采用阳泉无烟煤120万m3d合成气厂的工艺设计文档.doc

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）参照阳泉煤电公司煤气厂的工艺经验 （3）导师孟献梁教授的指导 1.2造气工艺论证 我国有着丰富的煤炭资源，但石油和天然气相对缺乏，煤炭作为能源资源一直在我国国民经济发展中起着举足轻重的作用，目前，我国的能源结构仍以煤炭为主，据预计，到2050年煤炭在一次能源消费中的比重仍将在50%以上。 从长远利益出发，大力发展煤炭深加工产业，使煤化工由传统的能源型向化工型转变是我国煤炭利用技术的长远之计。煤炭气化作为其中重要的一项正向着良好的方向蓬勃发展。而利用水煤气发生炉制得的合成气（CO+H2）是作为重要的化工原料气而存在的。现在火热的碳一化学工业就是在合成气的基础上发展起来的。如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，本合成气厂采用阳泉无烟煤为气化原料，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0.9Mm3。生产出的合成气可为较大规模的甲醇生产提供原料气。 煤炭气化之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）移动床气化 也称固定床气化，由于煤粒在气化炉中逐渐往下移而得名。移动床气化需要用块煤为原料，且煤粒尽量均匀。因为细煤粒将会随煤气由煤气炉顶带出，增加了煤的损失。 （2）流化床气化 是以小颗粒煤为气化原料，在气化炉内使之悬浮分散在垂直上升的气流中，由于剧烈的颗粒运动，床层中几乎没有温度梯度和浓度梯度。 （3）气流床气化 一种并流式气化，气体（氧和蒸汽）将煤粉（70%以上小于200目）带入高温气化炉，在1500~1900℃高温下将煤进一步转化为CO、CO2、H2 （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℃）且高度稳定的熔池，粉煤和气化剂以切线方向高速喷入熔池内，池内熔融物保持高速旋转。此时，气液固三相密切接触，在高温条件下完成反应，生成CO和H2 本厂采用移动床气化法，该法气化过程进行比较完全，灰渣中残炭少，气化效率高，是一种理想的气化方法。炉型选用3000mm的UGI水煤气炉。作为第一代气化炉与其它工艺相比，效率不是最高，但该工艺成熟，生产稳定，操作方便，机械除灰，特别是工业化经验丰富。生产的粗煤气经过除尘，脱硫等净化工艺后可直接供给甲醇合成厂。而现代较先进的气化方法，如德士古法，壳牌法，GSP法，虽然气化效率更高，优点众多，当也存在投资大，工业化经验不足等缺点，综合比较，采用移动床间歇法工艺生产水煤气。 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 本设计采用阳泉无烟煤，它的各项指标均符合上述要求。 1.3.2工艺流程 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。 流程说明 本工段以阳泉无烟煤为原料，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。经过过热除尘器和回收余热后进入废热锅炉，产