第五章合成氣的生產(chǎn)過程-遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院-文庫吧資料
2025-07-20 01:41本頁面
【正文】 套的氣化爐則只有噴嘴和氣化室。氧的預(yù)熱溫度一般在250℃以下。但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后工序的氣體輸送和壓縮動力消耗，有利于消除炭黑、脫除硫化物和二氧化碳。 （3）蒸汽油比 水蒸氣的加入可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時水蒸氣與烴類的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和H2含量，所以蒸汽/油高一些好，但水蒸氣參與反應(yīng)會降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過高，～（蒸汽）/kg（油）。理論氧油比的計算式為 ，式中Wc為渣油中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。所以，渣油氣化過程的溫度應(yīng)盡可能高，但是，操作溫度還受反應(yīng)器材質(zhì)的約束，一般控制反應(yīng)器出口溫度為1300～1400 ℃。 由渣油制合成氣 渣油部分氧化過程的反應(yīng) 渣油部分氧化操作條件（1）溫度 溫度越高，反應(yīng)速率越快。當(dāng)催化劑活性足夠時，高流速也能強(qiáng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)能力。為了防止積碳。 （3）水碳比 水碳比高，有利于防止積碳，殘余甲烷含量也低。第一段轉(zhuǎn)化800℃左右，出口殘余甲烷10%（干基）左右。因加壓對平衡的不利影響，更要提高溫度來彌補(bǔ)。綜上所述，甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化過程一般是加壓的，大約3MPa左右。但到反應(yīng)后期，反應(yīng)接近平衡，反應(yīng)物濃度高，加壓反而會降低反應(yīng)速率，所以從化學(xué)角度看，壓力不宜過高。 天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化過程的工藝條件 （1） 壓力 從熱力學(xué)特征看，低壓有利轉(zhuǎn)化反應(yīng)。到反應(yīng)后期，反應(yīng)物濃度下降，產(chǎn)物濃度增高，反應(yīng)速率降低，需要提高溫度來補(bǔ)償。所以水碳比要適當(dāng)。此外加壓尚可使反應(yīng)體積減小。(1) 溫度的影響 溫度升高，反應(yīng)速率常數(shù)k增大，反應(yīng)速率亦增大；在上式中還有一項Kp1也與溫度有關(guān)，因甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化是要吸熱的，平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，結(jié)果反應(yīng)速率也是增大的。因為反應(yīng)是吸熱的，活性降低則吸熱減少，而管外供熱未變，多余熱量將管壁燒得通紅。催化劑活性下降時，出口甲烷含量升高，一氧化碳和氫含量降低，此組成對應(yīng)的平衡常數(shù)減小，故平衡溫度降低，平衡溫距增大。生產(chǎn)中，催化劑活性顯著下降可由三個現(xiàn)象來判斷：其一是反應(yīng)器出口氣中甲烷含量升高；其二是出口處平衡溫距增大。 （2）影響傳熱，使局部反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生過熱而縮短反應(yīng)管使用壽命。砷中毒和鹵素中毒是不可逆的，會使鎳催化劑燒結(jié)而造成永久性失活。 許多物質(zhì)，例如硫、砷、氯、溴、鉛、釩、銅等的化合物，都是轉(zhuǎn)化催化劑的毒物。轉(zhuǎn)化催化劑在使用中出現(xiàn)活性下降現(xiàn)象的原因主要有老化、中毒、積碳等。 （2） 轉(zhuǎn)化催化劑的使用和失活 轉(zhuǎn)化催化劑在使用前是氧化態(tài)，裝入反應(yīng)器后應(yīng)先進(jìn)行嚴(yán)格的還原操作，使氧化鎳還原成金屬鎳才有活性。提高鎳表面的最有效的方法是采用大比表面的載體，為了抑制烴類在催化劑表面酸性中心上裂解析碳，往往在載體中添加堿性物質(zhì)中和表面酸性。 甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑（1）轉(zhuǎn)化催化劑的組成和外形工業(yè)上一直采用鎳催化劑，并添加一些助催化劑，如鋁、鎂、鉀、鈣、鈦、鑭、鈰等金屬氧化物。壓力對一氧化碳變換反應(yīng)平衡無影響。 (2) 水碳比的影響 水碳比對于甲烷轉(zhuǎn)化影響重大，高的水碳比有利于甲烷的蒸汽重整反應(yīng)，同時，高水碳比也有利于抑制析碳副反應(yīng)。高溫對一氧化碳變換反應(yīng)的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高溫也會抑制一氧化碳岐化和還原析碳的副反應(yīng)。綜上所述，影響甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡的主要因素有溫度、水碳比和壓力。 甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化體系中，水蒸汽是一個重要組分，由各析碳反應(yīng)生成的碳與水蒸汽之間存在的平衡，通過熱力學(xué)計算，可求得開始析碳時所對應(yīng)的H2O/CH4摩爾比，稱為熱力學(xué)最小水碳比?？捎蓽囟?、壓力查出Kp，再根據(jù)指定組成和總壓計算Jp，最后由Jp/ Kp是否小于1來判斷該狀態(tài)下有否析碳發(fā)生。下面分析在什么情況下會有碳析出，如何避免或盡量減少析碳的可能性。在相同反應(yīng)時間內(nèi)，催化劑活性越高，實際組成越接近平衡組成。 甲烷水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)和化學(xué)平衡 根據(jù)物料衡算可計算出反應(yīng)后各組分的組成和分壓，若反應(yīng)達(dá)平衡，該表中各項則代表各對應(yīng)的平衡值，可將有關(guān)組分的分壓代入甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣反應(yīng)的Kp1和CO變換反應(yīng)的Kp2的公式，整理后得到 根據(jù)反應(yīng)溫度查出或求出Kp1和Kp2，再將總壓和氣體的初始組成代入以上兩式，解出nx和ny，那么 ，
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