年产36万吨合成氨造气工艺设计方案DOC 44页.docx

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年产36万吨合成氨造气工艺设计方案DOC44页

年产36万吨合成氨造气工艺设计

TheDesignofProducingCoalGasabout

ManufacturingSynthesisofAmmonia360000t/a

年产36万吨合成氨造气工艺设计

摘要：

本设计简要介绍了几种常见气化工艺并对其特点做了对比。

虽然固定床工艺较其它气化工艺有其不足之处且工艺较为落后，但其气化工艺较之其它工艺更成熟。

根据我国基本国情本设计采用常压固定床间歇气化法。

本设计介绍了半水煤气的定义及制气原理；常压固定床间歇气化生产流程的选择及论证；常压固定床间歇气化的工艺流程；常压固定床间歇气化的特点和对原料的选择；常压固定床间歇气化的工艺条件；常压固定床间歇气化的工作循环有五个阶段；煤气炉内燃料分布情况，从上而下依次为干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层。

本设计对造气工段进行了工艺计算，在煤气炉的物料衡算中，进项为100千克入炉燃料，出项包括灰分、干料、不可燃物共计99.99千克，；能量衡算中，进项包括燃料热值、空气中水汽的焓、干空气显热、燃料显热共计2904868千焦，出项包括吹风气热值、带出物热值、吹风气中水汽的焓、干吹风气显热等共计1575130千焦；在制气阶段，分别对碳、氢、氧、氮、硫元素进行了衡算；热量衡算中，进项包括燃料热值、燃料显热、蒸汽的焓、氮空气中水汽的焓、干氮空气显热共计3538661千焦，出项4413465.74千焦；设备计算中，选用Φ3000mmUGI煤气炉，每台每小时产半水煤气7500m3，由年产量计算需78台；空气鼓风机选用D700—14型，经计算需22台。

本设计最后从提高燃料有效利用率、降低蒸汽消耗方面阐述了合成氨生产造气工段降低能耗的途径，提出了合成氨生产造气工段节能增效的应对措施。

关键词：

合成氨半水煤气工艺设计节能

TheDesignofProducingCoalGasaboutManufacturingSynthesisofAmmonia360000t/a

Abstract：

Severalcommongasificationmethodshavebeenintroducedinthisdesignandtheircharacteristicsarecompared.Althoughthefixedbedprocesshasitsshortcomingsandtheprocessisrelativelybackward,itsgasificationprocesstechnologyismorematurethantheothers.Accordingtothebasicsituationofourcountry,atmosphericfixedbedintermittentmethodisusedinthisdesign.

Thedefinitionofsemi-watergasandgasificationprinciplehavebeenintroducedinthisdesign;atmosphericfixedbedgasificationprocess’sselectionanddemonstration;thecharacteristicsofatmosphericfixedbedgasification;theselectionofrawmaterials;theconditionsofatmosphericfixedbedgasificationprocess;theworkingcycleofatmosphericfixedbedgasificationincludesfivestages;fueldistributioningasfurnace,inturnfromtoptobottomfordryinglayer,carbonizationlayer,reducinglayer,oxidelayerandashlayer.

Thegasificationprocessofthedesignhasbeencalculated,thematerialbalanceproceedsintothefurnaceof100kgfuelout,includingash,drymaterials,nonflammabletotalof99.99kg;energybalanceproceedsincludingthefuelcalorificvalue,enthalpyofwatervapor,dryairsensibleheat,fuelsensibleheattotalof2,904,868kJout,itemsincludingblowncalorificvaluewithacalorificvalueobjects,blowingtheenthalpyofwatervapor,dryblownsensibleheatatotalof1,575,130kJ;inthegasphase,accountingforcarbon,hydrogen,oxygen,nitrogen,sulfur;heatbalance,theproceedsincludingtheenthalpyofthefuelcalorificvalue,fuelheat,steamandnitrogenintheairtheenthalpyofwatervapor,drynitrogenairsensibleheattotalof3,538,661kJ,heattotalof4,413,465.74kJout;theequipmentcalculationstheselectionΦ3000mmUGIgasstove,capacityof7500m3/hbytheannualproductionofcalculation,needs78units,airblowerchooseD700—14type,thecalculationneeds22sets.

Thepathstoreducetheenergyconsumptioningasificationsectionhavebeendescribedinthedesign,fromaspectsofincreasingtheeffectiveusagerateoffuelandreducingthesteamconsumption;thereplacingmeasuresforenergysavingandeffectincreasingingasificationsectionofammoniasynthesisproductionhavebeenproposed.

Keywords：

AmmoniaSynthesis；Semi-waterGas；Technology；Design；EnergySaving

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。

我国能源结构中，煤炭资源占很大比重。

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。

煤气化提供洁净的可以管道输送的气体燃料。

当前城镇及大中型企业要求实现煤气化的迫切性越来越大，至今以合成气为原料的合成含氮、含氧化物、烃类及燃料的碳化学技术已经获得相当成功，并且这方面的开发活动至今仍方兴未衰。

合成氨造气，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、气化和燃烧三部分。

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。

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]：

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。

第1章造气方法的概述

1.1造气方法的介绍

合成氨造气，是以煤或焦炭为原料，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炭中的可燃部分转化为气体燃料的过程。

它有以下几种分类：

①按制取煤气的热值分类，有低热值煤气法（煤气热值低于8347kJ/m3）、中热值煤气法（煤气热值16747-33494kJ/m3）、高热值煤气法（煤气热值高于33494kJ/m3）

②按供热方式分类，有间接供热和直接供热

③按反应器的形式分类，有固定床、流化床、气流床、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[2]。

固定床气化以块煤为原料,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。

它有以下两种方法：

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℃的温度条件下连续气化。

它是以粒度为0-10mm的小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使其悬浮分散在垂直上升的气流中，煤粒在沸腾状态进行气化反应，从而使得煤料层内温度均一，易于控制，提高气化效率。

它有以下四种方法：

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作介质，煤与经过预热的气化剂发生反应。

②高温温克勒法

将含水分5%-12%的褐煤输入到充压至0.98Mpa的密闭料锁系统后，