《化学过程工艺学》Chapter5 气固相体系71.ppt

* * 3.6.4 排放气中的氢回收 （1）中空纤维膜分离膜，普里森(Prism)中空纤维渗透技术 中空纤维膜 聚砜、二甲基乙酰胺为原料加工成外径通常是50～200μm、内径为25～42μm的纤维丝，再涂以高渗透性聚合物，具有选择性渗透特性。H2O、H2、He和CO2渗透较快，与渗透较慢的CH4、N2、Ar、O2和CO达到分离 氨含量要求 200 ml/Nm3 氢回收率 可达95％ 氢气纯度 90%以上 ? * * （2）变压吸附分离 利用沸石或碳分子筛在不同压力下对各气体组分的吸附和解吸。当排放气通过分子筛床层时，除H2以外的其他气体，如N2、CH4、Ar、NH3、CO等都被吸附，而获得纯度高达99．9％的氢气。 * * 3.6.5 氨合成塔的结构特点 内件 由催化剂筐、热交换器、电加热器三个主要部分构成，设保温层，减少向外筒的散热 在500℃工作，只承受环隙气流与内件气流的压差，一般仅1~2MPa，一般用合金钢制作，寿命比外筒短得多 合成塔内件的催化剂床层因换热形式的不同，分为连续换热式、多段间接换热式和多段冷激式三种塔型 外筒 外筒主要承受高压（操作压力与大气压力之差），但不承受高温，可用普通低合金钢或优质低碳钢制成 环隙 * * 5.3.7 合成氨系统的能量消耗及节能 图5-48 凯洛格合成氨基本流程 * * 图5-49 大型合成氨装置余热回收利用示意图 * * 图5-50 日产1200t合成氨装置能量流程图 图5-51 各种原料制氨的能量利用率 * * End Of Chapter 5 均匀转化模型（UCM）、相变模型（PCM）、裂核模型（CCM）、多细颗粒模型（GPM）、整体反应模型等。具体内容可以参见“化学反应器”相关专著。 * 压力影响？ * 温克勒炉的优点是生产能力大、结构简单、可用小颗粒煤、煤气中无焦油等；其缺点是碳转化率低，只能使用高洁性的煤，煤气质量差，带出物多而且设备庞大。本工艺的主要缺点是操作温度和压力偏低造成的，为此发展了高温温克勒（HTW）及灰团聚气化工艺，如 U—Gas气化法和 KRW气化法。 * * * 2.3.3 高温温克勒（HTW）法 图5-23 HTW示范装置 温度 ↑1000 压力 ↑1MPa 锁斗 带出颗粒 循环 C转化率提高 * * 2.3.4 灰团聚流化床煤气化法 P：流化床气化碳转化率低？ 压力 345~2412kPa 温度 955~1095，中心管局部高温，煤灰团聚而不结渣 二段旋风颗粒循环 排出碳转化率 96％以上 碳利用率 90~95% 图5-24 U-GAS型气化炉 * * 2.4 煤的气流床气化 气流床 在高速气流状态下操作的流化床，或快速流化床。 干法 煤粉进料 常压Koppers-Totzek（K-T）法 加压的Shell法、Prenflo法 湿法 煤浆进料 Texaco方法、Destec 法 * * 2.4.1 气流床气化原理 煤部分氧化反应 CmHn＋(m/2)O2 = mCO＋(n/2)H2 CO＋H2O = CO2＋H2 产品气，CO+H2+CO2 煤气组成由水煤气变换反应的平衡组成确定 煤气化 气化剂（O2+H2O）与煤粉并流气化，火焰温度达2000℃，碳及干馏产物瞬间分解烧尽 灰分以熔渣排出 煤粉 70%小于75μm（200mesh） 氧/煤比、水/煤比 * * 2.4.2 干法进料的气流床气化方法 K-T气化炉 炉头，8喷嘴 常压、高温 水封 氧耗高，转化率低 改进：加压 Shell-Koppers法 Shell法 Prenflo法 图5-25 K-T型气化炉及废热回收示意图 * * 压力 2.8MPa 气化温度 1370 图5-26 谢尔气化法的典型流程 * * 2.4.3 湿法进料的气流床气化方法 德士古气化流程 激冷流程，适于制 NH3和 H2 废锅流程，适于城市煤气或联合循环发电 德士古气化 煤经湿磨后制成60％左右水煤浆，用高压煤浆泵送到气化炉 液态排渣，温度须大于煤的灰熔点，灰熔点高于1500℃时，需添加助溶剂 气化压力达到8.0MPa 气化时间约在3～10s之间。氧碳比约在0.9～0.95之间。碳转化率约98％～99％。冷煤气效率为70％左右。 * * 特点 水煤浆进料安全可靠，易在高压下操作； 在高温、高压下气化，碳转化率高达98～99%，原料适应性强，操作弹性大； 环保，还可添加其他有机废水制煤浆，气化炉起焚烧炉的作用。 图5-27 德士古气化法（激冷式）流程 * * 2.5 煤气化联合循环发电（IGCC）的典型流程 IGCC，Integrated Gasification Combined Cycle 煤气化产生的燃料气送入燃气透平发电，透平排出的高温燃烧气由热回收锅炉发生水蒸气，水蒸气