1 绪论 (5)
1.1 煤气化发展史 (5)
1.2 煤气化技术发展趋势 (5)
2 生产方法的选择及论证 (6)
2.1 生产方法的介绍 (6)
2.1.1 固定床气化法 (6)
2.1.2 流化床气化 (6)
2.1.3 气流床气化 (7)
2.1.4 熔浴床气化 (7)
2.2 生产方案的选择及论证 (7)
3 常压固定床间歇气化法 (8)
3.1 半水煤气定义 (8)
3.2 固定床气化法的特点 (8)
3.3 生产半水煤气对原料的选择 (8)
3.4 半水煤气制气原理 (9)
3.5 发生炉内燃料分布情况 (10)
3.6 各主要设备的作用 (10)
3.6.1 煤气发生炉 (10)
3.6.2 燃烧室 (11)
3.6.3 废热锅炉 (12)
3.6.4 洗气箱 (12)
3.6.5洗涤塔 (12)
3.6.6 烟囱 (12)
3.6.7 自动机 (12)
3.7 间歇式制半水煤气的工艺条件 (12)
3.8 生产流程的选择及论证 (13)
3.9 间歇式气化的工作循环 (14)
3.10 间歇式制半水煤气工艺流程 (15)
4 工艺计算 (16)
4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算 (16)
4.2 物料及热量衡算 (17)
4.3制气阶段的计算 (20)
4.3.1 物料衡算 (20)
4.3.2 热量衡算 (22)
4.4 总过程计算 (24)
4.5 配气计算 (26)
4.6 消耗定额 (27)
4.7 吹净时间核算 (27)
4.8 废热锅炉的热量衡算 (28)
4.9 夹套锅炉的物料及热量衡算 (32)
5 设备计算 (33)
5.1 煤气炉指标计算 (33)
5.2 煤气台数的确定 (34)
5.3 空气鼓风机的选型及台数确定 (34)
6 各设备的选型及工艺指标 (35)
6.1 Φ3米U.G.I型煤气发生炉的工艺指标 (35)
6.2 燃料室的工艺指标 (35)
6.3 洗气箱工艺指标 (36)
6.4索尔维式废热锅炉工艺指标 (36)
6.5填料式洗涤塔工艺指标 (37)
6.6 煤气发生炉自动加煤机工艺指标 (37)
6.7 10000m3螺旋式气柜的工艺指标 (38)
6.8 集尘器 (38)
7 车间布置简述 (39)
8 安全技术与节能 (39)
8.1 安全技术 (39)
8.2 节能 (40)
9.1 人员工资 (41)
9.2 总投资计算 (41)
9.3 成本计算 (43)
参考文献 (44)
致谢 (45)
年产10万吨合成氨造气工段工艺设计
化学工程与工艺指导老师：
摘要本设计时年产能力为10万吨合成氨造气工段（合成氨所需原料气---半水煤气）的初步工艺设计。本设计采用常压固定床间歇制气法。根据株化集团合成氨厂现场实习及有关文献资料，完成物料、热量的计算。此设计配有设计说明书一份，图纸三张。
说明书内容：1.煤造气的发展及发展趋势；2.造气工段的生产原理，流程选择及生产方法的论证与选择；3.物料衡算、热量衡算；4.主要设备的计算及选型；5.安全技术及节能；6.技术经济.
三张图纸：1.带控制点的物料流程图；2.设备平面布置图；3.发生炉工艺装配图。
关键词：合成；氨；半水煤气；工艺；设计
The Design of Producing Coal Gas about Manufacturing Synthesis of Ammonia 100000T/a Chemical engineering and techniques Chen Chao Guide Teacher Liu Hexiu
Abstract：This design is a primary design about the synthesis of ammonia 100000T/year techniques accidence contrive. The design owns the process of producing semi-water gas. The design completed the calculation of material and heat quantity according to relevant date. During the design period an instruction and four serials of diagram have been worked out.
The instruction includes: 1. The development history of producing coal gas and the developing trend.
2. The production way of producing semi-water gas、demonstrating and the choosing ,factory chamber plan.
3. The calculation of material and the calculation of heat quantity.
4. The designing and technological calculation about the main equipments.
5. Safety and saving energy.
6. Economic estimate.
Four serious of diagram includes:
1. 100000T/Y ammonia process technique flow heat with controlled point.
2. The factory chamber plan diagram.
3. The factory spare picture.
4. The main equipment installing picture.
Key words: synthesis; ammonia、semi-water gas、technology design.
前言
本设计说明书是年产10万吨合成氨厂造气工段的初步设计。
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C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。目前还在建设采用各种煤气化技术的工业化装置。煤气化在各方面的应用都依赖于煤气化技术的发展，这主要因为煤气化环节往往在总投资及生产成本中占相当大的比重。
我国合成氨工业原料路线是煤汽油并举，以煤为主。合成产量60%以上是以煤为原料，全国现有1000多家大中小型以煤为原料的合成氨厂。随着油价的不断上涨，今后将停止以油为原料的新设备建设，并要求进行以煤代油的技术改造。
本说明书是在工艺和设备计算的基础上加以工艺论证及选择而编制的。主要内容包括：绪论、设计任务及要求、生产方案，生产流程的选择及论证、制气生产原理、工艺指标、设备计算及选型、设备投资及成本估算。此外，随书附有煤气发生炉装配图、造气工段带控制点工艺流程图、造气工段平面及立面布置图。
1 绪论
1.1 煤气化发展史
煤炭气化，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3部分。煤炭气化时所得的可燃气体称气化煤气。气化煤气可用于城市煤气、工业燃气和化工原料气及联合循环发电等。
煤炭气化至今已有150多年的历史。19世纪50年代第一台阶梯式炉篦的西门子煤气化发生炉正式诞生，20世纪20年代研制成功沸腾床气化炉（1926年温克勒气化炉），30年代出现了加压气化技术，50年代出现了气流夹带床粉煤气化技术。50年代后期，由于石油、天然气工业的兴起，煤制气技术的开发研究工作受到冲击。70年代初，世界范围内发生了“石油危机”，一些工业发达国家又重新重视煤炭转化技术，各种新型的气化方法和气化炉型应运而生。其种类繁多，方式各异。
现今，煤气化所制得煤气，主要用于如下几方面：（1）生产燃料煤气：（2）生产合成气：（3）生产还原气或氢：（4）联合循环发电。
1.2 煤气化技术发展趋势
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：
（2）使用氧气为气化剂，提高煤气化炉的操作温度：
（3）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；
（4）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；
（5）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。
2 生产方法的选择及论证
2.1 生产方法的介绍：
煤气化犯法按不同的分类有多种，分叙如下：
1.按制取煤气的热值分类为（1）制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347kJ/m3；（2）制取中热值煤气方法，煤气热值16747~334948347kJ/m3；（3）制取高热值煤气方法，煤气热值高于334948347kJ/m3。
2.按供热方式分类，气化过程的供热方式有（1）部分气化方法；（2）间接供热；（3）由平行进行的反应器直接供热；（4）热载体供热。
3.按反应器的形式分类，气化方法有（1）移动床（固定床）；（2）流化床；（3）气流床；（4）熔融床。
本设计按反应器的分类方法来分别简要介绍各种方法。
2.1.1 固定床气化法煤的固定床气化是以块煤为原料。煤由气化炉顶部间歇加入，气化剂由炉底送入，气化剂与煤逆流接触，气化过程进行得很完全，灰渣中残碳少，产物气体的显热中的相当部分供给煤气化前的干燥和干馏，煤气出口温度低，而且灰渣的显热又预热了入炉的气化剂，因此气化剂效率高。这是一种理想的完全气化方式。
（1）固定床常压气化
此方法比较简单，但对煤的类型有一定要求，即要求用块煤，低灰熔点的煤难以使用常压方法用空气或空气-水蒸汽作为气化剂，制得低热值煤气。
（2）固定床加压气化
固定床加压气化最成熟的炉型是鲁奇炉。它和常压移动床一样，也是自热式逆流反应床。所不同的是采用氧气-水蒸汽或空气-水蒸汽为气化剂，在2.0-3.0Mpa和900~1100℃的湿度条件下连续气化方法。
2.1.2 流化床气化流化床气化又称沸腾床气化，它是以小颗粒煤为原料，将气化剂（蒸汽和富氧或氧气）送入炉内，是煤颗粒的炉内呈沸腾状态进行气化反应。它是一种介于逆流操作和顺流操作这两种情况之间的操作。
（1）温克勒法
温克勒法是最早开发的流化方法，在常压下，把煤粒度为0-8mm的褐煤、弱粘结性烟煤或焦碳经给煤机加入到气化炉内。在炉底部通入空气或氧气作介质，没与经过预热的气化剂发生反应。
（2）高温温克勒法
将含水分85~12%的褐煤输入到充压至0.98Mpa的密闭料锁系统后，经给煤机加入气化炉内。白云石、石灰石或石灰经给料机输入炉内。没与白云石类添加物在炉内与经过预热的气化剂（氧气/蒸汽或空气/蒸汽）发生气化反应。粗煤气由气化炉上方逸出进入第一旋风分离器，在此分离出的较粗颗粒、灰粒循环返回气化炉。粗煤气再进入第二旋风分离器，在此分离出的细颗粒通过密闭的灰锁系统将灰渣排出，除去煤尘。煤气经废热锅炉生产水蒸气以回收余热，然后经水洗塔进一步冷却和除
（3）灰团聚气化法
它是在流化床中导入氧化性高速气流，使煤灰在软化而未熔融的状态下在锥形床层中相互熔聚而粘结成含碳量低的球状灰渣，有选择性地排出炉内。它与固态排渣相比，降低了灰渣的碳损失。
（4）加氢气化法
所谓的流化床气化就是煤气化过程中汽化剂（蒸汽和氧）将煤或煤浆带入气化炉进行气的方
2.1.3 气流床气化所谓加氢气化就是在煤气化过程中直接用氢或富含H2的气体作为气化剂，生成富含CH4的煤气化方法，其总反应方程式可表示为：煤＋H2→CH4＋焦
（1）K—T法
此法是最早工业化的气流床气化方法，它采用干法进料技术，因在常压下操作，存在问题较多。它是1948年德国海因里希-柯柏斯和托切克博士提出的一种气流床气化粉煤的方法。
（2）德士平古法
它是一种湿法（水煤浆）进料的加压气化工艺。气化炉是由美国德平古石油公司所属德平古开发公司开发的气流床气化炉。
2.1.4 熔浴床气化50年代熔浴床煤气气化方法开始得到开发。熔浴床有熔渣床、熔盐床和熔铁床3类。下面分别介绍这3类床的某些制气方法。
（1）罗米方法
此法为常压粉煤熔渣浴气法，此法有单简式和双简式两种炉型。此方法的特点是：（1）适用于各种固体或液体燃料；（2）气体温度高；（3）气体强度高。
（2）觊洛格法
此法为—加压熔浴气化法。它是在熔融的N a2CO2盐浴内进行，熔融的N a2CO2对煤与蒸汽的反应具有强烈的催化作用，在较低温度下就可获得很快的反应速度。此法目前尚处于开发研究阶段，实验能否成功，关键在于气化炉。
（3）ATGAS熔铁床气化法
ATGAS法的实质是把煤粉与石灰石、蒸汽氧（或空气）一起吹到熔铁内，使煤的挥发份逸出，残留的碳溶解在熔铁中被气化。此法效率高，有害物质少，气化反应在常压下进行。煤种适用范围广，且气化炉结构简单。因此，此工艺被认为有可能放大到工业化生产。
2.2 生产方案的选择及论证
与固定床气化相比其它气化方法的优点是：（1）气化能力大；（2）气化用煤广；（3）生产灵活性强，开停车容易；（4）碳转化率高；（5）环境污染小。但是如果采用这些方法不但其主体设备及相关必要设备的投资就将大大增加而且能耗也将大大增大。这对我国氨需求量大而技术又相对落后而且资金短缺这一基本国情是不相符的。所以，虽然固定床其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。根据我国基本国庆及当地情况本设计采用常压固定床间歇气化法。
3 常压固定床间歇气化法
3.1 半水煤气定义
半水煤气是以水蒸气为主加入适量的空气为气化剂与赤热的炭反应，所生成的煤气称为半水煤气，它是合成氨的原料气，其成分中CO2+H2一般在68%左右。用于合成氨的半水煤气要求氢氮比为3：1。
3.2 固定床气化法的特点
固定床气化法其煤气发生炉的排渣和加料不是连续的，而是间断的排渣和加料，其致密的煤层在气化过程中是静止不动的，随着气化反应的进行，以温度化分的各区域将逐渐上移，必须经过间歇排渣和加炭后各区域才恢复到原来的位置。
3.3 生产半水煤气对原料的选择
间歇法生产半水煤气对原料的要求：
（1）对水分的要求
燃料中水分含量过高，会影响煤气发生炉的气化效率，在气化过程中因水分蒸发吸热造成炉温下降使燃料消耗增加，炉子操作条件恶化，影响水煤气产量和质量。因此，要求入炉煤的水分含量小于3～5%。
（2）对挥发份的要求
燃料中如果挥发份含量高，则由于甲烷和焦油的含水两增加而不仅会增加动力燃料消耗，而且降低炉子的制气能力影响氨的产量。因此，要求燃料中挥发份较低为宜。
（3）对灰份的要求
煤中含灰分其主要成份为二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁等无机物质。这些物质的含量对灰份有决定性影响。灰份高的燃料，不仅增加运输费用，而且使气化条件变得复杂，所以要求燃料中灰份较低为宜。
（4）对硫份的要求
煤中的硫份在气化过程中转化为含硫气体，不仅对设备和系统管道有腐蚀作用，而且会使催化剂中毒。在合成氨生产系统中，根据流程特点，对含硫量有一定的要求，并应在净化过程中将其除去。
（5）对化学活性的要求
化学活性高的燃料，有利于气体物质和气化率的提高。至于对气化效率的影响，则因所选用的煤气发生炉炉型不同而有所差异。
（6）对机械强度的要求
机械强度高，以免燃料在炉内或上料过程中受碰撞和挤压而发生碎裂，机械强度低会使炉内阻力和气体带出物增加，气化能力下降，消耗增高。
（7）对热稳定性要求
热稳定性是指燃料在受高温后粉碎的程度。热稳定性差的燃料，不仅增加炭阻力和气体带出物，而且会堵塞炉膛和系统管道，增加动力消耗，影响制气产量。
（8）对粘结性的要求
粘结性是煤在高温下干馏粘结的性能，粘结性较强的原料煤，气化过程中煤相互粘结后生成焦，破坏燃料的透气性，妨碍气化剂的均匀分布，影响气体成分和制气产量。所以要求煤的粘结性较低为宜。
（9）对燃料粒度的要求
合成氨原料煤首先对煤种要求是无烟煤，其次对粒度则要求采用块煤和粉煤的成型，特别以23~50mm的粒度最好。
总之，对间歇式生产水煤气，若要使生产取得良好的气化指标，应采用热稳定性好、机械强度高、不粘结、粒度均匀、水分较少、灰分和挥发分不高，灰分熔点较高的原料，本设计采用无烟块煤。
3.4 半水煤气制气原理
固体燃料的气化过程实际上主要是碳与氧的反应和碳与蒸汽的反应，这两个反应称为固体燃料的气化反应。
表1 以空气为气化剂主要反应方程
序号反应方程式
1 C＋O2（3.76N2）=CO2（+3.76N2）
2 C＋O=2（3.76N2）=2CO（+3.76N2）
3 C＋CO2（3.76N2）=2CO（+3.76N=2）
4 2C＋3.76N2＋O2＋3.76N2=CO2＋7.52N2
表2 以水蒸汽为气化剂主要反应方程式
序号反应方程式
1 C＋H2O（汽）=CO＋H2
2 C＋2H2O（汽）=CO2＋2H2
3 CO＋2H2O（汽）=CO2＋H2
4 2H2＋O2=2H2O（汽）
5 C＋H2=CH4
6 CO＋3H2=CH4＋H2O
7 CO2＋4H2=CH4＋2H2O（汽）
在气化炉燃烧层中，炭与空气几水蒸汽的混合物相互作用时的产物称为半水煤气，其化学反应按下列方程式进行：2C＋O2＋3.76N2=2CO2＋3.76N2
C＋H2O（汽）=CO＋H2
这种煤气的组成由上列两反应的热平衡条件决定。由于半水煤气是生产合成氨的原料气，因此，要求入炉蒸汽与空气（习惯上称为氮空气）比例恰当以满足半水煤气中（CO＋H2）：N2=3要求，但是在实际生产中要求半水煤气（CO＋H2）：N2≧3.2。
3.5 发生炉内燃料分布情况
图1燃料层分区示意图
（3）还原层 气化剂从下面进入碳层氧化区中已含有各种气体成分，而在还原层里，主要进行CO 的还原反应。
（4）氧化层 在这里层中，从下面来的空气与弹反应，生成碳的氧化物，因为氧化速度较快，故其厚度比还原层薄如用水蒸汽作气化剂时，在该层中还进行碳与水蒸汽的氧化反应。一般将还原层和氧化层通称之为气化区。
（5）灰渣层 氧化层下面就是灰渣层，没有化学反应发生，起作用是能分布热空气和保护炉。 必须指出，各层之间并没有严格的界限，即没有明显的分层，各层高度随燃料的种类性质和气化条件不同而异。见表3
3.6 各主要设备的作用
3.6.1 煤气发生炉 在间歇法工艺中，用于生产半水煤气的发生炉主要为UGI 水煤气炉。我自行设计和制造了炉径为Φ1500，Φ2260，Φ3000
，Φ3600。等一系列半水煤气炉，他们的结构与UGI 半水煤气炉基本相同。
水煤气发生炉的结构大致分为五个部分，起各部分的作用分叙如下： （1）炉体
炉壳由钢板焊制，上部衬有耐火砖和保温砖硅藻砖，使炉壳免受高温的损害。外面包有石棉制品隔热保温衬铸刚护圈，内部衬有耐火砖和隔热层。
（2）夹套锅炉
夹套锅炉传热面积约为19m 2。外壁包有石棉制品隔热保温层，防止热量损失，夹套锅炉的作用主要是降低氧化层温度，以防止熔渣粘壁并副产蒸汽，夹套锅炉两侧设有探火孔，用于测量火层，了解火层分布和温度情况上部装有液位计，水位自动调节器和安全阀等附件。
（3）底盘
底盘和炉壳通过大法兰连成一体，用紫铜薄板包石棉布填料密封。底盘底部有气体中心管与吹风
和下吹管线呈倒Y 型连接，中心管下部装有通风阀和清理门。底盘两侧有灰斗，底盘上没有溢流排污管和水封桶，可以排泄冷凝水和油污，并防止气体外透，起安全作用。
（4）机械除灰装置
包括能够转动的灰盘和炉条及固定不动的会犁。灰犁固定在出灰口上，利用它与旋转灰盘之间的相对运动，以减弱机械磨损。
（5）传动装置
机械除灰装置的旋转是由电机提供动力。通过减速箱蜗杆、蜗轮来完成的。传动装置附有注油器，以减弱机械磨损。
表3 发生炉内情况
3.6.2 燃烧室 燃烧室的上部都呈锥行，中部为柱体，内衬有耐火砖及蓄热用的格子砖。燃烧室的作用：
（1）向吹风气添加二次空气，使其中的CO 等可燃物在其中燃烧，所生成的热量被积蓄在格子砖内。
（2）利用所蓄积的热量，预热下吹蒸汽和加氮空气，提高 气体的入炉温度，提高分解率。 （3）除去煤气中的细灰，以减少对废热锅炉的损害。
气体从下部入口切线方向进室，避免直接冲撞室壁，以减少对耐火砖的磨损，并使气体在室内分
区域
区域名称用途及进行的过程
化学反应 Ⅰ
灰渣层
分配气化剂，防止炉蓖受高温的影响，在本
区域中，借灰渣预热气化剂。
最终反应：
C ＋O 2＋3.76N 2=CO 2＋3.76N 2 2C ＋O 2＋3.76N 2=2CO ＋3.76N 2
Ⅱ
氧化层（燃
烧层）
碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳及一氧
化碳并放出热量。
CO 2＋C=2CO H 2O ＋C=CO ＋H 2 2H 2O ＋C=CO 2＋2H 2
Ⅲ
还原区
二氧化碳还原成一氧化碳或水蒸气分解为
氢，燃料依靠热的气体而被预热。
Ⅳ
干馏区
燃料依靠热气体换热进行分解，并析出下列物质：1水分；2醋酸、甲醇、甲醛及苯酚；
3树脂；4气体（CO 、CO 2、H 2S 、CH 4、C 2H 4、
氨氮和氢）。
Ⅴ
干燥区
依靠气体的显热来蒸发燃料中的水分
Ⅵ
自由空间
起聚积煤气的作用。
有时，煤气中部分一氧化碳与蒸汽
进行反应： H 2O ＋CO=CO 2＋H 2
布均匀。燃烧室的顶盖起着泄压作用，当系统发生爆炸时，爆炸压力超过盖子弹簧的作用力，盖子张开，降低压力，避免设备损坏。
3.6.3 废热锅炉废热锅炉主要用于回收吹风气和上行半水煤气的显热，生产0.49-1。18Mpa的蒸汽，为制气和其他用途提供一部分蒸汽来源。
煤气生产中常用火管立式废热锅炉，炉体为一直立的圆筒，用钢板焊接，两头装有钢板封头，内部装有若干根无缝钢管。高温气从上而下与管间的水进行逆流热交换，汽水混合物从上循环管进入气包产生蒸汽。分离下来的水及向气泡补充的新鲜水（软水）由下循环流入废热锅炉下部管间。进炉气体一般为500~700℃出炉后可降至200℃左右。
由于废热锅炉上部装有气泡，为保持炉体重心达到平衡，避免基础受力不均而下陷，故安装时，锅炉炉体倾斜7°，用以促进对流，使热交换效率提高。
3.6.4 洗气箱洗气箱的作用是防止水封以后的煤气倒回煤气炉和空气发生爆炸，并兼冷却除尘的作用。
洗气箱的外行是一个具有圆筒行容器。半水煤气进口管浸入水面以下75~125mm，水至箱顶加入，不断地从锥体部分的溢流管溢出。以保持一定的水面，起到安全水封的作用。它是煤气炉系统确保安全生产不可缺少的设备。
进洗气箱的煤气温度约200℃，出气温度为70℃左右，洗气箱的冷却水用量大，其冷却作用主要靠水的蒸发，煤气主要因失去显热而降温。出洗气箱的煤气已被饱和。
3.6.5洗涤塔洗涤塔的作用是冷却（降温），冷凝（蒸汽）和除尘，它可采用喷塔，也可采用填料塔，其外形一般为柱形。煤气由下部入塔，由上部出塔。由于进塔煤气被水汽饱和。所以，如想继续降温，必须使煤气中的水汽冷凝，由于冷凝热大，故必须用大量的水喷淋，使煤气继续冷却。
3.6.6 烟囱烟囱也是煤气生产中不可缺少的设备，其主要作用是排放废气，另还兼有封和除尘的作用。
3.6.7 自动机自动机的作用在于通过自动机的程序控制，使水煤气的生产操作基本实现自动化。
自动机把高压水按时送到煤气炉各系统各个自动液压阀门，是阀门按照工艺循环的要求准时准备启动，准确控制和调节，保证生产稳定和安全。
3.7 间歇式制半水煤气的工艺条件
选择生产工艺条件时，要求气化效率高，炉子生产强度大，煤气质量好，气化效率指制得半水煤气所具有的热值与制气投入的热量之比。投入的热量包括气化所消耗的燃料热值和气化剂带入的热量（后者主要指蒸汽的潜热）。他是用来表示气化过程中的热能利用率。气化效率高，燃料利用率高，生产成本低。气化效率用X表示：
X=Q半/(Q燃＋Q蒸)×100%
式中：Q半----------半水煤气的热值
Q燃-------------------消耗燃料的热值
Q蒸-------------------消耗蒸汽的热值
生产强度是指每平方米炉膛截面在每小时生产的煤气量，以没标准状态下的立方米表示。煤气质量则根据生产要求以热值或以指定成分要求来衡量。为了保存以上的要求，气化过程的工艺条件有：
3.7.1 温度反应温度沿着燃料层高度而变化，其中氧化层温度最高。操作温度一般主要是指氧化层的温度，简称炉温。炉温高，反应速度快，蒸汽分解率高，煤气产量高，质量好。但炉温高，吹风气中一氧化碳含量高，燃烧发热少，热损失大。此外，炉温还受燃料及灰渣熔点的限制，高温熔融将造成炉内结疤。故炉温通常应比灰熔点低50℃左右，工业上采用炉温范围1000~1200℃。
3.7.2 吹风速度提高炉温的主要手段是增加吹风速度和延长吹风时间。后者使制气时间缩短，不利于提高产量，而前者对制气时间无影响，通过提高吹风速度，迅速提高炉温，缩短二氧化碳在还原层的停留时间。以降低吹风气中的一氧化碳含量，减少热损失。吹风速度以下不使炭层出现风洞为限。
3.7.3 蒸汽用量蒸汽用量是改善煤气产量与质量的重要手段之一。蒸汽流量越大，制气时间愈长，则煤气产量愈大。但要受到燃料活性、炉温和热平衡的限制。当燃料活性好。炉温高时，加大蒸汽流量可加快气化反应，煤气产率和质量也得到提高。但同时因燃料层温下降快而应缩短吹入蒸汽的时间。但燃料活性较低时，宜采用较小的蒸汽流量和较长的送入时间。
3.7.4 燃料层高度在制气阶段，较高的燃料层将使水蒸汽停留时间加长，而且燃料层温度较为稳定，有利于提高蒸汽分解率，但在吹风阶段，由于空气与燃料接触时间家长，吹风气中CO含量增加，更重要的是，过高的燃料层由于阻力增加，使输送空气的动力消耗增加。根据实践经验，对粒度较大、热稳定性较好的燃料，可采用较高的燃料层，但对颗粒小或热稳定性差的燃料，则燃料层不宜过高。
3.7.5 循环时间制气过程一个循环时间包括五个阶段时间，各阶段的时间分配要根据燃料性质，气化剂配分比和煤气组成的要求而定，一个循环时间短时，炉温的波动小，煤气产量和质量也较稳定，故循环时间不宜长，但气化活化较低的燃料时，因反应速度慢，应采用较长的循环时间。
3.7.6 气体成分主要调节半水煤气中（H2+CO）与N2比值。方法是改变加氮气，或改变空气吹净时间。在生产中还应经常注意保持半水煤气中低的氧含量（≤0.5%），否则将引起后序工段的困难，氧含量过高还有爆炸的危险。
3.8 生产流程的选择及论证
根据水煤气生产工艺流程中废热利用的程度，可分为五类：
1.不回收废热的流程：
吹风直接放空，上下行煤气直接进入冷却净化系统，故其热效率差。一般为小型水煤气站采
2.只利用吹气特点持有热的流程：
该流程在吹风阶段，将吹风气通过燃烧室，同时向燃烧室内送入二次空气，合使吹风气中的在燃烧室中燃烧，蓄热，高温燃烧后废热锅炉的收热量后放空。上行、下行煤气直接进入冷却净化系统，不进行热量回收。
3.利用吹气持有热和上行煤气显热的流程
这是我国目前广泛使用的一类流程，它可使大部分的废热得以回收利用。此流程适用于炉径大于2740mm。
4.完全利用吹风气所持有热及上、下行煤气显热的流程
该流程与流程（3）的差别仅在于下行煤气的显热亦于回收，废热的回收利用程度最高，废热锅炉的温度波动较小，蒸发量也较稳定。
5.增热水煤气流程
在水煤气生产中，用油裂解来提高煤气热值的方法称为增热，它的热值高达16.7到18.8MJ/m3。但CO含量高达30%以上，故它不宜单独作为城市煤气，但可作为城市煤气的补充气源以备调峰之用。
综上所述，以（2）和（3）两种流程为最佳，流程（4）效率高于（3）、（4）中由于加了回收下行煤气显热，使得阀门和管道增多，操作变得复杂，投资增加，且由于煤气温度不高于200℃，从经济效益上考虑，流程（3）比流程（4）更为实用，本设计采用流程（3）。
3.9 间歇式气化的工作循环
常压固定床法制半水煤气其工艺流程气化过程按5个阶段分别叙述如下：
（1）吹风阶段来自鼓风机的加压空气送入煤气发生炉底部，经与燃料层燃烧放出大量的热量储存于炭层内，生成吹风气由炉顶出，经旋风除尘器除去灰尘后，进入废热锅炉的管间的水换热，水受热蒸汽产生的低压蒸汽经气包蒸汽管道可供本炉制气用。吹风气被冷却降温后出废热锅炉，由烟囱放空。
（2）上吹制气阶段蒸汽与加氮空气一起自炉底送入，经与灼热的燃烧层反应后，气体层上移，炉温下降，生成半水煤气由炉顶引出除去带出灰尘。进入废热锅炉回收气体中的显热后进入洗气箱至洗气塔洗净和冷却至常温由洗气塔上部引出送出气柜。
（3）下吹制气阶段蒸汽自炉顶送入，经灼热的气化层反应，气化层下移，炉温继续下降，生成的水煤气由炉底引出，因下行煤气通过灰渣层降低温度，不再进入废热锅炉直接进入洗气箱、洗气塔洗净降温，由塔顶引出至气柜。
（4）二次吹气阶段基本同一次上吹制气阶段，但不加入氮空气，其目的在于置换下部及管道中残存的煤气，防止爆炸现象。
（5）吹净阶段其工艺流程同上吹制气阶段，但不用蒸汽而改用空气，以回收系统中的煤气至气柜。
以上5个阶段的工作循环，由液压或气压两种形式自动机控制，目前正在发展成微型程序制代替自动机控制。
间歇式制气工作循环各阶段气体的流向如图所示。阀门开闭情况见表4
图2 间歇制半水煤气各阶段气体流向图
表4 各阶段阀门开启情况
阀门开闭情况
阶段
1 2 3 4 5 6 7
吹风O X X O O X X
一次上吹X O X O X O X 下吹X X O X X O O
二次上吹X O X O X O X
空气吹净O X X O X O X
注：O---阀门开启：X------阀门关闭
3.10 间歇式制半水煤气工艺流程
如附图1所示，固体燃料由加料机从炉顶间歇加入炉内，吹风时，空气鼓风机自下而上通过燃料层，吹风气经燃烧室及废热量后由烟囱放空。燃烧室中加入二次空气，将吹风气中的可燃气体燃烧，使室内的格子蓄热砖温度升高。燃烧室盖子具有安全阀作用，当系统发生爆炸时可泄压，以减轻设备的破坏。蒸汽上吹制气时，煤气经燃烧室及废热锅炉回收余热后，再经洗气箱及洗涤塔进入气柜。下吹制气时，蒸汽从燃烧室顶部进入，经预热后自上而下流经燃料层。由于煤气温度较低，可直接由洗气箱经洗涤塔进入气柜。二次上吹时，气体流向与上吹相同。空气吹净时，气体经燃烧室、废热锅炉、
洗气箱和洗涤塔进入气柜，此时燃烧室不必加入二次空气，在上、下吹制气时，如配入加氮空气，则其送入时间应稍迟于水蒸汽的送入，并在蒸汽停送之前切断，以避免空气与煤气相遇而发生爆炸。燃料气化后，灰渣经旋转炉蓖由刮刀刮入灰箱，定期排出炉外。
附图2 年产10万吨合成氨厂制半水煤气的带控制点的工艺流程
4 工艺计算
4.1 煤气发生炉（含燃烧室）的物料及热量衡算
方法：实际数据计算法
实际计算法是以实测煤气组成为依据的计算法，采用此法计算时，首先将气化煤进行试烧，以得到准确的煤气组成分析数据。
已知条件的确定:
表5 入炉煤组成，重量%
C H O N S A W 合计
78.13 1.32 0.43 0.77 0.51 13.24 5.6 100
燃烧热值28476kJ/㎏
1.吹风气组成，体积%
表6 吹风气组成，体积%
CO2O2CO H2CH4N2合计H2S
16.55 0.35 6.56 3.34 0.76 72.45 100 0.85g/Nm3
2.半水煤气真正组成，体积%
表7 半水煤气组成，体积%
CO2 O2 CO H2CH4 N2合计H2S
7.5 0.20 32.10 44 0.54 16.66 100 1.45g/Nm3
3.各物料进出炉的温度
空气25℃;相对湿度80%，空气含水汽量0.0213kg（水汽）/kg（干汽）；
吹风气，上行煤气流600℃；下吹煤气200℃；灰渣200℃；
上行蒸汽120℃；饱和蒸汽的焓2730kJ/kg；
下吹蒸汽550℃；过热蒸汽的焓3595kJ/kg；
3.生产循环时间%，时间（S）
表8 生产循环时间
吹风上吹下吹二次上吹吹净合计
26 26 36 8 4 100
46.8s 46.8s 64.8s 14.4s 7.2s 180s
5.计算基准：100kg入炉燃料
6.带出物数量及其组分
带出物数量：2kg绝对干料
带出物组分及各组分重量
表9 带出物数量及其组分
元素组成，重量% 各组分重量，kg
C 82.5. 2×0.8250=1.65
H 1.66 2×0.0166=0.03
O 0.47 2×0.0047=0.01
N 0.80 2×0.008=0.02
S 0.57 2×0.0057=0.01
灰分14.00 2×0.14=0.28
合计100 2 带出物热值30030kJ/㎏摘自钟蕴英、关梦嫔、崔开仁、王惠中编.煤化学.
7.灰渣组成及其各组分重量
灰渣组成。重量%
C S 灰分合计
14.60 0.3 85.2 100
灰渣重量（按灰分平衡计算），kg
（13.24-0.28）÷0.852=15.2
灰渣各组分重量，kg
C 15.2×0.146=2.2
S 15.2×0.003=0.05
灰分15.2×0.852=12.95
合计：15.2
8.燃料气化后转入煤气中的元素量，kg
C 78.13－（1.65＋2.20）=74.28
H 1.32＋（5.6×2）/18－0.03=1.91
O 0.43＋（5.6×16）/18－0.01=5.40
N 0.77－0.02=0.75
S 0.51－（0.01＋0.05）=0.45
合计：82.8
计算误差==[100－（82.8＋15.2＋2）]/100×100%=0%
4.2 物料及热量衡算
吹风阶段的计算：（物料衡算）1. 每Nm3吹风气中含有的元素量，kg
C [12×（0.1655＋0.0656＋0.0076）]/22.4=0.128
H [2×（0.0334＋0.0076×2）]/22.4＋0.00085×2/34=0.00438
O [32×（0.0035＋0.1655＋0.0656×0.5）]/22.4=0.288
N 28/22.4×0.7245=0.906
S 0.00085×32/34=0.0008
2. 由碳平衡计算吹风气量：74.28/0.128=580Nm3
3. 由氮平衡计算空气用量：[580×0.906－（0.77－0.02）]/（0.79×28/22.4）=530m3
空气带入水汽量：530×1.293×0.0213=14.6（1.293为空气密度）
4. 氢平衡（以千克计）
进项：a。燃料带入氢量：1.91
b．空气中水蒸汽带入氢量：14.6×2/18=1.62
合计：3.53
出项：
a.吹风气中含氢量：580×0.00438=2.54
b.吹风气中水汽含量：3.53－2.54=0.99
合计：3.53
吹风气中水汽含量：0.99×18/2=8.91
每标准m3吹风气中水汽含量：8.91/580=0.0154
5．氧平衡（以kg计）
进项：
a.燃料带入氧量；空气中氧量：5.40
b.空气中含氧量：530×0.21×32/22.4=159
c.空气中水汽含氧量：14.6×16/18=12.98
d.合计：177.38
出项：
a.吹风气中氧量：580×0.288=167.04
b.吹风气中水汽含氧量：8.91×16/18=7.92
c.合计：174.96
误差：（177.38－174.96）/177.38×100%=1.36%
6．硫平衡（以kg计）
进项：燃料带入硫量：0.45
出项：吹风气中含硫量：580×0.0008=0.46
误差：（0.45－0.46）/0.45×100%=2.2%
热量衡算： 1. 进项（以kJ计）
（1）燃料热值：100×28476=2847600
（2）燃料显热：100×25×1.05=2625（1.05为燃料的比热）摘自郭树才编.煤化工工艺学.
（3）干空气显热：530×25×1.30=17225（1.30为空气的比热）
（4）空气中水汽的焓：14.6×2562.84=37418
合计：2904868
2. 出项（以kJ计）
（1）吹风气热值：580×1180.78=684852
1 m3吹风气热值为：12810×0.0334＋12684×0.0656＋39984×0.0076=1180.78
（2）干吹风气显热：580×1.408×600=489984
0.1655×2.066＋0.0035×1.420＋0.0656×1.360＋0.0334×1.302＋0.0076×2.255＋0.7245×1.352
=1.408kJ/ m3℃
（3）吹风气中水汽的焓：8.91×3696=32931（32931为600℃时过热蒸汽的焓）
（4）带出物热值：30030×2=60060
28164.6/（1－0.056）=29835.38
（5）带出物显热：2×1.05×600=1260（1.05为燃料的比热）摘自《煤化学》钟蕴英、关梦嫔、崔开仁、王惠中编
（6）灰渣中可燃物热值：34020×220＋10500×0.05=75369
（34020，10500分别为碳和硫的发热值）
（7）灰渣显热：15.2×0.94×200=2858 （0.94为灰渣的比热）
（8）热损失（取燃料发热量的8%）
2847600×0.08=227808
（1）～（8）合计：1575121
（9）积蓄在煤层中的热量：2904868－1575121=1329747
3．吹风效率：1329747/2847600×100%=46.6%
4.热量平衡表：
表10热量平衡表（kJ）
进项出项
燃料热值2847600 吹风气热值684852
燃料显热2625 干吹风气显热489984
干空气显热17225 吹风气中水汽的焓32931 空气中水汽的焓37418 带出物热值60060
带出物显热12600
灰渣中可燃物热值75369
灰渣显热2858
热损失227808
积蓄在煤层中的热量132974 合计2904868 合计2904868
4.3制气阶段的计算（以100kg入炉燃料为基准）
4.3.1 物料衡算 1.每Nm3半水煤气中含有的元素量，kg
C=12/22.4×（0.075＋0.321＋0.0054）=0.215
H=2/22.4×（0.43＋2×0.005）＋2/34×0.00145=0.0390
O=32/22.4×（0.002＋0.075＋0.321×0.5）=0.340
N=28/22.4×0.1666=0.2083
S=32/34×0.00145=0.00136
2.由碳平衡计算半水煤气产量：
74.28/0.215=344N m3
3.由氮平衡计算氮空气用量：
（344×0.2083－0.75）/（0.79×28/22.4）=72N m3
氮空气中含水汽量：
72×1.293×0.0213=1.982
4.氢平衡
已知和假设数据
上行半水煤气产量为XNm3
上行半水煤气中含水蒸汽量为0.25kg/N m3
上、下吹蒸汽用量相等各为Wkg
下行半水煤气产量为（344－X）Nm3
下行半水煤气中含水蒸汽量为0.42kg/ Nm3
为方便计算，假设上、下吹气体成分相同，上、下吹氮空气作为均匀加入计。上行制气阶段氢平衡（以kg计）
天然气制甲醇工艺技术总结 中化二建集团有限公司王瑞军 工程名 称：内蒙古天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目 工程地点：内蒙古呼和浩特巾 开工日期：2004年5月 竣工日期：2005年11月 投资金 额： 约6亿元人民币 1甲醇装置简介 1.1内蒙古天野化工集团为调整产品结构，开拓碳一化工领域产品，增强企业参与市场的竞争能力，解决企业生存发展问题，以天然气取代重油为原料，采用非催化部分氧化技术对现有的30万吨/年合成氨生产装置进行技术改造，同时增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置。 1.2 本项目由中国五环科技有限公司设计，中化二建集团有限公司承建。所采用的技术均为国产。所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外，其余均为国产。设计日产甲醇667吨，日耗天然气608500立方米。装置采用：变频电机驱动离心式天然气压缩、 2.5MPa 补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、8.0MPa林达均温合成塔、三塔 精馏、普里森膜分离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺。另外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机。 2甲醇装置工艺特点 2.1 天然气压缩工序 天然气压缩工序是将1.25MPa( A)天然气压缩至蒸汽转化要求的压力2.85MPa(A)。天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产的电机驱动的离心式压缩机组?离心压缩机的显著 特点是单机打气量大。运转平稳无脉冲、维修少、无需备用，与蒸汽透平驱动相比投资少，占地面积较小。 2.2 天然气转化工序 2.2.1天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反应生产甲醇合成需要的合成气。天然气转化工序只设一段转化炉，转化炉采用顶烧方箱炉，对流段为水平布置，水碳比为 3.2, 转化炉出口转化气温度855E，压力2.19MPa,甲烷含量约2.5% (干基)。 2.2.2 原料天然气脱硫采用钻钼加氢串氧化锌脱硫工艺，氧化锌脱硫槽采用双塔，可并联可串联保证天然气中总硫小于O.IPPn,同时脱硫剂更换不影响生产。
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化
年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算 1.
2、原料消耗的计算 （1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化： 162 18 180 发酵： 180 46×2 44×2 （2）生产1000㎏国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v ），相当于%（质量分数））： （3）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量： 生产过程各阶段淀粉损失 6 12625106)O H nC O nH O H C n →+（2 52612622CO OH H C O H C +→) (2.162792/162%41.921000kg =??
则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为： （4）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg 酒精薯干量为: 若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为（G1），则薯干用量为： （5）α-淀粉酶消耗量 薯干用量：;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ∕g ,单位量原料消耗α-淀粉酶量：8u/g 则用酶量为： （6）糖化酶耗量 酶活力：20000u/g;使用量：150u/g 则酶用量： 酒母糖化酶用量（300u/g 原料，10%酒母用量）： 式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. 两项合计,糖化酶用量为+=)(kg （7）硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源,其用量为酒母量的%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:%?m 3、蒸煮醪量的计算 淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2），则粉浆量为： 假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105oC，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC 高温灭酶后，在真 ) (1799%55.9%1002 .1627kg =-) (69.2767%651799kg =÷%65)1799(1÷-G ) (07.11)(1007.112000 8 1069.276733kg g =?=??) (76.20)(1076.2020000150 1069.276733kg g =?=??)(78.220000 300 %67%1069.2767kg =???) (07.83032169.2767kg =+?）（)] /([63.1)7.01(18.400K kg kJ B C ?=-=
氨气合成工艺流程图新乡中科化工合成氨工艺 煤…… 造气…… 净化除尘……静电除尘…… 脱硫……合成甲醇（CO+2H 2-----CH 3 OH △H1 =651kj/mol 吸热） CO置换……
脱碳…… 精制气体……制取氨气……
气体循环……气体回收 1）予脱塔 原料气进入工段经过预脱塔先进行初脱硫。 2）预热塔 用蒸汽加热到40-80℃，为接下来的水解塔工段进行做准备。 3）水解塔 使用水解催化剂，脱出无机硫。在温度为320～350℃、压力为1.3～1.5MPa的条件下，在钴钼脱硫剂的作用下进行有机硫加氢转化反应及氧化锌吸收生成H2S ZnS，排入地沟。 4）水冷器 水冷器是为使水冷却到常温，方便后一阶段的精脱硫。 5）精脱塔 这个工段脱出的是有机硫，把最后残余的硫进行精脱，减少氨气中硫的含量。 经过这5个工段后，硫的含量小于0.06×10－6，甲醇催化剂寿命大大延长， 减少更换甲醇催化剂，生产时间和能力大幅度提高。 用到的设备有预脱塔、预热器、水解塔、水冷器、精脱塔。 合成氨 氨氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。 合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。 合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡
煤化工工艺汇总煤化工工艺路线图
煤制甲醇典型工艺路线图 1、合成甲醇的化学反应方程式： （1）主反应： CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol （2）副反应 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10，由于煤炭气化所得到的水煤气CO含量较高，H2含量较低，因此水煤气须经脱硫、变换、脱碳调整气体组成，以达到甲醇合成气的要求。 3、CO变换反应
CO+H2O(g)=CO2+H2 （放热反应） 4、水煤气组分与甲醇合成气组分对比 气体种类气体组分（%） CO H2CO2CH4水煤气37.350.0 6.50.3甲醇合成气29.9067.6429.900.1 天然气制甲醇工艺流程图 1、合成甲醇的化学反应方程式： CH4+H2O=CH3OH+H2 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈ 2.05~2.10，由于天然气甲烷含量较高，因此要对天然气进行蒸 汽转化，生成以H2、CO和CO2位主要成分的转化气。由于蒸汽转化反应是强吸热反应，因此还要对天然气进行纯氧部分氧化
以获取热量，使得蒸汽转化反应正常连续进行，最终达到甲醇合成气的要求。 3、蒸汽转化反应 CH4+H2O(g)=CO+H2（强吸热反应） 4、纯氧部分氧化反应 2CH4+O2=2CO+4H2+35.6kJ/mol CH4+O2=CO2+2H2+109.45 kJ/mol CH4+O2=CO2+H2O+802.3 kJ/mol 5、天然气组分与甲醇合成气组分对比 气体种类气体组分（%） CO H2CO2CH4天然气----------- 3.296.2甲醇合成气29.9067.6429.900.1石油化工、煤炭化工产品方案对比（生产烯烃）
第一章造气的任务与原理 1.严格控制各项工艺指标，制出合格充足的半水煤气，不断降低消耗。 2.根据半水煤气各气体成分，合成循环氢高低，变换CO及变换氢及其变换趋势，并结合煤气发生炉的负荷及运行状况，及时调节微机的回收和加氮时间、循环时间，保证生产用气。 3.及时加炭，定时出灰、探火，根据煤气发生炉炭层分布情况，及灰渣含碳量，调整炉条机转速，使气化层厚度及所处位置相对稳定，保持煤气发生炉始终处于良好运行状态。 4.煤气发生炉加炭时，做到不超温、不跑高、不翻炉、下灰不偏炉、不流炉、挂炉架空，炉底无太硬结疤。 5.加强前后工序的联系与协作，根据生产情况，控制好气柜高度，防止超越指标范围。 6.经常检查电动葫芦、造气风机、油泵、炉条机等设备状况，发现故障应及时报告联系维修工修理。 7.认真填写生产记录表及交接班记录，搞好本岗位文明生产。 第二章半水煤气反应原理 在煤气发生炉燃料层内，炭与空气及蒸汽的混合物相互作用是的产物称为半水煤气，其化学反应按下列方程式进行： 2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+Q C+H2O=CO+H2-Q 煤气的组成由上列两反应的热效应平衡调节所决定。
第三章造气开停车及清炉操作规程 总则，由副段长负总责并组织协调好岗位人员的工作安排，做总指挥，副段长休班，由主操作负责，并做好开停车记录。 1.开车步骤 ⑴开油泵，调节压力到指标。 ⑵调节汽包液位。 ⑶联系锅炉供蒸汽。 ⑷联系凉水塔开泵供气。 ⑸联系电工开启风机。 ⑹关闭探火孔、吹风装置，并进行置换、放空。 ⑺系统加蒸汽。（煤气系统） ⑻放气柜水风。 2.停车步骤 ⑴增加蒸汽用量，降炉温。 ⑵封气柜。（进出口水封上水至溢流）（暂时停车） ⑶系统置换，如不置换系统要加蒸汽2/5圈。 ⑷打开探火孔点火，关闭东西自调手动阀。 ⑸打开夹套放空与烟囱阀。 ⑹停风机。 3.注意事项 ⑴二楼注意事项 ①开油泵时，检查油泵是否漏油，压力是否波动，最后调到指标。 ②开风机时，主操作决定风机进口开启度。 ③开自调、开东西自调手动阀，根据开炉台数、入炉压力，调节自调设定值，特殊情况，由主操作决定。 ④如果系统超压，要及时卸压处理。 ⑤开洗气塔放空时，不准随手从高处仍工具。 ⑥放气柜水封前，必须查丹洗气塔是否流水。 ⑦放水封必须有专人监护。 ⑧停车时，必须先关闭风机出口，封气柜，关室外自调。 ⑵三楼注意事项 ①开停车要及时调节夹套及废锅汽包液位，一定要注意烟囱阀起落状态。 ②检查各汽包出口阀、放空阀是否打开，二者严禁同时关闭，开车后要随时观察压力变化情况。
工程策划书 鲁东大学 设计题目：年产10万吨啤酒工厂设计
目录 一.可行性研究报告 (3) 1.1 总论 (3) 1.2 工程建设地目地和意义 (3) 1.3 产品方案及需求预测 (4) 1.4 建厂条件及厂址选择 (4) 1.5 工程实施预规划及资金支付 (6) 1.6 经济效益及社会效益地初步估算 (6) 二.总平面布局 (7) 三.淡色啤酒生产地工艺设计 (7) 3.1 原料 (7) 3.2 生产工艺 (8) 四．工艺计算 (10) 4.1 100000t/a啤酒厂糖化车间地物料衡算 (10) 4.2 100000t/a啤酒厂糖化车间地热量衡算 (12) 4.3 100000t/a啤酒厂发酵车间地耗冷量衡算 (15) 4.4 年产10万吨12度啤酒地用水量计算 (18) 4.5 总容积200立方M啤酒锥底发酵罐计算 (19) 五.设备计算及选型 (20) 5.1 主要设备地计算 (20) 5.2 设备清单 (21) 六.工厂布局 (22) 七.啤酒工厂卫生 (22) 7.1 工厂设计规范 (22) 7.2 厂库环境卫生 (22) 7.3 厂区设施卫生 (22) 7.4 车间卫生 (22) 7.5 厂区公共卫生 (22) 八.环境保护与综合利用 (23) 8.1 环保治理工艺地设计原则： (23) 8.2 三废处理 (23) 九. 经济技术及概算 (23) 9.1人力资源配置 (23) 9.2产品成本及利润估算 (24) 十．总结 (25) 参考文献 (25) 一.可行性研究报告 1.1 总论 1.1.1 工程名称：年产100000吨啤酒工厂设计 1.1.2 承办单位：青岛三德工艺品有限公司 昌邑得益工艺品有限公司 1.1.3 工程地址：潍坊市昌邑饮马工业园区 1.1.4 工程经理：杨玉琨
合成氨原料气的生产 一．煤气化 （1）气化原理 煤在煤气发生炉中由于受热分解放出低分子量的碳氢化合物，而煤本身逐渐焦化，此时可将煤近似看作碳。 ①反应速率 以空气为气化剂 C+O2→CO2 △H=-393.770kJ/mol C+1/2O2→CO △H=-110.595kJ/mol C+CO2→2CO △H=172.284kJ/mol CO+1/2O2→CO2 △H=-283.183kJ/mol 在同时存在多个反应的平衡系统，系统的独立反应数应等于系统中的物质数减去构成这些物质的元素数。 以水蒸气为气化剂 C+H2O→CO+H2 △H=131.39kJ/mol C+2H2O→CO2+2H2△H=90.20kJ/mol CO+H2O→CO2+H2△H=-41.19kJ/mol C+2H2→CH4△H=-74.90kJ/mol ②反应速率 气化剂和碳在煤气发生炉中的反应属于气固相非催化剂反应。随着反应的进行，碳的粒度逐渐减小，不断生成气体产物。反过程一般由气化剂的外扩散、吸附、与碳的化学反应及产物的吸附，外扩散等组成。反应步骤分为： A. C+O2→CO2 的反应速率研究表明，当温度在775O C以下时，其反应速率大致表示为： R=ky o2 式中 r-碳与氧生成二氧化碳的反应速率 k-反应速率常数 y o2- 氧气的速率 B.C+CO2→2CO的反应速率此反应的反应速率比碳的燃烧反应慢得多， 的一级反应。 在2000O C以下属于化学反应控制，反应速率大致是CO 2
C.CO+H2O→CO2+H2的反应速率碳与水蒸气之间的反应，在400-1000O C 的温度范围内，速度仍较慢，因此为动力学控制，在此范围内，提高温度是提高反应速率的有效措施。 二．制取半水煤气的工业方法 由以上可知，空气与水蒸气同时进行气化反应时，如不提供外部热源，则气+CO)的含量大大低于合成氨原料气的要求。为解决气体成分与热量化产物中(H 2 平衡这一矛循，可采用下列方法： (1)外热法如利用原子能反应堆余热或其他廉价高温热源，用熔融盐、熔融铁等介质为热载体直接加热反应系统，或预热气化剂，以提供气化过程所需的热能。这种方法目前尚处于研究阶段。 50%左右)和水蒸气作为气化剂同 (2)富氧空气气化法用富氧空气(含O 2 时进行气化反应。由于富氧空气中含氮量较少，故在保证系统自热运行的同时，半水煤气的组成也可满足合成氨原料气的要求。此法的关键是要有较廉价的富氧空气来源。 (3)蓄热法空气和水蒸气分别送入燃料层，也称间歇气化法。其过程大致为：先送入空气以提高燃料层温度，生成的气体(吹风气)大部分放空；再送入水蒸气进行气化反应，此时燃料层温度逐渐下降。所得水煤气配入部分吹风气即成半水煤气。如此间歇地送空气和送蒸汽重复进行，是目前用得比较普遍的补充热量的方法，也是我国多数中、小型合成氨厂的重要气化方法。 三.间歇式生产半水煤气 工业上间歇式气化过程，是在固定层煤气发生炉中进行的，如图3-3。块状燃料由顶部间歇加入，气化剂通过燃料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外。
天然气转化合成甲醇的工艺综述 2015-6-24 专业：化工12-3班 学号： 学生姓名：劳慧 指导教师：刘峥
一．前言 (1) 二．主体部分 (2) 1. 天然气合成甲醇的原理 (2) 2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2) 3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3) 4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4) 5. 三者的比较 (4) 6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6) 7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6) 三．结论部分 (8) 1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8) 2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8) 四．参考文献 (8)
天然气转化合成甲醇的工艺 一．前言 20世纪60年代，石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。与此同时，以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。与石油不同的是，天然气的成分主要是低分子量的烷烃。因此，天然气化工在发展中逐步成为一个体系。天然气是储量十分丰富的资源和能源，同时也是主要的温室气体之一，合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用，而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。 天然气可以合成多种化工原料产品，比如生产合成氨还有甲醇，其中甲醇是最重要的。甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料，主要用于生产甲醛。醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等，并在很多工业部门中广泛用作溶剂。甲醇在气田开发中用作防冻剂，添在汽油中可提高汽油的辛烷值，甲醇还可直接用作燃料用于发动机。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
第讲合成氨原料气的制备 方法 This manuscript was revised on November 28, 2020
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 原料气的净化 CO变换 合成气的压缩 氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： 碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的 原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m 来表示。它们呢在高温下与蒸汽作 用生成以H 2 和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： 以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化
年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算 2、原料消耗的计算
（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化： 162 18 180 发酵： 180 46×2 44×2 （2）生产1000㎏国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v ），相当于92.41%（质量分数））： （3）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量： 则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为： （4）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg 酒精薯干量为: 若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为（G1），则薯干用量为： （5）α-淀粉酶消耗量 薯干用量：2767.69kg;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ∕g ,单位量原料消耗α-淀粉酶量：8u/g 则用酶量为： （6）糖化酶耗量 酶活力：20000u/g;使用量：150u/g 则酶用量： 612625106)O H nC O nH O H C n →+（2 52612622CO OH H C O H C +→)(2.162792/162%41.921000kg =??)(1799% 55.9%1002 .1627kg =-)(69.2767%651799kg =÷%65)1799(1÷-G )(07.11)(1007.112000 8 1069.276733kg g =?=??)(76.20)(1076.2020000 150 1069.276733kg g =?=??
酒母糖化酶用量（300u/g 原料，10%酒母用量）： 式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. 两项合计,糖化酶用量为20.76+2.78=23.54)(kg （7）硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源,其用量为酒母量的0.1%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:0.1%?m 3、蒸煮醪量的计算 淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2），则粉浆量为： 假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC ，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105oC ，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC 高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63oC 后入糖化罐。 干物质含量B0=87%的薯干比热容为： 粉浆干物质浓度为： 蒸煮醪比热容为： 式中 cw ——水的比热容[kJ/(kg ·K)] （1） 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为：8303.07＋8303.07×3.63×(105－50) ／(2748.9－105×4.18)＝9020.69(kg) （2） 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为： 式中：2253——第二液化维持罐的温度为102oC 下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg ）。 （3）经闪蒸气液分离器后的蒸煮醪量为： 式中:2271——95oC 饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg ） （4）经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为： 式中:2351——真空冷却温度为63oC 下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg ). 4、糖化醪与发酵醪量的计算 设发酵结束后成熟醪量含酒精10%（体积分数），相当于8.01%（质量分数）。 并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5%和1%，则生产1000kg 95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下： （1）需蒸馏的成熟发酵醪量为： F 1＝1000×92.41%÷(98%×8.01%)×(100＋5＋1)÷100＝12478.6（kg ） （2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： ) (78.220000300 %67%1069.2767kg =???)(07.83032169.2767kg =+? ）（)] /([63.1)7.01(18.400K kg kJ B C ?=-=%75.21)1004(871=?÷=B )]/([63.318.4%)75.210.1(63.1%75.21)0.1(1011K kg kJ c B c B c w ?=?-+?=-+=)(89772253 ) 102105(63.39020.699020.69kg =-?-)(55.88762271)95102(63.389778977 kg =-??-) (84382351)6395(63.355.887655.8876kg =-??-)(3.11772%1066 .124781kg F ==质量分数） （,/%56.76 .12478%98%41.921000W W =??
资源信息表
§化工生产能否做到又快又多（共一课时） [设计思想] 本节教材体现了化学反应速率和勒夏特列原理等理论对工业生产实践的指导作用，同时在运用理论的过程中，也可进一步加深学生对所学理论的理解。 本节课的教学分为两部分：第一部分主要简单了解接触法制硫酸的工业原理及其生产过程。第二部分可作为重点，通过讨论，引导学生充分运用化学反应速率和勒夏特列原理等知识，并考虑合成氨生产中动力、设备、材料等实际情况，合理地选择合成氨适宜的生产条件。此外，在教学中，使学生建立化工生产条件的选择应以提高综合经济效益和减少环境污染为目的的思想。 一．教学目标 1、知识与技能 工业生产上（合成氨、制硫酸）反应条件的选择依据（B） 2、过程与方法 （1）通过制硫酸、合成氨工业生产的学习，认识化学原理在化工生产中的重要应用。 （2）通过制硫酸、合成氨生产中动力、设备等条件的讨论，认识工业生产上反应条件的选择依据。 3、情感态度与价值观 感悟化学原理对生产实践的指导作用，并懂得一定的辩证思维和逻辑思维。 二．教学重点和难点 1、重点 硫酸工业生产过程；选择合成氨适宜的生产条件 2、难点 选择合成氨适宜的生产条件 三．教学用品 多媒体、实物投影仪
四．教学流程 1、流程图 2、流程说明 引入课题： 展现课题，明确化工生产所要关注的问题。 学生活动1：阅读课本62页相关内容。引出硫酸工业生产原理。应用所学知识分析提高二氧化 硫转化率的可能途径。 师生互动 1：共同分析表1。 表1 学生活动4表2 归纳小结2：表3——合成氨中理论和实际生产条件的对比。 表3 理论和实际生产条件的对比
合成氨工艺控制方案总结 一合成氨工艺简介 中小型氮肥厂是以煤为主要原料，采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的制备、净化到氨的合成，经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。工艺流程简图如下所示： 该装置主要的控制回路有：（1）洗涤塔液位； （2）洗涤气流量； （3）合成塔触媒温度； （4）中置锅炉液位； （5）中置锅炉压力； （6）冷凝塔液位； （7）分离器液位； （8）蒸发器液位。 其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制，其他回路采用PID控制。 二主要控制方案 （一）造气工段控制 工艺简介： 固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料，周期循环操作，在每一循环时间里具体分为五个阶段；(1)吹风阶段约37s；(2)上吹阶段约39s；(3)下吹阶段约56s；(4)二上吹阶段约12s；(5)吹净阶段约6s. l、吹风阶段 此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低， 时间过长，炉温过高；时间过短，炉温偏低并且都影响发气量，炉温主要由这一阶段控制。般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18％左右。 2、上吹加氮制气阶段 在此阶段是将水蒸汽和空气同时加入。空气的加入增加了气体中的氮气含量，是调节H2/N2的主要手段。但是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26％。 3、上吹制气阶段 该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32％，随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降，为了保证炉况和提高发气量，在此阶段蒸汽的流量最好能得以控制。 4、下吹制气阶段 为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量，下吹制气也是很重要的一个阶段。这段时间
天然气转化合成甲醇的工艺综述 专业：化工12-3班 学号：3120313310 学生姓名：劳慧 指导教师：刘峥 2015-6-24
一．前言 (1) 二．主体部分 (2) 1. 天然气合成甲醇的原理 (2) 2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2) 3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3) 4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4) 5. 三者的比较 (4) 6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6) 7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6) 三．结论部分 (8) 1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8) 2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8) 四．参考文献 (8)
天然气转化合成甲醇的工艺 一．前言 20世纪60年代，石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。与此同时，以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。与石油不同的是，天然气的成分主要是低分子量的烷烃。因此，天然气化工在发展中逐步成为一个体系。天然气是储量十分丰富的资源和能源，同时也是主要的温室气体之一，合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用，而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。 天然气可以合成多种化工原料产品，比如生产合成氨还有甲醇，其中甲醇是最重要的。甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料，主要用于生产甲醛。醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等，并在很多工业部门中广泛用作溶剂。甲醇在气田开发中用作防冻剂，添在汽油中可提高汽油的辛烷值，甲醇还可直接用作燃料用于发动机。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
"多塔系差压蒸馏节能新工艺" "高效脱甲醇除杂新工艺" "环已烷脱水生产无水酒精新工艺" "三元共沸法制备燃料酒精工艺" "分子筛吸附法生产无水酒精工艺" 前言 我公司酒精项目组主要致力于无水酒精生产技术开发及酒精差压蒸馏节能新工艺的推广应用；承接各种规模酒精及其深加工产品装置的工程设计、设备制造、施工及调试总承包或部分工段承包。对老酒精厂存在的技术问题提供技术支持、咨询服务，对原有旧装置进行挖潜改造，并承包装置的调试、生产及生产管理服务； 公司拥有可靠的专业技术力量；先进的设计辅助软件；系统、完整的工程技术资料和良好的客户、用户关系。公司负责技术工作的几位专业工程师均曾就职于化工设计院所，并长期从事酒精生产工作，他们先后主持并完成了十几套不同规模酒精工厂的设计、施工、生产调试。其中，由我公司自主完成的有："广东城月糖厂酒精厂技改项目"酒精回收系统总承包工程；"遂溪特级酒精酿造有限公司3万吨/年酒精及配套1万吨/年无水酒精技改项目"总承包工程；"广西南康糖厂木薯淀粉酒精装置新建项目"总承包工程等。在多年的实际工作中，获得了大量的第一手工程资料，积累了丰富的实际操作经验，在酒精生产行业内享有盛名。 本公司拥有自主的"环已烷脱水生产无水酒精技术"，能向客户提供成熟的生产工艺装置及优良完整的售后服务。 本公司的设计手段先进。配套非标设备的设计算及出图均采用化工部设备设计技术中心站开发的辅助设计软件包进行，可靠性高。另外，公司长期与工程院所、高等学俯保持横向联系，保证了技术水平的先进性，技术规范的延续性。 本公司的服务宗旨是："提供先进适用的技术，系统科学的管理"，并"最大限度满足用户的需要"的服务。 中科院广州能源研究所广东中科天元再生资源工程有限公司 2001年10月再版 酒精生产技术 简介 一、酒精的用途 酒精----乙醇的俗称，一向是市场巨大的一种商品，也是重要的工业原料，广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门，酒精的深加工产品有数百种，而且酒精还是一种重要的再生能源，所以，酒精的市场潜力是巨大的。目前，我国酒精年产量约300万吨。其消费主要为：化工占40%，轻工占40%，医药占10%，其它占10%。
1、合成氨生产工艺介绍 1）造气工段 造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。 造气工艺流程示意图 2）脱硫工段 煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。
脱硫工艺流程图 3）变换工段 变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
变换工艺流程图 4）变换气脱硫与脱碳 经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。 被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常 压的解吸气经阻火器排入大气。
浅谈天然气制甲醇与煤制甲醇的区别 摘要：天然气制甲醇和煤制甲醇是我国目前主要产甲醇工艺，但是随着经济的发展，各种资源的短缺，煤和天然气的产量存在了差异，这就直接导致甲醇的产量和主要生产工艺的选择。本文将从天然气和煤产甲醇各自的利弊进行分析，探究甲醇未来生产道路。关键词：天然气煤甲醇利弊分析 一、天然气制甲醇与煤制甲醇各自的利弊 经济飞速发展的当下，甲醇以及其下游、上游产品的需求量在不断的增加，制甲醇的方法工艺也日渐增多，然而煤制甲醇和天然气制甲醇这两种工艺依旧是最主要的制造生产甲醇的重要工艺手段。这两种生产工艺可以说是各有千秋。本文就从生产工艺、建设成本、生产成本、产品质量以及发展前景对这两个主要制甲醇工艺予以比较。 在生产工艺方面，煤制甲醇总体是一个气化、变换、低温甲醇洗、甲醇合成及精馏、空分装置地过程。煤制甲醇，是以煤和水蒸气为原料生产甲醇，在这个过程中得先把煤制成煤浆，通过加入碱液调整煤浆的酸碱度，使用棒磨机或者球磨机对原煤进行煤浆气化，相比之下球磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少，在这个过程中排出的废水中含有一定量的甲醇和甲醇精馏废水，这些废水可以充分利用在磨浆水；气化就是煤浆与氧气部分氧化制的粗合成气，在这个过程中会产生co、co2等有害气体；接下来是灰水处理；变换的
过程就是把co转化成h2；在这个过程会产生大量的杂质；低温甲醇洗，这一过程是把制的甲醇的硫化物和杂质等脱除；甲醇合成及精馏的过程其实就是把制的甲醇进行再次净化和优化。煤制甲醇工艺整个过程相对于复杂，在生产过程中产生的杂质比较多，操作难度比较大，杂质多就导致甲醇纯度相对比较低，合成的粗甲醇中杂质种类和量都比天然气甲醇多，因此精馏难度也较大。天然气制甲醇的主要原料是天然气，甲烷是天然气的主要部分，此外还存在少量的烷烃、氮气与烯烃。以非催化部分氧化、蒸汽氧化等方法进行生产甲醇，蒸汽转化法作为应用最广的生产方法，它的生产环境是管式炉中在常压或者加压下进行的，在催化剂的催化下，甲烷与水蒸气进行反应，生成甲醇以及二氧化碳等混合气体。目前我国主要采取的是一段炉采用蒸汽转化、两段炉串联工艺，可以更高效直接的生产出甲醇。这些工艺手段简单高效，生产过程中不会产生大量的有害物质，清洁燃料莫过于这种生产工艺。 煤制甲醇工艺的建设成本，从以上的制造工艺中不难看出，该种制造工艺复杂，每一道工序需要的设备比较多，成本自然而然会比较高；天然气制甲醇工艺流程相对比较简单，所需设备一般都是高效的质量保证的设备，经过工序少，建设成本不高。 在生产成本上，煤碳的消耗是固定的，它的消耗量也受设备装置和生产工艺的影响，此外煤制甲醇还需要电力的支持。煤炭、电力费用在经济日益发展的当前费用也在日益增加，根据相关部门的数
产3万吨酒精工厂工艺设计
毕业设计（论文） 题目：年产3万吨酒精厂工艺模拟 设计 教学院：化学与材料工程 专业名称：化学工程与工艺（生物化工） 学号：200940810224 学生姓名：周遊 指导教师：胡燕辉 2013年 4 月15 日
毕业设计（论文） 摘要 本设计是年产3万吨酒精工厂模拟设计，发酵原料为糖蜜。本设计对酒精的工厂进行了模拟计算和设备选型，力求理论和实践相结合。工艺上的设计为：单浓度糖蜜进行连续发酵(其工艺较为简单，并且易于操作）、主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组（能有效利用热能）、生石灰吸水法，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理优化设计生产工艺过程。 关键词：酒精工厂；发酵法；糖蜜；蒸馏
毕业设计（论文） Abstract This design is the annual output of 30,000 tons of alcohol factory analog design, the raw material for fermentation is the molasses. The alcohol factory is simulated and equipment is selected, and strives to the combination of theory and practice. Design of the process: continuous fermentation for molasses of single concentration (the process is relatively simple and easy to operate), the main distillation section use differential pressure distillation tower units (effectively utilizing thermal energy), the quicklime suction method, through material balance selection of equipment, loss of water and steam we can design the process. Key words: Alcohol factory；Fermentation；Molasses；Distillation
合成氨工艺原理 合成氨不论采用什么原料与生产方法,大体上包括三个工艺过程:(1)原料气的制造;(2)原料气的净化(包括脱硫、变换脱除CO,碳化、脱碳脱除CO 2 ,精炼脱 除微量的CO、CO 2、H 2 S、O 2 等);(3)氨的合成与为了满足气体净化及合成各工序 工艺条件提供能量补偿的压缩工序。生产出氨以后再根据需要加工成碳铵、尿素、硝铵等。其详细原理如下(以煤为原料): 一、造气工段 合成氨生产所用的半水煤气,要求气体中(CO+H 2)与N 2 的比例为3:1左右。因 此生产上采用间歇地送入空气与蒸汽进行气化,将所得的水煤气配入部分吹风气制成半水煤气。即以石灰碳化煤球、无烟块煤为原料,在高温下交替与空气与过 热蒸汽进行气化反应(C+O点燃CO 2+Q 、2C+O点燃2CO+Q 、2CO+ O点燃2CO 2 + Q 2H 2O(气)+C△CO+2H 2 -Q制得半水煤气,半水煤气经过除尘,余热回收,水洗降温制 得合格的半水煤气,供后工段使用。 二、脱硫工段 从造气工段的半水煤气中,除氢气与氮气外,还含有27%左右CO、9%左右的CO 2 以及少量的硫化物,这些硫化物对合成氨生产就是有害的。它会腐蚀设备、管道,会引起催化剂中毒,会损坏铜液成份。因此,必须除去少量硫化物,其原理:用 稀氨水(10—15tt)与硫化氢反应(NH 3+H 2 S=NH 4 HS)将H 2 S脱除至0、07g/m3(标)以下, 使半水煤气净化,以满足合成氨生产工艺要求。 三、变换工段 将脱S后的半水煤气(含CO25%—28%)由压缩工段加压后经增温、加热,在一定的温度与压力下,在变换炉内借助催化剂的催化作用,使半水煤气中CO与H 2 O(气) 进行化学反应,转变为CO 2与H 2 (CO+H 2 O(气)催化剂高温CO 2 +H 2 +Q),制得合格的变 换气,以满足后工段的工艺要求。其次,系统中设有饱与热水塔、甲交、一水加、二水加、冷却塔等换热设备,以便合理利用反应热与充分回收余热,降低能耗,同时降低变换气温度。 四、碳化与脱碳工段 1、碳化