合成氣的生產過程培訓課件ppt46頁)(編輯修改稿)
2025-03-28 04:52 本頁面
【文章內容簡介】 24321 )2(])(][)([]3)(][)([xiyxxyxyxnnpnnOHnnCHnnnHnnnCOnKp])(][)([]3)(][)([2222yxyxyxynnOHnnnCOnnnHnnCOnKp????????化學平衡式＋物料衡算 Kp1和 Kp2 總壓和氣體的初始組成 nx ny 平衡組成 平衡分壓 )()()()(24231 OHPCHPHPCOpKp???)()()()(2222 OHPCOPHPCOpKp???C H 4 +CH 2 H 2 O2 H 2 ? H 2 9 8 ? ? 7 4 . 9 k J / m o l2 C O +C C O 2 ? H 2 9 8 ? ? 1 7 2 . 5 k J / m o l C O +C ? H 2 9 8 ? ? 1 3 1 . 4 k J / m o l+ )()(4223 CHPHpKp? )()(224 COPCOpKp? )()()(225 COPHPOHpKp??高溫不利于 CO歧化析碳 高溫有利于 CH4裂解析碳 高溫 P164 表 56 判斷是否有析碳發(fā)生 ΔG = RTlnKp + RTlnJp = RTln(Jp/Kp) Jp為反應體系中各組分的 壓力熵 （產物與反應物實際分壓的關系） Jp/Kp 1, ΔG 0, 有析碳 Jp/Kp＝ 1, ΔG＝ 0, 熱力學析碳的 邊界 Jp/Kp 1, ΔG 0, 不析碳 析碳時 H2O/CH4 熱力學最小水碳比 與溫度和壓力有關 溫度 甲烷平衡含量％ 壓力 (MPa) 溫度 ℃ 1 800 870 910 950 1000 2 870 950 1000 1030 1100 4 940 1020 1080 1130 1200 吸熱反應， 高溫 有利！ 高溫 還可 抑制 CO歧化和還原析碳的 副反應 影響甲烷水蒸氣轉化反應平衡的主要因素 C H 4 H 2 O C O+ + 3 H 2 ? H 2 9 8 ? ? ? 2 0 6 k j / m o l水碳比 H2O/CH4摩爾比 水碳比 甲烷平衡含量（ %） 2 4 6 P=、 T=800℃ 水碳比 越高 ， 甲烷 平衡含量 越低 高 水碳比有利于 抑制 析碳 副反應 壓力 反應體積增大， 低壓有利 平衡 C H 4 H 2 O C O+ + 3 H 2催化劑 鎳活性成分 ＋ 助催化劑 ＋ 載體 ＋ 堿性物質 助催化劑 ：提高活性、改善性能： 金屬氧化物 載體 ：提高表面積，防止燒結： Al2O3 或 MgAl2O4尖晶石 堿性物質 ：中和酸性 負載型 催化劑 或 粘結型 催化劑 浸漬法 ?使用前還原： 活性成分 Ni ?使用中活性下降：老化、中毒、積碳 ?活性下降判斷： 成分 制備 使用 出口氣中 甲烷含量 升高 出口 平衡溫距 增大 “紅管” 現(xiàn)象 S、 As、 Cl、 Cu、 Pb 天然氣蒸汽轉化過程工藝 條件 壓力 低壓有利轉化反應 高壓有利于傳熱 加壓反應， 3 MPa 溫度 高溫有利反應 一段轉化爐 ：變溫反應器 650℃ → 650℃ →800 ℃ 二段轉化爐 ： 1000 ℃ 補 O2 水碳比 高氣流速度有利于傳熱 左右 氣流速度 高水碳比有利于防止積碳 甲烷10% 節(jié)能：降低水碳比 高活性催化劑 提高一段爐出口溫度 % 天然氣蒸汽轉化 流程和主要設備 一段轉化 頂燒爐 側燒爐 二段轉化 轉化爐 把 CH4的 部分氧化 和 蒸汽轉化 組合在一個反應器中進行 進料為 天然氣、純氧和水蒸氣 反應器上部（ 燃燒段 ）：無需催化劑 反應器下部（ 蒸汽轉化 ） : 顆粒狀 鎳 催化劑， 含 氧化鋁 的尖晶石為載體 C H 4 C O+ + 2 H 2 O ? H 2 9 8 ? ? ?? ? ? ? k J / m o l3 / 2 O 2C H 4 H 2 O C O+ + 3 H 2 ? H 2 9 8 ? ? ? 2 0 6 k j / m o l燃燒段 蒸汽轉化 ART 工藝 新工藝：節(jié)能，靈活調節(jié) H2/CO Sparg 工藝 C H 4 2 C O+ + 2 H 2 ? H 2 9 8 ?
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