【正文】 甲醇 、 乙炔和其他一次產(chǎn)品又可衍生出大量二次及三次產(chǎn)品 。 合成氨生產(chǎn)是高耗能過程 ， 故其 技術(shù)進(jìn)步系以降低裝置的能耗為中心 。 在一定條件下 ， 水碳比越高 ， 甲烷平衡含量愈低 ， 即轉(zhuǎn)化率越高 。 COHHCOCHCHCCOCO???????22242223/10/2023 17 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化過程防止炭黑生產(chǎn)的條件： 甲烷轉(zhuǎn)化時(shí)生成的炭黑會覆蓋在催化劑表面 ， 堵塞微孔 ， 使催化劑活性降低 ， 甲烷轉(zhuǎn)化率下降 ， 同時(shí)局部反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生過熱而縮短反應(yīng)爐管使用壽命 ， 甚至?xí)勾呋瘎┓鬯槎龃蟠矊幼枇?。 3/10/2023 19 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 （ 4） 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)工藝流程 3/10/2023 20 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 （ 5） 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化操作條件的選擇： A、 壓力 (66): 甲烷轉(zhuǎn)化是一個(gè)體積增大的反應(yīng) ， 壓力越高對反應(yīng)不力 ， 但隨著轉(zhuǎn)化壓力水平的提高 ， 總的氣體壓縮功將逐漸下降 ， 給全系統(tǒng)帶來好處 ， 將降低氨合成工藝的壓縮功 。 3/10/2023 22 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 （ 5） 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化操作條件的選擇： C、 水碳比： 水碳比與原料氣組成有關(guān) ， 是諸操作變量中最易改變的 。 從二段轉(zhuǎn)化爐出來的含有 CO約 13％ 的轉(zhuǎn)化氣 ， 經(jīng)廢熱鍋爐降溫至 370℃ 進(jìn)入高溫變換爐 ， CO降至 3％ 左右 ， 溫度升高 （ 420～ 440℃ ） 的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)加熱高溫變換廢熱鍋爐給水發(fā)生蒸汽后 ， 再與其他氣體熱集成 ， 冷至 220℃ 進(jìn)入低溫變換爐 ， 轉(zhuǎn)化氣中殘余的 CO降至 %～ ％ 。 3/10/2023 29 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y（ 4）氨合成工藝流程 3/10/2023 30 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 、原理流程 以天然氣為原料制氨的工藝流程框圖 3/10/2023 31 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 、原理流程 以天然氣為原料制氨的工藝流程框圖（ 31） 3/10/2023 32 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 整個(gè)合成氨裝置有 8個(gè)工序 ① 天然氣脫硫 。 大型裝置使用離心式壓縮機(jī) ， 較小的裝置多使用活塞式壓縮機(jī) 。 3/10/2023 36 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y3/10/2023 37 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y3/10/2023 38 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y 3/10/2023 39 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y三、天然氣合成尿素 、 尿素生產(chǎn)工藝 、 工藝原理 第一步為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率很快，有很高的平衡轉(zhuǎn)化率；第二步為慢速、微吸熱的可逆反應(yīng)，需在液相中進(jìn)行。 用天然氣生產(chǎn)甲醇典型的流程包括： ① 合成氣制備 （ 天然氣壓縮 、 脫硫凈化 、 天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣和廢熱回收 ） 、 ② 甲醇合成 （ 合成氣壓縮 、 甲醇合成 、 甲醇分離 ） 及 ③ 粗甲醇精餾 三個(gè)部分 。 CO2可以從煙道氣中回收 。 3/10/2023 58 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y一、天然氣制甲醇 （ 5）兩段聯(lián)合甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣 在一定條件下，甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣過程還伴有生成炭黑的副反應(yīng)發(fā)生。 特點(diǎn)： 采用了低溫 、 活性高的銅基催化劑 ， 合成反應(yīng)可在 5MPa 及相當(dāng)?shù)偷臏囟?（ 230～ 270℃ ） 下進(jìn)行 。 3/10/2023 68 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y一、天然氣制甲醇 、 甲醇的分離精制 （ 2） 、 精餾流程 一般可分單塔 、 雙塔及三塔流程 。 b、 爐前或爐后補(bǔ)加 CO2， 調(diào)整 f 值至理想比例 。 80年代以來 ， MTBE作為無鉛汽油的添加劑 ， 有著非常高的調(diào)合辛烷值 ， 20年的實(shí)踐表明 ， 它不僅能降低汽車尾氣的排放污染 ， 而且可補(bǔ)償煉廠禁鉛出現(xiàn)的辛烷值短缺 ， 其氧含量為 %， 摻入汽油后可使汽油尾氣中一氧化碳 ， 碳?xì)浠衔餃p少 。 3/10/2023 90 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y第三節(jié)、天然氣制乙炔及其下游產(chǎn)品 二 、 乙炔生產(chǎn)技術(shù)： 乙炔是人類第一次由元素合成的低碳烴 ， 在化學(xué)史上具有重要意義 。 因氧化反應(yīng)速度遠(yuǎn)比熱裂解反應(yīng)速度快 ， 使得甲烷的氧化與熱裂解能在同一空間 、 同一時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn) 。 3/10/2023 108 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y第四節(jié)、以天然氣為主要原料的其它產(chǎn)品 一 、 碳黑 炭黑是烴類在高溫下不完全燃燒或熱裂解所生成的黑色微顆粒狀物質(zhì) ， 其主要成分為碳 ， 但也含有少量或微量的氫 、 氧以及硫等元素 ， 粒徑在 10~400nm之間 ， 即粒子大小處于膠體范疇 。 3/10/2023 112 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y第四節(jié)、以天然氣為主要原料的其它產(chǎn)品 甲烷氯化物的工業(yè)生產(chǎn)首先是通過甲烷的熱氯化反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的 。 ? 一氯甲烷除作為中間產(chǎn)品用于生產(chǎn)其他甲烷氯化物外 ， 作為成品最主要的用途是生產(chǎn)有機(jī)硅化合物 (硅酮 、 硅橡膠 )；也用于生產(chǎn)甲基纖維素 、 四甲基鉛 、 除草劑及季銨鹽等 ?二氯甲烷主要用作除漆劑 、 氣霧噴射劑 、 起泡劑 、 清洗劑和溶劑 。 乙炔分離是一個(gè)復(fù)雜的 、 昂貴的多級單元操作 。 、電弧法：通過電弧爐中兩極形成電弧產(chǎn)生的高溫使甲烷裂解為乙炔（電耗高，電極壽命短，副產(chǎn)物炭多） 、 蓄熱爐裂解法：將燃料烴類和空氣進(jìn)行完全燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱積蓄在熱容較大的耐火材料中，再使原料天然氣和耐火材料接觸，從耐火材料吸收熱量裂解為乙炔。 廣泛用于金屬的加熱 、 切割和焊接 。 新型甲醇合成催化劑的開發(fā) 高活性 、 高選責(zé)性和更長使用壽命的新型甲醇合成催化劑的開發(fā) 。 3/10/2023 71 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y一、天然氣制甲醇 、 天然氣制甲醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)及趨勢： 、 中低壓合成 ， 單系列生產(chǎn)裝置大型化； 、 各工序生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步 ， 整體流程優(yōu)化 。 催化劑裝填在管內(nèi) ， 反應(yīng)熱由殼層的沸騰水蒸發(fā)移出 ， 同時(shí)副產(chǎn)中壓蒸汽 。 甲醇合成是可逆的強(qiáng)放熱反應(yīng)體系 ， 及時(shí)移走反應(yīng)熱， 對提高單程轉(zhuǎn)化率 、 減少合成系統(tǒng)的能耗和合成系統(tǒng)設(shè)備投資很重要 。 轉(zhuǎn)化溫度 、 轉(zhuǎn)化壓力和水碳比不僅對轉(zhuǎn)化工序的能耗 、 轉(zhuǎn)化氣的質(zhì)量有影響 ， 而且對全系統(tǒng)的能耗和設(shè)備投資有重要的影響 ， 故各個(gè)工序的工藝操作參數(shù)的優(yōu)化 ， 對全系統(tǒng)優(yōu)化 ， 降低轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量 ， 氫碳比例關(guān)系適當(dāng) ， 降低全系統(tǒng)能耗和設(shè)備投資有著重大意義 。 90年代初我國開始建了一批以天然氣為原料先制合成氣 ， 再用合成氣進(jìn)行甲醇合成的裝置 。 3/10/2023 42 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y3/10/2023 43 第二節(jié)、天然氣制甲醇及其下游產(chǎn)品 3/10/2023 \[filename].ppt S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y一、天然氣制甲醇 、 前言 甲醇為無色透明易燃易揮發(fā)的劇毒液體 ， 是一種重要的基本化工原料和溶劑 ， 是僅次于烯烴和芳烴的第三大重要有機(jī)原料 。 在回收氨并將氣體循環(huán)的同時(shí) ，需排出一定量氣體以免惰性氣在系統(tǒng)內(nèi)積累 ， 此弛放氣含有氫氣及稀有氣體 ， 可加以回收 。 ④ 脫除合成氣中的 CO2。 在甲烷化催化劑的作用下 ， 使原料氣中的 O CO、 CO H2反應(yīng)生產(chǎn)甲烷和水 。 另一方面 ， 水碳比增加 ， 對析碳反應(yīng)也有抑制作用 。 3/10/2023 21 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 （ 5） 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化操作條件的選擇： B、 溫度： 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工序中的任務(wù)是提高甲烷的轉(zhuǎn)化率 。 保證足夠水蒸汽用量大于熱力學(xué)的最小水碳比 。 但是 ， 在相當(dāng)高的溫度下反應(yīng)的速度仍然很慢 ， 需要催化劑來加快反應(yīng) 。 3/10/2023 12 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y、合成氨生產(chǎn)工藝 （ 1） 、 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的反應(yīng)熱力學(xué) 天然氣轉(zhuǎn)化制合成氣是整個(gè)合成氨裝置的關(guān)鍵工序 ， 烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化是一復(fù)合吸熱的可逆反應(yīng) ， 故甲烷的轉(zhuǎn)化率受熱力學(xué)平衡的限制 。 3/10/2023 8 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g y一、合成氨及尿素的發(fā)展特點(diǎn) ? 新建裝置多建于盛產(chǎn)天然氣的地區(qū) 從 70年代起 ， 我國相繼從美