合成氨工藝中的煤氣化

1、第章氨合成第二節(jié).固體燃料氣化 一、概述 :二、煤氣化原理:三.制取半水煤氣的工業(yè)方法1煤氣化一煤、焦碳等固體燃料在高溫常壓或加壓條件下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物和少量殘?jiān)^程。氣化劑一能與灼熱碳層進(jìn)行反應(yīng)的物質(zhì)，主要是水蒸氣、空氣或它們的混合物。氣化劑名稱主要成分air空氣煤氣n2> co、co2> h2水蒸氣水煤氣h2> co、co2、n2air、水蒸氣混合煤氣h2、co、co2、n2air+水蒸氣半水煤氣h2> co、n2> co2（一）、化學(xué)反應(yīng)c+o2= co2；c+1/2o2=co；c+co2=2co；:1、以空氣為氣化劑時(shí)，碳與氧之間的反應(yīng)為:ah

2、°298= - 393.77kj/molahe298= 172.284kj/molahe298= - 110.59kj/molco+1/2o2=co2； ah°298= - 283.183kj/mol獨(dú)立反應(yīng)數(shù)：4-2=2平衡計(jì)算：平衡含量：co含量隨溫度升高增加，co?下降，t高于900 c主要產(chǎn)物為co, co?很少。二、煤乞w原理2、以水蒸汽作氣化劑時(shí)，碳與水蒸汽的反應(yīng)為c+h2o(g)=co+h2 ,c+2h2o(g)=co2+2h2co +h2o(g)= co2+2hc+2h2= ch4獨(dú)立反應(yīng)數(shù)：6-3=3平衡計(jì)算：ah0298=131.39okj/molahe

3、298=90.196kj/molahe298=-41.19kj/molahe298=74.90kj/mol二、煤乞w原理平衡含量：相同壓力下溫度高于900°c,水蒸汽與碳反應(yīng)的平衡產(chǎn)物中，含有等量的h?及co ,其它組分含量接近于零。隨著溫度的降低電0、co?及ch4等平衡含量逐漸增加。ffil-14 2mpa下碇一蒸汽反應(yīng)的平衡組成«/z砥趕、«顏址rbm3常壓下碳一蒸汽反應(yīng)的平86組成二、煤乞丫匕原理（二）、反應(yīng)速率<* 1、碳和氧的反應(yīng):根據(jù)對(duì)碳與氧反應(yīng)的研究表明，當(dāng)反應(yīng)溫度在775°c以下時(shí)，反應(yīng)屬于動(dòng)力學(xué)控制。高于900°c時(shí)，

4、反應(yīng)屬于擴(kuò)散控制。在兩者之間，屬過渡階段。:2、碳和水蒸氣的反應(yīng):碳和水蒸氣的反應(yīng)，在溫度為4001100°c的范圍內(nèi)，速 度仍較慢，屬于動(dòng)力學(xué)控制。當(dāng)溫度超過1100°c時(shí)，反應(yīng) 速度較快，開始為擴(kuò)散控制。人制取半水煤乞的工業(yè)方法(一)、半水煤氣生產(chǎn)的特點(diǎn) 1、(co+h2)與的比例為3. 132.>2、以前者反應(yīng)熱為后者提供反應(yīng)所需的熱，并能維持系統(tǒng)自熱平衡的話，得不到合格的半水煤氣。生產(chǎn)方法:(1) 間歇制氣法；(2) 富氧空氣(或純氧)氣化法;(3) 外熱法三、制取半水煤乞跑工業(yè)方法（三）、間歇式制半水煤氣的工作循環(huán) 五個(gè)階段：氣體流向 0 1、吹風(fēng)階段：吹入

5、空氣，提高燃料層溫度，吹風(fēng)氣放空。間歇式氣化過程在固定床煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行的。2、蒸汽一次上吹制氣階段：自下而上送入水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng), 燃料層下部溫度下降，上部升高。3、蒸汽下吹制氣階段：水蒸汽自上而下進(jìn)行反應(yīng)，使燃料層溫 度趨下均衡。4、蒸汽二次上吹制氣階段：使底部下吹煤氣排凈，為吹入 空氣做準(zhǔn)備。5、空氣吹凈階段：回收爐子上部及管道中的煤氣，此部分 吹風(fēng)氣加以回收，作為半水煤氣中氮的主要來源。三、制取半水煤氣的工業(yè)方法(四) 、間歇式制半水煤氣的工藝條件(1)溫度:利：高溫，co、込含量高込0等少，反應(yīng)速度快。弊：高溫,吹風(fēng)氣溫度高，co含量高，熱量損失增大;結(jié)疤?；胰埸c(diǎn)：t變形溫度、七2

6、軟化溫度、t3熔融溫度。氣流床：tt防粘結(jié)態(tài)出渣：nt?防結(jié)疤t>t3(四)、間歇式制半水煤氣的工藝條件(2)吹風(fēng)速度：許可條件下高風(fēng)量，吹風(fēng)速度直接決定放熱。利：高風(fēng)量，擴(kuò)散控制，氧化層反應(yīng)加速，co?在還原層停短，co低，熱 量損失??；空氣吹凈小些。弊：風(fēng)量過高，易結(jié)疤；吹翻燃料層，爐況惡化，飛灰?guī)ё叩娜剂蠐p失。(3) 蒸汽用量：下吹時(shí)間長于上吹。上吹：時(shí)間過長，熱損失大，氣化區(qū)上移。下吹：蒸汽事先預(yù)熱，制氣情況更好。(四)、間歇式制半水煤氣的工藝條件(4) 循環(huán)時(shí)間及其分配：等于或略少于3min。過長：氣化層溫度、煤氣質(zhì)量、產(chǎn)量波動(dòng)大； 過短：閥門開關(guān)頻繁，占時(shí)間多，效率下降，閥門

7、易損壞。三、制取半水煤氣的工業(yè)方法（五）、工藝流程和主要設(shè)備a間歇式制氣的工藝流程 是由煤氣發(fā)生爐、余熱回收裝置、煤氣的除塵、降溫和貯存等設(shè)備所組成。a工藝流程見（圖）13焦炭或煤區(qū)化氣 區(qū)區(qū)區(qū) 燥餡原化渣 干干還氧灰z77 z空氣、水蒸氣/j焦炭或煤焦炭或煤間歇式固定床煤氣發(fā)生爐燃料層分區(qū)示意圖氣宙5水煤氣間歇式制半水煤氣各階段氣體流向示意圖階段閥門開閉情況1234567吹風(fēng)一次上吹下吹二次上吹空氣吹凈閥門開啟；閥門關(guān)半水煤氣入 下 水 道固定層煤氣發(fā)生爐（u4i型）制半水煤氣匸藝流程煤蒸1 -煤箱；2- 分布器;3- 水夾套;4- 灰箱；5- 洗滌器鏈接煤氣灰渣溫克勒煤氣化爐水煤氣氧氣水煤漿反應(yīng)室灰渣鎖斗德士古煤氣化爐鏈接水封卜灰管氧