50万吨年煤气化工艺设计
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的降低，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，以煤代替石油，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，最终选择高压法煤气化制备煤气的shell工艺生产流程。最后设计出shell气化炉的基本尺寸；并对反应过程进行了物料衡算、热量衡算。
关键词：煤气化；shell气化炉；物料衡算，；热量衡算
论文类型：工程设计
ABSTRACT
Gas is an important chemical products and raw materials, it is widely used in synthetic ammonia, civil and industrial gas, gas, electricity, and has a huge market potential. With the world of petroleum resources and reduce production cost of coal gasification, the development of a new alternative fuel use coal gasification, etc, has become a trend. China is relatively short of energy resources like gas and oil, but relatively rich of coal,so development of coal to gas,but petroleum is national energy safety needs, as well as chemical industry .
Shell gasification is chesde fianly by contrasting severed gasification,peocess at home and abroad .Mass balance and heat balance of gasification process are caleulated .The technoloyical dimensions of shell gasifier are designed .
Keywords：Coal gasification；Shell Gasifier；Mass balance；Heat balance Thesis：Engineering Design
目录
1绪论 (1)
1.1煤气化过程原理 (1)
1.2国内外煤气化发展的现状和趋势 (1)
1.3SHELL煤气化工艺 (2)
1.4本课题研究的主要内容 (5)
2 SHELL煤气化 (7)
2.1选择SHELL煤气化的原因 (7)
2.2工艺流程图 (7)
2.3SHELL气化工艺的主要设备 (8)
2.4SHELL气化过程中的化学反应 (9)
2.5气化反应的物料、热量衡算 (10)
2.5.1气化反应的物料衡算 (10)
2.5.2气化反应的热量衡算 (18)
2.650万吨煤气化产物分析 (18)
3 SHELL气化炉的设计 (20)
3.1SHELL气化炉 (20)
3.2SHELL炉体工艺尺寸计算 (21)
4总结 (22)
参考文献 (1)
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，煤炭的转化和合理利用，包括煤的气化，对中国无论目前和长远都具有重要的意义。煤的气化主要生成一氧化碳、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，是一种煤的高效利用方式，同时也是环境友好的能源，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应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的生产能力，同时连续和高效地生产不同组成的煤气，包括城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]。
1.2 国内外煤气化发展的现状和趋势
目前国外煤气化炉开发正在向加压、大容量方向发展，单台气化炉处理煤量从几吨/天发展至2600t/d，4000-5000t/d的气化炉也完成概念设计。气化用煤从最初的只能利用不黏煤，到现在几乎可以气化从褐煤、不黏和黏结的煤到无烟煤所有的煤种。不同的气化炉可以使用从块煤到粉煤等不同粒度的煤，碳转化率最高已大于99%，气化效率超过80%。国外现在近常用的气化放法主要有：IGCC电厂中采用Texaco、Shell、Prenflo、Destec、KRW等气化技术，荷兰Buggenum电厂的253MW发电来自于一台日处理煤2500t 左右的Shell气化炉，电厂发电效率43%[2]。Shell公司已具备设计单台煤处理能力5000t∕d 以适应600MW废热IGCC机组的气化炉系统[3]。
目前国内的煤气化技术有些已达到世界领先水来，比如：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。些外煤气化装置不仅仅用于合成氨生产，而且还可以用于甲醇生产、合成醋酸、制备廉价氢气、煤气发电、民用等，IGCC加氢工艺，煤液化、地下煤气技术的开发和研发使的高效、低耗、无污染的煤气化工艺技术是发展煤化工的前提[4]。煤气化技术的发展对中国的煤矿工业发展前景可观，因此在煤资源相对丰富的我国，开发更先进的煤气化技术意义更加重大。我国于20世纪30年代～40年代引进UGI炉，50年代改烧无烟煤，主要用于制氨和甲醇。针对UGI炉工艺的缺点（如煤种限制、环保、气化强度和效率），我国从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（Lurgi）、水煤浆气化（Texaco）和灰熔聚流化床气化，即将工业化的有干粉加压气化（Shell）[5]。
总体来说，目前国内外对煤气化研究概况主要有以下三种[6]：
（1）固定床比较：国外比较著名的常压固定床/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UGL型水煤气炉、波兰和法国
的两段式水煤气炉等；国内比较著名的固定床/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；
固定床的优点：工艺简单、操作方便；投资少、建设快；热效率高、碳转化率高；耗氧量低[6]。
固定床的缺点：对煤种有一定要求，煤的黏结性不能太强，要求使用块煤；副产焦油、酚难于水，造成污染；单炉产气量低于其它炉型[12]。
（2）流化床比较：国外主要的气流床有：常压Winkler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[6]。
流化床的优点：床层内温度均匀，便于调控；原料煤粒度适应范围广；加料除灰方便；能正确地调整流化速度和准确加料；煤和气化剂接触较好，气化效率高[7]。
流化床的缺点：碳转化率和热效率均较低；带出物多，造成环境污染较大；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；对原料有一定的要求[6]。
（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、K-T气化工艺、Prenflo气化工艺、Shell加压气流床气化工艺、GSP 气化工艺；国内气流床气化工艺有：K—T气化炉、德士古气化炉(Texaco)、Shell加压气化炉[6]。
气流床气化的优点：适用于任何性质的煤种；单位炉容积产气量大；炉型简单；无焦油和酚产生，对环境污染小；灰渣含碳低[6]。
气流床气化的缺点：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；主要产品中一氧化碳含量高，不经甲烷化，不能当城市煤气使用[7]。
由此可以看出煤气化趋向更高效、更清洁、热损较小的方向发展。
1.3 Shell煤气化工艺
目前国内外比较公认的、先进的气化工艺即shell气化工艺。以下为shell气化工艺流程的进展、工艺流程框图、煤质对气化的影响和shell煤气化的评价指标。
shell气化工艺流程的进展：
shell 煤气化是shell 公司开发的具有独特技术的第二代煤气化工艺。shell公司在渣油气化技术取得工业化成功经验的基础上，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行。1987年在美国休斯敦建成的投煤量250t/d-400t/d 的示范装置投产。1993年在荷兰的丹姆克勒电厂建成投煤量2000t/d 的大型煤气化装置。该装置用于联合循环发电，为单系列操作，装置开工率达95%以上。经过3年示范运行已于1998年正式交付用户。生产操作数据表明煤气化工艺指标达到预期目标，shell 煤气化技术是先进成熟的。
工艺流程框图：
图1.1 shell 煤气工艺流程框图
煤质对Shell气化的影响因素主要有：水分、灰分、挥发分、硫分、煤粒度、灰熔点和结渣[8]。
（1）水分含量对气化的影响
煤的水分包括游离水和结晶水，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的颗粒表面的水膜或大的毛细孔(直径>10- 5cm)中的水分，其蒸汽压与纯水的蒸汽压相同，在常温下就很容易失去。内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔(直径<10 - 5cm)中的水分,由于毛细孔的吸附作用，其蒸汽压低于纯水的蒸汽压，要在高于纯水的正常沸点的温度下才能除尽，所以较难蒸发除去。结晶水是指煤中矿物质所含的结晶水或化合水，通常要在200 ℃以上才能析出，在工业分析中不予考虑[8]。
煤的水分对Shell煤气化工艺的影响Shell煤气化工艺采用干煤粉进料，要求进气化炉的煤粉水含量低于2%。就气化炉而言，在特殊情况下，煤粉水含量允许稍高于该值，但不能偏离太多，否则会影响粉煤流化，极可能出现煤粉粘连而造成输送困难。原料煤的水分含量通常高于2%,过剩水分在制备Shell气化炉所要求的合格粉煤过程中除去。因此，原料煤的水分含量，尤其是外在水分含量，直接影响煤的运输成本和制粉能耗。
（2）灰分含量对气化的影响
煤的灰分是指煤的内在矿物质和外来矿物质，内在矿物质又分原生和次生矿物质。原生矿物质是指原始成煤植物含有的矿物质，一般不超过1%～2%；次生矿物质是指在成煤过程中进入煤层的矿物质，约在10%以下。外来矿物质是指采掘过程中混入煤中的矸石，约5%～10%,高的在20%以上。
煤灰的化学组成主要由SiO2、Al2 O3、Fe2 O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2 O等酸性和碱性的化学组分组成，一般酸性组分高于碱性组分，(Fe2 O3 + CaO +MgO + K2 O +Na2 O) / (SiO2 +Al2 O3 + TiO2 )的比值称为碱酸比。煤灰是煤中的惰性物质，其含量和组
成对气化反应本身影响不大，但灰分高的煤在气化过程中产生的灰渣量增加，势必带走部分潜热(碳)和显热，使煤的热效率降低。且煤中灰分含量越高，原煤运输成本越大，气化煤耗氧耗越高，气化炉和灰渣处理系统负荷越重，严重时会影响气化炉的正常运行。煤灰中某些组分含量过高会影响煤灰的熔融特性，造成气化炉渣阀排渣不畅或堵塞。Shell煤气化炉采用水冷壁结构，利用煤气化反应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，同时在故障期间热负荷变化大时首先造成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，使气化炉的热损变大，冷煤气效率降低,而且不利于炉壁的抗渣保护，影响气化炉使用寿命。尽管Shell煤气化工艺对煤灰含量要求不是很严格(煤灰含量可高达30%以上)，中原大化集团有限责任公司根据预选煤的情况，其设备设计按无水基煤灰含量25. 5% (收到基23. 5%)的煤进行设计。根据荷兰DEMKOLEC电厂实际运行经验,该工艺最优化的煤灰含量为9%～19%,当煤中灰分含量低于8%时，中压蒸汽量将会增加，也就表明膜式壁固体保护渣层极可能形成不理想，将出现不是期望的运行情况。所以,当飞灰含量低于8%时，建议执行飞灰强制循环作业。如果投产后实际煤灰含量偏高设计值较多，限制气化炉负荷的瓶颈将是除灰和除渣系统的处理能力[8]。
（3）挥发分对气化的影响
煤样在隔绝空气的条件下加热至一定温度并恒温一定时间，煤中受热分解析出的有机质即为挥发分。挥发分与水不同,它不是煤中的固有物质，而是在特定条件下煤受热后挥发出的有机质及其分解的产物,其数量和成分随加热条件而变化。
煤的挥发分对Shell煤气化工艺的影响挥发分是煤加热后挥发出的有机质及其分解产物，能大致代表煤的变质程度。一般而言，挥发分越高，煤化程度越浅，煤质越轻，反应活性越好，对气化反应越有利。但由于Shell煤气化采用高温气化，气体在炉内的停留时间比较短，所以气固之间的扩散反应是控制碳转化的重要因素，因而对煤粉粒度要求较高，而对挥发分及反应活性要求不是很严格。
（4）硫分对气化的影响
煤中硫分以天然硫化物、有机硫和硫酸盐形式出现，有机硫可能占总量的20%～80%。煤中硫在气化环境中形成H2 S和COS,随合成气进入后系统,如果硫含量过高，会给后工序的煤气净化及脱硫带来负担，并直接影响煤气净化系统设备的材料选择、投资成本及运行成本。所以，对煤中硫含量的选择，应结合净化装置的设计及投资综合考虑[8]。
（5）粒度对气化的影响
煤的粒度在气化过程中占有非常重要的地位。由于粒度的不同，将直接影响到气化炉的运行负荷、煤气和焦油的主率以及气化时的各项消耗指标。通常，不同的煤种在不同气化炉里进行时，对其粒度的要求不一样。煤和灰分都是热的不良导体，导热系数小，传热速度慢，因此粒度的大小对传热过程的影响较大，进而影响焦油的产率。粒度越大，传热越慢，煤粒内外温差越大，煤内焦油蒸气的扩散和停留时间增加，焦油的热分解加剧。煤粒太小时会使气化效率下降。因此要根据煤种和炉型选择不同的粒加以气化[8-11]。
（6）燃料的灰熔点和结渣对气化的影响
煤中灰分含量和成分虽然对煤气化反应本身影响不大，但还必须保证适宜的煤渣流动(粘度)，所以灰分，尤其是灰分成分，对所要求的Shell气化温度有主导影响。Shell煤气化属熔渣、气流床气化,为确保灰分熔化、气化炉排渣顺畅，气化操作温度要高于T 100℃～150 ℃。选用T 温度低的煤对Shell煤气化排渣有利，最好选用中低灰熔点的煤。如果煤灰熔点温度过高，势必要求提高气化温度，影响气化炉的运行经济性，也不利于排渣。故对高灰熔点的煤，可以通过添加助熔剂调节煤灰的碱酸比例以改变煤的熔融特性，从而保证气化炉的正常运行。对助熔剂及加入量的选择，要结合煤灰组成进行[8-11]。
Shell煤气化技术评价主要有：
(1) Shell气化炉的煤气中CO和H2含量远大于Texaco煤气，而CO2和H2O却远小于Texaco煤气。由于可燃气成分较高，其冷煤气效率较高(约80%～83%)，组成的IGCC 电站发电效率也较高(43% LHV)。而水煤浆进料的冷煤气效率一般仅为74%～77%。组成的IGCC效率也较低(41% LHV) [12]。
(2)由于煤气中水分含量较少(2.0%)，Shell气化炉组成的IGCC因常温净化而损失的热煤气能量较小，而水煤浆进料的煤气中一般都含有16.8%左右的水分，那么当热煤气冷却到常温时，必然损失大量的显热和潜热。水煤浆进料气化工艺对高温净化的需求更迫切。
(3)Shell气化炉的喷嘴和水冷壁寿命较长，在Demkolec电站累计运行10 000 h以上未见损坏，气化炉的可用率已达到95%。
(4)由于采用干法进料，气化过程的氧耗比水煤浆进料少，煤气中的CO2含量也远小于水煤浆进料的煤气。对于相同容量的气化炉，Shell气化所需的空分站可小于15%～25%。
(5)采用干灰再循环，提高了碳的转化率(可达到99%)。
(6)干法进料系统与水煤浆相比要复杂得多，操作和保护也要严格得多。进料系统的防爆和防泄漏问题十分关键。进料系统的占地和造价比水煤浆大。此外，干法进料系统的粉尘排放远大于水煤浆进料系统。
(7)由于Shell气化炉采用4个(或更多)喷嘴运行，易于在低负荷和高负荷下运行，操作的灵活性大，实现大型化的可能性大。据介绍，Shell气化炉的最低负荷可达到25%，即一个喷嘴运行。
(8)Shell气化炉运行过程中最重要的控制参数如下：气化炉出口温度；合成气冷却器进口温度；煤气成分；蒸汽的参数(流量、温度、压力)；炉渣的排出量及外观状况。
(9)气化炉的变负荷率每分钟大于5%，IGCC的变负荷率每分钟接近3%[12]。
1.4 本课题研究的主要内容
干煤粉加压气化（Shell炉），从本质上来说Shell炉就是加压操作的KT炉，国外研究开发已有50多年的历史（从KT炉算起）。shell气化技术采用干燥方式，用氮气将
煤粉送到气化炉，最后生成合成气，即一氧化碳和氢的混合物。Shell煤气化的目的是为了更加高效、清洁地利用煤资源。如合成气中含有原煤中约80%的能量，另外15%的有效能量以蒸汽的形式获得。整个气化过程只有5%的能量流失。合成气可以用来制造纯氢，生产合成氨、甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氢燃料等衍生物。该合成气还可用于电厂供热、蒸汽和发电的燃料，并可作为城市用气。
本论文研究的主要内容是50万吨/年煤气化工艺设计。通过对shell煤气化工艺的选择，重要设备的介绍，依据气化过程中物料、热量的衡算并设计出气化炉的尺寸。
2 shell煤气化
2.1选择shell煤气化的原因
选择shell煤气化的原因如下：
（1）原料煤种适应性广：烟煤、褐煤和石油焦均可气化。对煤的灰熔融性适应范围宽，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也能适应。
（2）单系列能力强：shell煤气化已投入运行的单台炉气化压力：3.0Mpa下，日处理煤量达:2000t/d 。目前更大规模的装置正在工业化。
（3）热效率高：shell 煤气化冷煤气效率约83%，其余15%热能被回收为中压或高压蒸汽，总的热效率约为98%左右。
（4）气化效率高：shell煤气化温度约1600℃，碳转化率可达99%左右，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量低，煤气中有效气体成分可达90% 。
（5）氧耗量低：shell煤气化氧耗量比水煤浆气化工艺低15%~25% ，因而配套的空分装置投资相对降低。
（6）炉壁冷却：煤气化炉炉壁冷却采用水冷膜式壁结构，并采用挂渣措施保护气化炉壁。无耐火砖衬里，维护量较少。气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备炉。（7）烧嘴：煤气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。烧嘴设计寿命为8000h，已有1500h 运行记录。荷兰Demkolec电厂使用烧嘴已经4年。气化操作采用先进的控制系统，设有必要的安全联锁，使气化操作始终处于最佳状态运行。
（8）排渣：煤气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，易处理。
2.2工艺流程图
Shell煤气化工简述：原料煤输送至磨煤机，磨煤机把原料煤粉碎至合适有效的气化尺寸(质量分数为90 %的颗粒小于100μm)，煤粉碎的同时用惰性气体干燥，把蒸发后的水蒸气带走，经内部分离器分级后,合格的煤粉被收集在沉降池里，气化所需要的氧气由空气装置提供，空分装置来的氮气经压缩后为输煤系统提供低压氮气和高压氮气。干燥后的合格的煤粉被氮气输送至煤加压及供料系统，如需要，加压后的煤粉、氧气和蒸汽可以通过成对喷嘴进入气化炉，气化炉的操作压力为3.0 MPa~4.0 MPa，反应温度高达1 400℃~1 700℃，熔渣自气化炉的下部流出，与水接触，形成固体颗粒通过灰锁排出。温度为1 400℃的出口气体与冷激气混合后，降至900℃。
进入废锅，经废热锅炉回收热量，合成气温度降至250℃，再经陶瓷过滤器将合成气中的粉尘降至 3 mg/m3~5 mg/m3，进入水洗塔,使合成气中的粉尘含量进一步降至 1 mg/m3送后工序。
图2.1 shell 煤气工艺流程图
2.3 shell气化工艺的主要设备
（1）煤粉制备和送料系统
煤粉制备和送料系统：Shell煤气化工艺采用干煤粉进料系统。原煤的干燥和磨煤系统与常规电站基本相同，但送料系统是高压的N2气浓相输送。与水煤浆不同，整个系统必须采取防爆措施。经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后进入磨煤机中被制成煤粉。对烟煤，煤粉细度R90一般为20%～30%，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。然后进入2级加压锁斗系统。再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气(95%纯度)混合并与蒸汽一起进入气化炉反应[13]。
（2）气化炉
由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化炉温度维持在1 400～1 600 ℃，这个温度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬冷后，变成一种玻璃态不可浸出的渣排出[13]。
粗煤气随气流上升到气化炉出口，经过一个过渡段，用除尘后的低温粗煤气(150 ℃左右)使高温热煤气急冷到900 ℃，然后进入对流式煤气冷却器。在有一定倾角的过渡段中，由于热煤气被骤冷，所含的大部分熔融态灰渣凝固后落入气化炉底部。Shell气化炉的压力壳内布置垂直管膜式水冷壁，产生4.0 MPa的中压蒸汽[13]。向火侧有一层很薄的耐火涂层，当熔融态渣在上面流动时，起到保护水冷壁的作用[13]。
（3）煤气冷却器
粗热煤气在煤气冷却器中被进一步冷却到250 ℃左右。低温冷却段产生4.0 MPa的中压蒸汽，这部分蒸汽与气化炉产生的中压蒸汽混合后，再与汽轮机高压缸排汽一起再热成中压再热蒸汽。高温冷却段产生13 MPa的高压蒸汽，它与余热锅炉里的高压蒸汽一起过热成主蒸汽[13]。
（4）磨煤机
原煤由落煤管进入两个碾磨部件的表面之间，在压紧力的作用下，受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。由于碾磨部件的旋转，磨成的煤粉被抛至风环处(装有均流导向叶片的环形热风通道称为风环)。热风以一定速度通过风环进入干燥空间，对煤粉进行干燥，并将其带入碾磨区上部的粗粉分离器中，经分离，不符合燃烧要求的粗粉返回碾磨区重磨；合格的煤粉经粗粉分离器由于燥剂带出磨外，引至一次风管[13]。
（5）粉煤袋式收集器
采用低压长袋喷吹脉冲方式，通过粉煤袋式收集器使循环气中固体颗粒含量低于10mg/m3.
（6）热风炉装置
给整个循环气系统提供热量，通过控制循环气的温度在105-110℃之间，保证碾磨干燥后的粉煤水分含量小于2%。
出气温度：258℃
燃料气来源：开工时点火用LPG、开工用柴油、正常运行为合成驰放气，同时有一个合成精制气作为备用热源。
（7）环循风机
要保证循环气从磨机中以一定的速度将煤粉送到的袋式收集器内，提供热风的内循环动力[13]。
（8）煤仓
煤通过磨煤机粉碎以后，再通过输送系统，进入到煤仓，方便煤粉下一步到气化炉。
2.4 shell气化过程中的化学反应
使用不同的气化剂可以制取不同种类的煤气，主要反应都相同。煤炭气化过程可分为均相和非均相反应两种类型。即非均相的气-固相反应和均相气-气反应。生成煤气的组成取决于这些反应的综合过程。由于煤结构很复杂，其中含有碳、氢、氧和硫等多种元素，在讨论基本化学反应时，一般仅考虑煤中主要元素碳和在气化反应前发生的煤的干馏或热解，即煤的气化过程仅有碳、水蒸气和氧参加，碳与气化剂之间发生一次反应，反应产物再与燃料中的碳或其他气态产物之间发生二次反应。主要反应如下。
一次反应：
C+O2→CO2-394.1kJ∕mol
C+H2O?CO+H2+135.0 kJ∕mol
C+1∕2O2→CO-110.4 kJ∕mol
C+2H2O→CO2+2H2+96.6 kJ∕mol
C+2H2?CH4-84.3 kJ∕mol
H2+1∕2?H2O-245.3 kJ∕mol
二次反应：
C+CO2?2CO+173.3 kJ∕mol
2CO+O2?2CO2-566.6 kJ∕mol
CO+H2O? H2+CO2-38.4 kJ∕mol
CO+3H2?CH4+H2O-219.3 kJ∕mol
3C+2H2O→CH4+2CO+185.6 kJ∕mol
2C+2H2O→CH4+CO2+12.2 kJ∕mol
根据以上反应产物，煤炭气化过程可用下式表示：
煤（高温、加压、气化剂）→C+CH4+CO+CO2+H2+H2O
2.5气化反应的物料、热量衡算
地处陕北，这儿以褐煤为主，以大量的煤气化提供了便利的能源。褐煤是炭化程度较低的煤，其特点是发热量低(<30000 kJ/kg一般为25000 kJ/kg），水分大，挥发分高(>40%),含游离腐植酸。空气中易风化碎裂，燃点低（270℃左右）。
在气化过程中尽管每个过程的化学反应不尽相同，但它们都遵循元素平衡的规律。加压衡算的步骤和内容基本与常压的相同[22]。
气化过程进入气化炉内的碳，主要是指原料带入的碳；带出气化炉的碳，则包括煤气、焦油、轻质油、酚、煤气吹出物和灰渣等几项。
气化过程中氢的来源，包括水蒸气和原料煤中的氢；带出气化炉的氢则包括在煤气、焦油、轻质油、酚、氨和煤气中未分解的水蒸气。
气化过程中氧的来源，一是原料中的化合氧（包括所含水分中的氧），二是气化剂带入的氧（包括水蒸气中的氧）；带出气化炉的氧，主要是生成煤气中的氧，以及焦油、轻质油中的微量氧[22]。
以1000kg褐煤为计算基准，已知的原始数据如下。
褐煤的工业分析：
M ar=19.5%；A ar=27.3%；V ar=28.2%；ωar(S)=0.36%
褐煤的元素分析：
ωdaf(C)=72.13%；ωdaf(H)=5.5%；ωdaf(O)=19.70%；ωdaf(N)=1.99%；ωdaf(S)=0.68%
换算为收到基：
ωar(C)=38.4%；ωar(H)=2.93%；ωar(O)=10.42%；ωar(N)=1.09%；ωar(S)=0.36% 褐煤铝甑分析：
ω(半焦)=74.98%；ω(焦油)=6.50%；ω(热解水)=11.04%；ω(煤气及损失)=7.48%
灰渣熔点∕℃:
T1=1380；T2﹥1400；T3﹥1420
煤气组成如下。
粗煤气：φ(CO2)=31.65%；φ(O2)=0.3%；φ(C2H4)=0.2%；
φ(H2S)=0.15%；φ(CO)=17.4%；φ(H2)=37.2%；
φ(CH4)=12.1%；φ(N2)=1.0%
高热值∕(kg∕m3)：11903
净煤气：φ(CO2)=2.0%；φ(O2)=0.5%；φ(C2H4)=0.3%；
φ(CO)=24.95%；φ(H2)=53.35%；φ(CH4)=12.1%；
φ(N2)=1.0%
高热值∕(kg∕m3):17070
焦油组成：
ω(C)=80.0%；ω(H)=9.0%；ω(O)=8.7%；ω(N)=1.0%；ω(S)=1.3%
轻质油组成：
ω(C)=85.0%；ω(H)=15.0%
副产品产率：
ω(焦油)=3.96%；ω(轻质油)=0.794%；ω(水溶性酚)=0.52%；ω(氨)=0.66%
气化条件如下：
原料粒度：6～25mm。
气化炉操作压力：1.96～2.45MPa。
气化炉操作温度：1000～1050℃。
水蒸气、氧气压力：2.45～2.95 MPa。
水蒸气温度：450～500℃。
煤气出炉温度：300℃。
带出物料(占工作原料)：1%。
灰渣碳含量：6%。
在除去1%的带出物后100kg褐煤实际入炉的物料如下：
m ar(C)=38.02kg；m ar(H)=2.9kg；m ar(O)=10.32kg；
m ar(N)=1.08kg；m ar(S)=0.36kg；M ar=19.30kg
A ar=27.02kg
在除去带出物损失后，副产品产率如下：
焦油=3.92kg；轻质油=0.786kg；水溶性酚=0.515kg；氨=0.65kg
2.5.1气化反应的物料衡算
气化反应的物料衡算主要有：
(1)碳的衡算根据碳平衡计算求出粗煤气的产率，设粗煤气的产率为V[m3∕kg(煤)]，
计算如下[14]。
①粗煤气中的碳量计算如下：
m(C)=12∕22.4×100[φ(CO2)＋φ(CO)＋φ(CH4)＋2φ(C2H4)]
=0.005357(31.65%+17.4%+12.1%+2×0.2%)
=0.3297 kg∕m3
②灰渣中排出的碳量计算如下。
灰渣中的碳含量以6%计，硫含量以0.35%计，则灰渣的产量为：
A=100A ar∕﹙100-6-0.35﹚=100×27.02／﹙100-6-0.35﹚=28.85kg
从灰渣中排出的碳量为：
M(C A)=A×6%=28.85×6%=1.73kg
③碳平衡计算
带入气化炉的碳量，m(C
入
)=38.02kg 带出气化炉的碳量包括下面几项：
煤气带出的碳量，m(C
粗)=0.3297×100V
粗
灰渣带出的碳量，m(C A)=1.73kg
焦油带出的碳量，m(C
焦油
)=3.92×0.8=3.136kg
轻质油带出的碳量，m(C
轻质油
)=0.786×0.85=0.668kg
酚带出的碳量，m(C
酚
)=0.515×72÷94=0.394kg
根据碳平衡m(C
入)=m(C
出
)得：
38.02=32.97V粗＋1.73＋3.136＋0.668＋0.394
得粗煤气的产率为：
V粗=(38.02-5.928)／32.97=0.973m3／kg(煤)
(2)氢的衡算根据氢平衡来计算水蒸气的分解量。
①粗煤气中的氢量为：
m(H气)=(2／22.4×100)×[φ(H2)＋2φ(CH4)＋m／2φ(C n H m)＋φ(H2S)]×100V粗=0.000893×[37.2%＋2×12.4%＋2×0.2%＋0.15%]×100×0.973
=5.384kg
②热解水耗氢量为：
设煤中含氧量的50%生成热解水，则热解水的耗氢量为：
m(H′H2O)=0.5×10.32×2／16=0.645kg
③氢平衡的计算
原料煤带入的氢量，m(H
煤
)=2.9kg；
待求的水蒸气带入的氢量设为，m(H
水
)；
带入的氢量共计，m(H
入)=2.9＋H
水
；
粗煤气带出氢量，m(H
气
)=5.384kg；
焦油带出的氢量，m(H
焦油
)=3.92×0.09=0.353kg；
轻质油带出的氢量，m(H
轻油
)=0.785×0.15=0.118kg；
酚带出的氢量，m(H
酚
)=0.515×6÷94=0.033kg；
氨带出的氢量，m(H
氨
)=0.65×3÷17=0.115kg；
热解水带出的氢量，m(H′
水
)=0.645kg；
带出的氢量共计，m(H
出)= m(H
气
)＋m(H
焦油
) ＋m(H
轻油
)＋m(H
酚
)＋m(H
氨
)＋
m(H′水)=6.648kg；
由氢平衡，m(H
入)=m(H
出
)；
所以求得水蒸气带入气化炉氢量为，m(H
水
)=3.748kg；
则，水蒸气的分解量为，m(H2O)=3.748×18／2=33.732kg。
(3)氧的衡算通过氧的衡算，可以计算出单位原料的耗氧量。
①粗煤气中的氧量：
m(O氧)=32／22.4×100[φ(O2)+φ(CO2)+0.5φ(CO)]×100V粗=0.014286[0.3%+31.65%+0.5×17.4%]×100×0.973
=56.5kg
②氧平衡计算
入方
原料煤带入的氧，m(O
煤
)=10.32kg；
已分解的水蒸气带入的氧，m(O
分
)=33.73×16÷18=29.982kg；
设鼓风带入的氧，m(O
风
)；
带入的氧共计，m(O
入)= m(O
风
)+40.302。
出方
煤气带出的氧，m(O
气
)=56.503kg；
焦油带出的氧，m(O
焦油
)=3.92×0.087=0.341kg；
酚带出的氧，m(O
酚
)=0.515×16÷94=0.088kg；
热解水带出的氧，m(O
热解水
)=0.5×10.32=5.16kg；
带出的氧共计，m(O
出)= m(O
气
)+ m(O
焦油
)+ m(O
酚
)+ m(O
热解水
)=62.092kg。
根据氧平衡，m(O
入)=m(O
出
)得：
m(O风)+40.302=62.092kg
m(O风)=21.79kg
则氧气的耗量可以换算为：
V(O2)=21.79／32×22.4=15.25m3／[100kg(煤)]
未分解水蒸气量的近似计算如下。
取汽氧比为7kg水蒸气∕m3氧气，则入炉总水蒸气量为：
G水=V(O2)×7=15.25×7=107kg水蒸气／[100kg(煤)]
以100kg入炉煤计算，入炉蒸气的分解情况如表2.1所示。
表2.1 入炉水蒸气的分解情况
项目数值氢含量氧含量项目数值氢含量氧含量
总水蒸气/kg 分解量/kg 107
3373
11.889
3.748
95.111
29.982
未分解量/ kg
水蒸气分解率
73.27
31.52
8.141 65.129
(4)氮的衡算加压气化过程中，氮的来源除原料中含氮的部分外，用作气化剂的工业氧气中也要带进去一部分氮。而生成物中的氮，主要包含在生成气中的氮及焦油和氨中的氮。通过计算，可以确定工业氧气的纯度[22]。
入方
原料煤带入的氮，m(N
煤
)=1.08kg；
工业氧带入的氮设为，m(N
风
)；
共计，m(N
入)=1.08+ m(N
风
)。
出方
煤气带出的氮，m(N
气
)=1／100×﹙28×100×0.973／22.4﹚=1.216kg；
焦油带出的氮，m(N
焦油
)=3.92×0.01=0.0392kg；
氨带出的氮，m(N
氨
)=0.65×14÷17=0.5353kg；
共计，m(N
出
)=1.7905kg。
根据氮平衡，m(N
入)= m(N
出
)得：
m(N风)=0.7105kg
换算后得：
V(N′风)=0.7105／28×22.4=0.5684 m3／[100kg(煤)]
由此求得工业氧的纯度为：
K=15.25／(15.25+0.5684)=96.5%
将物料衡算的结果列成综合表如表2.2所示。
表2.2 气化过程物料衡算综合表
项目m(C)/
kg m(H)/
kg
m(O)/
kg
m(N)/
kg
m(S)/
kg
A/kg M/
kg
总质量/kg
入方
原料煤
工业氧
分解H2O(g)
未分解
H2O(g)
38.4
―
―
―
2.93
―
3.748
―
10.42
21.79
29.98
―
1.09
0.7105
―
―
0.36
―
―
―
27.2
―
―
―
19.5
―
―
73.27
100
22.5005
33.73
73.27
共计38.4 6.678 62.192 1.8005 0.36 27.3 92.77 229.5005
出方
干煤气
煤中干燥水
未分解水
热解水
焦油
轻质油
酚
氨
煤气带出物
灰渣
32.092
―
―
―
3.136
0.668
0.394
―
0.38
1.73
5.384
―
―
0.645
0.353
0.118
0.033
0.115
0.03
―
56.503
―
―
5.16
0.341
-0.088
―
0.1
―
1.216
―
―
―
0.0392
―
―
0.5353
0.01
―
0.21
―
―
―
0.048
―
―
―
―
0.102
―
―
―
―
―
―
―
―
0.28
27.02
―
19.3
73.27
―
―
―
―
―
0.2
―
95.405
19.3
73.27
5.805
3.9172
0.786
0.515
0.6503
1.0
28.852
共计38.4 6.678 62.192 1.8005 0.36 27.3 92.77 229.5005
差额
误差
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
0.000
0.00
2.5.2 气化反应的热量衡算
气化反应的热量衡算主要包括：
以100kg收到基煤为计算基准，热量衡算的供热方式由以下几项组成。
①气化原料的发热量，以Q1表示[22]。
Q1=GQ燃料=100×15666=1566600kJ
式中G―气化的燃料量，100kg，下同；
Q燃料―气化燃料的发热值，15666kJ∕kg。
②气化原料的显热Q2。
Q2=c2Gt2=1.256×100×25=3140kJ
式中c2―气化原料的比热容，kJ∕(kg?℃)
t2―入炉煤的温度，25℃。
③气化剂中工业氧的显热Q3。
Q3=c3G3t3=0.9016×22.5005×30=608.6kJ
式中c3―工业氧的比热容，kJ∕(kg?℃)；
G3―工业氧的消耗量，kg；
t3―工业氧入炉温度，取为30℃。
④气化剂中水蒸气的热焓Q4。
查有关水蒸气表，得450℃、30kg∕cm2(约3MPa)下，过热水蒸气的焓为3344.4 kJ∕kg，所以：
Q4=107×3344.4=357850.8 kJ
⑤炉体夹套软水带入的热量Q5。
Q5=c5G5t5=4.18×8×30=1003.2 kJ
式中c5―水的比热容，4.18 kJ∕(kg?℃)；
G5―气化100kg的煤，加入气化炉的软水约8kg；
t5―软水的入炉温度取为30℃。
由以上计算，供给气化炉的总热量为Q:
Q=1929202.6 kJ
气化过程生成的各项有效热量与所有的热损失之和，为热量衡算的付热方，由以下几项组成。
(1)生成的煤气热值Q6
Q6=100×V粗×2843=100×0.973×11903=1158162 kJ
―粗煤气的产率，0.973m3∕kg煤[18]；
式中V
粗
11903―粗煤气的发热值。
(2)生成煤气的显热Q7
Q7=100c7V粗t7=100×1.5519×0.973×300=45300 kJ
式中 1.5519―粗煤气比热容，(3)出炉煤气中水蒸气的热焓Q8
(3)出炉煤气中水蒸气的热焓Q8
h水=2490+1.994×300=3088 kJ∕kg
Q8=G8h水=(19.3+73.27+5.805)×3088=303782 kJ
式中G8―粗煤气夹带蒸汽量(包括煤种干燥水、未分解水和热解水三项)，kg；
h水―粗煤气中蒸汽的热焓，kJ∕kg；
1.994―300℃时水蒸气的比热容，kJ∕(kg?℃)；
2490―水蒸气的气化潜热，kJ∕kg。
(4)生成的焦油热Q9
Q9=G9Q焦油=3.9172×33632.7=131746 kJ
式中G9―100kg煤炭气化后的焦油产量，kg；
Q焦油―焦油热值，33632.7 kJ∕kg。
(5)焦油的显热和潜热Q10
Q10=G9(376.8+2.72t7)=2.9172×(376.8+2.72×300)=3481 kJ
式中376.8―焦油的潜热，kJ∕kg；
2.72―焦油的比热容，kJ∕(kg?℃)。
(6)生成轻质油的发热能Q11
Q11=G11Q轻质油=0.786×43652.5=34310.8 kJ；
式中G11―100kg煤炭气化后生产轻质油的质量，kg；
Q轻质油―轻质油的热值，kJ∕kg。
(7)轻质油的显热和潜热Q12
Q12=G11(293+1.57t7)=0.786×(293+1.57×300)=600.6 kJ
式中293―轻质油的潜热，kJ∕kg；
1.57―轻质油的比热容，kJ∕(kg?℃)。
(8)生成氨的发热能Q13
Q13=G13Q氨=0.6503×22190=14430 kJ
式中22190―氨的热值，kJ∕kg。
(9)氨的显热和潜热Q14
Q14=G13(1557.49+2.13t7)=0.6503×(1557.49+2.31×300)=1463 kJ
式中1557.49―氨的潜热，kJ∕kg；
2.31―氨的比热容，kJ∕(kg?℃)。
(10)生成酚的发热能Q15
Q15=G15Q酚=0.515×32657=16818 kJ
―酚的热值，kJ∕kg。
式中Q
酚
生成酚的显热和潜热很小，可以忽略不计。
(11)煤气夹带煤粉的发热能Q16
Q16=G16Q煤=1.0×15666=15666 kJ
50万吨年煤气化生产工艺
咸阳职业技术学院生化工程系毕业论文（设计） 50wt/年煤气化工艺设计 1.引言 煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。我国煤炭储量丰富，分布面广，品种齐全。据中国第二次煤田预测资料，埋深在1000m以浅的煤炭总资源量为2.6万亿t。其中大别山—秦岭—昆仑山一线以北地区资源量约2.45万亿t，占全国总资源量的94%；其余的广大地区仅占6%左右。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，东北三省占 1.6%，华东七省占2.8%，江南九省占1.6%。 煤气化是煤炭的一个热化学加工过程，它是以煤或煤焦原料，以氧气（空气或富氧）、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性的气体的过程。气化时所得的可燃性气体称为煤气，所用的设备称为煤气发生炉。 煤气化技术开发较早，在20世纪20年代，世界上就有了常压固定层煤气发生炉。20世纪30年代至50年代，用于煤气化的加压固定床鲁奇炉、常压温克勒沸腾炉和常压气流床K-T炉先后实现了工业化，这批煤气化炉型一般称为第一代煤气化技术。第二代煤气化技术开发始于20世纪60年代，由于当时国际上石油和天然气资源开采及利用于制取合成气技术进步很快，大大降低了制造合成
气的投资和生产成本，导致世界上制取合成气的原料转向了天然气和石油为主，使煤气化新技术开发的进程受阻，20世纪70年代全球出现石油危机后，又促进了煤气化新技术开发工作的进程，到20世纪80年代，开发的煤气化新技术，有的实现了工业化，有的完成了示范厂的试验，具有代表性的炉型有德士古加压水煤浆气化炉、熔渣鲁奇炉、高温温克勒炉（ETIW）及干粉煤加压气化炉等。 近年来国外煤气化技术的开发和发展，有倾向于以煤粉和水煤浆为原料、以高温高压操作的气流床和流化床炉型为主的趋势。 2.煤气化过程 2.1煤气化的定义 煤与氧气或（富氧空气）发生不完全燃烧反应，生成一氧化碳和氢气的过程称为煤气化。煤气化按气化剂可分为水蒸气气化、空气（富氧空气）气化、空气—水蒸气气化和氢气气化；按操作压力分为：常压气化和加压气化。由于加压气化具有生产强度高，对燃气输配和后续化学加工具有明显的经济性等优点。所以近代气化技术十分注重加压气化技术的开发。目前，将气化压力在P＞2MPa 情况下的气化，统称为加压气化技术；按残渣排出形式可分为固态排渣和液态排渣。气化残渣以固体形态排出气化炉外的称固态排渣。气化残渣以液态方式排出经急冷后变成熔渣排出气化炉外的称液态排渣；按加热方式、原料粒度、汽化程度等还有多种分类方法。常用的是按气化炉内煤料与气化剂的接触方式区分，主要有固定床气化、流化床气化、气流床气化和熔浴床床气化。 2.2 主要反应 煤的气化包括煤的热解和煤的气化反应两部分。煤在加热时会发生一系列的物理变化和化学变化。气化炉中的气化反应，是一个十分复杂的体系，这里所讨论的气化反应主要是指煤中的碳与气化剂中的氧气、水蒸汽和氢气的反应，也包括碳与反应产物之间进行的反应。 习惯上将气化反应分为三种类型：碳—氧之间的反应、水蒸汽分解反应和甲烷生产反应。 2.2.1碳—氧间的反应 碳与氧之间的反应有： C+O2=CO2（1）
煤气化工艺流程
煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之有效的方法之一，同时也方便群众生活，节约时间，提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程，（其一期工程）每年还可减少向大气排放烟尘万吨、二氧化硫万吨、一氧化碳万吨，对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。 甲醇是一种重要的基本有机化工原料，除用作溶剂外，还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品，此外，还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料，或进一步合成汽油，在燃料方面的应用，甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，抗爆性能好，被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇5?15勉高汽油的辛烷值，避免了添加四乙基酮对大气的污染。 河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源，对循环经济建设，把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。 2、工艺总流程简介： 原煤经破碎、筛分后，将其中5?50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉，在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气，粗煤气经冷却后，进入低温甲醇洗净化装置，除去煤气中的CO2和H2S净化后的煤气分为两大部分，一部分去甲醇合成系统，合成气再经压缩机加压至，进入甲醇反应器生成粗甲醇，粗甲醇再送入甲醇精馏系统，制得精甲醇产品存入贮罐；另一部分去净煤气变换装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25 C后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分
年产12万吨甲醛的工艺计算
年产12万吨甲醛的工艺计算 1. 计算依据 （1） 产量：120000t/a （2） 年工作日：以300天计（7200h ） （3） 甲醛分子量：30.03 （4） 尾气组成及产品质量见下表： 尾气组成及产品质量 （5） 装置所用蒸汽压力为：0.4Mpa(表压) （6） 氧醇比：以0.400计，技术单耗按0.430 （7） 原料甲醇浓度：98%（质量比）；配料后甲醇浓度：58% （8） 空气相对湿度为80%：其中含O 2：21%；N 2：77%；H 2O ：2% 2. 物料衡算 原料及产物的衡算 （1） 产量： 67.1624 300120000 =? (t/h)＝16670 (kg/h) 其中： HCHO ：16670×37.3%=6217.91（kg/h)=207.06（kmol/h ） CH 3OH ：16670×1.2%=200.04（kg/h ）=6.24（kmol/h ） HCOOH ：16670×0.01%=1.67（kg/h ）=0.04（kmol/h ） H 2O ：16670×61.49%=10250.38（kg/h ）=569.47（kmol/h ） 总物质的量：207.06＋6.24＋0.04＋569.47＝782.81（kmol/h ） 产品组成
（2） 原料甲醇投入量 设投入量为Y ，尾气中含有甲醇量为X ，则Y ＝ X +?32 43 .016670 根据氧醇比和空气中氧气百分含量得：0.4Y/21%＝N 空气 77%N 空气/78.856%＝N 尾气 0.0072%N 尾气＝X 解得：X ＝0.03（kmol ）；Y ＝224.03（kmol ）； N 尾气＝416.67（kmol ）；N 空气＝426.72（kmol ） （3） 空气投入量 空气投入量＝426.72（kmol ） 其中：O 2：426.72×21%＝89.61（kmol ）＝2867.52（kg ） N 2：426.72×77%＝328.58（kmol ）＝9199.96（kg ） H 2O ：426.72×2%＝8.53（kmol ）＝153.54（kg ） （4） 尾气量＝416.67（kmol ） 其中：CO2：416.67×2.6%＝10.83（kmol ）＝476.52（kg ） CO ：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝26.324（kg ） H2：416.67×15%＝62.50（kmol ）＝125.00（kg ） HCHO ：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝24.90（kg ） CH4：416.67×0.4%＝1.67（kmol ）＝26.72（kg ） CH3OH ：416.67×0.0072%＝0.03（kmol ）＝0.96（kg ） H2O ：416.67×2.5368%＝10.57（kmol ）＝190.26（kg ） N2：416.67×78.856%＝328.57（kmol ）＝9199.96（kg ） O2：416.67×0.2%＝0.83（kmol ）＝26.56（kg ） （5） 甲醛量： CH 3OH ＋1/2O 2→HCHO ＋H 2O (1) CH 3OH ＋3/2O 2→CO 2＋2H 2O (2) CH 3OH ＋O 2→CO ＋2H 2O (3)
煤气化废水深度处理技术
煤气化废水深度处理技术 发表时间：2016-10-19T09:03:06.693Z 来源：《科技中国》2016年7期作者：靳小茜[导读] 所以研究一种新的处理方法，可使气化废水中有机物分解为无机物，降解彻底，是今后气化废水深度处理的发展方向。天津大唐国际盘山发电有限责任公司天津 301907 摘要：煤气化废水属于焦化废水的一种，是在煤气生产和净化过程中产生的，废水排放量大，其中含有酚类、苯类及其衍生物等生物难降解大分子有机物，还有部分焦油及氰化物，CODCr和NH3-N的浓度很高。原有的煤气化废水深度处理方法主要有活性炭吸附法、混凝沉淀法、氧化处理法等，但是这些方法都存在一定的缺点，例如活性炭添加量大、运行费用高或沉渣量大等。本课题研究表明：经SBR （序批式活性污泥法）工艺处理后的煤气化废水经过褐煤活性焦吸附，后续再经过曝气生物滤池处理，不仅使废水达到了排放标准，而且大大降低了用焦量，用来深度处理煤气化废水是经济可行的。 关键词：SBR；褐煤活性焦；曝气生物滤池；COD；吸附 一、煤气化废水的处理方法及研究成果 对煤气化废水的处理，单纯依靠物理、物理化学或化学的方法进行处理，难以达到排放标准，往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。因此煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。 2.2.1煤气化废水的处理技术 煤气化废水处理通常可分为一级处理、二级处理和深度处理。这里的一级、二级处理的划分与传统的城市污水处理在概念上有所不同，这里所谓的一级处理主要是指有价物质的回收，二级处理主要是生化处理，深度处理普遍应用的方法是臭氧化法和活性炭吸附法。 一级处理包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分的灰渣、油类等。一级处理中主要重视有价物质的回收，如用溶剂萃取、汽提、吸附和离子交换等脱酚并进行回收。这不仅避免了资源的流失和浪费，而且对废水处理有利。煤气化废水通常萃取脱酚和蒸汽提α氨后，废水中挥发酚和挥发氨分别能去除到99%和98%以上，COD也可相应去除90%左右。 二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。 2.2.1.1煤气化废水的一级处理 煤气化废水中有机物质的回收一般指的是对酚和氨的回收，常用方法有溶剂萃取脱酚、蒸氨等。 1、酚的回收 （2）吸附脱酚。吸附脱酚是采用一种液固吸附与解吸相结合的脱酚方法，将废水与吸附剂两者接触，发生吸附作用而达到脱酚的目的，但采用吸附法（如活性炭吸附）回收酚存在一些困难，因为有色物质的吸附是不可逆的，假如用活性炭吸附有色物质后，很难再将有色物质洗脱下来，从而影响活性炭的使用寿命。随着廉价、高效、来源广的吸附剂的开发，吸附脱酚法是一种很有前途的脱酚方法。 （3）萃取脱酚。萃取脱酚是一种液-液接触萃取、分离与反萃再生结合的方法。该法脱酚效率高，可达95%以上，而且运行稳定，易于操作，运行费用也较低在我国焦化行业废水处理中应用最广。 2、氨的回收 目前对氨的回收主要采用水蒸气汽提-蒸氨的方法。污水经汽提后，析出可溶性气体，再通过吸收器，氨被磷酸氨所吸收，从而使氨与其他气体分离，再将此富氨溶液送入汽提器，使磷酸氨溶液再生，并回收氨。 2.2.1.2煤气化废水的二级处理 煤气化废水在进行初处理前根据不同的水质特点设置调节池以调节水质水量，设置隔油池或气浮池进行除油，经以上的预处理后可采用下面的方法进一步进行处理。 1、活性污泥法 活性污泥法是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀的分散并悬浮于反应器中和废水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对废水中所含的有机底物进行合成和分解的代谢活动。在活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。同时，亦不断合成新的微生物去补充、维持反应器中所需要的工作主体——微生物（活性污泥），与从反应器中排除的那部分剩余污泥保持平衡。 2、生物铁法 生物铁法是在曝气池中投加铁盐，以提高曝气池活性污泥浓度，充分发挥生物氧化和生物絮凝作用的强氧化生物处理方法。工艺流程包括废水的预处理、废水的生化处理和废水的物化处理三部分。预处理包括重力除油、均调、气浮除油；生化处理过程包括一段曝气、一段沉淀、二段曝气、二段沉淀；物化处理工艺流程包括旋流反应、混凝沉淀和过滤等工序。 在生物与铁的共同作用下能够强化活性污泥的吸附、凝聚、氧化及沉淀作用，达到提高处理效果、改善出水水质的目的。生物铁法的生产运行工艺条件包括：营养素的需求、适量的溶解氧、温度和pH值控制、毒物限量及污泥沉降比等。 2.2.2煤气化废水的深度处理技术 现阶段针对煤气化废水的深度处理技术主要有活性炭吸附法、氧化处理法和混凝沉淀法三大类。 1、活性炭吸附法 煤气化废水经以上步骤处理后COD的去除效果并不是很理想，出水浓度较大，很难达标排放，为使废水达标排放，可使用活性炭降低废水中COD的浓度。 废水处理中活性炭吸附的主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除萎剂、DDT等。当用活性炭吸附处理时，不但能够吸附这些难分解有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭。因此吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。 2、氧化处理法 臭氧的氧化性强，对除臭、杀菌、去除有机物和无机物都有显著效果。臭氧氧化是瞬时反应，无永久性残留，经处理后剩余废水中的臭氧易分解，一般不产生二次污染，且能增加水中的溶解氧。VanLeeuwen等通过实验指出，臭氧对氰化物、硫氰酸盐的去除率可达95%以上，且在处理活性污泥出水时，脱色效果比活性炭要好。煤气化废水中含有较多氰化物和难降解有机物，因此通过臭氧对其废水进行深度处理，可在一定程度上去除这些物质。
煤气化废水处理方法综述
煤气化废水处理方法综述
中国矿业大学（北京） 题目：煤气化废水处理方法综述 学生姓名：赵柯学号：TSP0702005136Q 专业：环境工程 指导教师：王春荣 2007年12月
煤气化废水处理方法综述 摘要：煤气化是减少燃煤污染的有效途径，但气化 过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废 水中主要污染物的不同，对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述，并提出了建议。分别介绍了 煤气化废水中有用物质的回收，生化处理方法以及 深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收， 采用活性污泥法、生物铁法，炭—生物铁法、缺氧 —好氧（A—O）法对废水进行处理，采用活性炭吸 附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。 关键词：煤气化；废水处理; 活性污泥法 THE SUMMARY OF WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY OF COAL GASIFICATION Abstract gasification is an effective way to reduce the coal pollution, but the wastewater caused by the coal gasification process will pollution environmental. According to different main pollutants of wastewater, the disposal methods, treatment technology and techniques are separately discussed, and suggestion is put forward. Useful materials recovered from the wastewater, biological and chemistry treatment, deeply treatment are introduced in this article. Phenol and the ammonia recycled from wastewater and wastewater treated by activated sludge, biological iron, charcoal- biological iron and wastewater deeply treated by acticarbon absorption and Coagulation precipitation are introduced in this paper. Key word: coal gasification, wastewater treatment, activated sludge 1 引言 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，
煤气化工艺流程
精心整理 煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之 化碳 15%提 作用。 2 。净化 装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽
，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统： （1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 缓 可 能周期性地加至气化炉中。 当煤锁法兰温度超过350℃时，气化炉将联锁停车，这种情况仅发生在供煤短缺时。在供煤短缺时，气化炉应在煤锁法兰温度到停车温度之前手动停车。 气化炉：鲁奇加压气化炉可归入移动床气化炉，并配有旋转炉篦排灰装置。气化炉为双层压力容器，内表层为水夹套，外表面为承压壁，在正常情况下，外表面设计压力为3600KPa（g），内夹套与气化炉之间压差只有50KPa（g）。 在正常操作下，中压锅炉给水冷却气化炉壁，并产生中压饱和蒸汽经夹套蒸汽气液分离器1
煤化工工艺流程
煤化工工艺流程 典型的焦化厂一般有备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间等。 焦化厂生产工艺流程 1.备煤与洗煤 原煤一般含有较高的灰分和硫分，洗选加工的目的是降低煤的灰分，使混杂在煤中的矸石、煤矸共生的夹矸煤与煤炭按照其相对密度、外形及物理性状方面的差异加以分离，同时，降低原煤中的无机硫含量，以满足不同用户对煤炭质量的指标要求。 由于洗煤厂动力设备繁多，控制过程复杂，用分散型控制系统DCS改造传统洗煤工艺，这对于提高洗煤过程的自动化，减轻工人的劳动强度，提高产品产量和质量以及安全生产都具有重要意义。
洗煤厂工艺流程图 控制方案 洗煤厂电机顺序启动/停止控制流程框图 联锁/解锁方案：在运行解锁状态下，允许对每台设备进行单独启动或停止；当设置为联锁状态时，按下启动按纽，设备顺序启动，后一设备的启动以前一设备的启动为条件（设备间的延时启动时间可设置），如果前一设备未启动成功，后一设备不能启动，按停止键，则设备顺序停止，在运行过程中，如果其中一台设备故障停止，例如设备2停止，则系统会把设备3和设备4停止，但设备1保持运行。
2.焦炉与冷鼓 以100万吨/年-144孔-双炉-4集气管-1个大回流炼焦装置为例，其工艺流程简介如下：
100万吨/年焦炉_冷鼓工艺流程图 控制方案 典型的炼焦过程可分为焦炉和冷鼓两个工段。这两个工段既有分工又相互联系，两者在地理位置上也距离较远，为了避免仪表的长距离走线，设置一个冷鼓远程站及给水远程站，以使仪表线能现场就近进入DCS控制柜，更重要的是，在集气管压力调节中，两个站之间有着重要的联锁及其排队关系，这样的网络结构形式便于可以实现复杂的控制算法。
年产2465万吨甲醛生产工艺设计毕业论文设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 中国矿业大学银川学院 本科毕业设计 （2015 届） 题目年产2.5万吨甲醛生产工艺设计 系别化学工程系 专业煤化工 年级 11级2班 学生姓名魏杰 指导教师张霞 年月日
摘要 本设计为年产2.5万吨37%甲醛水溶液的生产工艺设计，本设计采用银催化法工艺，根据设计要求对工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对主要设备和管道进行了设计及选型，同时对本装置安全生产与“三废”治理作了相关讨论。 关键词: 甲醛: 甲醇: 氧化: 工艺: 电解银:
前言 甲醛是重要的有机化工基础原料，是甲醇最重要的衍生物产品之一，甲醛的用途十分广泛，主要用于生产脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等，也用于生产医药产品、农药和染料以及消毒剂、杀菌剂、防腐剂等。目前甲酴的生产均采用甲醇为原料，银催化剂，经空气氧化得到，其浓度为37%左右，其余为水，含甲醛40%、甲醛80%的水溶液叫做福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。 甲醛是脂肪族中的最简单的醛，化学性质十分活泼。甲醛最早由俄国化学家 A.M.Butlerov于1895年通过亚甲基二乙酯水解制得。1868年，A.M.Hoffmann使用铂催化剂，用空气氧化甲醇合成了甲醛，并且确定了它的化学特性。1886年Loews使用铜催化剂和1910年Blank使用银催化剂使甲醛实现了工业化生产。1910年，由于酚醛树脂的开发成功，使甲醛工业得到了迅猛的发展。 随着甲醛工业生产的不断扩大和甲醛产品的深入研究，其生产工艺的日渐完善，对甲醛生产设备的要求也在不断提高。工业甲醛生产典型的有机合成工艺，在我国已有近五十年的历史。我国的甲醛生产技术无论在装置技术、催化剂的改进、还是余热利用方面都已有了长足的进步，其主要技术经济指标已过到国际上同类生产工艺先进水平。 从我国甲醛的生产现状看，结合毕业实习的相关内容，此设计采用的是银催化剂氧化生产甲醛的生产工艺流程。在整个设计过程中，按照设计任务书的要求，对年产2.5万吨甲醛装置进行了完整的物料衡算与热量衡算，对工艺过程中的主要设备进行了较为详细的工艺计算。由于本人能力有限，加上时间较为仓促，在整个设计中难免有错误和不足之处，敬请各位老师批评指正。
煤制气废水处理技术
煤制气废水处理技术 我国的煤炭资源十分丰富，其储量远大于天然气和石油等化石燃料。面对石油、天然气资源不足而需求快速增长的现状，煤制气将迅速成为传统煤化工行业的主导产业之一，如烯烃、醇醚、煤制油、合成天然气等的生产，弥补洁净燃料之不足。国家对高效洁净能源的倡导、开发石油替代能源的需求和充分利用劣质煤炭资源以及减少环境污染要求，这些给新一代煤制气产业发展带来了广阔的市场。但是，煤制气属于高耗水的行业，水资源需求量大，其排放的生产废水处理问题己成为制约煤制气产业发展的瓶颈。 煤制气废水主要来自煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝以及净化等过程，水质极其复杂，含有大量酚类、长链烯烃类、芳香烃类、杂环类、氰、氨氮等有毒有害物质，是一种典型的高浓度难生物降解的工业废水。寻求投资省、水质处理好、工艺稳定性强、运行费用低的煤制气废水处理工艺，最大限度地实现省水、节水和回用，已经成为煤制气产业发展的迫切需求。目前，根据煤制气废水的水质特点，其治理技术路线主要由物化预处理、生物处理和深度处理三部分组成。
1、物化预处理技术 典型煤化工废水零排放工艺设计 在我国广泛采用的3种先进煤气化工艺一一鲁奇气化工艺、壳牌气化工艺、德士古气化工艺中，以鲁奇气化工艺产生的废水水质最为复杂。某典型的鲁奇煤制气废水中挥发酚含量为2900~3900mg/L，非挥发酚含量为1600~3600 mg/L，氨氯含量为3000~9000mg/L。回收煤制气废水中酚和氨不仅可以避免资源的浪费，而且大幅度降低了预处理后废水的处理难度。煤制气废水物化预处理采用的措施通常有脱酚、脱酸、蒸氨、除油等。 2、生物处理技术 经过物化预处理后，煤制气废水的COD含量仍有2000~5000mg/L。氨氮含量为50~200 mg/L。BOD5/COD范围为0.25~0.35。其中，烷基酚、油类、吡啶、喹啉、萘、硫化物、(硫〉氧化物等污染物是影响煤制气废水生化处理的主要抑制物质。预处理后煤制气废水的生物处理技术主要采用缺氧-好氧(A/O)工艺和多级好氧生物工艺。为了提高生物工艺处理煤制气废水的效能，近些年国内外研究也报道了煤制气废水生物处理过程中所采用的强化生物处理技术，如活性炭
煤化工废水处理的十个经典案例
煤化工废水处理的十个 经典案例 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
煤化工废水处理的十个经典案例 的组分复杂并且含有固体悬浮颗粒、氨氮及硫化物等有毒、有害物质，若处理不当容易造成水污染并演变为水质型缺水，因此，是所有煤化工项目都需要考虑的问题，也在很大程度上决定了整个项目的效益。煤化工水资源消耗量和废水产生量都很大，因此，节水技术和技术成为行业发展的关键。 今天分享神华包头煤制烯烃、神华鄂尔多斯煤直接液化、陕煤化集团蒲城清洁能源化工、兖矿集团陕西未来能源化工兖矿榆林项目、久泰能源甲醇深加工项目等10个煤化工废水处理项目，从项目介绍、项目规模、主要工艺、技术亮点等多个角度进行分析，看看国内大型环保企业是如何对这些煤化工废水进行处理的。 十个煤化工项目污水处理案例项目简介、项目规模、主要工艺、技术亮点1云天化集团 项目名称：云天化集团呼伦贝尔金新化工有限公司煤化工水系统整体解决方案 关键词：煤化工领域水系统整体解决方案典范 项目简介：
呼伦贝尔金新化工有限公司是云天化集团下属分公司。该项目位于呼伦贝尔大草原深处，当地政府要求此类化工项目的环保设施均需达到“零排放”的水准。同时此项目是亚洲首个采用BGL炉（BritishGas-Lurgi英国燃气-鲁奇炉）煤制气生产合成氨、尿素的项目，生产过程中产生的废水成分复杂、污染程度高、处理难度大。此项目也成为国内煤化工领域水系统整体解决方案的典范。 项目规模： 煤气水：80m3/h污水：100m3/h 回用水：500m3/h除盐水：540m3/h 冷凝液：100m3/h 主要工艺： 煤气水：除油+水解酸化+SBR+混凝沉淀+BAF+机械搅拌澄清池+砂滤 污水：气浮+A/O 除盐水：原水换热+UF+RO+混床 冷凝水：换热+除铁过滤器+混床 回用水：澄清器+多介质过滤+超滤+一级反渗透+浓水反渗透 技术亮点： 1、煤气化废水含大量油类，含量高达500mg/L，以重油、轻油、乳化油等形式存在，项目中设置隔油和气浮单元去除油类，其中气浮采用纳米气泡技术，纳米级微小气泡直径30-500nm，与传统溶气气浮相比，气泡数量更多，停留时间更长，气泡的利用率显着提升，因此大大提高了除油效果和处理效率。 2、煤气化废水特性为高COD、高酚、高盐类，B/C比值低，含大量难降解物质，采用水解酸化工艺，不产甲烷，利用水解酸化池中水解和产酸微生物，将污水在后续的生化处理单元比较少的能耗，在较短的停留时间内得到处理。 3、煤气废水高氨氮，设置SBR可同时实现脱氮除碳的目的。 4、双膜法在除盐水和回用水处理工艺上的成熟应用，可有效降低吨水酸碱消耗量，且操作方便。运行三年以后，目前的系统脱盐率仍可达到98%。 2陕西煤业化工集团
煤气化工艺流程
煤气化工艺流程 1、主要产品生产工艺 煤气化是以煤炭为主要原料的综合性大型化工企业，主要工艺围绕着煤的洁净气化、综合利用，形成了以城市煤气为主线联产甲醇的工艺主线。 主要产品城市煤气和甲醇。城市燃气是城市公用事业的一项重要基础设施，是城市现代化的重要标志之一，用煤气代替煤炭是提高燃料热能利用率，减少煤烟型大气污染，改善大气质量行之有效的方法之一，同时也方便群众生活，节约时间，提高整个城市的社会效率和经济效益。作为一项环保工程，（其一期工程）每年还可减少向大气排放烟尘1.86万吨、二氧化硫3.05万吨、一氧化碳0.46万吨，对改善河南西部地区城市大气质量将起到重要作用。 甲醇是一种重要的基本有机化工原料，除用作溶剂外，还可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯等一系列有机化工产品，此外，还可掺入汽油或代替汽油作为动力燃料，或进一步合成汽油，在燃料方面的应用，甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，抗爆性能好，被称为新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇5～15%提高汽油的辛烷值，避免了添加四乙基酮对大气的污染。 河南省煤气（集团）有限责任公司义马气化厂围绕义马至洛阳、洛阳至郑州煤气管线及豫西地区工业及居民用气需求输出清洁能源，对循环经济建设，把煤化工打造成河南省支柱产业起到重要作用。 2、工艺总流程简介： 原煤经破碎、筛分后，将其中5～50mm级块煤送入鲁奇加压气化炉，在炉内与氧气和水蒸气反应生成粗煤气，粗煤气经冷却后，进入低温甲醇洗净化装置
，除去煤气中的CO2和H2S。净化后的煤气分为两大部分，一部分去甲醇合成系统，合成气再经压缩机加压至5.3MPa，进入甲醇反应器生成粗甲醇，粗甲醇再送入甲醇精馏系统，制得精甲醇产品存入贮罐；另一部分去净煤气变换装置。合成甲醇尾气及变换气混合后，与剩余部分出低温甲醇洗净煤气混合后，进入煤气冷却干燥装置，将露点降至-25℃后，作为合格城市煤气经长输管线送往各用气城市。生产过程中产生的煤气水进入煤气水分离装置，分离出其中的焦油、中油。分离后煤气水去酚回收和氨回收，回收酚氨后的煤气水经污水生化处理装置处理，达标后排放。低温甲醇洗净化装置排出的H2S到硫回收装置回收硫。空分装置提供气化用氧气和全厂公用氮气。仪表空压站为全厂仪表提供合格的仪表空气。 小于5mm粉煤，作为锅炉燃料，送至锅炉装置生产蒸汽，产出的蒸汽一部分供工艺装置用汽，一部分供发电站发电。 3、主要装置工艺流程 3.1备煤装置工艺流程简述 备煤工艺流程分为三个系统： （1）原煤破碎筛分贮存系统，汽运原煤至受煤坑经1#、2#、3#皮带转载至筛分楼、经节肢筛、破碎机、驰张筛加工后，6~50mm块煤由7#皮带运至块煤仓，小于6mm末煤经6#、11#皮带近至末煤仓。 （2）最终筛分系统：块煤仓内块煤经8#、9#皮带运至最终筛分楼驰张筛进行检查性筛分。大于6mm块煤经10#皮带送至200#煤斗，筛下小于6mm末煤经14#皮带送至缓冲仓。 （3）电厂上煤系统：末煤仓内末煤经12#、13#皮带转至5#点后经16#皮
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍 煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。 一Texaco水煤浆加压气化技术 德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。 Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。 其优点如下： <1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。 <2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。 <3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。同等生产规模，装置投资少。 该技术的缺点是： <1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。 <2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。无形中就增加了建设投资。 <3）一般一年至一年半更换一次炉内耐火砖。 二多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术 该技术由华东理工大学洁净煤技术研究所于遵宏教授带领的科研团队，经过20多年的研究，和兖矿集团有限公司合作，成功开发的具有完全自主知识产权、国际首创的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，并成功地实现了产业化，拥有近20项发明专利和实用新型专利。目前在山东德州和鲁南均有工业化装置成功运行。
煤化工废水处理工艺
煤化工废水处理工艺 发布时间：2010-3-16 10:38:20 中国污水处理工程网 煤化工是近几年来在全国发展最快的产业之一，为了使该产业走上可持续发展的道路，2006年国家发改委和国家环保总局下发了《关于加强煤化工项目建设管理促进产业健康发展的通知》，鼓励采用节水型工艺，大力提倡废水处理和中水回用。 1煤化工废水的基本特点 煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主，（1）含有大量酚、氰化物、油、氨氮等有毒、有害物质。废水中COD一般在5000mg/l左右、氨氮在200～500mg/l，废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水。废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物；砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物；难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。 2煤化工废水的处理方法 2.1 预处理 预处理常用的方法：隔油、气浮等。因过多的油类会影响后续生化处理的效果，（2）气浮法在煤化工废水预处理中的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外对后续的生化处理还起到预曝气的作用。 2.2 生化处理 对于预处理后的煤化工废水，一般采用缺氧－好氧生物法处理（A/O工艺或A2/O工艺），但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的COD和氨氮指标难以稳定达标。 因此，近年来出现了一些新的生物处理技术，如生物炭法（PACT）、生物流化床处理法（PAM）等。 2.2.1 生物炭法（PACT） 在生化进水中投加粉末活性炭与回流的含炭污泥一起在曝气池内混合，从污泥浓缩池中排出的剩余污泥进污泥脱水装置。在曝气池内，活性污泥附着于粉末活性炭的表面，由于粉末活性炭巨大的比表面积及其很强的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特别在活性污泥与粉末
煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～ 53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。 c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环
年产4万吨甲醛工艺设计[1]
年产3万吨甲醛生产工艺设计 专业：化学工程与工艺设计人：谢强指导老师：罗道成 摘要：本设计为年产3万吨37.2%甲醛水溶液的生产工艺初步设计，本设计采用银催化法工艺，根据设计要求对工艺流程进行了选择与论证，对整个装置进行了物料与能量的衡算，对主要设备和管道进行了设计及选型，同时对本装置的安全生产与“三废”治理作了相关讨论并进行经济的初步核算。 本设计配有设计说明书一本，附图4张。说明书包括1：总论；2：工艺流程的选择及论证；3：年产3万吨37.2%甲醛水溶液工艺计算；4：非标准设备的计算及定性设备的选型；5：工艺管道计算；6：安全以及“三废”治理；7：技术经济初步核算。图纸包括：1 带控制点的工艺管道及工艺流程图；2 氧化器装配图；3 装置平面图；4 装置立面图。 关键词：甲醛；甲醇；氧化；工艺；电解银 The manufacturing process of Formaldehyde 30000 tons per year Speciality:chemical engineering and technology designer:Xie Qiang director:Luo Dao Cheng Abstrac t:The design is primary for the manufacturing process of formaldehyde 30000 tons per year,and adopts Ag as catalyst According to the design,the craft production way of formaldehyde was selected and the technology was investiged.The main equipments and pipes were designed or selected.At the sane time,safely producing and dealing with”three waste “were argued and technology economic was originally estimated. The design consists of an instruction book and a series of diagram. The instruction book includes:1.Introduction.2.Choice and demonstration of the technological process.3.30000 tons per year 37.2% formaldehyde crafts for production were designde.4.It is not a selecting type of the equipment of calculation and finalizing the design of the standard device.5.Thecraft pipeline calculating.6.Security and abatement of”three waste”.7.Economic initial estimate of technoligy. The diagram include:1.The pipeline of the device and process flow sheet with controlled piot.2.Assemblage chart of the oxidator.3.Plane figure of the device.4.The blueprints of factory. Key words:formaldehyde;Methanol;Oxidation;Technology;Electrolysis Silver
煤气化技术及煤气化废水处理技术.doc
摘要 煤气化是减少燃煤污染的有效途径，但气化过程中产生的废水会对环境造成污染。本文针对废水中主要污染物的不同，对其处理方法、治理技术、工艺分别进行了论述，并提出了建议。分别介绍了煤气化废水中有用物质的回收，生化处理方法以及深度处理方法。具体介绍了废水中酚和氨的回收，采用活性污泥法、生物铁法，炭—生物铁法、缺氧—好氧（A—O）法对废水进行处理，采用活性炭吸附法和混凝沉淀法对废水进行深度处理。 关键词：煤气化，废水处理，活性污泥法
前言 煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体，液体，固体燃料以及化学产品的过程，主要分为煤炭焦化、煤气化、煤气化合成氨、煤气化合成其他产品及直接液化等。 煤气化是煤化工产业发展最重要的单元技术，采用空气、氧气、CO2和水蒸气为气化剂，在气化炉内进行煤的气化反应，可以产生不同组分不同热值的煤气。主要用于生产各种燃料气，是干净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；还可以合成液体燃料和很多化工产品。 煤气化废水是煤制焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度有机废水，属于焦化废水的一种。水质成分复杂，污染物浓度高。废水中含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。对煤气化废水的处理，单纯靠物理、物理化学、化学的方法进行处理，难以达到排放标准，往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。因此煤气化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。
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1 （1）常压固定床煤气化技术 常压固定床煤气化是以空气、蒸汽、氧气为气化剂，在常压下将煤转化成煤气的过程。由于该技术成熟可靠、操作简单、投资少、建设期短，在国内冶金、建材、机械等行业广泛用于制取燃气；在中小型合成氨厂、甲醇厂用于制取合成气；在用气量较少的小型化工装置中用于制取CO 和H 2。这种煤气化技术的缺点是原料煤要求较高，且单炉生产能力小、渣中残碳较高、气化为常压煤气的压缩功耗高。随着煤气化技术的不断发展，及国家对煤化工准入生产规模要求的提高，在新建的大型煤化工装置中一般不采用此技术。 （2）加压固定床煤气化技术 图1 鲁奇加压气化炉 鲁奇加压[2]气化技术（图1）是加压固定床气化技术的代表，在20世纪30年代已实现工业化，义马气化厂[3]单台炉运行可达172天，是比较成熟的气化模式。20世纪80年代以来，我国已引进4套现代化的Lurgi 气化装置，其中3套用于生产城市煤气，1套用于生产合成氨，在设计、安装和运行方面均已取得丰富经验。该气化技术原料适应范围广，除黏结性较强的烟煤外，从褐煤到无烟煤均可气化，且可气化灰分高的劣质煤。Lurgi 气化炉中煤与气化剂逆向运动，炉温较低，采用固态排渣。Lurgi 固定床气化工艺成熟可靠,包括所副产焦油在内的气化效率、碳转化率、 气化热