【正文】 CO 轉(zhuǎn) 化： CO+H2O CO2+H2 合成氣的制取 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 重油部分氧化 固態(tài)燃料氣化 合成氣的凈化 脫硫 一氧化碳變換 二氧化碳的脫除 少量 CO、 CO O2和 H2O的清除 熱法與冷法凈化流程的比較 主要內(nèi)容 一 、重油部分氧化氣化 反應(yīng) O2 水蒸氣 （或蒸汽） 部分 氧化： CmHnSr + m/2O2 = mCO + (n/2r)H2 + rH2S 完全 氧化： CmHn + (m+n/4)O2 = mCO2 + n/2H2O 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 ● 首先在外加熱的反應(yīng)管中進行烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，即一段轉(zhuǎn)化； ● 然后，高溫的一段轉(zhuǎn)化氣進入二段轉(zhuǎn)化爐并加入空氣，利用反應(yīng)熱將甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)進行到底。 9 ①活性組分： 4～ 30％（重量） Ni ② 載體 ： aAl2O3, MgOAl2O3, ZrO2Al2O3， CaOAl2O3 ③ 活化：原因：鎳的氧化物無活性 目的：還原氧化物、脫除微量毒物 ④ 中毒：硫、氯和砷等。 8 7 6 5 4 合成氣的制取 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 重油部分氧化 固態(tài)燃料氣化 合成氣的凈化 脫硫 一氧化碳變換 二氧化碳的脫除 少量 CO、 CO O2和 H2O的清除 熱法與冷法凈化流程的比較 主要內(nèi)容 氣態(tài)烴 : 天然氣、油田伴生氣、焦?fàn)t、煉廠氣、 富含甲烷的氣體。 合成氣的制取 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 重油部分氧化 固態(tài)燃料氣化 合成氣的凈化 脫硫 一氧化碳變換 二氧化碳的脫除 少量 CO、 CO O2和 H2O的清除 熱法與冷法凈化流程的比較 主要內(nèi)容 第二章 合成氣 2 3 石腦油 ： C6C8 蒸汽轉(zhuǎn)換法 催化部分氧化法 H2 + CO + CO2 烴類 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 一、蒸汽轉(zhuǎn)換法工藝原理 (1) 化學(xué)反應(yīng) (2) 催化劑 (3) 工藝條件 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 在蒸汽轉(zhuǎn)換過程中，烴類主要進行如下反應(yīng)： ?CnH2n+2 + H2O = CH4 + CO2 ?CnH2n + H2O = CH4 + CO2 (1) 化學(xué)反應(yīng) 21?n 2n434n413 ?n41?n 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 CH4 ＋ H2O CO ＋ 3H2 CH4 ＋ 2H2O CO2 ＋ 4H2 CO ＋ H2O CO2 ＋ 2H2 CO2 ＋ CH4 2CO ＋ 2H2 生成的甲烷與水蒸氣進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)： 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 CH4 C＋ 2H2 2CO CO2＋ C H2＋ CO C＋ H2O 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化過程中主要副反應(yīng)如下： 反應(yīng)的影響因素 ：溫度 壓力 水碳比 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 (2) 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化都是在 1000℃ 下反應(yīng)，其反應(yīng)速度 也很慢，需加催化劑。 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 (3) 二段轉(zhuǎn)化過程 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制取合成氨原料氣的工業(yè)過程，大多采用二段轉(zhuǎn)化工藝 。 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 (4) 工藝 條件 1） 壓力 （ MPa) 甲烷平衡含量% CH4＋ H2O = CO＋ 3H2 從化學(xué)平衡的角度考慮 ，反應(yīng)適合在低壓下反應(yīng) ，但在實際生產(chǎn)中 ， 反應(yīng)一般在高壓條件下進行 ， 為何 ？ 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 壓力 MPa 2）溫度 一段爐出口 800 oC； 二段爐出口 9001000 oC CH4＋ H2O = CO＋ 3H2 △ H = kJ/mol 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 3）水碳比（ ） 甲烷平衡含量% 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 二、工藝流程及主要設(shè)備 (1) 天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化流程 原料天然氣 弛放氣 預(yù)熱器 脫硫 預(yù)熱 一段轉(zhuǎn)化 二段轉(zhuǎn)化 廢熱鍋爐 去變換 蒸汽 預(yù)熱 加壓空氣 蒸汽 450℃ 190℃ 510℃ 850℃ 1000℃ 370℃ 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化氣組成 H2 CH4 CO CO2 N2 一段轉(zhuǎn)化氣 10 二段轉(zhuǎn)化氣 57 注：此數(shù)據(jù)為體積 % 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化爐出口氣體組成 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化工藝流程 1— 鈷鉬加氫反應(yīng)器； 2— 氧化鋅脫硫罐； 3— 對流段； 4— 輻射段 （ 一段爐 ） ； 5— 二段轉(zhuǎn)化爐； 6— 第一廢熱鍋爐； 7— 第二廢熱鍋爐； 8— 汽包； 9— 輔助鍋爐； 10— 排風(fēng)機； 11— 煙囪 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 (2) 一段轉(zhuǎn)化 爐 （核心設(shè)備） ① 爐型 (a) 頂燒 (b) 側(cè)燒 (c) 梯臺 (d)換熱式 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 圖 23 頂部燒嘴蒸汽轉(zhuǎn)化爐輻射室結(jié)構(gòu) 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 圖 23 的說明 天然氣 空氣 燒嘴 輻射段 對流段 排風(fēng)機 煙囪 輻射段 燃料燃燒提供轉(zhuǎn)化管熱量 對流段 回收煙氣的余熱預(yù)熱工藝介質(zhì) 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 ② 爐墻（耐熱層 +絕熱層的復(fù)合結(jié)構(gòu)） 耐熱層 絕熱層（外側(cè)設(shè) 35mm鋼板） 輕質(zhì)耐火磚 礦渣棉纖維氈 高鋁纖維氈 礦渣棉纖維氈 材料 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 ③ 轉(zhuǎn)化管 材質(zhì)： HK40 (25%Cr, 20%Ni, %C) HP40Nb (Cr25, Ni35 ,Nb), HP50Nb (3) 二段轉(zhuǎn)化爐 二段轉(zhuǎn)化爐為一碳鋼制圓筒 ， 內(nèi)襯耐火材料 ， 爐內(nèi)上部有轉(zhuǎn)化氣與空氣充分混合的空間 ， 催化劑床層的上層為耐高溫的鉻催化劑 ， 下層是鎳催化劑 。 22 23 24 25 從反應(yīng)速度方面看 ， 提高溫度有利于加快甲烷和炭黑的轉(zhuǎn)化 ， 對降低原料氣中甲烷和炭黑含量也是有利的 。 重油部分氧化 (2) 壓力 （ 5MPa左右） 圖 25 不同壓力下原料氣中甲烷平衡濃度 從 熱力學(xué) 觀點看 ， 提高壓力是不利于反應(yīng)平衡的 ， 但是由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)距離平衡很遠(yuǎn) ， 主要是 反應(yīng)速度 控制了反應(yīng)的程度 。 由圖可見 ， 隨著氣化壓力增加 ，甲烷平衡濃度也增加 ， 這一不利因素可以由提高溫度來補償 。 27 kg1。 在計入蒸汽提供的氧量后 ， 氧油比一般在 ～ 。 較適宜的蒸汽油比 （ 蒸汽：重油 ， kg 重油部分氧化 三、工藝流程及主要設(shè)備 (1) 方框圖 重油 O2 蒸汽 汽 化 熱量回收 清除炭塵 裂化氣 （炭黑回收） （粗合成氣： CO， H2，少量 CH4） 重油部分氧化 (2) 流程 分類（按熱量回收方式） ① 激冷流程（ Texaco法） 激冷流程是將高溫原料氣直接與熱水接觸，水迅速蒸發(fā)進入氣相而原料氣迅速冷卻，原料氣清除炭黑后直接送去進行一氧化碳變換反應(yīng)。 ②廢熱鍋爐流程（ Shell法） 利用廢熱鍋爐間接換熱，副產(chǎn)品是高壓蒸汽。 29 30 31 32 33 34 臺） 640 1080 爐內(nèi)氣體停留時間， s 長（ 10～ 20） 短（ 3～ 5） 結(jié)構(gòu)型式 立式 ,有耐熱襯里 ,鋼制容器 ,爐膛容積大 立式 ,燃燒室有耐熱襯里 ,爐膛容積小 ,常與激冷室組合成一體。噴嘴為壓力霧化（重油）與氣霧流化相結(jié)合。噴嘴屬氣流霧化型 余熱利用方式 廢熱鍋爐（采用火管式變徑盤管結(jié)構(gòu) ,最高產(chǎn)汽壓 ,出氣溫度 260～280℃ ,汽 /氣比 ～ ： 1。 裂化氣中 炭黑脫除 經(jīng)炭黑捕集器及洗滌二級水洗除炭后 ,氣體冷至常溫 用激冷室、文氏管、洗滌塔多次熱水洗滌。采用 Shell法 ,低溫甲醇洗脫硫、變換 ,低溫甲醇洗脫碳 ,液氨洗 ,壓縮合成流程 印度 GNFC工廠產(chǎn)氨 1350 t/d，Texaco法 ,低溫甲醇洗、液氨洗凈化 ,壓縮合成流程 重油部分氧化 合成氣的制取 烴類蒸汽轉(zhuǎn)化 重油部分氧化 固態(tài)燃料氣化 合成氣的凈化 脫硫 一氧化碳變換 二氧化碳的脫除 少量 CO、 CO O2和 H2