合成氣的生產(chǎn)過程培訓(xùn)課件(ppt81頁)(編輯修改稿)
2025-03-28 04:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 段 ① 在 較低溫度 下， 外熱 式 轉(zhuǎn)化管 中進行蒸汽轉(zhuǎn)化，最高溫度 800 ℃ 左右， 出口 CH4約10%（干基） . ② 在 較高溫度 下， 耐火磚襯里 的鋼制圓筒，可耐 1000 ℃ 以上高溫。 加入氧氣，利用反應(yīng)熱繼續(xù)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)。 （二）反應(yīng)溫度 C H 4 , H 2 O176。C3 . 6 M P a5 0 0 6 5 0 8 0 0176。C 176。C 176。C 1 0 %0 . 3 %C H 41 1 0 0 176。C3 . 0 M P aC H 4 O 21 0 0 0入口端 ：甲烷含量最高，著重抑制甲烷裂解析碳反應(yīng)趨勢，故溫度不宜過高 , T ≤ 500℃ ； 因有催化劑，轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率尚可；析出的碳可及時氣化，不會積碳；選擇性好。 入口 1/3處 ：溫度 ≤650℃, 在高活性催化劑存在下 ,大量甲烷轉(zhuǎn)化。 1/3處以后 ： T650℃ ,H2增多 , 可抑制裂解生碳，水碳比相對變大，消碳速率增加。 出口端 :T=800℃, 保證低甲烷殘余量（ 10％）。 一段轉(zhuǎn)化爐為 變溫反應(yīng)器（防止 CH4裂解，避免積炭）， 二段轉(zhuǎn)化爐溫度更高（ 1050℃ ）， CH4含量很低，補充氧，更不會積碳。 一段轉(zhuǎn)化爐為 變溫反應(yīng)器 （三）水碳比 高水碳比可控制析碳、降低甲烷平衡含量，但太大經(jīng)濟上不合理，還增加熱負(fù)荷。 ～ （四）氣流速度 氣體流速高，提高生產(chǎn)能力；有利于傳熱，降低爐管外壁溫度，延長爐管壽命。但不宜過高，床層阻力增大，能耗增加 . 碳空速 ： 每立方米催化劑每小時通過甲烷的標(biāo)準(zhǔn)立方米數(shù)。1000 ～ 2023h－ 1 工藝流程充分合理地利用不同溫位的 余熱 ，加熱各種物料和產(chǎn)生動力及工藝蒸汽。 由轉(zhuǎn)化系統(tǒng)回收的余熱占合成氨廠總需熱量的 50% 。 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化流程和主要設(shè)備 天然氣 一段轉(zhuǎn)化 脫硫 二段轉(zhuǎn)化 變換 脫碳 水蒸氣 空氣或氧氣 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化爐 （ 2）主要設(shè)備 ① 一段轉(zhuǎn)化爐 對流段 ＋ 輻射段 (回收煙氣熱量 ,預(yù)熱原料 ) （原料氣和蒸汽在轉(zhuǎn)化管內(nèi) 發(fā)生反應(yīng)和管外燃料燃燒供熱 ) 爐管：耐熱合金鋼管 爐型： 頂燒爐 側(cè)燒爐 頂 燒 爐 側(cè) 燒 爐 轉(zhuǎn)化爐管 Φ： 70 ～ 120 mm 長度： 10 ～ 12 m 總共 300～ 400根 如某轉(zhuǎn)化爐，輻射段內(nèi)有 9排， 每排 42根，共計 378根爐管； 9根下 集氣管； 9根上升管和集氣總管等。 ② 二段轉(zhuǎn)化爐 作用：使甲烷進一步轉(zhuǎn)化 結(jié)構(gòu)：立式圓筒，內(nèi)徑約 3米，高約 13米， 殼體材質(zhì)為碳鋼， 內(nèi)襯不含硅的耐火材料，爐殼外保溫。 固定床絕熱式反應(yīng)器 2CH4+O2=2CO+4H2 2CH4+H2O=CO+H2 CH4+CO2=2CO+2H2 催化劑頂部 反應(yīng)，速度快 催化劑床層 反應(yīng)： 對合成氣中 CO/H2比值要求不同。 變化反應(yīng)： CO的變換 一氧化碳變換反應(yīng)化學(xué)平衡 低溫、高水 /碳比有利于平衡右移，壓力無影響。 甲烷化反應(yīng) : 2 C O + O 2 = C O 2 5 6 5 . 9 5 K J / m o l 催化劑 變換速率極慢， 750℃ 后才開始反應(yīng) ,采用催化劑以保持高選擇性基礎(chǔ)上的高反應(yīng)速度 。 A 鐵鉻系催化劑 (Fe2O3 + Cr2O3+ K2CO3) 轉(zhuǎn)化為 Fe3O4才有活性， 300℃ ～ 530℃ ，中、高溫變換催化劑，殘余 CO≥3% ～ 4% B 銅基催化劑 （ CuO+ZnO+Al2O3） 需還原， 易燒結(jié)失活 ,中毒。 180~260℃ 低溫變換催化劑，活性高， CO≯% C 鈷鉬系耐硫催化劑 (Co、 Mo氧化物 附載在氧化鋁上 ) Co、 Mo氧化物預(yù)硫化為硫化物才有活性， 160～ 500℃ ，寬溫變換催化劑，原料含硫，耐硫抗毒，使用壽命長 . 常壓和加壓變換 小型廠 P＝ 中型廠 P＝ 大型廠 P＝ 以煤 為原料 以天然氣或 渣油為原料 采用轉(zhuǎn)化法時 變換壓力和轉(zhuǎn)化工序相同 ： 對平衡無影響，對反應(yīng)速率有促進作用。 操作條件 （ H2O/CO）： 增加水蒸氣用量，既有利于提高 CO的變換率，又有利于提高變換反應(yīng)速度，同時抑制副反應(yīng) ，但能耗增加。 H2O/CO比為 4。 3. 反應(yīng)溫度 可逆放熱反應(yīng)，在 Top溫度下， r達(dá)到最大值。 溫度沿最佳反應(yīng)溫度曲線變化，初期高溫，終期低溫 . C O + H 2 O ( g ) C O 2 + H 2 H?2 9 8 K = － 4 1 . 2 k J / m o l TOP與氣體原始組成、 轉(zhuǎn)化率 及催化劑有關(guān) . 氣體原始組成、催化劑一定： 反應(yīng)初期 X低， TOP較高； 反應(yīng)后期 X高， TOP較低。 隨反應(yīng)進行，轉(zhuǎn)化率增加，為使反應(yīng)速度快，需降低反應(yīng)溫度。 3. 反應(yīng)溫度 變換反應(yīng)通過分段冷卻來實施降溫，但操作溫度變化必須控制在催化劑活性溫度范圍內(nèi)。 反應(yīng)放熱，多段冷卻降溫 —— 反應(yīng)一段時間冷卻，再反應(yīng)，再冷卻。 平衡曲線 最佳反應(yīng)溫度曲線 X1 X2 設(shè)計原則： （ 1）首先保
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