（中職）合成氨工藝及設(shè)備項目三任務(wù)一教學課件

（中職）合成氨工藝及設(shè)備項目三任務(wù)一教學課件項目三固定層間歇氣化任務(wù)一

固定層間歇氣化任務(wù)要求能夠講述固定層間歇氣化制煤氣生產(chǎn)過程，并且能敘述和繪出工藝流程圖，知道設(shè)備結(jié)構(gòu)和作用。知道固定層間歇氣化原理，能寫出主要反應(yīng)方程式。能運用反應(yīng)原理并結(jié)合生產(chǎn)實際技術(shù)經(jīng)濟情況對工藝條件選擇進行分析知道工藝流程設(shè)置一般原則。

知道本任務(wù)安全操作規(guī)程。知道本任務(wù)所涉的物料安全特性。會正確操作本崗位消防器材和勞動防護設(shè)備。一、固定層間歇氣化流程固定層間歇氣化是在煤氣發(fā)生爐中進行的。煤由煤氣爐頂部間歇加入，氣化劑（空氣、水蒸汽）通過燃料層在高溫下進行煤的氣化反應(yīng)，制得半水煤氣。氣化后的灰渣從爐底排出。固定層間歇法制半水煤氣，通過吹風和制氣兩個階段交替進行。自上一次送入空氣開始到下一次送入空氣為止稱為一個工作循環(huán)，時間2～3分鐘。每個工作循環(huán)分為五個階段見表3-1。工作循環(huán)主要目的氣化劑氣體流程吹風階段燃料燃燒，提高爐溫空氣空氣從爐底送入，吹風氣經(jīng)燃燒室和廢熱鍋爐回收熱量后煙囪放空。一次上吹制氣階段制取半水煤氣蒸汽和加氮空氣氣化劑從爐底送入，生成的煤氣經(jīng)燃燒室和廢熱鍋爐回收熱量后去洗氣箱、洗氣塔除塵降溫后去氣柜。下吹制氣階段制取半水煤氣,穩(wěn)定氣化層溫度，避免氣化層上移蒸汽、加氮空氣氣化劑從爐上部送入，生成的煤氣從爐底送出，經(jīng)洗氣箱、洗氣塔除塵降溫后去氣柜。二次上吹制氣階段制取半水煤氣,回收爐底空間殘留煤氣，防止爆炸蒸汽、加氮空氣同一次上吹制氣流程?？諝獯祪綦A段回收爐頂部空間和出氣管道殘留的煤氣空氣同吹風階段流程，但吹風氣不放空，回收回氣柜。表格3-1固定層間歇法制半水煤氣五個階段和氣體流程間歇法生產(chǎn)半水煤氣工藝流程主要由四部分組成煤氣化余熱回收降溫除塵

煤氣儲存

中型氨廠流程工藝流程方框圖

流程的主要特點LoremipsumALoremipsumBLoremipsumC1.利用燃燒室回收吹風氣中一氧化碳及其它可燃性氣體的燃燒熱，預(yù)熱下吹制氣的蒸汽和加氮空氣。2.利用廢熱鍋爐回收吹風氣和上吹煤氣的顯熱，副產(chǎn)蒸氣。3.制氣階段配入加氮空氣，可直接得到半水煤氣。吹風氣全部放空。缺點：對煤種要求高，產(chǎn)量低。由于從廢熱鍋爐出來的煤氣及煙氣溫度較高，熱量損失大；灰渣殘?zhí)几?，總能耗高。Loremipsum二、固定層間歇氣化設(shè)備1.爐體上部內(nèi)襯有耐火磚9和保溫磚8，下部設(shè)有夾套鍋爐4。底部焊有保護鋼板。爐口有護圈，以防加料時磨損耐火磚。錐形部分有出氣口。2.夾套鍋爐傳熱面積約16m2,容水量15t。作用是防止燃料層溫度過高，使灰粘在爐壁上而發(fā)生掛爐現(xiàn)象，并副產(chǎn)低壓蒸汽。兩側(cè)各有四個試火孔觀察火層。鍋爐上裝有液位計10，水位自動調(diào)節(jié)器、安全閥2等附件。3.底盤底盤7由兩個半圓形鑄件組合而成，兩側(cè)有灰斗。底盤與爐殼通過大法蘭連成一體。

4.機械除灰裝置除灰裝置包括灰盤、爐箅、蝸輪、蝸桿及固定不動的灰梨等。5.傳動裝置由電動機提供動力，通過變速機、蝸桿、蝸輪帶動100齒大蝸輪轉(zhuǎn)動而完成。圖3-2直徑為2.74米的煤氣發(fā)生爐1、爐體2、安全閥3、保溫材料4、夾套鍋爐5、爐篦6、回盤接觸面7、底盤8、保溫磚

9、耐火磚10、液位計

11、蝸輪12、蝸桿13、油箱三、固定層間歇氣化基本原理1.吹風階段吹風時將空氣吹入爐內(nèi)，氣化層溫度在700℃以上，發(fā)生下列化學反應(yīng)，目的是提高爐溫積蓄熱量。C+O2=CO2+Q（3--1）2C+O2=2CO+Q（3--2）2CO+O2=2CO2+Q（3--3）CO2+C=2CO-Q（3--4）為了避免CO2還原為CO，減少熱量損失和燃料消耗，實現(xiàn)吹風的目的，吹風階段采取的措施是：提高壓力，提高空氣流速，增大氧的加入量，縮短氣體與碳層的接觸時間，使反應(yīng)生成的二氧化碳來不及進行還原反應(yīng)就離開燃料層；同時要控制燃料層的溫度和高度不能過高。2.制氣階段此階段的主要目的是高溫碳與水蒸汽反應(yīng)，得到盡可能多的一氧化碳和氫氣。主要反應(yīng)：

C+H2O(g)=CO+H2—QC+2H2O(g)=CO2+2H2—Q二氧化碳可在還原層中還原成一氧化碳：CO2+C=2CO—Q根據(jù)化學平衡移動原理，得出有利于制氣的條件：提高溫度，降低蒸汽壓力有利于煤的氣化反應(yīng)，煤氣中CO和H2的含量增加，CO2和CH4減少。副反應(yīng)：C+H2=CH4+QCO+H2O(g)=CO2+H2+Q3.煤氣化反應(yīng)速率煤氣化反應(yīng)復雜，既有氣體之間的均相反應(yīng)，又有氣固相的非均相反應(yīng)，主要是非均相反應(yīng)。反應(yīng)速度是以總的反應(yīng)速度來衡量，煤氣化反應(yīng)過程由多個步驟組成，總反應(yīng)速度取決于反應(yīng)過程中最慢的一步，稱為控制步驟。（1）碳與氧的反應(yīng)速度在較低（775）度溫度下，受化學反應(yīng)控制，溫度升高，反應(yīng)速度加快。當溫度高于900度時，受擴散控制，提高氣流速度，反應(yīng)速度加快。（2）碳與二氧化碳的反應(yīng)速度與燃料的化學活性、灰分含量有關(guān)。溫度高，燃料的化學活性愈高，灰分含量愈低，二氧化碳還原為一氧化碳速度越快。（3）碳與水蒸汽的反應(yīng)速度主要受溫度和燃料的化學活性影響。溫度高，燃料的化學活性愈高，反應(yīng)速度就愈快；蒸汽與碳接觸時間增加，蒸汽分解率就會提高。燃料的化學活性一般按無煙煤、焦炭、褐煤、木炭的順序遞增。反應(yīng)速率LoremipsumALoremipsumBLoremipsumCLoremipsumDE1.溫度爐溫高，蒸汽分解率高，煤氣產(chǎn)量高、質(zhì)量好，制氣效率高。但爐溫高，吹風效率低。爐溫比燃料的灰溶點低50℃左右。

2.吹風速率吹風速率大，氧量增大，加速碳的燃燒反應(yīng)，使爐溫迅速提高；縮短CO2在還原層停留時間，降低吹風氣中的CO，減少熱損失。但吹風量過大，熱損失增大，易出現(xiàn)風洞，氣化條件惡化。

四、固定層間歇氣化工藝條件F3.水蒸氣用量根據(jù)爐溫來調(diào)節(jié)蒸汽用量。當爐溫高時，增加蒸汽量，爐溫低時，減少蒸汽用量。當爐內(nèi)結(jié)疤時，加大蒸汽用量。直徑2740mm的煤氣爐，蒸汽量一般為5～7t/h。4.燃料層高度它對吹風和制氣影響不同。吹風低些有利可避免CO2還原為CO，減少熱損失；制氣時，燃料層高可提高蒸汽分解率，但阻力增大。5.循環(huán)時間的分配循環(huán)時間長，爐溫、煤氣的質(zhì)量波動大。循環(huán)時間短，溫度波動小、煤氣的產(chǎn)量和成分也較穩(wěn)定，但閥門開關(guān)頻繁。一般循環(huán)時間為2.5～3min。

6.氣體成分要求H2+CO/N2=3.1～3.2。常采用調(diào)節(jié)加氮空氣量或空氣吹凈及回收時間來控制。盡量降低半煤氣中甲烷、CO2和O2的含量，特別要求氧氣含量小于0.5%。五、固定層間歇氣化崗位安全操作及環(huán)保措施1.崗位特點：

高溫高壓易燃易爆，粉塵有毒崗位特點2.崗位物料的性質(zhì)本崗位物料有煤（煤粉塵）、一氧化碳、氫氣、二氧化碳、硫化氫、甲烷蒸汽。表3-3CO、H2、CH4氣體、煤粉的爆炸極限表3-3氣體名稱COH2CH4煤粉爆炸上限％74.274.214.9煤粉塵在空氣中爆炸極限30mg/m3；最低著火溫度610℃爆炸下限％12.54.15.35表3-4危險介質(zhì)的危害及中毒癥狀物質(zhì)名稱性質(zhì)危害及中毒癥狀一氧化碳CO無色、無臭、無味、無刺激性的氣體

與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、高溫能引起爆炸。在血液中與血紅蛋白結(jié)合而造成組織缺氧。中毒時頭痛、頭暈、嘔吐、意識模糊等，重度中毒時死亡。接觸限值為30mg/m3。二氧化碳CO2常溫下無色無味無臭的氣體。二氧化碳對神經(jīng)中樞有刺激和麻醉作用。急性中毒呼吸困難、頭昏，大量吸入因缺氧而窒息死亡氫氣H2無色無味與空氣形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氟、氯等發(fā)生劇烈反應(yīng)。在濃度很高時，因氧分壓降低而造成窒息。硫化氫H2S濃度低時臭蛋味；濃度高時沒有氣味易燃劇毒。與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。為強烈的神經(jīng)毒物。高濃度時可抑制呼吸中樞，迅速窒息而死亡。接觸限10mg/m3。致死濃度1mg/L。甲烷CH4無色無味與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氟、氯等能發(fā)生劇烈反應(yīng)。當空氣中含量超過25%，可引起頭痛、頭暈和精神動作障礙，窒息昏迷、并由于缺氧而死亡。3.安全操作要點①操作人員必須遵守安全技術(shù)規(guī)程，嚴格執(zhí)行操作工的“六嚴格”和“十四個”不準。正確操作消防器材和勞動防護用品。②正常開車前要檢查所有的運轉(zhuǎn)設(shè)備、靜止設(shè)備、電器、儀表、閥門開關(guān)，一切都處于正常狀態(tài)位置后方可聯(lián)系開車。③大、中修后開車，必須試漏、試壓、吹掃系統(tǒng)。④點火前必須置換合格，防止爐內(nèi)爆炸；防爆片的位置要安全并安裝有網(wǎng)罩。⑤辦動火證方可動火。在運行中的煤氣設(shè)備或管道上動火，應(yīng)保持煤氣的正常壓力，只準用電焊，不準用氣焊。同時要有防護人員在場。⑥各安全水封要保持正常液位，水封溢流要正常。⑦廢熱鍋爐液位計要定時沖洗，液位真實，穩(wěn)定在1／2～2／3處。⑧廢熱鍋爐嚴重缺水時，嚴禁向爐內(nèi)加水，應(yīng)停爐處理。⑨嚴格控制煤氣中氧含量必須≤0.5%，當超過0.5%時必須分析原因并及時處理，當達到1%時必須停車。⑩爐溫較低時，打開爐蓋需立即點火防爆。從爐口處觀察爐況，要用手臂遮住臉部，停爐時間過長，應(yīng)在爐口放安全網(wǎng)罩。4.本崗位主要安全事故及處理方法見下表3-5序號現(xiàn)象原因處理方法1爐內(nèi)結(jié)疤煤的性質(zhì)與操作條件不相適應(yīng)氣流分布不均勻入爐蒸汽量小，爐溫過高根據(jù)煤的性質(zhì)，調(diào)節(jié)操作條件停爐捅實炭層適當加大蒸汽量，降低爐溫2半水煤氣氧含量增大炭層過薄，爐溫過低吹風閥或下吹煤氣閥內(nèi)漏爐內(nèi)結(jié)疤，有風洞停爐適當加高炭層，提高爐溫停爐檢修吹風閥或下吹煤氣閥停爐大疤，填實風洞，扒平爐面3夾套鍋爐或廢熱鍋爐汽包液位下降過快加水流量小或加水閥失靈鍋爐排污閥漏夾套鍋爐或廢熱鍋爐漏增大加水量或檢修加水閥檢修排污閥停車檢修4夾套鍋爐或廢熱鍋爐斷水原因同3嚴禁加水，立即停爐，降溫后處理5爐底爆炸二次上吹時間短或蒸汽量小停爐時灰斗蒸汽吹凈時間短安全擋板或吹風閥內(nèi)漏灰層有大塊渣，二次上吹時渣塊內(nèi)殘余氣體吹不凈適當增大二次上吹時間或蒸汽量延長吹凈時間停車檢修安全擋板或吹風閥酌情處理，情況嚴重時應(yīng)停爐，清除大塊渣6停爐時爐口爆炸停爐時爐面溫度低，未點著火停爐時適當延長吹風或二次上吹時間，提高爐面溫度7停爐時爐口大量噴火未開蒸汽吸引閥洗氣箱缺水，半水煤氣倒流吹風閥內(nèi)漏上吹蒸汽閥內(nèi)漏開啟蒸汽吸引閥加大洗氣箱進水，避免半水煤氣煤流停車檢修吹風閥停車檢修上吹蒸汽閥8爐條機負荷加重，電動機電流波動大，齒輪打滑爐內(nèi)有大塊渣卡住破渣圈或夾套保護板脫落卡住灰盤產(chǎn)生位移蝸輪﹑蝸桿損壞棘輪或三角抓磨損爐箅彈簧松停爐處理9氣柜鐘罩猛升吹風時煙囪閥失靈未開，吹風氣進入氣柜脫硫工序負荷大見量或羅茨鼓風機跳閘停車檢修煙囪閥，必要時氣柜內(nèi)氣體放空聯(lián)系脫硫工序，必要時本工序減負荷生產(chǎn)10氣柜鐘罩猛降洗氣箱或洗氣塔水封斷水，煤氣外泄洗氣塔液位過高或煤氣管道有堵塞氣柜進口水封阻力大加大水量，嚴重時關(guān)閉水洗氣箱或洗氣塔氣體出口閥適當降低洗氣塔液位或停車疏通煤氣管道適當降低水封內(nèi)水位5.環(huán)保措施（1）煙氣中的一氧化碳、甲烷等可燃性氣經(jīng)熱量回收后集中送到煙氣鍋爐燃燒，回收熱量，再經(jīng)除塵脫硫后排放，減少煙塵和硫化物對環(huán)境污染。（2）本工序廢水去污水處理系