(中职)合成氨工艺及设备项目二教学课件.pptx
《(中职)合成氨工艺及设备项目二教学课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(中职)合成氨工艺及设备项目二教学课件.pptx(64页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、(中职)合成氨工艺及设备项目二教学课件项目二合成氨原料准备任务一任务一合成氨生产固体燃料选取及处理能分析出固定层间歇气化对原料选取及处理能分析出固定层加压连续气化对原料选取及处理能分析出粉煤气流层气化对原料选取及处理能分析出水煤浆加压连续气化对原料选取及处理能列举出煤的性能指标并说明对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响1.煤的质量指标煤的质量指标(1)水分 煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。外在水分是在煤的开采、运输、储存和洗选过程中润湿在煤的外表面以及大毛细孔而形成的。内在水分是吸附或凝聚在煤内部较小的毛细孔中的水分。结晶水是在煤中以硫酸钙(C
2、aSO42 H2O)、高岭土(Al2O32SiO22H2O)等形式存在的,通常大于200以上才能析出。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。常用的水份指标有:全水份:是煤中所有内在水份和外在水份的总和。通常规定在8%以下。空气干燥基水份:指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份.煤中水分过大,不利于加工、运输等,燃烧时会影响热稳定性和热传导。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响1.煤的质量指标煤的质量指标(2)灰分指煤在燃烧后留下的残渣。不是煤中矿物质总和,而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高,说明煤中可燃成份较低,发热量就低。煤的灰分高,一
3、方面增加运输的费用,从工艺角度能降低气化效率,增加炉渣的排出量,增加随炉渣排出的碳损耗量,并且增加气化的各项消耗指标(如氧气、水蒸气和煤的消耗指标),而净煤气的产率下降。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响1.煤的质量指标煤的质量指标(3)挥发份指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物,不全是煤中固有成分,还有部分是热解产物,所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关,煤炭变质程度越高,挥发份产率就越低。煤气化用于合成氨的原料煤一般要求使用低挥发分、低硫的无烟煤、半焦或焦炭,因为变质程度浅(年轻)的煤种,生产的煤 气中焦油产率高,容易堵塞管道和阀门,给焦油分离带来一定的
4、困难,同时也增加含氰废水的处理量。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响1.煤的质量指标煤的质量指标(4)固定碳指煤中不挥发的固体可燃物,不同于元素分析的碳,是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。(5)硫分硫是煤中的有害元素,硫分包括有机硫、无机硫,虽对燃烧本身没有影响,但硫不仅对设备造成腐蚀,污染环境,而且会影响后段工序的运行,如造成催化剂中毒,加重脱硫的负担等。所以,气化用燃料中硫含量应是越低越好。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响2.煤的工艺指标煤的工艺指标1.粘结性粘结性是指煤在干馏过程中,由于煤中有机质分解,熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。黏
5、结性煤在气化时,使料层的透气性变差,阻碍气体流动,出现炉内崩料或架桥现象,使煤料不易往下移动,导致操作恶化。粘结性是进行煤的工业分类的主要指标。煤化程度最高和最低的煤,一般都没有粘结性。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响2.煤的工艺指标煤的工艺指标2.粒度煤的粒度指的是煤炭颗粒的大小程度,煤的粒度不同,将直接影响到气化炉的运行负荷、煤气和焦油的产率以及气化时的各项消耗指标。煤的粒径越小,比表面积越大。粒度越大,传热越慢,煤粒内外温差越大,粒内焦油蒸气的扩散和停留时间增加,焦油的热分解加剧。煤的粒度太小,当气化速度较大时,小颗粒的煤有可能被带出气化炉外,从而使炉子的气化效率
6、下降。煤的粒度减小,相应的气化剂氧气和水蒸气消耗将增大。一、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响2.煤的工艺指标煤的工艺指标3.活性是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。它是评价气化用煤的一项重要指标。活性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。4.热稳定性热稳定性是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏,直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。热稳定性差的煤在气化时,伴随气化温度的升高,煤易碎裂成煤末和细粒,对移动床内的气流均匀分布和正常流动造成严重的影响。一
7、、煤的性质及对煤气化的影响一、煤的性质及对煤气化的影响2.煤的工艺指标煤的工艺指标5.机械强度机械强度是指块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时,容易碎成小块和粉末,影响气化炉正常操作。因此,气化用煤必须具备较高的机械强度。6.灰熔点灰熔点就是煤炭中的灰分在燃烧时达到一定温度以后,发生变形,软化和熔融时的温度。煤炭的灰熔点对于固体燃料气化的温度有重要的影响。煤炭气化时的灰熔点有两方面的含义,一是气化炉正常操作时,不致使灰熔融而影响正常生产的最高温度,另一个是采用液态排渣的气化炉所必须超过的最低温度。二、煤的种类二、煤的种类1.煤按照粒度分类对于一个大、中型气化厂来说,考虑原
8、料煤的分级利用。二、煤的种类二、煤的种类2.煤按照性质分类国际上把煤分为三大类:无烟煤、烟煤、褐煤,每一大类又分为若干小类。各类煤的基本特征如下:(1)无烟煤无烟煤又称白煤或硬煤,(如图2-3)是煤化程度最高的一种煤,因其燃烧时无黑烟而称无烟煤。黑色坚硬,有金属光泽,它具有挥发分低、固定碳高(含碳最高达8997)、水分少、比重大(1.41.9左右)、燃点高(普遍在380以上)、化学反应性低等特点。燃烧时无烟,火焰呈青蓝色。(2)烟煤烟煤因燃烧时有烟所以称为烟煤。烟煤的爆化程度低于无烟煤,高于褐煤。一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有光泽,质地细致,含挥发分30%以上,燃点不太高,较易点
9、燃;含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有大量黑烟,燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣。烟煤包括贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、13焦煤、气肥煤、气煤、12中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤。烟煤主要用作燃料及炼焦、低温干馏、气化等原料。(3)褐煤褐煤是未经过成岩阶段,没有或很少经过变质过程的煤,是最年轻的煤,外观呈褐色或褐黑色,多为块状,光泽暗,质地疏松;含挥发分40%左右,燃点低,容易着火,燃烧时上火快,火焰大,冒黑烟;含碳量与发热量较低,燃烧时间短,需经常加煤。三、固体燃料气化对原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理1.固定层间歇气化对原料选取及处理固定床煤气化炉
10、的煤从上部加入,以空气和水蒸汽为气化剂,分阶段进行,将空气和水蒸汽交替的通过固定的燃料层,燃料煤床层的相对位置不变,煤的停留时间较长。因而它要求能够气化的煤必须是:有一定粒度,保证床层的孔隙率(能透气);有一定抗碎强度,煤在运输及从加煤机落到炉内时下能摔碎,以免影响透气;有一定热稳定性,在炉内加热不能爆碎,以免影响透气;灰熔融点越高越好,因为在灰熔点以下温度操作,灰熔点高,可以适当提高气化操作温度,有利于提高反应速度;黏结性要低,粘结性高的煤,在固定床里气化时,在干馏层会产生胶质结焦,粘结在一起影响床层透气。固定层间歇气化法的煤种主要是粒度为25-75mm的块状无烟煤、焦炭。三、固体燃料气化对
11、原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理2.固定层加压连续气化对原料选取及处理固定层加压连续气化对以富氧空气(或氧气)与水蒸气为气化剂,连续的通过固体燃料床层,并且加压操作,所以可利用的固体燃料范围比固定层间歇气化法广。固定层加压连续气化要求原料粒度大小均匀的碎煤,粒度在5-50mm粒度的无烟煤或焦炭,机械强度及热稳定性好,不易粘结;灰分含量低,灰熔点高(不小于1200);化学活性高;氯含量不高于0.5%,以免对设备造成腐蚀。原料煤经过皮带输送机通过煤箱加入到气化炉中。三、固体燃料气化对原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理3.粉煤气流层气化对原料选取及处理粉煤气流层气化
12、采用干煤粉为原料,以纯氧气和水蒸气为气化剂在高温状态(1400-1700)下在气化炉内发生煤气化反应,粉煤气流层气化在气化炉内的停留时间非常短,液态排渣,对煤种的适应性比较广泛,从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用;对煤的灰熔点适应范围比其它气化工艺更宽,即使是高灰分、高水分、高熔点、高硫的煤种也能使用。三、固体燃料气化对原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理3.粉煤气流层气化对原料选取及处理粉煤气流层气化的原料煤的煤处理的典型特点粉煤气流层气化的原料煤的煤处理的典型特点为:为:原料煤需要需要经过干燥、磨细为粒度均匀原料煤需要需要经过干燥、磨细为粒度均匀的干煤粉。的干煤粉。干
13、煤粉由于是小颗粒的固体粉尘,所以在输干煤粉由于是小颗粒的固体粉尘,所以在输送上需要由惰气(氮气或者二氧化碳)作为输送载送上需要由惰气(氮气或者二氧化碳)作为输送载体,输送到煤气发生炉。体,输送到煤气发生炉。合格原料煤由原料贮运系统通过胶带输送机送入磨合格原料煤由原料贮运系统通过胶带输送机送入磨煤机前碎煤仓。碎煤仓中的煤通过称重给煤机送到煤机前碎煤仓。碎煤仓中的煤通过称重给煤机送到磨煤机中磨粉。从热风炉送来的热烟气送入磨煤机磨煤机中磨粉。从热风炉送来的热烟气送入磨煤机中对煤粉干燥,在磨粉的同时,经旋转分离器分选,中对煤粉干燥,在磨粉的同时,经旋转分离器分选,将干燥后合格的煤粉吹入煤粉袋式过滤器分
14、离收集,将干燥后合格的煤粉吹入煤粉袋式过滤器分离收集,经旋转给料器、螺旋输送机送入煤粉贮仓中贮存。经旋转给料器、螺旋输送机送入煤粉贮仓中贮存。分离后的尾气经循环风机加压后大部分循环至热风分离后的尾气经循环风机加压后大部分循环至热风炉循环使用,部分排入大气炉循环使用,部分排入大气。三、固体燃料气化对原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理4.水煤浆加压连续气化对原料选取及处理对原料煤适应性较广,气煤、烟煤、次烟对原料煤适应性较广,气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均能作气化原料。但要求原料煤含石油焦等均能作气化原料。但要
15、求原料煤含灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于灰量较低、还原性气氛下的灰熔点低于13001300,灰渣粘结特性好。,灰渣粘结特性好。水煤浆加压连续气化对原料的工艺处理的水煤浆加压连续气化对原料的工艺处理的典型特点是:典型特点是:原料煤经过洗选、筛分、研磨、加水和原料煤经过洗选、筛分、研磨、加水和少量添加剂制成粘稠的水煤浆少量添加剂制成粘稠的水煤浆水煤浆性质特殊,所以由高压煤浆泵输水煤浆性质特殊,所以由高压煤浆泵输送。送。三、固体燃料气化对原料的选取及处理三、固体燃料气化对原料的选取及处理4.水煤浆加压连续气化对原料选取及处理水煤浆的工艺流程:由煤贮运系统来的小于10mm的碎煤进入煤贮斗后,经煤称
16、量给料机称量送入磨机。粉末状的添加剂由人工送至添加剂溶解槽中溶解成一定浓度的水溶液,由添加剂溶解槽泵送至添加剂槽中贮存。并由添加剂计量泵送至磨机中。添加剂槽可以贮存使用若干天的添加剂。在添加剂槽底部设有蒸汽盘管,在冬季维持添加剂温度在20-30,以防止冻结。工艺水由研磨水泵加压经磨机给水阀来控制送至磨机。煤、工艺水和添加剂一同送入磨机中研磨成一定粒度分布的浓度约6065%合格的水煤浆。水煤浆经滚动筛滤去3mm以上的大颗粒后溢流至磨机出料槽中,由磨机出料槽泵送至煤浆槽。磨机出料槽和煤浆槽均设有搅拌器,使煤浆始终处于均匀悬浮状态。任务小结任务小结合成氨生合成氨生产产固体燃料的固体燃料的选选取与取与
17、处处理理固定固定层间层间歇气化法歇气化法固定固定层层加加压连续压连续气化气化粉煤加粉煤加压连续压连续气化气化水煤水煤浆浆加加压连续压连续气化气化块块煤、焦炭;机械煤、焦炭;机械强强度高;度高;热稳热稳定性高;灰熔点高;粘定性高;灰熔点高;粘结结性低;化学活性高性低;化学活性高碎碎煤煤;无无烟烟煤煤或或焦焦炭炭,机机械械强强度度及及热热稳稳定定性性好好;不不易易粘粘结结;灰灰分分含含量量低低;灰灰熔熔点点高高;化学活性高化学活性高煤粉;褐煤、次烟煤、烟煤、煤粉;褐煤、次烟煤、烟煤、石油焦;灰熔点适石油焦;灰熔点适应应范范围宽围宽;高灰分、高水分、高熔点、高灰分、高水分、高熔点、高硫的煤种也能适用
18、高硫的煤种也能适用水煤水煤浆浆;气煤、烟煤、次烟;气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤、劣煤、无烟煤、高硫煤、劣质质煤、石油焦等均可;灰分低;煤、石油焦等均可;灰分低;灰熔点低;灰渣粘灰熔点低;灰渣粘结结性好性好思考与练习思考与练习1.煤的质量指标有哪些?对煤气化有什么影响?2.煤的工艺指标有哪些?对煤气化有什么影响?3.煤的种类有哪些?分别有哪些特点?4.固定层间歇气化法对煤种有什么要求?5.固定层加压连续气化发对煤种有什么要求?6.粉煤加压连续气化对煤有什么要求?7.水煤浆加压连续气化对煤有什么要求?8.为什么水煤浆加压气化需要加添加剂?9.粉煤在输送时为什么要使用惰性气体?10.查阅资料选
19、择一个使用固体燃料合成氨的企业说明其原料的处理方式,画出流程图。任务二任务二合成氨生产气体原料选取及处理能分析天然气需要脱硫的原因能说明天然气的主要成分能说出天然气的组分能列举出天然气脱硫的方法 查阅资料解释天然气可以作为 合成氨原料在世界范围内广泛使用 的优越性一、天然气一、天然气天然气是埋藏在地下的主要含甲烷的可燃性气体。其中的组分包括烃类组分、含硫组分和其它组分。1.烃类组分天然气中除甲烷组分外,还有乙烷、丙烷、丁烷(含正丁烷和异丁烷),它们在常温常压下都是气体。有些天然气中,乙烷、丙烷和丁烷的含量较高,而丙烷、丁烷常可以适当加压或降温而液化,这就是常说的液化石油气,简称为液化气。天然气
20、中常含有一定量的戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、和癸烷,这些含碳量较多的烷烃,简称为碳五以上组分,它们在常温常压下是液体,是汽油的主要成分。在天然气开采中,上述组分凝析为液态而被回收,称为凝析油,是一种天然汽油,可以用作汽车的燃料。含碳量更高的烷烃,天然气中的含量极少。图图2-8 2-8 甲烷的分子结构甲烷的分子结构一、天然气一、天然气2含硫组分天然气中的含硫组分,可分为无机硫化物和有机硫化物两类。无机硫化物组分,只有硫化氢,分子式为 H2S。硫化氢是一种比空气重、可燃、有毒、有臭鸭蛋气味的气体。硫化氢的水溶液叫硫氢酸,显酸性,故称硫化氢为酸性气体。有水存在的情况下,硫化氢对金属有强烈的腐蚀作用
21、,硫化氢还会使合成氨转化催化剂中毒而失去活性。因此,天然气中含有硫化氢时,必须经过脱硫净化处理,才能进行转化。由脱硫工艺可知,在进行天然气脱硫的同时,可回收硫化氢并将它转换为硫磺及进一步加工为硫化工产品。天然气中有时含有少量的有机硫化物组分,例如硫醇、硫醚、二硫醚、二硫化碳、羰基硫、噻酚、硫酚等。有机酸化物对金属的腐蚀不及硫化氢严重,但对化工生产中的催化剂的毒害作用与硫化氢一样,使催化剂失去活性。大多数有机硫有毒、具有臭味、会污染大气,因此,对天然气中的有机硫,也应该通过净化处理,尽量脱除。一、天然气一、天然气3其它组分天然气中,除去烃类和含硫组分之外,相对而言,较为多见的组分,还有二氧化碳及
22、一氧化碳、氧和氮、氢、氦、氟以及水汽。二氧化碳是无色、无臭、比空气重的不可燃气体,溶于水生成碳酸,故二氧化碳是酸性气体。有水存在时,二氧化碳对金属设备腐蚀严重,通常在天然气脱硫工艺中,将二氧化碳同硫化氢一起尽量脱除。一氧化碳在天然气中的含量甚微。根据天然气的组成可将天然气分为干气和湿气。干气主要成分是甲烷,其次还有少量的乙烷,丙烷和丁烷及更重的烃烃,也会有CO2、N2、H2S和NH3等。对它稍加压缩不会有液体产生,故称为干气;湿气除甲烷和乙烷等低碳烷烃外,还含有少量轻汽油,对它稍加压缩就有称为凝析油的液态烃析出来,故称为湿气。干气是生产合成氨和甲醇的重要化工原料。湿气中C2以上烃类含量高,这些
23、烃类都是热裂解制低级烯烃的优质原料。二、天然气的物理性质二、天然气的物理性质1.天然气密度单位体积气体的质量称天然气密度,单位是“千克每立方米(kg/cm3)。工作中常采用的是相对密度,即在任意压力和温度下的天然气密度,与在标准条件下同体积干燥空气的密度的比值。密度的大小与气体的组分成正比,相对密度在0.58-1.6之间多为干气,相对密度在1.6以上的称为湿气。2.饱和蒸汽压力 将气体变成液体时所需要的最低压力称为此气体的饱和蒸汽压力。饱和蒸汽压力随温度的增高而增高。二、天然气的物理性质二、天然气的物理性质3.3.溶解度溶解度 任何气体均有不同程度的溶解于液体的性能,气体溶于液体的数量,决定于
24、液体与气体的性质、压力、温度及已溶于液体中的其他溶解物的特点。在地层中,天然气一般溶于油和水中,轻质石油比重质石油溶解容易的多,而重的碳氢化合物气体较轻的碳氢化合物气体易于溶解。当天然气溶于石油后就会降低石油的密度、粘度及表面张力,使石油的流动性增大。4.4.热值热值 每立方米天然气燃烧时,所发出的热量称为热值,其单位为kJ/m3。气体的热值变化很大,天然气中的湿气具有最大的发热量,可达83kJ/m3,远远小于石油的发热值二、天然气的物理性质二、天然气的物理性质5.5.天然气的粘度天然气的粘度是天然气流动时气体内部分子间的摩擦力。是天然气流动时气体内部分子间的摩擦力。6.6.天然气的体积系数天
25、然气的体积系数 天然气在油层条件下所占的体积与标准状况(天然气在油层条件下所占的体积与标准状况(2020,0.101Mpa 0.101Mpa)下)下所占体积的比值。单位是所占体积的比值。单位是“m“m3 3/m/m3 3”7.7.弹性压缩系数弹性压缩系数 压力每变化压力每变化1Mpa1Mpa,气体体积的变化率。,气体体积的变化率。三、天然气的预处理三、天然气的预处理三、天然气的预处理三、天然气的预处理天然气用作化工原料、如生产合成氨、甲醇及液体燃料时常需要将其硫含量降至1ml/m3或更低即为精脱硫,也称深度脱硫。原因是:硫化物有毒,它与水形成酸腐蚀管线和设备,还使钢材发生氢脆和硫化物应力开裂。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 合成氨 工艺 设备 项目 教学 课件
限制150内