

造气工艺

TheDesignofSynthesisAmmoniaGasification

Processof250kt/a

Abstract；

Syntheticammoniagasificationisthefirstphase,alseisequivalenttothehendof

thesynthesisammonia,andmostoftheenergyconsumptionandpollutioninthegasificationstage,sotheimportanceisineffableofit.Syntheticammoniagasificationproductionthesemi-watergas,aftereomparisonthefixedbedintermittentgasificationmethodisusedinthedesignandthechoiceofintermittentgasificationprocesstoproduceandtheworkcyclearedescribed,Thismethodisrelativelysimple,theairandair-waterasthegasificationisused,lowcalorificofsemi-watergasisobtained.

Thecalculationprocessforthedesignprocess,inthematerialbalancegasstoveofthe（includingcombustionchamber）,blowingstagegas-making,andthetotalprocessisdroweveryyear250kt/aofsynthesisammonianeedsemi-watergasis114583.33kg,lumpcoalis29519.10kg.Bycalculatingthesynthesisammonictioniagas-makingprocessequipmentselectioninthisdesignchoseΦ3000U.G.Isemi-watergasgenerator.Finallybycomputingavailablesemi-watergasgeneratorneed20sets,blowerneed12setsinthedesign.

Keywords:

synthesisammonia;

semi-watergas;

thegasificationprocess

引言

氨是一种重要的化工原料，特别是生产化肥的原料，它是由氢和氮合成。

合成氨工业是氮肥工业的基础。

为了生产氨，一般均以各种燃料为原料。

首先，制成含H2和CO等组分的煤气，然后，采用各种净化方法，除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2等有害杂质，以获得符合氨合成要求的洁净的1：

3的氮氢混合气，最后，氮氢混合气经过压缩至15Mpa以上，借助催化剂合成氨。

我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举，以煤为主。

合成产量60%以上是以煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂。

煤的气化是煤转化技术中最主要的方面，并已获得广泛的应用。

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料，经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是有三个基本部分组成，即造气过程、净化过程以及氨合成过程。

对于造气阶段来说它是合成氨的首要阶段，对于合成氨工艺的重要性是不言而喻的，并且在合成氨的过程中大部分的能耗和污染都在造气阶段，所以说对于合成氨造气工段的研究性是有很大意义的，对此我的设计课题为年产25万吨合成氨造气工艺的设计。

第一章 

综述

1.1 

合成氨造气的意义和目的

氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

合成氨造气工序的研究为一些工业部门提供了重要原料，工艺用氨量已占合成氨产量的百分之十以上。

基本化学工艺中的硝酸、纯碱、各种含氮无机盐，有机化学中的各种含氮中间体。

制药工业中的磺胺类药物和高分子化学工艺中的氨基塑料、聚酰胺纤维、丁腈橡胶等，都需要直接或间接以氨为原料。

食品工业中，氨广泛用作冷冻剂，冶金工业、石油加工工业、机械工业亦需要使用氨或其加工产品，因此合成氨造气工序的研究可以推动基本化学工业、制药工业、食品工业等的发展，降低它们的生产成本，也间接的降低了物价，减轻了消费者的经济压力，增加市场的流通速度，更加有利于经济的平稳发展。

1.2 

合成氨的优点 

（1）农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。

世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。

氨水（即氨的水溶液）和液氨体本身就是一种氮肥；

农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。

（2）与能源工业关系密切。

合成氨生产通常以各种燃料为原料，同时生产过程还需燃料供给能量,因此,合成氨是一种消耗大量能源的化工产品。

（3）与其他产品联合生产。

合成氨生产中副产大量的二氧化碳，不仅可用于冷冻、饮料、灭火，也是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的原料。

如果在合成氨原料气脱除二氧化碳过程中能联合生产这些产品，则可以简化流程、减少能耗、降低成本。

1.3 

合成氨的用途 

氨主要用于制造氮肥和复合肥料，使农业生产大大提高。

氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。

氨还是生产炸药、燃料、医药、合成纤维、石油化工等的重要原料。

1.4 

煤气化发展史

煤炭气化，是以煤或焦碳为原料，用氧气（空气、富氧或纯氧）水蒸汽或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或焦碳中的可燃部分转化为气体燃料的过程。

煤炭气化包括煤的热解、气化和燃烧3部分。

煤炭气化时所得的可燃气体称气化煤气。

气化煤气可用于城市煤气、工业燃气和化工原料气及联合循环发电等。

煤炭气化至今已有150多年的历史。

19世纪50年代第一台阶梯式炉篦的西门子煤气化发生炉正式诞生，20世纪20年代研制成功沸腾床气化炉（1926年温克勒气化炉），30年代出现了加压气化技术，50年代出现了气流夹带床粉煤气化技术。

50年代后期，由于石油、天然气工业的兴起，煤制气技术的开发研究工作受到冲击。

70年代初，世界范围内发生了“石油危机”，一些工业发达国家又重新重视煤炭转化技术，各种新型的气化方法和气化炉型应运而生。

其种类繁多，方式各异。

现今，煤气化所制得煤气，主要用于如下几方面：

（1）生产燃料煤气：

（2）生产合成气：

（3）生产还原气或氢：

（4）联合循环发电。

1.5 

煤气化技术发展趋势

当前国内外煤完全气化技术发展的趋势，概括地可以归纳出如下几点：

（1）气化向大型化方向发展，因为大型化可以提高单位设备的生产能力：

（2）使用氧气为气化剂，提高煤气化炉的操作温度：

（3）提高煤气化操作压力，几乎各种类型的新开发的气化炉都采用加压气化的工艺；

（4）扩大气化煤种的范围，随着采煤机械化和水力采煤技术的发展，原煤中的碎煤产率越来越多，为了适应这种趋势，一些新开发的新气化方法都用碎煤或粉煤气化；

（5）开发利用无污染的气化方法，许多开发的气化方法，都考虑了在工艺

过程中消除或减少有害物质的产生。

总之，由于各国自然资源和社会条件的不同，具体的能源政策也各不相同，但可以预料在21世纪煤炭仍将成为世界的主要能源之一。

对于我国来说，随着国民经济的不断发展及人民生活水平的不断提高，应积极进行煤气化的研究，掌握和运用国内外的先进煤气化及其应用技术，对加快我国实现四个现代化有着重要的意义。

1.6生产方法的选择及论证

1.6.1 

生产方法的介绍：

煤气气化法按不同的分类有多种，分叙如下：

1.按制取煤气的热值分类为

（1）制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347kJ/m3；

（2）制取中热值煤气方法，煤气热值16747~334948347kJ/m3；

（3）制取高热值煤气方法，煤气热值高于334948347kJ/m3。

2.按供热方式分类，气化过程的供热方式有

（1）部分气化方法；

（2）间接供热；

（3）由平行进行的反应器直接供热；

（4）热载体供热。

3.按反应器的形式分类，气化方法有

（1）移动床（固定床）；

（2）流化床；

（3）气流床；

（4）熔融床。

本设计按反应器的分类方法来分别简要介绍各种方法。

1.6.2 

固定床气化法 

煤的固定床气化是以块煤为原料。

煤由气化炉顶部间歇加入，气化剂由炉底送入，气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得很完全，灰渣中残碳少，产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化剂效率高。

这是一种理想的完全气化方式。

（1）固定床常压气化 

此方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，即要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用常压方法用空气或空气-水蒸汽作为气化剂，制得低热值煤气。

（2）固定床加压气化

固定床加压气化最成熟的炉型是鲁奇炉。

它和常压移动床一样，也是自热式逆流反应床。

所不同的是采用氧气-水蒸汽或空气-水蒸汽为气化剂，在2.0-3.0Mpa和900~1100℃的湿度条件下连续气化方法。

1.6.3 

流化床气化 

流化床气化又称沸腾床气化，它是以小颗粒煤为原料，将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内，是煤颗粒的炉内呈沸腾状态进行气化反应。

它是一种介于逆流操作和顺流操作这两种情况之间的操作。

（1）温克勒法

温克勒法是最早开发的流化方法，在常压下，把煤粒度为0-8mm的褐煤、弱粘结性烟煤或焦碳经给煤机加入到气化炉内。

在炉底部通入空气或氧气