贵州大学本科毕业设计 考虑到宁东地区煤种较为复杂，决定采用采用连续富氧造气，其优势有以下几条：
1)可通过调整富氧的浓度使合成氨副产甲醇的醇氨比随意调节，较小的投人便可提高合成氨工业副产甲醇产量；
2)采用粉煤制型煤代替块煤，合成氨原料煤的来源更加广泛，使原料成本大幅度降低；
3)取消了间歇气化吹风阶段，减少了吹风气对环境的污染； 4)产气量较大，比煤耗、比氧耗、比蒸汽耗均较低。
1.5.2 本设计造气原理
煤(焦)在一定温度和压力下进行气化反应，主要反应为： C(固)+O2==CO2 (1) C(固)+CO2==2CO (2) C(固)+H2O==CO+H2 (3)
反应式(1)为炭的氧化燃烧，研究表明当在800℃以上时，反应几乎是不可逆地自左向右进行，其反应速度已超过动力学控制的极限，而属于扩散控制。在炭块表面O2浓度、O2和CO2流速增加气化反应即增加。当温度在800℃以下时。燃烧反应减慢，直接受到温度高低影响，属于动力学控制。当氧化层温度为1100—1200℃时(以燃料的灰熔点决定操作温度)，空气中O2全部反应完了的时间约为0.05~0.1s。
1.5.3 本设计造气工艺流程
原料焦炭经破碎、筛分后，由皮带运输机送到煤气发生炉顶部焦炭料仓里，由加料斗经自动加焦机定时连续加入固定层煤气发生炉。蒸汽和富氧空气连续进入炉中，焦炭和富氧空气进行不完全燃烧产生大量的热量，温度升高，供蒸汽在炽热的炭中分解。制得半水煤气。自空气鼓气机来的空气与空分系统来的99％
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以上氧气同时进入混合罐混合成50％一55％左右的富氧空气，混合后的富氧空气与来自蒸汽过热器的蒸汽再次混合进入煤气发生炉炉底(混合气温度
110—140℃)，与炉中的碳反应生成半水煤气从炉顶出来进入废热锅炉，将半水煤气由约700℃(<750℃)降至280℃左右。经过过热蒸汽预热器再次回收热量后约170℃进入洗气箱、煤气洗涤塔，将半水煤气冷却至35℃送往气柜，经缓冲后进入泡沫除尘器。经过泡沫除尘后送入电滤器将其焦油和灰尘脱除至3mg/m3(标)以下，送入煤气压缩系统。废锅副产2.5MPa蒸汽外送，造气炉夹套付产0.04MPa(表)蒸汽供造气自用。造气用蒸汽除夹套付产汽外，由空分空压机透平背压汽供给，这样节省电耗，蒸汽利用合理，制氧成本降低。工艺流程见下图
图 1.1 富氧连续气化工艺流程图
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1.6 原料气的净化
1.6.1脱硫
从制气炉制取的粗原料气，含有一些硫的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂中毒，都必须在氨合成工序前加以脱除，习惯上称为“脱硫”。常见脱硫方法：
（1）栲胶法(TV法)：TV法是我国特有的脱硫技术，是目前国内使用厂家最多的脱硫方法之一，主要分碱性栲胶脱硫(以栲胶和偏钒酸钠作催化剂)和氨法栲胶(以氨代替碱)2种。栲胶是由植物的果皮、叶和茎干经水萃液熬制而成，主要成份是丹宁。由于来源不同，丹宁组成也不同，但都是由化学结构十分复杂的多羟基芳烃化合物组成，具有酚式或醌式结构。TV法的特点：①栲胶资源丰富，价廉易得，运行费用比改良蒽醌二磺酸钠法（ADA法)低；②无硫堵塔问题；③栲胶既是氧化剂又是钒的配合剂；溶液组成比改良ADA法简单；④栲胶脱硫液对设备腐蚀性小；⑤栲胶需要熟化预处理。
（2）PDS法：PDS脱硫催化剂是酞菁钴磺酸盐金属有机化合物的混和物，主要成份是双核酞菁钴磺酸盐。在碱性溶液条件下：由PDS、碱性物质和助催化剂3种成份组成。PDS法工艺特点：①PDS目前在工业上一般还是与ADA、栲胶法配合使用，只需在原脱硫液中加入微量PDS即可，因此消耗费用很低；②PDS活性好，用量少；③生成的单质硫易分离，一般不会发生硫堵；④在脱除H2S的同时能脱除部分有机硫；⑤PDS无毒，脱硫液对设备不腐蚀；⑥PDS亦可单独使用，可以不加钒，副反应少，无废液排放。
（3）低温甲醇洗法：该工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体。该工艺气体净化度高，选择性好，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。低温甲醇洗脱硫、脱碳技术特点如下：a.溶剂在低温下对CO2、H2S、COS等酸性气体吸收能力极强，溶液循环量小，功耗少；b.溶剂不氧化、不降解，有很好的化学和热稳定性；c.净化气质量好，净化度高，CO2<20ppm，H2S<0.1ppm。d.溶剂不起泡；e.具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性，可分开脱除和再生；f.溶剂廉价易
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得，但甲醇有毒，对操作和维修要求严格。
低温甲醇洗可以脱除气体中多种杂质，在－30℃到－70℃的低温下，甲醇可以同时脱除气体中的H2S、COS、CS2、RSR、C4H4S、CO2、HCN、NH3、芳香烃、粗汽油等杂质，因为该方法可以高效除掉原料气中的硫化物和原料气变换后的气体中的CO2。
鉴于低温甲醇洗工艺不但可以脱除原料气中的硫化物，同时可以脱去原料气中的CO2，所以脱硫和脱碳都选择低温甲醇洗的工艺，主要介绍见脱碳部分。
1.6.2变换
见重点设计工序（变换工序）部分的生产方法选择论证。 1.6.3脱碳
粗原料气经变换工序以后除含有氢、氮外，还含有二氧化碳、一氧化碳、甲烷等组分，其中二氧化碳含量最多。二氧化碳是氨合成催化剂的毒物，在将原料气送入氨合成塔之前必须将二氧化碳脱除掉。此外，二氧化碳又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料，可以回收利用，回收成本。因此，变换气中二氧化碳的脱除必须兼顾到这两个方面。脱除原料气中二氧化碳的过程称为脱碳。
脱碳的方法很多，大部分是溶剂吸收法。根据吸收剂性质的不同，可分为物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法三大类。
物理吸收法一般用水和有机溶剂为吸收剂，吸收后的溶液可以有效地用减压闪蒸使大部分二氧化碳解吸。常用的方法有加压水洗法、低温甲醇法和聚乙二醇二甲醚法等。
化学吸收法大多是用碱性溶液为吸收剂中和酸性气体二氧化碳，采用加热再生，释放出溶液中的二氧化碳。常用的方法有氨水法和改良热钾碱法等。
物理化学吸收法兼有物理吸收和化学吸收的特点，方法有环丁砜法和甲基二甲醇胺法等。
（1）常见的脱碳方法
最常用的物理吸收方法为低温甲醇法和变压吸附法，最常用的化学吸收方法
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为改良热钾碱法，最常用的物理化学洗为甲基二甲醇胺法（MEDA法）。
a.变压吸附法：与传统的湿法脱碳装置相比，变压吸附脱碳技术装置具有能耗低、流程简单、自动化程度高、开停车方便、操作成本低、净化气不需要预处理等优点。
b.改良热钾碱法：改良热钾碱法具有以下特点：净化度高，技术成熟，生产稳定可靠，溶剂来源广，价格低廉，但是吸收能力受到碱浓度限制，对设备腐蚀大，且二氧化碳再生耗热量较大。
c.甲基二甲醇胺法（MEDA法）：甲基二甲醇胺法（MEDA法）是德国BASF公司20世纪80年代开发的一种低能耗脱碳工艺。该法吸收效果好，能使净化气中的二氧化碳降至100ml/m3，溶液热稳定性好，不降解，挥发性小，对碳钢设备腐蚀性小。MEDA法的工艺流程有一段吸收流程和二段吸收流程，其中二段流程吸收工艺虽然能耗低但是投资费用大。
d.低温甲醇法低温甲醇法对二氧化碳净化度高，二氧化碳在甲醇中的溶解度较高，溶液循环量小，能耗低，吸收剂本身不起泡，不腐蚀设备；但是低温操作条件对设备材质要求高，为了回收冷量，换热设备会增多，因此流程会较复杂，而且甲醇有毒，对废水需要进行处理。
典型的低温甲醇洗工艺有林德(Linde)公司的一步法和鲁奇(Lurgi)公司的两步法低温甲醇洗技术。两步法就是原料气在经CO变换之前先脱硫，变换之后再脱除二氧化碳，可写成“脱硫一变换一脱碳”的形式。也就是说鲁奇两步法低温甲醇洗工艺可以同时满足脱硫和脱碳的功能，减少设备投入和运行成本，所以本设计选择低温甲醇洗工艺进行脱碳处理。
低温甲醇法工艺原理：
图1.2是两步法吸收原料气中H2S和CO2的低温甲醇洗流程图，原料气首先经过预冷器和氨冷器将温度冷却至吸收温度后进入第一吸收塔T1，在第一吸收塔T1中首先进行原料气的脱硫。由于原料气中存在一定量的水分，原料气经预冷器预冷时水分有可能结冰。为防止冻结，同时将原料气中的水分分离出来，向原料气中喷入一小股甲醇液体。已经过第一吸收塔T1脱除了硫化物的原料气从塔顶出来后进入一氧化碳变换装置，得到合适C/H的变换气。变换气经换热冷却后进入第二吸收塔T2，在此脱除变换气中的CO2。第一吸收塔T1塔底出来的