实际制得的水煤浆中必须控制最大粒度和最小粒度。粒度过大，会降低碳的转化率，也会造成输送过程的沉降，一般最大粒度限制在0.4～0.5mm以下。对最小粒度的控制应满足输送要求。
（二）氧煤比
所谓氧煤比，是指气化1kg干煤，在标准状态下所需氧气的立方米数，生产中氧煤比一般控制在0.68～0.71m3/kg。
（三）气化反应温度
气化温度选择的原则是保证液态排渣的前提下，尽可能维持较低的操作温度，生产中气化温度一般控制在1200～1500℃。
（四）气化压力
生产中控制的气话压力为9.8MPa。 3.5 空分工段 3.5.1 工艺原理
(一)空气的净化
空气中除氮、氧、氩及稀有气体外，还含有水蒸汽、二氧化碳及灰尘。灰尘能磨损压缩机，水蒸汽和二氧化碳在低温下会凝固成冰和干冰，堵塞管道与设备。所以空分前必须除去这些杂质。灰尘等机械杂质以过滤的方式除去，设备主要有惯性过滤器、脉冲袋式过滤器。空气中的水蒸汽和二氧化碳的脱除，主要采用吸附法，吸附剂采用分子筛和Al2O3。
（二）空气的液化
常温常压下，氧氮为气体物质，在标准大气压下氧被冷却到-183℃，氮被冷却到-196℃时，将被液化成液体。工业上深度冷冻一般是利用高压气体进行绝热膨胀来获得低温的。有对外不做功的等焓节流膨胀和对外做功的等熵膨胀。
1、节流膨胀
在绝热和对外不做功的条件下，高压流体通过节流阀膨胀到低压的过程称为节流膨胀。节流后气体温度降低，原因是由于节流后气体的压力降低，引起分子间的位能增加，而动能相应的减少。节流过程为不可逆过程，熵值增加。
2、等熵膨胀
等熵膨胀是压缩气体经过膨胀机在绝热条件下膨胀到低压，同时输出外功的
17
过程。理想条件下，该过程为等熵过程。该过程为可逆过程。等熵膨胀的降温 效果比节流膨胀的降温效果好，但膨胀机的结构比节流阀复杂。
（三）空气的分离
空气经低温液化后，产生了气液两相平衡的氧氮混合物。利用精馏的原理即可将氧氮分离。空气的精馏是在双级精馏塔内进行，双级精馏塔由上塔和下塔，上下塔之间的冷凝蒸发器组成。下塔的作用是将空气进行初步分离，得到液体氮和富氧空气。上塔的作用是将空气进一步分离，得到纯氧和纯氮。 3.5.2 工艺流程
（一）过滤、压缩、预冷及纯化
原料工艺空气经吸入口吸入，进入自洁式空气过滤器，滤去尘埃和机械杂质，进入离心式空气压缩机进行压缩，压缩后的气体温度达109℃，压力为0.69MPa，随后进入空气预冷系统中的空气冷却塔，在其中被水冷却和洗涤，出塔时空气温度降为10℃。空气冷却塔采用循环冷却水和经水冷塔冷却并经冰机进一步冷却过的低温冷冻水冷却，空气冷却塔顶部设有惯性分离器及丝网分离器，以防止工艺空气中游离水份带出。
出空气预冷系统的工艺空气进入用来吸附除去水份、二氧化碳、碳氢化合物的空气纯化系统，纯化系统中的吸附器由两台卧式容器组成，两台吸附容器采用双层床结构，底部为活性氧化铝，上部为分子筛，当一台运行时，另一台则由来自冷箱中的污氮通过加热器加热后进行再生。
（二）空气精馏
出空气纯化系统的洁净工艺空气大部分进入冷箱内的主换热器，被返流出来的气体冷却，接近露点的空气经节流后进入下塔的底部，进行第一次分馏。在精馏塔中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，上升气体中氮的浓度逐渐增加。在主冷凝蒸发器中，氮气冷凝，液氧气化。在下塔中产生的液空和液氮，经过冷器过冷，节流后进入上塔，作为上塔的回流液，在上塔内，经过再次精馏，得到产品氮气、产品氧气、液氧及污氮。
（三）冷量的制取
装置所需的大部分冷量由透平膨胀机提供。出空气纯化系统的其余部分洁净空气进入被透平膨胀机驱动的增压机，使其压力提高。然后经增压后冷却器冷
18
却,进入冷箱内的主换热器，冷却至一定温度后进入透平膨胀机。这股膨胀空气在膨胀机中膨胀制冷后进入上塔，参与精馏。
（四）氩的提纯
氩的提取采用全精馏制氩的最新技术，为了制取氩，从分馏塔上塔下部的适当位置引出一股氩馏份气送入粗氩塔Ⅰ进行精馏，使氧的含量降低；粗氩塔Ⅰ的回流液体是由粗氩塔Ⅱ底部引出经液体泵输送来的液态粗氩。从粗氩塔Ⅰ顶部引出的气体进入粗氩塔Ⅱ并在其中进行深度氩氧分离，经过粗氩塔Ⅱ的精馏，在粗氩塔Ⅱ的顶部得到含氧量≤1PPm的粗氩气，粗氩塔Ⅱ的顶部装有冷凝蒸发器，以过冷器后引出的液空经节流后送入其中作为冷源，绝大部分的粗氩气经冷凝蒸发器冷凝后作为粗氩塔的回流液。其余部分由粗氩塔顶部引出（含氧量≤1PPm的粗氩）并送入精氩塔，精氩塔的底部装有一台蒸发器，以下塔底部引出的中压氮气作热源使液氩蒸发, 同时氮气被液化。在精氩塔的顶部装有冷凝器，以精氩蒸发器引出的液氮作为冷源，使绝大部分上升气体冷凝作为精氩塔的回流液，经过精氩塔的精馏, 在精氩塔底部得到的99.999％Ar精液氩，引出冷箱作为产品液氩。
3.5.3 主要设备介绍
（一）双级精馏塔
空气分离的主要设备之一的双级精馏塔，其结构如图3.10所示。下塔的作用是将空气进行初步分离，得到液体氮和富氧空气。上塔的作用是将空气进一步分离，得到纯氧和纯氮。为保证产品的纯度，在适当位置抽取污氮，实际上是抽氩，使氮的纯度提高。冷凝蒸发器的作用是联系上下塔的换热设备，为列管式换热器，管内与下塔相通，管间与上塔相通。在冷凝蒸发器中，管间的液氧吸收热量而蒸发，管内气体单释放热量而冷凝。
（二）板翅式换热器
板翅式换热器也称为可逆式换热器，是由隔板、波形翅片和封条三部分组成，在相邻两隔板直接放置翘片及封条组成一夹层。由于在低温下，碳钢变硬、变脆，失去抵抗冲击能力，而铜和铝却具有良好的机械强度和可塑性，因此空分装置中的低温设备一般用铜或铝
图3.10 双级精馏塔
的合金制成。为防止冷损失，空分段要将所有的设备和管道全部装在保温冷箱内，并填装保温材料，南化公司采用的保温材料为珠光砂。
19
3.5.4 主要操作工艺参数
南化公司采用的空分装置处理量为228000Nm3/h的空气，该流程采用低压流程，即双级精馏塔塔顶操作压力为70kpa，塔底操作压力为500kpa。产品气规格为：
高压氮气：7.75MPa，含O2＜10mL/m3 高压氧气：10MPa，纯度≥99.5% 3.6 合成气净化工段 3.6.1 工艺原理
为脱除合成气中的碳和硫，净化工段分为三个单元：变换单元、低温甲醇洗单元和液氮洗单元。
（一）变换单元
一氧化碳的变换过程，既是原料气的净化过程，又是原料制氢过程的继续。变换反应可用下式表示：
CO + H2O(g) ═ CO2 + H2 +Q
变换反应的特点是可逆、放热、反应前后体积不变，并且反应速率比较慢，只有在催化剂的作用下才具有较快的反应速率。变换反应是放热反应，反应热随温度升高而有所减少。对于合成氨生产过程来说，原料气中的CO是有害气体，必须通过各种净化工艺手段将它清除，要求经过变化单元后，变换气中CO含量在1.0～1.5％。
（二）低温甲醇洗单元
低温甲醇洗主要是除去合成气中的二氧化碳、硫化氢和有机硫。甲醇对二氧化碳的吸收能力大，温度越低，二氧化碳的溶解度越大。低温甲醇洗具有很高的净化度，可使总硫脱至0.4×10（体积分数）以下，使二氧化碳脱至10×10～20×10-6（体积分数）。
（三）液氮洗单元
从变换单元过来的合成气中含有约1.5%的CO，液氮洗主要是脱除这部分CO。液氮洗涤脱除合成气中的CO，是基于各组分的沸点不同这一特性进行的。由于CO的沸点比氮气高并能溶于液氨中，考虑到氮是合成氨的直接原料之一，因此
-6
-6
20
相关推荐：
loading