文档介绍：天然气制氢气课程设计
XX大学
化工课程设计说明书
题目: 日产28万立方米氢气的生产装置设计学院: 化学与环境工程专业: 化学工程与工艺
学号: XXX
姓名: XX指导老师: XXX
起止时间:年月日?? 年月日
设计任务书
日产28万立方米氢气生产装置的设计
年开工时间300天
方法自选
设计内容
1)编制工艺过程的物料衡算。
2)编制物料流程图,图中需表示造气和净化全部工艺过程中各主要工序的气体流量、组成、压力和温度。
3)编制CO变换工序的物料平衡图。
4)编制燃烧反应器和废热锅炉的能量平衡图。
5)绘制包括全部设备的工艺流程图(A3)。设备不需按比例画,但应给出每台设备的内部构造(除燃烧反应器、废热锅炉和骤冷塔外)。第一脱硫工序不必详细画出。
6)编制CO变换工序的设备一览表。
目录
一、综述…………………………………………………………………1
二、设计工艺计算…………………..4
……………………….4
……………………..8
三、物料平衡图………………..13
四、参考文献………………14
五、设计总结…..……………14
1)氢气用途
氢气球、空飘氢气球。氢气也可充氢气飞艇。氢气跟氧气反应时放出大量的热,氢氧焰可达3000℃的高温,用于焊接或切割金属;做高能燃料。利用氢气的还原性,通常状况下,氢气是一种无色,无味和无嗅的气体,氢在水中的溶解度很小,而在镍、钯和钼中的溶解度都很大,一体积的钯能溶解几百体积的氢。氢的渗透性很强,常温下可透过橡皮和乳胶管,在高温下可透过钯、镍、钢等金属薄膜。由于氢气具有很强的渗透性,所以当钢暴露于一定温度和压力的氢气中时, 渗透于钢的晶格中的原子氢在缓慢的变形中引起脆。氢气在常温下性质稳定,但在点燃或加热等条件下,能够跟许多物质发生化学反应。不纯的氢气点燃时会发生爆炸。但有一个极限,当空气中所含氢气的体积占混合体积的4%-%时,点燃都会产生爆炸,这个体积分数范围叫爆炸极限。氢气的用途是由氢气的性质决定的。例如,氢气密度是所有气体中最小的,可将氢气充入气球中气球就可以飞起来,如放飞氢气球、太空可以冶炼有色金属和高纯锗、硅,合成氨、盐酸,石油加氢,制硬化油,高效能燃料,液氢还有希望成为动力火箭的推进剂。其实氢气是重要的化工原料。如:氢气和氮气在高温、高压、催化剂存在下可直接合成氨气,目前,全世界生产的氢气约有2/3用于合成氨工业。在石油工业上许多工艺过程需用氢气,如加氢裂化,加氢精制、加氢脱硫、催化加氢等。氢气在***气中燃烧生成***化氢,用水吸收得到重要的化工原料枣盐酸。氢气和一氧化碳的合成气,净化后经加压和催化可以合成甲醇。在食品工业上,氢气用于动植物油脂的硬化,制人造奶油和脆化奶油等。随着新技术的发展,氢气的应用将更为广泛和重要。
2)工业制氢方法的比较与选择
在我国能源结构中,在今后相当长一段时间内,煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题,将煤炭转化为氢是其途径之一。
以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种:一是煤的焦化(或称高温干馏),二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下,在90-1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60%(体积)甲烷23-27%、一氧化碳6-8%等。每吨煤可得煤气300-350m3,可作为城市煤气,亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下,与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧所(空气),气体产物中含有氢有等组份,其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂,均以煤为原料,气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉,可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小,操作容易,其气体产物组成主要是氢及一氧化碳,其中氢气可达60%以上,经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法,其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺,煤气中氢气含量达50%以上,在唐山刘庄已进行工业性试运转,可日产水煤气5万m3,如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气,,特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地,为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得阶段成果,具有开发前景,值得重视。
以天然气为原料,用水蒸汽转化制取富氢混合气,