年产24万吨甲醇ge水煤浆气化工段工艺设计

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1、毕业小设计（小论文）任务书课题年产24万吨甲醇GE水煤浆气化工段工艺设计2013年12月9日至2014年1月10日共5周学院（系）资源与环境工程学院专业班级热能101姓名张维铭系主任鲁锡兰教学科研组主任王亦飞指导老师王亦飞二0一四年一月九日课题来源自选课题的目的、意义通过本专业相关的典型技术装置一个工段的工艺设计，进行初步设计的基本训练，掌握工艺设计的基本方法，提高工艺设计技能。要求要求完成年产24万吨甲醇GE水煤浆气化装置工艺设计的工艺计算，绘制带控制点的工艺流程图、渣水处理过程的平面布置图以及主要设备（气

2、化炉）的设备图。课题主要内容1．物料、热量衡算2．设备设计和投资估算3．公用工程计算4．设计配合条件5．带控制点工艺流程图6．主要设备图7．工段设备平面布置图第1章设计任务书设计项目以年产24万吨甲醇GE水煤浆气化装置为设计对象，进行相关的工艺设计训练。设计目的学习和掌握工艺计算的基本方法，通过训练提高工程设计的技能。设计任务完成多喷嘴对置式水煤浆气化工艺的方案评价；气化系统的物料热量衡算、相关设备计算和投资概算、公用工程计算；画带控制点的工艺流程图、气化炉设备图、气化工段渣水处理系统的设备平面布置图。基本设

3、计参数煤质元素分析组成CHNSO灰分共计重量(%)64.854.361.412.103.388.61100煤的热值（HHV）:27161KJ/Kg工艺条件1）入炉煤浆t=50℃P=7.0MPa2）氧气的纯度98%P=7.2MPa，t=25℃3）水煤浆浓度61%4）出炉气体温度t=1300℃5）气化炉内压力P=6.5MPa（其他工艺条件略，详见设计依据）产品质量指标1）生产量年产24万吨甲醇2）碳转化率97%3）热损失率2%4)（CO＋H2）干>78%第2章设计指导思想和设计原则1煤炭气化概述在经济高速发展的今

4、天，节约能源资源，加快建设资源节约型、环境友好型社会，已经成为我国的新国策。为实现我国可持续发展，做到经济与环境协调发展，必须将更多的精力放在洁净煤技术的研究与开发上，而煤的气化技术则是实现煤洁净利用的关键。煤炭气化是指煤在特定的设备（气化炉）内，在一定温度及压力下，使煤中有机质与气化剂（如空气、氧气、水蒸汽等）发生一系列的化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。气化过程反应包括煤的热解、

5、气化和燃烧反应。煤的热解是指煤从固相变为气、液、固三相产物的过程。煤的气化和燃烧反应则包括两种反应类型，即非均相气—固反应和均相的气相反应。煤气化技术的评价主要从气化效率、冷煤气效率、碳转化率和有效气体产率四个方面进行。气化效率衡量原料（煤和气化剂）的热值转化为可利用热量（煤气的热值和产生蒸汽的热值）的情况，是最常用的评价指标，标志着煤气化技术的能耗高低。冷煤气效率衡量原料的热值转化为煤气热值的情况，是制得煤气量多少及质量高低的指标。谭转化率衡量煤中有多少碳转化进入到煤气中，是煤利用率高低的的标志。有效气体产

6、率衡量单位煤耗能产出多少有效气体（CO+H2）是对煤气化技术生产有价值成分效果好坏的评价。这四个指标不完全独立，从不同的方面反映了煤气化技术中人们最关注的问题。[1]2煤气化技术的分类煤气化按气化炉内煤料与气化剂的接触方式不同可分为：固定床气化、流化床气化和气流床气化。2.1固定床气化固定床气化也称为移动床气化，一般以块煤或煤焦为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底送入。流动气体的上升力不足以使固体颗粒的相对位置发生改变，即固体颗粒处于相对固定的状态。气化炉内各反应层高度也基本不发生变化，因而称其为固定床气化

7、。另外，从宏观的角度来看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的灰渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称其为移动床气化。目前，国内采用此方法的煤气化技术主要有固定床间歇气化法和加压鲁奇气化法。2.1.1固定床气化的特点由于固定床间歇气化和鲁奇加压连续气化都属于固定床气化装置，所以对于固定床的原料有一定的要求，首先必须为块煤，其次块煤需有较大的机械强度，较好的热稳定性，并且还需具备活性高、粒度适中的特点。由于需满足一定的要求，固定床可用的煤种少。固定床的传质、传热速率慢，是影响反应速率的重要

8、原因，固定床的温度受限于煤的灰熔点，不会太高，也使气化速率不高，所以，固定床制气生产的煤气中CO和H2的含量偏低，煤气的产量和质量都受到很大的影响。同时，较低的反应温度，使煤中的有机质不能充分热解，导致煤气与洗涤水中的焦油含量高，水处理难度加大。固定床采用固态排渣，灰渣中的碳含量较高，使碳的转化率有所降低。由于固定床气化炉存在诸多弊端，在工程上固定床气化技术并不是煤气化技术的首选。2.2流化床气化流