湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
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
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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
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6.7 10000m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
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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.
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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。
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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。
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