2.1造气工艺

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2合成气(化学工艺学)解析

2合成气(化学工艺学)解析

对流段 1200℃燃烧
500~
3.1MPa
550 ℃ 800-820 ℃
一段转化炉
CH4≈ 9.5%
二段转化炉
850~ 860 ℃
450 ℃
对流段
少量水蒸汽
空气 (3.3 ~ 3.5MPa)
主要设备
(1)一段转化炉
辐射段 + 对流段
(反应管与加热室)
(回收热量)
炉管:耐热合金钢管(成本1/6)
① 炉型 a 顶部烧嘴炉 b 侧臂烧嘴炉
2.1.2 重油部分氧化
➢ 重油部分氧化法是以重油(即渣油)为原料, 利用氧气在高温下进行反应,获得主要含氢和 一氧化碳的原料气。
2.1.2.1 重油部分氧化反应
1.气化反应 重油雾滴气化:
气态烃的氧化燃烧: CmHn + (m + n/4)O2
mCO2 + n/2H2O
气态烃高温热裂解:
C m H n ( m - n / 4 ) C + ( n / 4 ) C H 4
水碳比 反应温度 反应压力
➢ 温度增加,甲烷平衡含量下降,反应温度每降 低10℃,甲烷平衡含量约增加1.0%-1.3%;
➢ 增加压力,甲烷平衡含量随之增大;
➢ 增加水碳比,对甲烷转化有力;
➢ 甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行 有利
2.1.1.2 烃类蒸汽转化催化剂

造气工艺

造气工艺

1.造气工序工艺计算

工艺简述

间歇式制气一般包括五个阶段:

(1)吹风阶段,吹入空气,提高燃料层温度,吹风气放空(吹风气放空温度450℃,时间大约是30秒)。

(2)一次上吹制气阶段,自下而上送入水蒸气进行气化反应,燃料层下部温度下降(上行煤气温度400℃,时间大约是46.5

秒)。

(3)下吹制气阶段,水蒸气自上而下进行气化反应,使燃料层温度分布趋于平衡(下行煤气温度250℃,时间大约是60秒)。(4)二次上吹制气阶段,将炉底部的下吹煤气排净,为吹入空气做准备(炉渣温度250℃,时间大约是9秒)。

(5)空气吹净阶段,此部分吹气加以回收,作为半水煤气中氮的主要来源(时间大约是4.5秒)。

1.2物料及热量衡算

计算基准是以100Kg块状无烟煤为原料。

蒸汽压力0.1MPa, 温度220℃

(1)水煤气组成

1.2.1 空气吹风阶段计算

(1)物料衡算

每标准立方米吹风气中所含元素量

C=12/22.4×(0.0545+0.1696+0.0027)=0.1239Kg

H=2/22.4×(0.029+0.0072×2) ×0.0008281×2/34=0.00392Kg O=32/22.4×(0.004+0.1696+0.5×0.0545) =0.2869Kg

N=28/22.4×0.7357=0.9196Kg

S=0.0008281×32/34=0.0007794Kg

由碳平衡计算吹风气产量

72.4271/0.1239=584.5609m3(标)

由氮平衡计算空气需要用量

584.5609×0.9196-0.728/0.79×28/22.4=543.63 m3(标) 1.2.2 蒸汽吹送阶段计算

产万吨煤合成甲醇的工艺设计

产万吨煤合成甲醇的工艺设计

精细化工工艺学

设计说明书

年产10万吨煤合成甲醇的工艺设计

起止日期:2011 年11 月28 日至2011 年12 月16 日

学生姓名

班级

学号

成绩

指导教师(签字)

包装与材料工程学院(部)

2011年12 月16 日

目录

一、概述 (1)

1.1甲醇的应用情况介绍 (1)

1.2 甲醇的合成方法 (1)

1.2.1常用的合成方法 (1)

1.2.2其他方法 (2)

1.2.3本设计所采用的合成方法 (2)

二.工艺概述 (2)

2.1 造气工段 (2)

2.2 净化工段 (3)

2.3 合成工段 (3)

2.3.1合成工段工艺 (3)

2.3.2反应热力学 (4)

2.4 精馏工段 (4)

三.生产工艺及主要设备计算 (4)

3.1 合成塔物料平衡计算 (5)

3.2合成塔能量计算 (9)

3.3 常压塔主要尺寸确定 (14)

3.3.1.壁厚 (14)

3.3.2.封头 (14)

3.3.3裙座 (14)

3.3.4塔高设计 (14)

3.3.5接管设计 (14)

3.3.5.1.塔顶甲醇蒸汽出口管 (14)

3.3.5.2.回流液进口管 (15)

3.3.5.3塔底出料管 (15)

3.3.5.4进料管 (16)

3.3.5.5.再沸器蒸汽入口管 (16)

四.参考文献 (17)

五.结束语 (18)

一、概述

1.1甲醇的应用情况介绍

甲醇作为及其重要的有机化工原料,是碳一化学工业的基础产品,在国民经济中占有重要地位。长期以来,甲醇都是被作为农药,医药,染料等行业的工业原料,

但随着科技的进步与发展,甲醇将被应用于越来越多的领域。

1.2甲醇的合成方法

化学工艺学 第 2 章 合成气

化学工艺学  第 2 章  合成气

370 ℃
回收 热量
1000℃ CH4<0.3%
少量水蒸汽
空气 (3.3 ~ 3.5MPa)
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.5 转化反应工艺流程及转化炉
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
烧嘴
2.1.1.5 转化反应工艺流程及转化炉
(1)一段转化炉:
顶 部 烧 嘴 炉
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.3 二段转化过程

工业上采用了分段转化的流程 :首先,在较低 温度下,在外热式一段转化炉中进行烃类蒸气转 化反应,而后在较高温度下,在二段转化炉中加 入空气,利用反应热将甲烷转化反应进行到底。
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.3 二段转化过程

二段转化的化学反应: 2H2+O2=2H2O(g) 2CO+O2=CO2 CH4+O2=CO+3H2 △H0298= - 482.99kJ/mol △H0298= - 565.95kJ/mol
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.4 转化反应的工艺条件
a. 压力:通常为3~4MPa 采用加压条件的主要原因: 降低能耗 提高余热利用价值 能量合理利用 全厂流程统筹

第二章原理方法及流程(精)

第二章原理方法及流程(精)

第二章天然气低压鲁齐法制甲醇的原理方法及流程

2.1反应方程式

2.1.1造气工段 ,使用二步法造气

CH 4+H2O(气→ CO+3H2—205.85kJ/mol CH 4+O2→ CO 2+2H2+109.45kJ/mol CH 4+

2

1O 2→ CO+2H2+35.6kJ/mol

CH 4+2O2→ CO 2+2H2O+802.3kJ/mol

2.1.2合成工段 , 5MPa 下铜基催化剂作用下发生一系列反应主反应 :

CO+2H2→ CH 3OH+102.37kJ/km ol

副反应: 2CO+4H2→ (CH 3 2O+H2O+200.3kJ/kmol

CO+3H2→ CH 4+ H2O+115.69kJ/kmol

4CO+8H2→ C 4H 9OH+3H2O+49.62kJ/kmol------------(A CO+H2→ CO +H2O-42.92kJ/kmol

除 (A 外, 副反应的发生, 都增大了 CO 的消耗量, 降低了产率,故应尽量减少副反应。

2.2合成法反应机理

本反应采用铜基催化剂 , 5MPa , 250℃左右反应,清华大学高森泉, 朱起明等认为其机理为吸附理论 ,反应模式为:

H 2+2˙→ 2H ˙ -----------------------------① CO+H˙→ HCO ˙-------------------------②HCO ˙+H˙ → H 2CO ˙˙ H 2CO ˙˙+2H˙→ CH 3OH+3˙ CH 3OH ˙→ CH 3OH+˙

反应为①, ②控制。即吸附控制。

2.1 合成气的制取(1)

2.1 合成气的制取(1)

预计转化气组成 已知温度 求平衡常数 求平衡组成 选择工艺条件 判断工况
影响甲烷蒸汽转化 反应平衡组成的因素
• 水碳比 • 反应温度 • 反应压力
P=3MPa、T=800℃
水 碳 比 的 影 响
水碳比 2
甲烷平衡含量(%) 18.0
4
6
7.9
3.9
水碳比越高,甲烷平衡含量越低。
反应温度的影响 (水碳比=2)
合成醋酸 CH3OH+CO==CH3COOH
1960年,BASF公司将甲醇羰基化合成醋酸工业化,70MPa, 醋酸收率90% 1970年,Monsanto公司低压法工业化,碘化物促进的铑配位催 化剂, 180℃, 3~4MPa,醋酸收率99%
合成乙二醇 用途:是合成聚酯树脂、表面活性剂、增塑剂、聚乙二 醇、乙醇胺等的主要原料,可作为防冻剂,用量大。 目前工业生产方法: 乙烯
三、二段转化反应
1 将一段转化气中的CH4继续转化; 2 加入空气提供合成氨反应需要的N2; 3 燃烧部分转化气中的氢气为转化炉供热。 反应:2H2+O2=2H2O CO+O2=CO2 2CH4+O2=2CO+4H2 2CH4+H2O=CO+H2 CH4+CO2=2CO+2H2
目的
催化剂顶部空间进行 反应速度快万倍
第2章 合成气 synthesis gas or syngas

湖北宜化实习报告

湖北宜化实习报告

湖北宜化实习报告

湖北宜化实习总结

乌审旗职业中学---周俊

光阴似箭,岁月如梭,白驹过隙之间,近二十天的实习生活已经过去,在这短短的二十多天里,我们——《13 年度中等职业学校专业骨干教师国家级培训》湖北工业大学化工班,克服了天气条件炎热,工作环境危险等困难,终于圆满的完成了实习工作,在这里我将对于我们班在此阶段的表现做一个总结。

一、化工生产技能学习

在此次实习中,我们进行实习的厂区为湖北宜化下属长江分公司氯碱事业部,在为此二十二天的实习生活中,我们对于整个厂区的五个工段逐一进行学习,观摩。认真学习各个工段的生产原理和操作规程。如烧碱工段的一效蒸发、二效蒸发原理,乙炔工段乙炔发生原理,聚合工段聚合反应原理等,将我们在学校里学习的知识,与工业化生产相联系起来,提高了我们对于知识转化为生产力的认识,将空乏的理论体系运用到实际生产中,从知其然,到知其所以然,串联整个知识体系,树立起了“学以致用”的学习理念。

而在每一个工段,我们班都会进行三天的学习,各位老师都非常珍惜这次“亲临”现场的机会,不懂就问,一问到底。充分发挥主观能动性,积极参与到生产原理和操作规程的学习中来,并且能够主动提出质疑,并且运用网络等途径收集相关资料,拓展对于每个工段的认识。通过二十二天的实习,我们对于氯碱事业的生产有了相当的了解,对于整个化工生产有了具象的概念,相信这些学习到的知识不仅加深了我们对于氯碱生产的认识,也充分调动了我们对于其他化工生产知识的迁移,对于自身是一次不小的提高。

二、企业文化学习

湖北宜化作为湖北化工领域的龙头企业,我们能够深入湖北宜化,感受其“与时俱进”的企业文化,“用人唯贤“的企业精神,让我们的每一位组员对于将要面临的工作环境,有了更直接的体会。在实习期间,我们利用休息时间,与身边的工人师傅交谈,查看公司的相关文件,对于整个公司的人员任用制度,人才选拔制度,安全生产制度等进行了相关的了解。这些第一手资料,对于我们小组中每一位面临就业的组员来说,都弥足珍贵,实习期间,我们不仅要学习化工生产的原理与技术,更重要的我们要学会为我们将要面对的就业机遇,夯实基础,学习他们出色的人才选拔制度,高效的管理运作模式,精细的安全生产责任制度,使得工作的概念在我们脑海中逐渐清晰。湖北宜化富有创新精神的也激励着我们不断前进。

2.1造气工艺

2.1造气工艺

2.1造气工艺

2.1造气工艺

生产车间工艺原理及主要设备(一)造气车间1、概述

合成气是重要的氨合成原料,在化学工业中有着重要作用。合成气指CO和H2的混合物,现在工业上采用天然气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤作为生产合成气的原料。固体燃料(煤或焦炭等)在高温下与气化剂反应,是碳转变为可燃性气体的过程称为固体燃料气化。将空气和蒸汽分别送入燃料层,以蓄热补充热量,称为间歇气化法。南化集团的合成气生产工艺便是主要以无烟煤、水蒸汽、空气为原料,采用间歇气化法通过固定层煤气发生炉生产合格的水煤气。

2、基本生产原理、方法及工艺流程简述2.1生产原理

固体燃料的气化反应主要是碳与氧的反应和碳与水蒸气的反应。白煤在煤气炉内制成水煤气的化学反应过程极为复杂,随着燃料性质、反应温度、气体流速等工艺操作条件的改变,都会影响这些化学反应。以下的(1)~(8)反应式用来指出反应的开始与最终状态,对之进行平衡常数和物料能量计算。这些反应结果无非是取决于各种反应平衡和反应速度的综合影响。

吹风时主要发生以下反应:

C+O2=CO2+Q(1)

2C+O2=2CO+Q(2)CO2+C=2CO-Q(3)CO2+O2=2CO2+Q(4)

四种物质两种元素,故此系统独立反应式为两个,一般用(1)和(3)式计算平衡组成。反应主要在气化区进行,气化区的下部主要进行碳的燃烧反应,为氧化层;上部主要进行二氧化碳的还原反应,为还原层。(1)式反应在大于800度时反应非常迅速,可认为是不可逆反应,O2的扩散速度是主要控制因素,吹风时风速越大,对其反应越有利。而还原层中二氧化碳还原反应中CO2和CO的相对含量随温度的变动有很大差别,必须认为是可逆反应,属于动力学控制,反应速度远比碳的燃烧速度小,在低温时反应速度更小。低炉面温度操作由于停用下吹氮空气,加大下吹比例,使火层适当下移,同时又因二次风停

合成氨工艺分析及节能改造措施

合成氨工艺分析及节能改造措施

合成氨工艺分析及节能改造措施

摘要:合成氨生产过程会大量地消耗煤能源,故需强化对合成氨工艺的分析,

并改造其工艺技术,实现能源节约,这对我国能源节约和可持续发展有重要意义。通过改造节能技术,提升生产效率,减少能源消耗,使生产成本降低,对企业稳

定发展有利,进一步加强对其的研究非常有必要。基于此本文分析了合成氨工艺

分析及节能改造措施。

关键词:合成氨工艺;节能改造;措施

1、合成氨工艺流程

1.1制取原料气

氢气制取原料包括很多种,不仅可通过天然气、焦炉气、煤制取,还可通过

重质油、石脑油等制取,将这些原料在高温条件下与水蒸气产生作用以制取合成气。针对固体焦炭、原料煤来说,一般可通过固体燃料气化法对合成气进行制取;针对渣油来说,一般可通过非催化部分氧化法对合成气进行制取;针对石脑油等,可通过二段蒸汽环化法进行制取。

1.2净化原料气

净化处理原料气是合成氨工艺的重要流程。第一,变换一氧化碳。由于通过

煤气化制取的原料气内含较大比重的一氧化碳,而在合成氨生产过程中需要将水

蒸气、一氧化碳向氢气、二氧化碳进行转变,将一氧化碳向二氧化碳进行转变可

以降低其脱除的难度,同时可以增加氢气含量。在工业生产过程中,变换一氧化

碳是一个需要消耗大量能量的工序,因此应使这一工序的能耗降低,以解决能源

浪费问题。第二,原料气脱碳脱硫。在合成氨生产过程中,脱碳脱硫是重要环节。可以通过两种方式进行脱碳,一种是物理吸收法,另一种是化学吸收法。脱碳的

目的是为了避免出现催化剂中毒现象。在脱碳过程中,回收利用二氧化碳是重要

工序,由于二氧化碳不仅能制造碳酸氢铵,还可以制造纯碱和尿素等,因此回收

造气工艺流程

造气工艺流程

造气工艺流程

造气工艺是一种将固体或液体燃料转化为可燃气体的过程。这种气体可以用于发电、加热、工业生产以及化工生产等领域。造气工艺流程通常包括干馏、部分氧化和气化等步骤。本文将详细介绍造气工艺的流程及其相关内容。

一、干馏

干馏是将固体燃料在缺氧条件下加热,使其分解产生气体和固体残渣的过程。在干馏过程中,燃料中的有机物质会分解成一系列气体和液体产物,主要包括甲烷、乙烷、苯、酚等。这些产物可以进一步加工用于发电或化工生产。

二、部分氧化

部分氧化是指将燃料在氧气或空气的存在下进行氧化反应,生成一氧化碳和氢气的过程。这一过程通常需要在高温下进行,以促进气体的生成。一氧化碳和氢气是重要的工业原料,可以用于合成甲醇、氨、乙烯等化工产品。

三、气化

气化是将固体或液体燃料在高温下与氧气或水蒸气反应,生成

一氧化碳、二氧化碳和氢气的过程。气化通常需要在气化炉中进行,燃料在高温下分解产生气体。气化产物中的一氧化碳和氢气可以用

于合成天然气、合成油和合成化工产品。

四、气体净化

在气化或部分氧化过程中生成的气体中可能含有硫化氢、氰化物、苯和其他有毒或有害物质。因此,在造气工艺中,需要对气体

进行净化处理,去除其中的有害物质。这通常包括吸附、洗涤、催

化氧化等方法,以确保气体的纯净度和安全性。

五、气体利用

经过上述步骤处理后的气体可以用于多种用途。例如,一氧化

碳和氢气可以用于合成天然气或合成油;甲烷和乙烷可以用于发电

或加热;苯和酚可以用于化工生产。气体的利用方式取决于其成分

和纯度,可以根据需要进行进一步的加工和利用。

综上所述,造气工艺流程包括干馏、部分氧化、气化、气体净

造气操作规程第一章--工艺流程

造气操作规程第一章--工艺流程

第三章工艺流程

1.煤气系统工艺流程

1.1 气体流程简介

向造气炉内交替通入空气和蒸汽,与炉内灼热的炭进行气化反应。吹风阶段生成的吹风气根据要求送三废混燃炉岗位回收热量或直接由烟囱放空,并根据需要回收一小部分进入气柜,用以调节循环氢。从造气炉出来的半水煤气经显热回收、洗气塔冷却和除尘后,在气柜中混合,然后去脱硫岗位。

上述制气过程在微机集成油压系统控制下,往复循环进行,每一个循环一般分六个阶段,其流程如下:

吹风阶段

空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→回收阀(或烟道阀)→三废混燃炉岗位(或烟囱放空)

回收阶段

空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→上行煤气阀→煤总阀入煤气总管→显热回收→洗气塔→气柜上吹(加氮)制气阶段

蒸汽(加氮空气)由蒸汽总管来→上吹蒸汽阀→自炉底入造气炉→旋风除尘器→上行煤气阀→煤总阀入煤气总管→显热回收→洗气塔→气柜

下吹制气阶段

蒸汽由蒸汽总管来→下吹蒸汽阀→自炉顶入造气炉→下行煤气

阀→煤总阀入煤气总管→显热回收→洗气塔→气柜

二次上吹制气阶段

蒸汽由蒸汽总管来→上吹蒸汽阀→自炉底入造气炉→旋风除尘器→上行煤气阀→煤总阀入煤气总管→显热回收→洗气塔→气柜空气吹净阶段

空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→上行煤气阀→煤总阀入煤气总管→显热回收→洗气塔→气柜

1.2 单台造气炉工艺流程图

1.3造气煤气系统工艺流程总图

2.造气油压系统工艺流程

2.1 油压系统流程简介

经过滤油机严格过滤后的液压油,经油箱加油口过滤网进入油箱。经油泵进油管过滤器后,由齿轮油泵升压,升压后再经单向阀、调节阀及出口截止阀后至泵站出口压力油总管。压力油送至蓄能器和各阀门油缸有杆腔,经过滤器到达电磁阀换向站。各油缸无杆腔接线至各对应的电磁阀,电磁阀接受微机送来的电信号,通过电磁阀的动作来改变无杆腔的油压以此实现油缸的动作,从而完成阀门动作的需要,实现造气炉生产。电磁阀换向站的回油总管接至油冷器,回油降温后返回油箱循环使用。油泵出口油部分送至溢流阀,通过调节溢流阀的先导阀来调节油泵的出口压力,通过溢流阀后多余的液压油经过油冷器后返回油箱。

造气工艺流程

造气工艺流程

造气工艺流程

造气工艺流程是指将固体燃料(如煤、生物质等)转化为可燃气体的过程,通常由煤气化、气净化和气化产物利用三个步骤组成。

首先是煤气化步骤。煤气化是将固体燃料在高温和高压下与水蒸气或氧气反应,产生可燃气体的过程。这一步骤通常发生在煤气化炉中。煤气化炉内部有燃烧室和气化室两部分。首先,在燃烧室中将固体燃料燃烧生成高温高压的燃烧产物,然后将燃烧产物引入气化室与水蒸气或氧气反应,生成可燃气体。气化室内的高温和高压条件有助于分解固体燃料的化学键,使得其转化为气态的可燃气体。

接下来是气净化步骤。在煤气化过程中,产生的可燃气体中可能含有大量杂质,如硫化物、碳氢化合物、灰分等。这些杂质不仅会降低可燃气体的热值,还会对后续处理设备造成腐蚀和堵塞。因此,需要对可燃气体进行气净化处理。气净化一般包括除尘、除硫、除氮、除灰等工艺。例如,利用除尘器可以去除可燃气体中的固体颗粒物,通过吸附剂、催化剂等去除硫化物和碳氢化合物,通过塔吸附剂去除氮气等。

最后是气化产物的利用步骤。气化产物主要包括一氧化碳和氢气。这些气体可以作为燃料供给燃料电池、内燃机等能源设备,也可以用作合成化学品的原料。例如,一氧化碳可以与水蒸气在催化剂的作用下反应生成氢气和二氧化碳,进一步提高气体利用效率;氢气可以作为氢能源进行存储和利用,以替代传统的化石燃料。

总的来说,造气工艺流程是将固体燃料转化为可燃气体的过程,其主要步骤包括煤气化、气净化和气化产物利用。通过合理的工艺设计和设备优化,可以提高燃料转化率,降低环境污染,实现能源高效利用和可持续发展。

合成氨实习报告

合成氨实习报告

一、实习简述

当今世界,化学工业生产不仅与人类的衣食住行等生存条件、生活质量及生活环境密切相关,而且还是发展现代航天技术、核技术、电子技术等高科技尖端技术的重要基础。可见,化工生产对发展工农业、巩固国防、提高人民生活质量等都具有重要作用,在国民经济发展中占有重要地位。作为一名大学生,只有理论知识是远远不够的,为了能更好的认识学习如何将理论与工业化生产相结合,以产生实际的经济效益,所以我这次在卫辉市豫北化工有限公司进行了为期10天的实习,虽然时间不长,但是在这段时间里,在老师和工人师傅的帮助和指导下,对于一些平常理论的东西,有了感性的认识,感觉受益匪浅。这对我以后的学习和工作有很大的帮助,我在此感谢学院的领导和老师能给我们这样一次学习的机会,也感谢老师和各位工人师傅的悉心指导。

二、实习单位简介

1、公司发展历程

河南卫辉市豫北化工有限公司始建于1969年,组建于1998年8月。座落在太行山东南麓,华北平原南端,卫水之滨,位于卫辉市工业区工农路一号,南靠107国道,东临京广铁路、京珠高速公路、新濮公路,地理位置优越,交通条件便利。公司占地面积44万M2,拥有员工1200人。主导产品:年总合成氨30万吨,生产经营碳酸氢铵,甲醇,液氨等化工产品,其生产的碳酸氢铵被评为“河南省优质产品”“河南省免检产品”.“河南省守合同、重信用企业”。属河南省中型化工企业。产品深受用户好评,畅销10余个省市、地区。

2.公司简介

卫辉市豫北化工有限公司组建于1998年8月。其前身卫辉市化肥厂系地方国营,始建于1969年,原设计能力为年产3000吨合成氨。近年来经多次节能改造和产品结构调整,企业有了长足的发展,自1998年改制为有限公司后,为建立“产权明晰,责权明确,政企公开,管理科学”的现代企业奠定了良好基础。

1第一篇 造气工艺基础供参习

1第一篇 造气工艺基础供参习

F o r p e r s o n a l u s e o n l y i n s t u d y a n d r e s e a r c h;n o t f o r

c o m m e r c i a l u s e

第一篇以煤为原料固定床间歇气化工艺的基本知识

1.1 气化反应的基本原理及煤气炉内燃料层的分布状况

1.1.1 概述

以煤为原料的气化过程,分为吹风和制气两个阶段。作为氨合成的半水煤气是以氧气和蒸汽作为气化剂的制得的气体,同时要求气体中(CO+H2)和N2的比例为3:1-3:2,吹风是放热反应,它的目的是使炭层积蓄热量,为制气提供高温的反应条件;制气是吸热反应,它的目的是使蒸汽和赤热的炭反应,制成合成氨生产所需要的一氧化碳和氢。

1.1.2 固体燃料气化的基本原理

在固体煤气发生炉中,原料煤、氧气和水蒸汽发生气化反应,其主要反应如下:

(1)以空气为主要气化剂的主要反应方程式

C+O2=CO2+402KJ ①

2C+O2=2CO+237KJ ②

CO2+C=2CO-165KJ ③

吹风时,空气中的氧气和炭燃烧,其反应式为①和②为主。放出大量的热量,贮蓄在炭层中,同时反应生成的CO2继续与炭发生还原反应生成CO,如反应式③,此反应为吸热反应,生成的CO随吹风气放空或送吹风气回收岗位,很显然这个反应是应该抑制的。工艺上采用提高吹风速度,减少C02和炭接触时间。

(2)以水蒸汽为气化剂的主要反应方程式为

C+2H2O=CO2+2H2-80KJ ④

C+H2O=CO+H2-123KJ ⑤

水蒸汽和炭的反应过程叫制气,以反应式④和⑤表示,都是吸热反应,利用反应式①和

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生产车间工艺原理及主要设备

(一)造气车间

1、概述

合成气是重要的氨合成原料,在化学工业中有着重要作用。合成气指CO和H2的混合物,现在工业上采用天然气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤作为生产合成气的原料。固体燃料(煤或焦炭等)在高温下与气化剂反应,是碳转变为可燃性气体的过程称为固体燃料气化。将空气和蒸汽分别送入燃料层,以蓄热补充热量,称为间歇气化法。南化集团的合成气生产工艺便是主要以无烟煤、水蒸汽、空气为原料,采用间歇气化法通过固定层煤气发生炉生产合格的水煤气。

2、基本生产原理、方法及工艺流程简述

2.1生产原理

固体燃料的气化反应主要是碳与氧的反应和碳与水蒸气的反应。白煤在煤气炉内制成水煤气的化学反应过程极为复杂,随着燃料性质、反应温度、气体流速等工艺操作条件的改变,都会影响这些化学反应。以下的(1)~(8)反应式用来指出反应的开始与最终状态,对之进行平衡常数和物料能量计算。这些反应结果无非是取决于各种反应平衡和反应速度的综合影响。

吹风时主要发生以下反应:

C + O2 = CO2 +Q (1)

2C + O2 = 2CO +Q (2)

CO2 + C = 2CO-Q (3)

CO2 + O2 = 2CO2 +Q (4)

四种物质两种元素,故此系统独立反应式为两个,一般用(1)和(3)式计算平衡组成。反应主要在气化区进行,气化区的下部主要进行碳的燃烧反应,为氧化层;上部主要进行二氧化碳的还原反应,为还原层。(1)式反应在大于800度时反应非常迅速,可认为是不可逆反应,O2的扩散速度是主要控制因素,吹风时风速越大,对其反应越有利。而还原层中二氧化碳还原反应中CO2和CO的相对含量随温度的变动有很大差别,必须认为是可逆反应,属于动力学控制,反应速度远比碳的燃烧速度小,在低温时反应速度更小。低炉面温度操作由于停用下吹氮空气,加大下吹比例,使火层适当下移,同时又因二次风停用,造成一次风量加大,这样做结果是还原层减薄,而氧化层温度更高也更厚些,CO2的还原反应受到更好地抑制,最终表现为吹风气中CO的含量大幅度降低。由于低炉面温度操作,吹风气带走的显热损失也较小。

制气时主要发生以下反应:

C+H2O=CO+H2-Q (5)

C+2H2O=CO2+H2 -Q (6)

CO+H2O=CO2+H2 +Q (7)

C+2H2=CH4+Q (8)

在此反应系统中,6个组份3个元素,独立反应式为三个,可选(5)(6)(8)式来计算平衡组成。气化区不再分为氧化层和还原层,温度提高对(7)(8)反应不利,对(5)(6)反

应的影响是不一样的,温度提高更有利于(5)反应。采用低炉面温度操作由于前面所述原因火层温度保持比原来操作法高,因此制气时蒸汽分解率上升,CO2减少,CO含量增加。不用加大下吹比例,避免了碳层表层上部的燃烧反应,使火层更加集中,制气效率更高,同时使炉面温度保持较低,上吹时热损失减少,炉上炉下温度更好控制。另外,上吹时,蒸汽入炉,可把气化层分为主还原层与次还原层。主还原层中由于温度高主要发生(1)(5)反应,次还原层中反应情况大体与单独通入蒸汽时一致,但由于低炉面温度操作中加大上吹,使H2O和CO2的分压更低,从反应平衡来看,更有利于H2O和CO2的还原反应。下吹制气时:气化层上部(6)反应生成的CO2在经过适当下移的温度较高的主还原层时又大都还原成CO。

2.2制气的工作循环(page28)

间歇式气化时,自上次开始送入空气至下次再送入空气为止,称为一个工作循环。每个工作循环包括五个工作阶段。

吹风阶段:占每循环25~28%,空气由离心式鼓风机从炉底送入,经炉条均匀分布,与碳起燃烧反应,热量贮存在碳层内,以备制气时用。燃烧后的气体进入燃烧室(#2、3、7、9、13、14炉)或旋风除尘器(#1、4、5、6、8、10、12炉)(102),再经废热锅炉(103)回收热量,产生<1.0MPa中压蒸汽,部分经减压0.06~0.1MPa送至低压蒸汽总管供煤气炉制气用,废热锅炉出气温度在200℃左右,再经旋流板烟囱除尘器(105)进一步除尘后放至大气中或送至吹风气回收装置回收其显热和潜热。

一次上吹制气,:占每循环24~27%,0.06~0.1MPa的低压蒸汽由炉底入炉,经煤气炉(101)产生水煤气,经洗气箱(104)初步洗涤除尘及冷却后进入煤气总管,最后经洗气塔(106)洗涤冷却后进入气柜。制气用0.06~0.08MPa的低压蒸汽由夹套锅炉和废热锅炉回收热量所产生。初开车或夹套锅炉和废热锅炉所产蒸汽不能满足生产所需蒸汽时,由外管中压蒸汽经调节阀减压后补充。

下吹制气:占每个循环34~37%,经过一次上吹后,高温区逐渐上移,煤气炉上部温度增高气体带出热量增加,为提高热效率,将0.06~0.1MPa的低压蒸汽从煤气炉上部通入,生成水煤气,通过下吹管线,三通阀进入洗气箱(104)、洗气塔(106)送入气柜。

二次上吹制气:占每个循环8~9%,

上述四个阶段是由微机程序控制,利用油压按时启闭油压自动阀门来完成。煤气炉内所有制气阶段产生的水煤气经洗气塔、气柜后去净化装置电除尘工序。

空气净吹阶段:

2.3间歇气化的工艺流程

Page30

3、主要工艺操作参数及分析

见page28.

4、主要设备的原理及特点

Page30。

5、工艺流程图

见附图1

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