甲醇生产技术第二章甲醇原料气的制取

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1、第二章 甲醇原料气的制取,甲醇生产技术,以固体燃料为原料制甲醇原料气,2,烃类造气,3,甲醇原料气的要求,1,第二章 甲醇原料气的制取,静电除尘,4,第一节 甲醇原料气的要求,1,2,合理调配氢碳比例,合理控制二氧化碳和一氧化碳比例,3,原料气对氮气含量的要求,4,原料气对毒物与杂质的要求,第一节 甲醇原料气的要求,甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢气在一定温度、压力和催化剂条件下反应生成，反应式如下：,一、合理调配氢碳比例,氢与一氧化碳合成甲醇的化学当量比为2，与二氧化碳合成甲醇的化学当量比为3，当一氧化碳与二氧化碳都存在时，对原料气中氢碳比（M值）用下式表达。,一、合理调配氢碳比例,表1-1 各

2、种原料合成甲醇总反应式,二、合理控制二氧化碳与一氧化碳比例,甲醇合成原料气中应保持一定量的二氧化碳，一定量二氧化碳的存在，能促进锌-铬催化剂与铜基催化剂上甲醇合成反应速率的加快，适量二氧化碳可使催化剂呈现高活性，此外，在二氧化碳存在下，甲醇合成的热效应比无二氧化碳时仅由一氧化碳与氢合成甲醇的热效应要小，催化床层温度易于控制，这对防止生产过程中催化剂超温及延长催化剂寿命是有利的。,三、原料气对氮气含量的要求 （单醇流程）,氮气是固体原料低压间歇气化过程中的必然产物，因为我们在生产中用的气化剂是空气。氮气含量的高低是甲醇原料气和氨合成原料气要求的最大不同之处。合成氨时氮气是参与化学反应的，要求原料

3、气中：H2/N23.0；而合成甲醇时氮气和甲烷都是惰性气体，它对生产过程的影响与甲烷相同，因为氮气和甲烷不参与甲醇合成过程的化学反应，在系统中循环积累，含量越来越多，只得被迫放空，以维持正常有效气体含量。,四、原料气对毒物与杂质的要求,原料气中硫化物可使催化剂中毒。 原料气中硫化物含量长期高，会造成管道、设备发生羰基化反应而出现腐蚀。,第二节 以固体燃料为原料制甲醇原料气,1,2,对固体燃料性能的要求,固体床间歇法制水煤气的原理,3,4,固定床间歇法（常压）制水煤气的方法,氧气水蒸气连续气化法,5,各种煤气发生炉的比较,一、对固体燃料性能的要求,1.水分 2.挥发分 3.灰分 4.硫含量 5.

4、固定碳,一、对固体燃料性能的要求,6.灰熔点 7.粒度 8.机械强度 9.热稳定性 10.化学活性,二、固定床间歇法制水煤气的原理,固定床间歇法制水煤气是指，以无烟煤、焦碳或各种煤球为原料，在常压煤气发生炉内，高温条件下，与空气（富氧空气）和水蒸气交替发生一系列化学反应，维持热量平衡，生成可燃气体，回收水煤气，并排出残渣的生产过程。 1.化学平衡 以空气为气化剂时，碳和氧之间的独立化学反应方程式有两个：,二、固定床间歇法制水煤气的原理,表1-2 反应式（1-4）和式（1-5）的平衡常数,二、固定床间歇法制水煤气的原理,由空气中N2/O2=3.76(摩尔比、体积比)，而O2平衡含量很低（忽略），

5、可简 化仅用第二个反应来计算碳和氧反应的平衡组成：,二、固定床间歇法制水煤气的原理,表13 总压1.01105Pa时空气煤气的平衡组成,%(体积),二、固定床间歇法制水煤气的原理,以水蒸气为气化剂时，碳与水蒸气反应的独立化学反应方程式有三个：,二、固定床间歇法制水煤气的原理,表1-4 反应式（1-7）、（1-8）及（1-9）的平衡常数,二、固定床间歇法制水煤气的原理,计算系统平衡组成时，用以下五个平衡关系式来求解：,二、固定床间歇法制水煤气的原理,图1-1 1.01105Pa(1atm)下，碳-水蒸气反应的平衡组成,二、固定床间歇法制水煤气的原理,图1-2 2.03106Pa(20atm)下，

6、碳-水蒸气反应的平衡组成,二、固定床间歇法制水煤气的原理,2.反应速率 气化剂与碳在煤气发生炉中进行的反应，属于气固相系统的多相反应。 研究表明，碳和氧按式（1-4）反应，反应速率rc大致可表示为：rc=kyo2 如果在高温下进行反应，k值相当大，此时反应属扩散控制，总的反应速率取决于传质速度。 rc =（D/Z）F（y0-ys）=kgFy （1-15）,二、固定床间歇法制水煤气的原理,碳氧化时，颗粒表面的厚度Z（对颗粒表面而言）为： Z=adRe-0.8 （1-16） 对于颗粒组成的固体床，Rg可表示为： Rg = D/Z = 0.23Re0.863D/Z = 0.23d0.863D/0.8

7、63d0.137 （1-17）,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,1.水煤气生产的特点,表15 制气各阶段中水煤气组成的变化,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,2.煤气炉内燃料层的分区 （1）固定床煤气发生炉简图见图1-3。,图1-3 固定床煤气发生炉简图,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（2）煤气炉内燃料层的分区,图1-4 煤气炉内燃料层分区,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,3.水煤气生产的工作循环 吹风阶段 蒸汽吹净阶段 一次上吹制气阶段 下吹制气阶段 二次上吹制气阶段 空气吹净阶段,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,4.吹空气和吹水蒸气过程的操

8、作条件 吹空气过程。 吹空气过程的效率1为料层蓄积的热量与在该过程中所消耗的热量之比，即：,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,吹水蒸气过程。 吹水蒸气过程的效率2为生成水煤气的总化学热与消耗于生成水煤气的原料热量和料层释放出的热量总和之比。亦可用单位体积的热量关系来表示。两个过程的总效率为所得水煤气热量与两个过程中原料提供的全部热量之比。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,气流速度。 吹空气过程在水煤气制造过程中是非生产过程。 气化原料的选择。 间歇法生产水煤气时，气化原料必须具有低的挥发分产率。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,5.流程叙述及工艺流程图 （1）吹风和

9、制气流程（分阶段叙述） （2）水汽系统流程 （3）高压油流程 （4）造气循环水流程,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,附1、澄清池设备简图(1-5),三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,附2、造气循环水流程见图(1-6),三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（5）固定床间歇法制水煤气工艺流程图,图1-7,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,6.正常操作要点 （1）任务 （2）正常操作要点 （3）稳定工艺， （4）适当调整空气吹净和蒸汽吹净时间来控制水煤气中氮气含量,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（5）严格控制水煤气中的氧含量 （6）防止跑气和漏气 （7）保

10、证良好润滑 （8）巡回检查,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,7、常见事故及处理 1）水煤气中氧含量高的原因 2）判断煤气发生炉内结疤、原因及处理 3）判断煤气发生炉内出现空洞、原因及处理 4）炉口爆炸的原因、预防和处理,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,5）炉底爆炸的原因 6）煤气发生炉炉箅烧坏的原因及预防 7）停炉时炉口大量喷火的原因及处理 8）炉条机打滑的原因及处理 9）气柜猛升猛降的原因及处理,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,8、节能降耗的具体措施 1）提高吹风强度。 2）合理控制炉上、炉下温度，提高气化质量。 3）降低系统阻力,合理控制入炉蒸汽压力。 4）适

11、当提高炭层高度。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,5）采用行之有效的新技术、新设备。 6）严把入炉煤质量关，加强煤场管理。 7）严格控制半水煤气中的氧含量，既减少变换系统的蒸汽消耗和温度骤升，保护催化剂，又使生产安全。 8）制定严格的管理、考核办法，并坚决实施。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,9、环保节能设施吹风气余热回收装置 （一）任务： 利用燃烧炉内高温格子砖，使造气工段的吹风气进行二次燃烧，热量不足时，补充后工段送来的废气来保持热量平衡，维持炉温稳定，既回收热能，副产过热蒸汽送造气或其他工段使用，又达到处理废气环保的目的。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,

12、（二）工艺原理,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（三）流程简述,图19吹风气回收工艺流程图,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（四）原始开车,烘炉操作按附表（16）,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（五）正常操作 （1）炉内温度（3、4点）在900-1050.当低于750时停送吹风气，低于650重新点火升温。 （2）用引风机入口阀调节炉内在微负压（-0.5-0.6KPa)状态下运行。 （3）正常清灰和利用大修清灰，降低系统阻力小于3KPa. （4）调节配风量来控制烟气成份在指标范围内。,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方

13、法,（六）、不正常情况及其处理方法 1）突然停电 2）驰放气突然中断 3）吹风气中断 4）燃烧炉压力突然升高 5）燃烧炉温度升高,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,6）燃烧炉温度下降 7）燃烧炉爆炸 8）锅炉缺水 9）因锅炉原因紧急停车 10）吹风气回收、副产水蒸气量减少的原因及处理,三、固定床间歇法（常压） 制水煤气的方法,（七）、设备维护保养制度 1交班应检查、交接设备运转和备用情况，做到运转设备正常、备用完好。 2每班对所属设备擦一次，保持文明、清洁、卫生。 3及时给运转设备加油，保持油位1/2。,四、氧气水蒸气连续气化法,（一）固定床加压气化法（鲁奇加压煤气化） 1鲁奇加压煤气

14、化的原理及生产工艺 （1）灰层 （2）第一反应层(燃烧层),四、氧气水蒸气连续气化法,四、氧气水蒸气连续气化法,（3）第二反应层（气化层）（4）干馏层（脱挥发分区） （5）干燥层,四、氧气水蒸气连续气化法,2鲁奇加压气化反应过程,表18 大型的加压气化炉内各床层的高度和温度的分布,四、氧气水蒸气连续气化法,（二）流化床加压连续气化法 1恩德炉工艺路线 恩德粉煤气化技术替代传统的固定层煤气化技术后，既降低了公司合成氨的生产成本，又减轻现有煤气炉对环境的污染，既有经济效益又有环境效益，它采用了先进的DCS控制等技术，提高了原有恩德炉的技术水平，符合国家的产业政策和发展方向。,四、氧气水蒸气连续气化法,2加压灰熔聚流化床粉煤气化 （1）灰熔聚流化床粉煤气化的工作原理 （2）灰熔聚流化床粉煤气化方法的特点 （3）主要设备及技术参数,