煤的固定層氣化合成氨工藝

1、煤的定層氣化合成氨工藝摘要：本文通過以煤為原料生產(chǎn)合成氨工藝流程的總結(jié)，重點(diǎn)探討 造氣工藝流程，以及造氣工藝條件的選擇及依據(jù)。了解如何在合成氨 工藝中得到最高的效益，達(dá)到節(jié)能減排的目的。關(guān)鍵詞：合成氨，煤，造氣煤氣是一種可燃性氣體，其主要成分有CO、h2、n2、co2等。由煤和空氣 作用可制得空氣煤氣，由煤與空氣和蒸汽作用制得混合煤氣，混合煤氣熱值高于 前者。煤氣的產(chǎn)生方式有很多種，如焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、水煤氣、油煤氣、 高爐煤氣、裂化煤氣等很多種。發(fā)生爐煤氣的產(chǎn)生方法是將煤在發(fā)生爐中燃燒后， 將爐底的空氣加以限制，使煤不能完全燃燒，產(chǎn)生大量的CO,使?fàn)t中排出的氣 體主要是n2、co2和CO

2、。水煤氣的制造方法是將煤在爐中點(diǎn)燃后，在爐底吹入 充足空氣，使煤熾熱燃燒，然后停掉風(fēng)機(jī)，依次從爐底和爐頂噴入水蒸氣，與熾 熱的煤反應(yīng)后產(chǎn)生大量的h2和CO，再與空氣中的氮?dú)夂褪Ｓ嗟乃魵饣旌希?就形成了水煤氣。焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)生方法是原煤經(jīng)過粉碎，洗煤后，按不同的煤種 比例混合裝入焦?fàn)t內(nèi)，隔絕空氣進(jìn)行加熱，高溫使煤進(jìn)行分解，產(chǎn)生煤氣和煤焦 油。中小合成氨廠多采用固體燃料氣化法制造原料氣，即采用氧或者含氧氣化劑 對固體燃料如焦炭、塊煤或型煤等進(jìn)行熱加工，使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。 合成氨生產(chǎn)中將這一過程簡稱為“造氣”，氣化所得到的可燃性氣體稱為煤氣， 進(jìn)行氣化反應(yīng)的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐，簡稱“造氣爐

3、”。煤氣的成分取決于燃料 和氣化劑的種類及氣化條件。對同一種固體燃料，采用不同的氣化劑，可制造出 不同組成的煤氣；即使采用相同的氣化劑，在不同的氣化條件下所得到的煤氣組 成也不相同。1.1煤氣化工藝分類1煤炭氣化技術(shù)已有悠久歷史，尤其自20世紀(jì)70年代石油危機(jī)的出現(xiàn)，世界 各國廣泛開展了煤炭氣化技術(shù)的研究。目前正在應(yīng)用和開發(fā)的煤氣發(fā)生爐有很多 類型。所有這些氣化爐都有一個(gè)共同的特征，煤在氣化發(fā)生爐中，高溫條件下與 氣化劑反應(yīng)，使固體燃料轉(zhuǎn)化成氣體燃料，只剩下含灰的殘?jiān)?。通常氣化劑用?蒸氣、氧（空氣）和co2。粗煤氣中的產(chǎn)物是h2、co和ch4,伴生氣體是co2、 h2o等。此外還有硫化物、烴

4、類產(chǎn)物和其他微量成分。各種煤氣組成取決于煤的 種類、氣化工藝、氣化劑的組成，影響氣化反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)條件。氣化方 法的分類有很多種方法，分述如下。1.1.1按制取煤氣的熱值分類以下按照制取煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熱值把煤氣化工藝分成3類。制取低熱值煤氣方法，煤氣熱值低于8347KJ/m3。制取中熱值煤氣方法，煤氣熱值1674733494 KJ/m3。iii.制取高熱值煤氣方法，煤氣熱值高于33494KJ/m3。1.1.2按供熱方式分類煤氣化工程的整個(gè)熱平衡表明，總的反應(yīng)是吸熱的，因此必須供給熱量。各 種過程需要的熱量各不相同，這主要由過程的設(shè)計(jì)和煤的性質(zhì)決定，一般需要消 耗氣化用煤發(fā)熱量的15%

5、35%,順流式氣化取上限，逆流氣化取下限，其供熱方 式有幾種途徑。自熱式氣化法間接供熱氣化法煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結(jié)合法熱載體供熱1.1.3按氣化劑分類煤的氣化是有控制的將氧或含氧化合物通入高溫煤炭發(fā)生有機(jī)物的部分氧 化反應(yīng)，從而獲得含有h2、co等可燃?xì)怏w的過程。這些氣體可作為氣體燃料， 也可作為化工原料。工業(yè)煤氣按氣化劑不同可分成以下四種：空氣煤氣水煤氣混合煤氣半水煤氣上述四種工業(yè)煤氣的組成如表1-1所示表1-1四種工業(yè)煤氣組成（體積）2名稱氣化劑組成/%熱值/(KJ/mol)主要用 途H2COCO2N2CH4O2空氣 煤氣空氣0.933.40.664.60.5-38004600燃料混

6、合 氣體空氣、水蒸氣11.027.56.055.00.30.250005200燃料水煤氣水蒸氣50.037.36.55.50.30.21000011300燃料半水水蒸氣、37.033.6.622.40.30.2 88009600合成氨煤氣空氣3原料氣表1-1中，空氣煤氣中含氮量過高，而水煤氣中氮含量又過低將空氣煤氣和 水煤氣按一定比例混合，則可使成分達(dá)到合成氨原料氣的要求，工業(yè)上稱這樣的 煤氣為半水煤氣，其組成要求為（CO+H2）/N2=3.13.2（摩爾比），這是因?yàn)镃O 在后續(xù)變換的工序中不能完全轉(zhuǎn)化為h2，因此原料氣中的（co+h2）/n2比理論 值稍大。1.2合成氨原料氣的方法目前，工業(yè)上以固體燃料為原料，制取合成氨原料氣的方法主要有以下幾種。1）固定層間歇?dú)饣?用水蒸氣和空氣為氣化劑，交替地通過固定的燃料層， 使燃料氣化，使燃料氣化，制得半水煤氣。2）固定層連續(xù)氣化法 以富氧空氣（或氧氣）與蒸汽的混合氣為氣化劑，連續(xù) 通過固定的燃料層進(jìn)行氣化。3）氣流層氣化法在高溫下，以氧和蒸汽混合氣為氣化劑，與粒度小于0.1mm 的粉煤并流氣化