第五章合成氣的生產(chǎn)工藝與設(shè)備-資料下載頁
2025-01-20 16:33本頁面
【正文】 反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率低，最適宜溫度較高；反應(yīng)后期，轉(zhuǎn)化率高，最適宜溫度較低。 隨反應(yīng)進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率增加，為使反應(yīng)速度快，需降低反應(yīng)溫度。 反應(yīng)放熱，分段冷卻降溫。 （ 2） 水碳比 高水碳比對反應(yīng)平衡和速率均有利 水碳比不宜太高，以 3～ 4為宜。（ 3） 壓力 P↑ ， r↑ ， 因設(shè)備和能耗要求，常壓或高壓（30atm)。 催化劑（ 1）中高變催化劑 －－鐵鉻系300～ 530℃ 有活性Fe2O3Cr2O3K2O， 能耐少量 H2S。 （ %適宜） 催化劑形狀：Φ ： 5～ 9 mm, h : 5～ 10 mm棕色小圓柱Cr2O3作用 ：① 使具有更細(xì)的微孔結(jié)構(gòu)及較大比表面② 提高耐熱性，延長使用壽命③ 提高機(jī)械強(qiáng)度，抑制析炭 問題：毒性較大，污染環(huán)境。 Fe2O3 Fe3O4有活性（ CO+H2+H2O進(jìn)行還原） ，嚴(yán)格控制 CO、 H2含量。CO含量最低為 3％－ 4％ （ 2）低變催化劑 180～ 260℃ 有活性CuOZnOCr2O3， CuOZnOAl2O3活性組分 ： Cu微晶 ZnO、 Cr2O Al2O3： 使 Cu微晶高度分散，防止燒結(jié)，使細(xì)小，具有較大比表面 引起催化劑活性降低或失活原因： 冷凝水 ：氨水－銅氨絡(luò)合物 暫時(shí)中毒 硫化物 ：硫化亞銅 (1ppm) 永久性中毒 氯化物 ：氯化銅，晶粒增長，比表面銳減 () 永久性中毒特點(diǎn) ：與高變催化劑相比，對毒物敏感。 多用于甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化。 （ 3） 耐硫變換催化劑 特點(diǎn)：不需脫 S， 多用于重油、煤氣化CoMoAl2O3使用前預(yù)硫化（ H2S) MoS2① 有較好的低溫活性和寬的活性溫度（ 160～ 500℃ ）② 有突出的耐 S和抗毒性③ 強(qiáng)度高 工業(yè)變換反應(yīng)器的設(shè)計(jì)原則（ 1）首先保證操作溫度應(yīng)控制在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)（ 2）除反應(yīng)初期外，反應(yīng)過程盡可能接近最適宜溫度曲線 可采用多段冷卻① 中間間接冷卻式多段絕熱反應(yīng)器（換熱式） ② 原料氣冷激式多段絕熱反應(yīng)器 ③ 水蒸汽或冷凝水冷激式多段絕熱反應(yīng)器① 中間間接冷卻式多段絕熱反應(yīng)器（換熱式） ② 原料氣冷激式多段絕熱反應(yīng)器 ③ 水蒸汽或冷凝水冷激式多段絕熱反應(yīng)器 工藝流程流程 ：中（高）變 — 低變串連流程 多段變換流程中（高）變 — 低變串連流程多段變換流程 原料氣脫 S H2S有機(jī)硫： CS COS、 硫醇、硫醚、噻吩脫 S方法：干法和濕法 干法： 堿性固體或特殊吸附性能的吸附劑脫除硫化法。 如 氧化鐵、氧化鋅、氧化錳、分子篩、活性炭優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作維修方便。缺點(diǎn)：設(shè)備體積龐大， S回收困難。應(yīng)用：微量 S的脫除。 濕法： （ 1）濕式氧化法（ ADA法：蒽醌二磺酸鈉法、NH3催化脫 S法） （ 2）化學(xué)吸收法（乙醇胺脫 S ） ， 催化法（有機(jī) S含量高時(shí)，先氫解生成 H2S， 再用干法除去。即鈷鉬加氫法串連氧化鋅法。（ 3）物理吸收法（低溫甲醇、聚乙二醇二甲醚）（ 4）物理化學(xué)吸收法 脫 S方法的選擇 ：（ 1）有機(jī) S的脫除以干法為主，為使總 S精脫到 1ppm以下，只能用干法（ ZnO)。（ 2）原料氣中 H2S含量低而含 CO2較高，可選用 ADA濕法氧化法。（ 3） H2S、 CO2含量高，選用物理吸收法（低溫甲醇洗滌法）。（ 4）原料氣中 H2S高達(dá) 30－ 45g/Nm3， 選用乙醇胺脫 S法。 CO2的脫除CO變換反應(yīng)后， CO2含量約 28－ 30％，必須脫除。因?yàn)椋海?1） CO2是合成氨催化劑毒物（ 2）太高 CO2影響甲醇收率（ 3） CO2可以再利用合成尿素、純堿、 NH4HCO3等采用溶液吸收法根據(jù)吸附劑性能不同，分為物理吸收法和化學(xué)吸收法物理吸收法： 利用 CO2溶解于水或有機(jī)溶劑的性質(zhì)完成。如加壓水洗法、低溫甲醇洗滌法、碳酸丙烯酯（ Flour法），聚乙醇二甲醚（ Selexd法）、 N－ 甲基吡啶烷酮（ Purisol法 )。 吸收 CO2后的溶液可用減壓解析法再生。 化學(xué)吸收法： CO2具有弱酸性，可與堿性溶液進(jìn)行反應(yīng)，將其吸收。吸收劑： 熱碳酸鉀、有機(jī)胺和濃氨水。 （ 1）加壓水洗法壓力： 1－ 2MPa（ 2） 低溫甲醇洗滌法① 能適應(yīng)各種氣體負(fù)荷和不同原料氣，特別適合脫除大量雜質(zhì)。② 低溫高壓，循環(huán)能力大③ 一次洗滌可同時(shí)脫除 CO H2S、 HCN及有機(jī)硫雜質(zhì)，還可回收 CO H2S 。④ 不起泡，不腐蝕設(shè)備。 （ 3）有機(jī)胺催化熱碳酸鉀法 堿性的碳酸鉀化學(xué)吸收酸性的 CO2。a. 二乙醇胺（ DEA)Berfield法b. 氨基乙酸－甘酸法：腐蝕性低，但催化活性也低。 ① K2CO3濃度 ↑，吸收能力 ↑ ，腐蝕性 ↑ ，一般選 25－ 30％ K2CO3。 ② 有機(jī)胺的總濃度和 PH值 ↑，可以增加它們解離后的陰離子濃度因而加強(qiáng)了它們的催化作用，加速吸收反應(yīng)。同時(shí)有利于溶液的再生和降低濃度后的 CO2 。 二乙醇胺濃度： %，氨基乙酸濃度： 30－ 50g/l。 ③ 緩釋劑： 偏釩酸鉀 。④ 消泡劑： 聚醚 幾十個 ppm↓
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