氨合成設(shè)計(jì)

1、1緒論1.1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)化為氣體燃料的過程。煤炭氣化包括煤的熱解、氣化和燃燒3部分。煤炭氣化時(shí)所得的可燃?xì)怏w稱氣化煤氣。氣化煤氣可用于城市煤氣、工業(yè)燃?xì)夂突ぴ蠚饧奥?lián)合循環(huán)發(fā)電等。煤炭氣化至今已有150多年的歷史。19世紀(jì)50年代第一臺階梯式爐篦的西門子煤氣化發(fā)生爐正式誕生，20世紀(jì)20年代

2、研制成功沸騰床氣化爐（1926年溫克勒氣化爐），30年代出現(xiàn)了加壓氣化技術(shù)，50年代出現(xiàn)了氣流夾帶床粉煤氣化技術(shù)。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。70年代初，世界范圍內(nèi)發(fā)生了“石油危機(jī)”，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家又重新重視煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，各種新型的氣化方法和氣化爐型應(yīng)運(yùn)而生。其種類繁多，方式各異。現(xiàn)今，煤氣化所制得煤氣，主要用于如下幾方面：（1）生產(chǎn)燃料煤氣：（2）生產(chǎn)合成氣：（3）生產(chǎn)還原氣或氫：（4

3、）聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。1.2煤氣化技術(shù)發(fā)展趨勢當(dāng)前國內(nèi)外煤完全氣化技術(shù)發(fā)展的趨勢，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梢蕴岣邌挝辉O(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)率越來越多，為了適應(yīng)這種趨勢，一些新開發(fā)的新氣化方法都用碎煤或粉煤氣化；

4、（5）開發(fā)利用無污染的氣化方法，許多開發(fā)的氣化方法，都考慮了在工藝過程中消除或減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生?？傊捎诟鲊匀毁Y源和社會條件的不同，具體的能源政策也各不相同，但可以預(yù)料在21世紀(jì)煤炭仍將成為世界的主要能源之一。對于我國來說，隨著國民經(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)用國內(nèi)外的先進(jìn)煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對加快我國實(shí)現(xiàn)四個現(xiàn)代化有著重要的意義。2生產(chǎn)方法的選擇及論證2.1生產(chǎn)方法的介紹：煤氣化犯法按

5、不同的分類有多種，分?jǐn)⑷缦拢?.按制取煤氣的熱值分類為（1）制取低熱值煤氣方法，煤氣熱值低于8347kJm3；（2）制取中熱值煤氣方法，煤氣熱值16747~334948347kJm3；（3）制取高熱值煤氣方法，煤氣熱值高于334948347kJm3。2.按供熱方式分類，氣化過程的供熱方式有（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。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

6、下操作，存在問題較多。它是1948年德國海因里?？掳厮购屯星锌瞬┦刻岢龅囊环N氣流床氣化粉煤的方法。（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。氣化爐是由美國德平古石油公司所屬德平古開發(fā)公司開發(fā)的氣流床氣化爐。2.1.4熔浴床氣化50年代熔浴床煤氣氣化方法開始得到開發(fā)。熔浴床有熔渣床、熔鹽床和熔鐵床3類。下面分別介紹這3類床的某些制氣方法。（1）羅米方法此法為常壓粉煤熔渣浴氣法，此法有單簡式和雙簡式兩種爐型。此方法的特點(diǎn)是：

7、（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。（2）覬洛格法此法為—加壓熔浴氣化法。它是在熔融的Na2CO2鹽浴內(nèi)進(jìn)行，熔融的Na2CO2對煤與蒸汽的反應(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。此法目前尚處于開發(fā)研究階段，實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒?，關(guān)鍵在于氣化爐。（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。此法效率

8、高，有害物質(zhì)少，氣化反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。煤種適用范圍廣，且氣化爐結(jié)構(gòu)簡單。因此，此工藝被認(rèn)為有可能放大到工業(yè)化生產(chǎn)。2.2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。但是如果采用這些方法不但其主體設(shè)備及相關(guān)必要設(shè)備的投資就將大大增加而且能耗也將大大增大。這對我國氨需求量大而技術(shù)又相對落后而且資金短缺這一基本國情是不相符的。

9、所以，雖然固定床其工藝較其它氣化工藝有其不足之處且工藝較為落后。但其氣化工藝較之其它工藝更成熟。根據(jù)我國基本國慶及當(dāng)?shù)厍闆r本設(shè)計(jì)采用常壓固定床間歇?dú)饣ā?常壓固定床間歇?dú)饣?.1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)，所生成的煤氣稱為半水煤氣，它是合成氨的原料氣，其成分中CO2H2一般在68%左右。用于合成氨的半水煤氣要求氫氮比為3：1。3.2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