天然气制半水煤气工艺设计.docVIP

化工设计概论-课程设计 论文（设计）题目： 30000m3/h天然气制半水煤气工艺设计 学 号： 姓 名： 班 级： 化工092本 专 业： 化学工程与工艺 2013年 06 月 08 日 30000m3/h天然气制半水煤气工艺设计 副标题：天然气间歇催化转化制合成氨原料气 【摘要】从天然气制取半水煤气工艺发展趋势来看，间歇气化和连续气化都是比较先进的技术。随着天然气工业的发展，将会涌现出更多经济有效的新技术，同时也会促进传统半水煤气技术的不断改进，从而达到更好的效果。 【关键词】天然气；半水煤气；工艺； 1项目概况 主要内容为30000m3/h天然气制半水煤气工艺设计。通过物料衡算和能量衡算，确定关键设备的选型和材料，对生产过程中的安全技术、综合利用提出了合理的要求，并考虑了三废的处理。 1.1半水煤气概述 半水煤气俗称水煤气，其实还是有点区别，它是将煤和水作为气化物料进行气化的一种燃气，一般通过固定床煤气发生炉制取。其主要成分是一氧化碳和氢气还有其他惰性气体和可燃烧的甲烷、焦油、酚等其他物质的混合气体，一般可用来工业和生活燃气供应。 1.1.1半水煤气的成份 基本上就是氮气，氧气，氢气，一氧化碳，水蒸汽，可燃成分主要是氢气和一氧化碳，与氮气的比例为3.1～3.2，也是一种合成氨原料气。 1.1.2半水煤气的性质 将蒸汽和空气（或富氧空气）按1:1的比例一起吹入煤气发生炉中与赤热的无烟煤或焦炭作用而产生，是水煤气和发生炉煤气的混合气体。也可将分别制成的水煤气和发生炉煤气按一定比例配合而得。这种煤气在除去氧、一氧化碳、二氧化碳、硫化物等杂质后，其氢与氮的组成为3：1的半水煤气，作为合成氨的原料气。 1.2产品情况介绍 工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。热值约为10500千焦/标准立方米。此外，尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。可用喷射式无焰烧嘴进行燃烧，空气和煤气不用预热。1.3半水煤气的反应机理 天然气间歇催化转化制合成氨原料气, 按吹风、制气两个阶段循环进行, 其化学反应较管式炉蒸汽转化复杂,是周期性的出现与消失。 1.3.1吹风阶段 经脱硫并减压至0.8~1.0kg/平方cm左右的天然气与罗茨鼓风机来空气（压力0.2~0.35kg/平方cm）按比例分别从蜗壳烧嘴的天然气管和空气管加入，经蜗壳混合后进入燃烧炉炉膛燃烧，产生1300℃ 左右的高温吹风气，经第一蓄热炉和第二蓄热炉，提高了蓄热炉内蓄热砖温度，再从转化炉顶部进入触媒层，一方而吹风气所带的部分热量（物理热）被触媒吸收．另一方面吹风气中残氧与触媒中金属镍发生氧化反应，放出的热量（化学热）提高触媒层温度，吹风气从转化炉底部出来，温度约850℃，进入废热锅沪管内，使管间软水蒸发，产生7~9kg/平方cm的饱和蒸汽，最后，吹风气从废热锅炉出来，温度250℃左右，经软水预热器降温至150℃左右，由自动三通阀送入烟囱放空。此时吹风气含有大量氮气、二氧化碳和0.5％以下的氧，是进行系统置换最好的隋性气。必要时，可用人工操作自动三通送入气柜。同时该气体也可以用来降低合成气的氢氮比。 制气阶段： 来自罗茨鼓风机的空气（压力为0.2~0.35kg/平方cm ) 与减压为1.0kg/平方cm左右的蒸汽按比例从燃烧炉炉膛加入，经炉膛和第一蓄热炉加热至900℃与从第一蓄热炉出口按比例加入的天然气混合，此天然气是经脱硫并减压至0.8~1.0 kg/平方cm的，此混合气体在第二蓄热炉和转化护上部空 间发生高温的非催化反应，放出热量，气体进入触媒层在850~900℃左右进行催化反应，并还原吹风阶段氧化了的金属镍，转化气从转化炉底部出来，温度约850℃左右进入废热锅炉管内，使管间软水蒸发，产生7~9kg/平方cm的饱和蒸汽；转化气从废热锅炉出来，温度约为250℃,经软水预热器降温至150℃，经自动三通阀送入洗气箱和洗气塔除尘并冷却，至常温送入气柜。 为了便于调节吹风天然气流量，在天然气凋节阀处设有一条副线（细调）；在天然气和空气自动阀之前各设一快关阀供开停车用，并在快关阀与自动阀之间各设有一泄压阀，以防停车后空气或天然气漏入系统，造成触煤超温或析炭。在蜗壳烧嘴上配有点火夭然气和空气、还原天然气和空气及还原蒸汽管线。在烟囱下部还配有点火时抽负压用的蒸汽吸引管线，为了处理升温还原中的超温事故，在制气天然气入多少口