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1、年产36万吨合成氨造气工艺设计The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia t/a目 录摘要Abstract引 言1第1章 造气方法的概述21.1造气方法的介绍21.1.1固定床气化法21.1.2流化床气化法21.1.3气流床气化法31.1.4熔浴床气化31.2造气方法的选择4第2章 常压固定床间歇气化法52.1半水煤气定义52.2半水煤气制气原理52.3生产流程的选择及论证62.4间歇式制半水煤气工艺流程62.5固定床气化法的特点72.6原料的选择72.7工艺条件92.8工作循环102.9
2、炉内燃料分布情况11第3章 工艺计算133.1煤气发生炉的物料及热量衡算133.2物料及热量衡算153.2.1吹风阶段的计算153.2.2热量衡算163.3制气阶段的计算173.3.1物料衡算173.3.2热量衡算203.4总过程计算213.4.1燃料使用分配及生产指标213.4.2物料衡算223.4.3热量衡算233.5配气计算243.6消耗定额25第4章 设备计算与选型264.1煤气炉指标计算264.2煤气台数的确定274.3空气鼓风机的选型及台数确定28第5章 能耗分析与节能途径305.l 提高燃料利用率305.1.1 提高吹风效率315.1.2 提高制气效率325.1.3 降低灰渣返炭
3、率335.1.4 降低吹风及制气带出物345.1.5 减少热量损失345.2 降低蒸汽消耗35结 论37致 谢38参考文献39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
4、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、干氮空气显热共计千焦，出项.74千焦；设备计算中，选用3000mmUGI煤气炉，每台每小时产半水煤气7500 m3，由年产量计算需78台；空气鼓风机选用D7
5、0014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The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia t/aAbstract：Several common gasification methods have been introduced in this design and their characteristics are compared. A
6、lthough the fixed bed process has its shortcomings and the process is relatively backward, its gasification process technology is more mature than the others. According to the basic situation of our country, atmospheric fixed bed intermittent method is used in this design.The definition of semi- wat
7、er gas and gasification principle have been introduced in this design;atmospheric fixed bed gasification processs selection and demonstration;the characteristics of atmospheric fixed bed gasification; the selection of raw materials;the conditions of atmospheric fixed bed gasification process; the wo
8、rking cycle of atmospheric fixed bed gasification includes five stages; fuel distribution in gas furnace, in turn from top to bottom for drying layer, carbonization layer, reducing layer, oxide layer and ash layer. The gasification process of the design has been calculated, the material balance proc
9、eeds into the furnace of 100 kg fuel out, including ash, dry materials, nonflammable total of 99.99 kg; energy balance proceeds including the fuel calorific value, enthalpy of water vapor, dry air sensible heat, fuel sensible heat total of 2,904,868 kJ out, items including blown calorific value with
10、 a calorific value objects, blowing the enthalpy of water vapor, dry blown sensible heata total of 1,575,130 kJ; in the gas phase, accounting for carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur; heat balance, the proceeds including the enthalpy of the fuel calorific value, fuel heat, steam and nitrogen i
11、n the airthe enthalpy of water vapor, dry nitrogen air sensible heat total of 3,538,661 kJ, heat total of 4,413,465.74 kJ out; the equipment calculations the selection 3000mmUGI gas stove, capacity of 7500 m3/h by the annual production of calculation , needs 78 units,air blower choose D70014 type,th
12、e calculation needs 22 sets.The paths to reduce the energy consumption in gasification section have been described in the design, from aspects of increasing the effective usage rate of fuel and reducing the steam consumption; the replacing measures for energy saving and effect increasing in gasifica
13、tion section of ammonia synthesis production have been proposed.Key words：Ammonia Synthesis；Semi-water Gas；Technology；Design；Energy SavingIII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
14、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
15、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：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使用氧气为气化剂，提高煤气化炉的操作温度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：按制取煤气的热值分类，有低热值煤气法(煤气热值低
