日产量10万nm3气化厂设计.doc

日产量10万Nm3气化厂设计 1. 总论 1.1设计依据 （1）毕业实习任务书及毕业设计大纲 （2）参照公司的工艺经验 （3）的指导 F—T合成汽油、制氨、制甲醇、煤气甲烷化、甲醇制醋酸、合成精细化学品和新材料…… 据设计要求，本合成气厂采用邯郸无烟煤为气化原料，水蒸气作为气化剂，吹入炽热碳层分解制取合成气的工艺，日产量10万Nm3。生产出的合成气可为较大规模的甲醇生产提供原料气。 煤炭气化自从1839年俄国第一台空气鼓风液态排渣气化炉问世以来，至今已有100多年的历史了，自上世纪70年代起，世界各国广泛开展了煤气化研究，按煤在气化炉中的流体力学条件，气化方法可分为： （1）0~1900℃高温下将煤进一步转化为CO、CO2、H2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。 （4）熔融床气化 俗称浴床气化或熔融流态床气化，其特点是有一温度较高（1600~1700℃） 1.3造气工艺 1.3.1工艺指标 采用间歇法工艺生产水煤气的原料要求必须具有低挥发分产率，一定的块度，较高的机械强度，好的热稳定性，难结渣和适中的反应性以及较高的灰熔点，具体指标要求如下： 固定碳（干基）≥70% 水分7% 灰分（干基）20% 挥发分（干基）8% 硫分（干基）≤1% 热稳定性≥60%灰熔点1250oC 机械强度（落下实验）≥70% 块度25～75mm或50～100mm 本设计采用无烟煤，它的各项指标均符合上述要求。 1.3.2.1基本原理 水煤气生产的主要反应是水蒸气与碳的反应： C+H2O（g） CO+H2 △H=－131.5MJ/kmol C+2H2O（g） CO2+2H2 △H=－90.0MJ/kmol 可见，水煤气生产关键是水蒸气的分解，而水蒸气的分解需要由外界提供热量。本设计采用间歇送风蓄热法，分为两个阶段，吹风阶段和制气阶段。吹风阶段即是将空气吹入炉中，与煤发生燃烧反应，放出大量的反应热，热量积蓄于料层内，在制气时，积蓄于料层内的热量使水蒸气进行分解反应，生成水煤气。待热量消耗至一定程度时，制气阶段结束，再次向料层吹风，如此循环，即可。 1.3.2.2流程说明 本工段以无烟煤为原料，以水蒸气为气化剂，通过固定床层间歇式气化炉制成水煤气。 本厂采用25～75mm的中块煤，原料送入吊煤斗，提升至造气厂房三层，从加煤孔加入炉内。空气由空气鼓风机从炉底吹入炉内，使炉内碳层燃烧。当碳层温度达到1000oC左右时，停止吹空气，通入水蒸气，其在炉内与炽热的碳层发生反应： C+H2O（g） CO+H2 上述过程由吹风 蒸汽吹净 上吹 下吹 二次上吹 空气吹净六个阶段组成。循环往复进行，使制成的煤气持续进入系统。 每个循环六个阶段具体流向如下： （1）吹风阶段 空气由鼓风机从炉底进入炉内，生成吹风气，由炉顶排出。经过过热除尘器回收余热后进入废热锅炉，产生kgf/cm2的蒸汽，而吹风气本身温度降至230oC后由烟囱排出放空。 （2）蒸汽吹净阶段 蒸汽由炉底吹入，将炉内及管道内残留吹风气由烟囱吹出。 （3）上吹阶段 蒸汽由锅炉房进入蒸汽缓冲罐，经蒸汽总管再分配到各套系统的过热器，过热到180oC后由炉底进入炉内，生成的水煤气经过过热除尘器、废热锅炉除尘和废热回收后，经洗气箱降温除尘，再经洗气塔冷却至35oC左右，最后进入缓冲气柜。 （4）下吹阶段 蒸汽下吹能克服气化层的上移，减少了原料的损失并保证了炉内温度和气体组成的稳定。蒸汽由炉顶进入炉内，生成的煤气由炉底导出，经下吹集尘器除尘后，直接进入洗气箱、洗气塔，然后汇合于缓冲气柜。 （5）二次上吹 经过蒸汽下吹后，煤气炉的底部和管线充满了水煤气，此时若直接通空气则有爆炸的危险，为安全起见，下吹后还应进行一次上吹。其气体流向同一次上吹阶段。 （6）吹净阶段 空气从炉底吹入炉内，将炉内剩余煤气至上吹流向吹入水煤气系统。 制气过程的六个阶段采用微机油压控制，通过微机控制油压阀的关启来实现流体的流向控制。 1.3.2.3循环时间的分配 合成气生产工作循环的各个阶段的时间分配随原料的性质和工艺操作的具体要求而定，采用180s的工作循环。 吹风阶段的作用是积蓄尽可能多的热量，为制气准备条件，因此要求吹风后料层应具有适当的高温，同时时间应该尽量的短，以相对增加制气阶段的时间，吹风时间一般占循环时间的24%。制气阶段一般以下吹时间稍长为好，因为这样，可使灰渣中的含碳量降低。 为了保证吹净阶段空气由煤气炉下部进入而不发生爆炸，二次上吹时间稍长一些为安全，一般占循环时间的8%左右，吹净阶段为了排除炉顶空间的水煤气，吹净阶段为了排除炉顶空间的水煤气，故所需时间最短，大约占3%，具