合成氨工藝中的煤氣化

1第一章氨合成一、概述二、煤氣化原理三、制取半水煤氣的工業(yè)方法第二節(jié)、固體燃料氣化2一、概述煤氣化—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—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、

N2

AIR、水蒸氣混合煤氣H2、CO、CO2、

N2AIR+水蒸氣半水煤氣H2、CO、N2、CO23二、煤氣化原理1、以空氣為氣化劑時(shí)，碳與氧之間的反應(yīng)為：

C+O2=CO2；△Hθ298=-393.77kJ/mol

C+1/2O2=CO；

△Hθ298=-110.59kJ/mol

C+CO2=2CO；△Hθ298=172.284kJ/mol

CO+1/2O2=CO2；

△Hθ298=-283.183kJ/mol（一）、化學(xué)反應(yīng)獨(dú)立反應(yīng)數(shù)：4-2=2平衡含量：CO含量隨溫度升高增加，CO2下降，T高于900℃主要產(chǎn)物為CO，CO2很少。平衡計(jì)算：42、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，△Hθ298=131.390kJ/molC+2H2O(g)=CO2+2H2△Hθ298=90.196kJ/molCO+H2O(g)=CO2+2H2△Hθ298=-41.19kJ/mol

C+2H2=

CH4

△Hθ298=74.90kJ/mol二、煤氣化原理獨(dú)立反應(yīng)數(shù)：6-3=3平衡計(jì)算：平衡含量：相同壓力下溫度高于900℃，水蒸汽與碳反應(yīng)的平衡產(chǎn)物中，含有等量的H2及CO

，其它組分含量接近于零。隨著溫度的降低H2O、CO2及CH4等平衡含量逐漸增加。二、煤氣化原理6（二）、反應(yīng)速率1、碳和氧的反應(yīng)：根據(jù)對碳與氧反應(yīng)的研究表明，當(dāng)反應(yīng)溫度在775℃以下時(shí)，反應(yīng)屬于動(dòng)力學(xué)控制。高于900℃時(shí)，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400～1100℃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℃時(shí)，反應(yīng)速度較快，開始為擴(kuò)散控制。二、煤氣化原理7（一）、半水煤氣生產(chǎn)的特點(diǎn)1、（CO+H2）與N2的比例為3.1～3.2.2、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、制取半水煤氣的工業(yè)方法8（三）、間歇式制半水煤氣的工作循環(huán)五個(gè)階段：氣體流向1、吹風(fēng)階段：吹入空氣，提高燃料層溫度，吹風(fēng)氣放空。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。三、制取半水煤氣的工業(yè)方法間歇式氣化過程在固定床煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行的。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。10（四）、間歇式制半水煤氣的工藝條件（1）溫度：

利：高溫，CO、H2含量高H2O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)：t1變形溫度、t2軟化溫度、t3熔融溫度。

氣流床：T<t1防粘結(jié)

固態(tài)出渣：T<t2防結(jié)疤

液體排渣：T>t3三、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（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，CO2在還原層停留短，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。（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，閥門易損壞。