制气车间学习材料

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1、前言全国70以上的合成氨厂第一章设置造气岗位的目的和意义造气岗位是为合成氨备足高质量的原料气，以无烟煤或焦碳为原料，以空气和水蒸汽为汽化剂通过高温反应，制出合格充足的半水煤气。煤气炉内的气化反应是空气和蒸汽交替通过燃料层进行的。以空气为气化剂制出的煤气叫空气煤气，习惯上称为吹风气；以水蒸气为汽化剂制出的煤气叫水煤气；空气煤气和水煤气按一定比例混合后就叫半水煤气。第二章反应原理第一节燃料气化的化学过程一、燃料层的分区固体燃料的气化过程，实际上是碳与氧及碳与蒸汽的交叉反应，这两种反应总称为固体燃料的气化反应。合成氨生产中，固体燃料的气化反应是在煤气发生炉内进行的，按煤

2、气炉内生产过程的特性，自上而下的分干燥层、干馏层、还原层、氧化层和灰渣层五层。干燥层干馏层还原层氧化层灰渣层图2-1煤气炉燃料层的分布燃料在煤气炉中，随着生产的进行，自上而下的移动。在移动过程中发生一系列变化，这些变化中有物理变化也有化学变化。在燃料的上部，煤与热气流接触，并受下层温度较高的燃料层的热辐射，本身所含水分开始蒸发干燥，这一区域叫干燥层；干燥层以下的燃料层温度比较高，燃料中的挥发份能够在此温度下发生热分解，放出挥发份而逐渐焦化。由于其温度条件与干馏炉相似而称其为干馏层；再往图下燃料层温度更高，使燃料能发生化学反应，这就是燃料层的主要区域——气化层；在气

3、化层里，燃料中的碳与空气中的氧反应有两种情况：碳与氧作用生成氧化物；气化剂中的氧化物失去氧被还原。所以，气化层又分为氧化层和还原层。气化层下部由于气化剂与碳的反应而形成灰渣，气化层至灰盘的区域称为灰渣层。在实际生产中，燃料层的分层并无严格的区分界限，并且往往是相互交错。随着燃料的种类、性质不同，所用的气化剂及气化条件不同，燃料层不仅分层不同，各层高度也不相同。如：干燥层和干馏层只是在含水和含挥发份较高的燃料气化中才能明显区分。在使用焦碳为燃料气化时，就没有干馏层；气化层和灰渣层也是在气化条件较正常或气化较完全时才有明显区分。在一般情况下，气化剂通过燃料层中的干燥层

4、、干馏层和灰渣层时，由于温度较低，一般不发生气化反应而只发生热量交换，只有气化层才具备使燃料发生气化反应的温度和条件。因此，燃料层的分区可粗分为上预热层（干燥层、干馏层）、气化层（氧化层、还原层）和下预热层（灰渣层）三大区域。固定层煤气炉燃料层各区域的特性（自上而下）：区域名称用途及进行过程化学反应Ⅰ灰渣层1、布气化剂，起分布器的作用；2、借灰渣显热预热气化剂；3、护炉底设备，免受高温影响；Ⅱ氧化层碳被空气中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热；C+O2=CO22C+O2=2COⅢ还原层1、二氧化碳还原成一氧化碳；2、水蒸汽分解为氢；3、燃料依靠与热气体换

5、热而被预热；CO2+C=2COH2O+C=CO+H22H2O+C=CO2+2H2CO+H2O=CO2+H2C+2H2=CH4Ⅳ干馏层燃料依靠热气体换热进行分解，并析出水份、甲烷、焦油、硫化氢等Ⅴ干燥层依靠气体的显热，蒸发燃料中的水分；Ⅵ炉上空间聚集煤气，均匀分布下吹蒸气；二、煤气炉内的气化反应1、气化过程中的主要反应方程式：①C+O2+3.76N2=CO2+3.76N2+96.0千卡②2C+O2+3.76N2=2CO+3.76N2+56.6千卡③CO+3.76N2+O2=2CO2+3.76N2+135.4千卡④CO2+C=2CO-39.4千卡⑤C+H2O（汽）=C

6、O+H2-29.3千卡⑥C+2H2O（汽）=CO2+2H2-19.2千卡⑦CO+H2O（汽）=CO2+H2+10.1千卡⑧C+2H2=CH4+19.9千卡⑨CO+3H2=CH4+H2O+42.9千卡⑩CO2+4H2=CH4+2H2O+39.1千卡⑾2H2+O2（+3.76N2）=H2O（+3.76N2）+115.2千卡其次还有两个副反应：S+H2=H2S+QS+O2=SO2+Q第二节吹风阶段的反应（1）C+O2=CO2+Q（2—1）（2）2C+O2=2CO+Q（2—2）（3）2CO+O2=2CO2+Q（2--3）（4）CO2+C=2CO-Q（2—4）自下而上进行的

7、上反应过程，空气中氧的浓度迅速下降，二氧化碳浓度相应迅速上升。当氧的浓度降至最低时，二氧化碳的浓度达到最高值，这一反应区域为氧化层。氧化层所进行的反应主要是反应式（2--1）至（2--3）的放热反应，因此，氧化层是煤气炉中温度最高的区域。由于这几个反应的速度极快，所以，氧化层的厚度一般在100~200mm范围内。氧化层以上是还原层，还原层所进行的主要是反应式（2--4）的吸热反应，所需的热量是气流从氧化层中传递来的，且随着反应吸热的进行，温度逐渐降低。由于二氧化碳的还原反应速度较慢，所以，还原层的厚度远大于氧化层，一般在200~400mm范围内。吹风阶段的理想要求

8、是：尽可能