50万吨年煤气化标准工艺设计.docx

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1、学生毕业设计（论文）题目：50万吨/年煤气化工艺设计摘要煤气是重要的化工产品与原料，它广泛用于合成氨、民用燃气、工业用气乃至发电,有着巨大的市场潜力。随着世界石油资源的减少和煤气化生产成本时减少，发展使用煤气化等新的替代燃料，己成为一种趋势。中国是资源和能源相对匾乏的国家，少气，缺油，但煤炭资源相对丰富，发展煤制气，以煤替代石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。本课题通过对国内外几种煤气化工艺流程的对比，最后选择高压法煤气化制备煤气的SheIl工艺生产流程。最后设计出Shell气化炉的基本尺寸；并对反映过程进行了物料衡算、热量衡算。核心词：煤气化；Shell气化炉；物料衡算，

2、；热量衡算论文类型：工程设计ABSTRACTGasisanimportantchemicalproductsandrawmaterials,itiswidelyusedinsyntheticammonia,civilandindustrialgas,gas,electricity,andhasahugemarketpotential.Withtheworldofpetroleumresourcesandreduceproductioncostofcoalgasification,thedevelopmentofanewalternativefuelusecoalgasification,etc

3、,hasbecomeatrend.Chinaisrelativelyshortofenergyresourceslikegasandoil,butrelativelyrichofcoal,sodevelopmentofcoaltogas,butpetroleumisnationalenergysafetyneeds,aswellaschemicalindustry.Shellgasificationischesdefianlybycontrastingseveredgasification,peocessathomeandabroad.Massbalanceandheatbalanceofga

4、sificationprocessarecalculated.Thetechnoloyicaldimensionsofshellgasifieraredesigned.Keywords：Coalgasification；ShellGasifier；Massbalance；HeatbalanceThesis:EngineeringDesign1绪论11.1 煤气化过程原理11.2 国内外煤气化发展的现状和趋势11.3 SHE1.1.煤气化工艺21.4 本课题研究B重要内容52 SHE1.1.煤气化错误!未定义书签。2.1 选择SHE1.1.煤气化的因素错误!未定义书签。2.2 工艺流程图72.3

5、 SHE1.1.气化工艺的重要设备错误!未定义书签。2.4 SHE1.1.气化过程中的化学反映92.5 气化反映的物料、热量衡算错误!未定义书签。2.5.1 气化反映日勺物料衡算错误!未定义书签。2.5.2 气化反映的热量衡算错误!未定义书签。2.6 50万吨煤气化产物分析错误!未定义书签。3 SHE1.1.气化炉的设计错误!未定义书签。3.1 SHE1.1.气化炉错误!未定义书签。3.2 SHE1.1.炉体工艺尺寸计算错误!未定义书签。4总结错误!未定义书签。参照文献错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。1绪论中国煤炭的储量和开采都位于世界前列，煤炭B转化和合理运用，涉及煤的气化,对中国无

6、论目前和长远都具有重要的意义。煤的气化重要生成一氧化碳、氢气及甲烷，灰分形成废渣排出。煤气化的好处是可在燃烧前脱除气态硫和氮组分，是一种煤的高效运用方式，同步也是环境和谐的能源，提高煤气化效率是本课题的目的。1.1 煤气化过程原理煤气化过程是个热化学过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气等做气化剂（气化介质），在高温条件下通过化学反映或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。气化技术的目的是为了提高各类气化炉B生产能力，同步持续和高效地生产不同构成的煤气，涉及都市民用和工业用燃料气、发电燃料气、化工燃料气，并要避免污染环境。1.2 国内外煤气化发展日勺现状和趋势目前国外煤

7、气化炉开发正在向加压、大容量方向发展，单台气化炉解决煤量从几吨/天发展至2600td,4（X）0-5000tdB气化炉也完毕概念设计。气化用煤从最初的只能运用不黏煤，到目前几乎可以气化从褐煤、不黏和黏结日勺煤到无烟煤所有的煤种。不同日勺气化炉可以使用从块煤到粉煤等不同粒度的煤，碳转化率最高已不小于99%,气化效率超过80%。国外目前近常用的气化放法重要有：IGCC电厂中采用TeXaCo、She11、PrenfI0、Destec、KRW等气化技术,荷兰Buggenum电厂/、J253MW发电来自于一台日解决煤2500t左右的Shell气化炉，电厂发电效率43%。ShelI公司已具有设计单台煤解决

8、能力5000团以适应600MW废热IGCC机组的气化炉系统。目前国内B煤气化技术有些已达到世界领先水来，例如：水煤浆气化技术、采用壳牌干粉煤气化技术生产合成氨、鲁奇炉等。些外煤气化妆置不仅仅用于合成氨生产，并且还可以用于甲醇生产、合成醋酸、制备便宜氢气、煤气发电、民用等，IGCC加氢工艺，煤液化、地下煤气技术B开发和研发使B高效、低耗、无污染B煤气化工艺技术是发展煤化工0前提。煤气化技术的发展对中国日勺煤矿工业发展前景可观，因此在煤资源相对丰富0国内，开发更先进0煤气化技术意义更加重大。国内于20世纪30年代40年代引进UGl炉，50年代改烧无烟煤，重要用于制氨和甲醇。针对UGl炉工艺的缺陷（

9、如煤种限制、环保、气化强度和效率），国内从60年代初至今曾研发过多种气化工艺，而实现工业化的只有碎煤加压气化（1.Urgi）、水煤浆气化（TeXaCO）和灰熔聚流化床气化，即将工业化0有干粉加压气化（Shell）。总体来说，目前国内外对煤气化研究概况重要有如下三种：（1）固定床比较：国外比较出名的常压固定床/移动床气化工艺有：A型及威尔曼-格鲁夏（W-G）发生炉、两段煤气化发生炉、意大利的UG1.型水煤气炉、波兰和法国的两段式水煤气炉等；国内比较出名的固定床/移动床气化工艺有：常压固定床煤气发生炉气化、常压固定水煤气气化、加压固定床鲁奇气化；固定床的长处：工艺简朴、操作以便；投资少、建设快；热

10、效率高、碳转化率高；耗氧量低。固定床的缺陷：对煤种有一定规定，煤的黏结性不能太强，规定使用块煤；副产焦油、酚难于水，导致污染；单炉产气量低于其他炉型“汽（2）流化床比较：国外重要的气流床有：常压WinkIer气化工艺、高温克勒气化工艺、U-GaS气化工艺、KRW气化工艺；国内流化床技术有：常压流化床气化技术、加压流化床气化技术。流化床的长处：床层内温度均匀，便于调控；原料煤粒度适应范畴广；加料除灰以便；能对的地调节流化速度和精确加料；煤和气化剂接触较好，气化效率高。流化床日勺缺陷：碳转化率和热效率均较低；带出物多，导致环境污染较大；由于煤气出炉时温度较高，热效率低于固定床气化；灰渣含碳量较高；

11、对原料有一定的规定。（3）气流床气化工艺比较：国外气流床气化工艺有：德士古气化工艺（TeXaCo）、DeSteCt气化工艺、KT气化工艺、PrenfIO气化工艺、SheII加压气流床气化工艺、GSP气化工艺；国内气流床气化工艺有：KT气化炉、德士古气化炉（TeXaCo）、SheII加压气化炉。气流床气化日勺长处：合用于任何性质0煤种；单位炉容积产气量大；炉型简朴；无焦油和酚产生，对环境污染小；灰渣含碳低。气流床气化的J缺陷：需要先进的控制技术和设备；原料需干燥、粉碎，动力消耗较大，在气流输送煤时对管道磨损较大；操作温度高，煤气带出热量多，如不回收，热效率要受到影响；重要产品中一氧化碳含量高，不

12、经甲烷化，不能当都市煤气使用。由此可以看出煤气化趋向更高效、更清洁、热损较小B方向发展。1.3 ShelI煤气化工艺目前国内外比较公认的、先进气化工艺即Shen气化工艺。如下为Shen气化工艺流程B进展、工艺流程框图、煤质对气化B影响和ShelI煤气化日勺评价指标。shell气化工艺流程的进展：shell煤气化是shell公司开发时具有独特技术日勺第二代煤气化工艺。shell公司在渣油气化技术获得工业化成功经验B基本上，于1972年开始从事煤气化研究。1978年第一套中试装置在德国汉堡建成并投入运营。1987年在美国休斯敦建成的投煤量250td-400tdB示范装置投产。1993年在荷兰由J丹

13、姆克勒电厂建成投煤量t/dB大型煤气化妆置。该装置用于联合循环发电，为单系列操作，装置动工率达95%以上。通过3年示范运营已于1998年正式交付顾客。生产操作数据表白煤气化工艺指标达到预期目B,SheH煤气化技术是先进成熟日勺。工艺流程框图：硫盐图1.1SheH煤气工艺流程框图煤质对Shell气化0影响因素重要有：水分、灰分、挥发分、硫分、煤粒度、灰熔点和结渣网。(1)水分含量对气化B影响煤的水分涉及游离水和结晶水，游离水又可分为外在水分和内在水分。外在水分是指附着于煤0颗粒表面0水膜或大0毛细孔(直径10-5Cm)中0水分，其蒸汽压与纯水的蒸汽压相似，在常温下就很容易失去。内在水分是指吸附或

14、凝聚在煤颗粒内部毛细孔(直径MgOTiO2、Na2OK2O等酸性和碱性的化学组分构成，一般酸性组分高于碱性组分，(Fe2O3+CaOMgO+K2O+Na2O)(SiO2+Al2O3+TiO2)0比值称为碱酸比。煤灰是煤中的!惰性物质，其含量和构成对气化反映自身影响不大，但灰分高B煤在气化过程中产生的灰渣量增长，势必带走部分潜热（碳）和显热，使煤的热效率减少。且煤中灰分含量越高，原煤运送成本越大,气化煤耗氧耗越高，气化炉和灰渣解决系统负荷越重，严重时会影响气化炉H正常运营。煤灰中某些组分含量过高会影响煤灰的熔融特性，导致气化炉渣阀排渣不畅或堵塞。Shell煤气化炉采用水冷壁构造，运用煤气化反映初期熔融飞壁上形成固体渣层使膜式壁与炉膛隔离，以减少热量损失，同步在故障期间热负荷变化大时一方面导致固体渣层被熔化或者加厚，从而保护炉壁免受损坏。如果煤中灰分含量太低，固体保护渣层形成不好