【正文】 20世紀(jì)以來(lái) ， 炭黑最主要的用途是橡膠補(bǔ)強(qiáng) ， 其用量占炭黑總量的 90％ 以上；炭黑混人橡膠中大大提高了其使用性能 ，例如 ， 汽車輪胎的使用壽命可從幾千公里增至幾萬(wàn)公里 。 天然氣裂解制乙炔是當(dāng)今世界生產(chǎn)乙炔的主要方法 ，約占乙炔總生產(chǎn)能力的 60％ ， 且份額逐年上增 。 甲醇精餾 ? 采用三塔流程； ? 改進(jìn)工藝 ， 進(jìn)一步回收熱量； ? 采用新型的換熱設(shè)備 ， 提高換熱效率； ? 改進(jìn)精餾塔結(jié)構(gòu) ， 采用新型高效填料或新型塔內(nèi)件 ， 提高精餾效率 。 采用多段間歇冷激式合成塔 ， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 催化劑裝卸方 便 ， 通過(guò)直接通入冷激氣調(diào)節(jié)床層溫度 。 以天然氣為原料 ， 其原則流程包括： 蒸汽轉(zhuǎn)化不補(bǔ)加 CO2制甲醇原料氣流程 ， f 值為 ～ 左右； 蒸汽轉(zhuǎn)化前補(bǔ)加 CO2制甲醇原料氣流程 ， 可將新鮮氣的 f 值調(diào)整為 ～ ； 蒸汽轉(zhuǎn)化后補(bǔ)加 CO2制甲醇原料氣流程 ， 可將新鮮氣的 f 值調(diào)整為 ～ 。 與合成氨相比 ， 尿素裝置的流程要簡(jiǎn)單的多 ， 主要有合成 、未反應(yīng)物的分離回收及尿素溶液加工三個(gè)步驟 。 ③ 合成氣中 CO的變換 。 一般選擇水碳比的判據(jù)是在不析碳的條件下 ， 盡量降低水碳比 。 理論最小水碳比： 有炭析出時(shí)的水碳比稱為理論最小水碳比 ， 也稱熱力學(xué)最小水碳比 。 目前 ， 大型合成氨廠能耗 （ 設(shè)計(jì)值 ） ：天然氣 28 GJ/t 氨 ；重油 （ 渣油） 38 GJ/t 氨 ；煤 48 GJ/t 氨 3/10/2023 10 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二、天然氣制合成氨 、 合成氨生產(chǎn)工藝 、 工藝原理 以天然氣為原料合成氨需經(jīng)若干步工序 ， 其中所涉及的主要化學(xué)反應(yīng)有：經(jīng)過(guò) 脫硫 的天然氣轉(zhuǎn)化制 合成氣 、 合成氣中 CO的變換 、 CO2的脫除 、 微量 碳氧化物的除去 以及核心反應(yīng) 氨的合成 。天然氣開(kāi)采與綜合利用 Natural Gas Exploitation and Utilization Technologies S o u th Ch i n a Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y李亞軍 31955956 , 13570408408 3/10/2023 \[filename].ppt 第六章、天然氣的化工利用 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 天然氣產(chǎn)業(yè)鏈下游：分配應(yīng)用 天然氣的應(yīng)用有兩種方向：屬于能源種類的 氣體燃料 和作為 化工基本原料 。 3/10/2023 11 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)化制合成氣 在一定條件下，甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化制合成氣過(guò)程還伴有生成炭黑的副反應(yīng)發(fā)生。 3/10/2023 18 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(guò)程防止炭黑生產(chǎn)的條件： 烴類轉(zhuǎn)化過(guò)程中 ， 為防止生成炭應(yīng)使反應(yīng)過(guò)程在熱力學(xué)不生成炭的條件下進(jìn)行 。 3/10/2023 23 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 (6)、 影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡組成的因素： 合成氨工業(yè)上要提高轉(zhuǎn)化壓力而又不提高轉(zhuǎn)化溫度 ，一般都采用提高水碳比的辦法來(lái)降低殘余甲烷含量 。 采用高溫及低溫兩段變換將 CO轉(zhuǎn)化為 H2。 3/10/2023 41 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 、 先進(jìn)的尿素生產(chǎn)工藝 目前世界上先進(jìn)的尿素生產(chǎn)工藝主要有：荷蘭Stamicarbon公司的 CO2氣提工藝 ， 意大利 Snamprogetti公司的氨氣提工藝 ， 日本東洋公司 (TEC)的 ACES工藝 ， 意大利 Montedison公司的等壓雙氣提 (IDR)工藝和美國(guó)尿素技術(shù)公司 (UTI)的熱循環(huán)工藝等 。 3/10/2023 54 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 、 天然氣轉(zhuǎn)化制合成氣 （ 3） 、 一段蒸汽轉(zhuǎn)化工藝操作條件 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工序一般由 （ 1） 天然氣轉(zhuǎn)化 （ 2） 轉(zhuǎn)化氣余熱回收 （ 3） 燃料氣及煙氣余熱回收和 （ 4） 工藝?yán)淠夯厥?系統(tǒng)組成 。 3/10/2023 64 S o u th Ch in a Un iv e r s it y o f T e c h n o lo g yICI 低 壓 甲 醇 合 成 工 藝 流 程 3/10/2023 65 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 、 甲醇合成 （ 4） 、 典型的甲醇合成工藝 B、 Lurgi 工藝 Lurgi 為低壓 （ ， 250℃ ） 甲醇合成工藝 特點(diǎn)： 采用經(jīng)典設(shè)計(jì)的連續(xù)管殼式換熱型反應(yīng)器 (150)。 3/10/2023 74 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(shì)： 整體流程優(yōu)化 設(shè)置 PSA馳放氣回收裝置 ， 回收的氫氣送壓縮回用 ，回收的 CO2和 CO送轉(zhuǎn)化爐前補(bǔ)充原料 ， 富氮尾氣做燃料 ，降低天然氣消耗 。 3/10/2023 91 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 、 天然氣制乙炔生產(chǎn)技術(shù)： （ 部分氧化法 、 電弧法 、 蓄熱爐裂解法 ） 、 部分氧化法：在同一空間、同一時(shí)間使一部分甲烷與氧燃燒放出熱量，作為另一部分甲烷裂解為乙炔的能源。 3/10/2023 109 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 二 、 氫氰酸 甲烷與氨在外供熱的條件下高溫催化轉(zhuǎn)化而獲得氫氰酸 ， 其反應(yīng)式為： CH4+NH3＝ HCN+3H2 3/10/2023 110 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 三 、 甲烷氯化物 甲烷氯化物包括一氯甲烷 、 二氯甲烷 、 三氯甲烷 (俗稱氯仿 )和四氯化碳 4種物質(zhì) 。 炭黑有多方面的用途 ， 其品種有幾十甚至上百種 ， 每種炭黑均有相當(dāng)嚴(yán)格的物理化學(xué)指標(biāo) 。 乙炔生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展 ， 目前工業(yè)化的生產(chǎn)方法主要有三類：烴類裂解法 （ 天然氣裂解 ） ， 包括部分氧化法 、 電弧法 、 蓄熱爐裂解法；電石法；乙烯副產(chǎn) 。 （ 2） 、 兩段聯(lián)合轉(zhuǎn)化工藝 （ 外熱式和自熱式 ） 3/10/2023 73 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(shì)： 甲醇合成 集成各類典型反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn) ， 設(shè)計(jì)合理的甲醇合成反應(yīng)器是發(fā)展趨勢(shì) 。 合成壓力低 ， 降低了能耗 ， 改善了系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。 3/10/2023 53 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 甲醇合成氣的制造方法和工藝流程因原料的不同而存在很大差異 。 3/10/2023 40 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 、 原理流程 尿素裝置通常與合成氨裝置配套建設(shè) ， 將 NH3與 CO2送至尿素合成塔內(nèi)生成氨基甲酸銨 ， 再脫水而得尿素 。 ② 天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣 。 甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化工序的水碳比高 ， 不僅有利于平衡甲烷含量降低 ， 也有利于反應(yīng)速度的提高 ， 更重要的是有利于防止析碳 ， 但水碳比的提高 ， 能耗也隨之提高 。 甲烷轉(zhuǎn)化過(guò)程的 溫度及壓力 對(duì)析碳有不同的影響 。 20世紀(jì) 80年代以來(lái)進(jìn)步顯著 ， 噸氨的綜合能耗已從傳統(tǒng)的 ~ ~。 天然氣的化工利用： ? 天然氣制合成氨及尿素 ? 天然氣制甲醇及下游產(chǎn)品 ? 天然氣制乙炔及下游產(chǎn)品 ? 富乙烷 、 丙烷天然氣用于裂解制乙烯 ? 天然氣制合成油 ? 天然氣合成低碳烯烴 3/10/2023 2 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前言 天然氣化工利用的地位及結(jié)構(gòu)： 1872年天然氣制炭黑工業(yè)化 ， 可認(rèn)為是天然氣化工利用的開(kāi)端； 20世紀(jì) 20年代 ， 合成氨的工業(yè)化為天然氣化工利用開(kāi)辟了廣闊前景 。 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 。 保證足夠水蒸汽用量大于熱力學(xué)的最小水碳比 。 另一方面 ， 水碳比增加 ， 對(duì)析碳反應(yīng)也有抑制作用 。 ④ 脫除合成氣中的 CO2。 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(wú)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 。