年产30万吨合成氨造气工段工艺大学本科毕业论文.doc

年产30万吨合成氨造气工段工艺设计The Design of Producing Coal Gas about Synthesis ofAmmonia 300000t/a 目 录摘要 IAbstract II引言 1第一章 绪论 31.1 煤气化发展史 31.2 国内外发展现状 4第二章 生产方法的选择 52.1生产方法的介绍 52.1.1 固定床气化法 52.1.2 流化床气化 52.1.3 气流床气化 62.2 生产方案的选择及论证 6第三章 常压固定床间歇气化法 83.1 固定床气化法的特点 83.2 半水煤气定义 83.3 半水煤气制气原理 83.3.1 煤气发生炉构造及气化反应的分区 83.3.2 制气原理 93.4 生产半水煤气对固体原料性能的要求 103.5 间歇式制半水煤气的工艺条件 113.6 生产流程的选择及论证 123.7 间歇式气化的工作循环 133.8 间歇式制半水煤气工艺流程 143.9 各主要设备简介 153.9.1 煤气发生炉 153.9.2 燃烧室 153.9.3 废热锅炉 163.9.4 洗气箱 163.9.5 洗涤塔 163.9.6 烟囱 173.9.7 自动机 17第四章 工艺计算 184.1 已知条件 184.2 物料及热量衡算 204.2.1 吹风阶段的计算 204.2.2 制气阶段的计算 224.2.3 总过程计算 264.3 配气计算 294.4 消耗定额 304.5 吹净时间核算 304.6 废热锅炉的热量衡算 304.6.1 已知条件 304.6.2 热量衡算 324.6.3 热量平衡和总固体平衡 354.7 夹套锅炉的物料及热量衡算 354.7.1 已知条件 354.7.2 产气量及消耗量计算 36第五章 设备计算选型 375.1 煤气炉指标 375.2 煤气台数的确定 385.3 空气鼓风机的选型及台数确定 395.4 废热锅炉的选型 39结 论 41致 谢 42参考文献 43年产30万吨合成氨造气工段工艺设计摘要：本设计是年产能力为30万吨合成氨造气工段（半水煤气）的工艺设计，造气工段是获得合成气的首要工段。

本设计首先简单介绍了合成氨工业，阐述了煤气化的发展历程和方法介绍了半水煤气的定义和制气原理，以及常见的生产方法和工艺流程结合我国合成氨现状及生产成本综合考虑，本设计采用常压固定床间歇制气法, 块煤送入造气炉制气，工艺流程选择利用吹风气持有热和上行煤气显热的流程通过查阅相关文献和设计资料对工艺环节进行了相关计算，先对煤气发生炉的的吹风阶段、制气阶段和总过程进行了物料衡算和热量衡算，从而确定了煤气炉的型号，并对废热锅炉和鼓风机进行了相关计算和选型关键词：合成氨；半水煤气；工艺设计 IThe Design of Producing Coal Gas about Synthesis of Ammonia 300000t/aAbstract：The instructions is the design of the annual production capacity of 300,000 tons of synthetic ammonia syngas production (semi-water gas) process design, syngas production is the primary section to obtain syngas. First, a brief introduction to the design of synthetic ammonia industry, describes the history and development of coal gasification methods. Introduces the definition and principles of semi-water gas gas, as well as common production methods and processes. Considering the current situation of our country and costs of ammonia production, atmospheric fixed bed intermittent method is used in this design, lump coal into gas furnace gas, rocess Blown holders the option of using heat and sensible heat of the gas flow upstream. The gasification process of the design has been calculated through accessing to relevant documents and design information, first , material balance and heat balance has been calculated for gas furnace blower stage gas phase and the total process in order to determine the gas stove models, and waste heat boilers and blowers for the relevant calculation and selection.Key words：synthesis ammonia; semi-water gas; technology designII 引 言本设计说明书是年产30万吨合成氨厂造气工段的初步设计。

氨在国民经济中占有重要地位，它是一种重要的化工原料，现在约有80%的氨用来制造化学肥料，其余作为生产其他化工产品的原料合成氨工业是氮肥工业的基础，随着世界人口的不断增加，用于制造尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵以及其他化工产品的氨用量也在增长，在化学工业中合成氨工业已成为重要的支柱产业[1]为了生产合成氨，首先必须提供原料氮和氢传统的制氮方法是在低温下将开启液化、分离，以及水电解制氢由于电解制氢法耗能大，成本高，所以大都还是采用高温下将各种燃料与水蒸气反应制氨因此合成氨生产的初始原料是焦炭、煤、焦炉气、天然气、石脑油、重油等除电解水方法以外，不管用什么原料得到的粗原料气中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等因此，在把粗原料气送去氨合成以前需将这些杂质彻底除去这样，合成氨生产的原料气过程就包括下述主要步骤[2]：一是造气，即制备含H2和CO等组分的煤气；二是净化，即采用各种净化方法，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；三是压缩和合成，即将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实行煤、气、油并举的方针，但由于过去的中小型厂多采用煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂[3]。

中国煤炭煤炭资源占很大比重现已探明的可采储量为8000多亿吨，产量居世界第一又随着油价的不断上涨，今后将停止以油为原料的新设备建设，并要求进行以煤代油的技术改造，所以在短时期内中国仍不会改变以煤和焦炭为主的原料路线合成氨造气，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煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重总之，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一章 绪论1.1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的过程称气化煤炭气化至今已有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这些早期的煤气化技术大都使用块煤和小粒煤为原料制合成气，如各种常压移动床气化炉、温克勒气化炉和K-T炉气化炉等气化方法，通称为第一代煤气化工艺进入20世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80年代后，煤气化技术取得了重大成果并进行了商业化运行采用先进的气流床反应器，以干粉煤或水煤浆为原料，加压气化，如Texaco法、Shell法和液态排渣鲁奇炉气化等，通称为第二代煤气化工艺[4~6]目前成熟工业化的气化技术主要有三个：首先是固定床煤气化技术，可分为常压与加压两种固定床气化典型工艺有常压UGI炉，加压Lurgi炉等几种Lurgi加压煤气化技术成熟可靠，适合处理灰分高、水分高的块状褐煤，主要用于城市煤气的生产。

其次是流化床气化技术，气化过程中，燃料与气化剂逆流接触，当气流速度达到一定程度时，床层膨胀，颗粒被气流悬浮起来与固定床相比，流化床气化技术具有入炉煤加工要求低、气化原料粒度小，床内混合剧烈，炉内脱硫，气化效率和气化强度高等优点流化床煤气化可以直接利用碎粉煤，不用加工成形，备煤加工费最低，正符合煤炭机械化开采水平提高后粉煤率增加的特点流化床内物料、温度均匀，便于操作控制，炉内存在的大量可燃物可保证生产的安全性，并且炉内温度足以裂解煤热解中产生的高烃类物质，简化了煤气净化及污水处理工艺，对煤的灰含量敏感性不大，适合于高灰劣质煤的利用最后是气流床气化技术，气流床是指在固体燃料气化过程中，气化剂将煤粉夹带进入气化炉，进行并流式燃烧和气化反应受反应区空间的限制，气化反应必须在数秒完成煤和气化剂的相对速度很低，气化反应朝着反应物浓度降低的方向进行气流床气化采用粉煤气化使煤的比表面积比大大增加，对提高热、质传递速率，气化压力为数十大气压，床内煤粉体积仅占2%左右，煤粒各自被气流隔开，在固定床、流化床中有重要影响的自由膨胀系数等煤的物理性质差异对气化过程已没有影响[7]已工业化的气流床炉型有：常压气流床粉煤气化；粉煤加压气化（Shell煤气化）等，并且煤粉进料的Shell气化炉则占工业化装置的20%左右。

1.2国内外发展现状近年来国内外大力发展先进煤气化技术，煤气化将来发展。