合成氣的生產(chǎn)過(guò)程培訓(xùn)課件(ppt81頁(yè))-展示頁(yè)
2025-03-16 04:52本頁(yè)面
【正文】 ation 合成氣的生產(chǎn)方法 （ 3）重油或渣油為原料的生產(chǎn)方法 —— 部分氧化法 在反應(yīng)器中通入氧和水蒸氣； 氧 與部分烴類燃燒， 放出熱量并產(chǎn)生高溫 32223 NHHN ?? 另一部分烴類與 水蒸氣 發(fā)生吸熱反應(yīng)生成 合成氣 22222222)4(HnmCOOmHCOHnmCOOnmHCnmnm??????? 發(fā)展背景 ? 煤氣化技術(shù) 是發(fā)展現(xiàn)代煤化工、煤造油等重要工業(yè)化生產(chǎn)的 龍頭 。 天然氣、石油、煤炭作為燃料時(shí)污染物排放量 ( kg/t當(dāng)油量 ) 煤 ?當(dāng)今世界公認(rèn)的 潔凈 、優(yōu)質(zhì)能源，其開(kāi)采量逐年增大。 ?化工利用的關(guān)鍵在于 價(jià)格 。 天然氣 油 ?重油、渣油從價(jià)格、用途來(lái)考慮不是長(zhǎng)久之計(jì)。 關(guān)鍵問(wèn)題 ，降低成本，解決污染問(wèn)題。 合成氣的生產(chǎn)方法 1. 已工業(yè)化的主要產(chǎn)品 (1)合成氨 合成氣的應(yīng)用實(shí)例 OHCHHCOCat ?? ???(2)合成甲醇 OHCHHCOp PPPPk24231 ?甲基叔丁基醚 MTBE 二甲醚 CH3OCH3 (3)合成醋酸 CHOCHCHHCOHC CHCHOCHCHOCHCHCHHCOCHCHCH 23242 23223223 )(??? ?????美國(guó) Monsantod低壓工藝 （ 4）烯烴的氫甲酰化產(chǎn)品 （ 5）合成天然氣、汽油和柴油 OnHHCHnnCO n 22222)12( ???? ?煤制合成氣通過(guò)費(fèi)托合成可生產(chǎn)液體烴燃料 OHHCHCO 2422 242 ???南非 SASOL工藝 2. 合成氣應(yīng)用新途徑 （ 1）直接合成乙烯等低 C烯烴 烯烴4223323 ~2 CCOCHnCHOHnCH OHOH ?? ???? ?? ??BASF、 Mobil、 UOP、 Exxon等工藝 中科院大化所與陜西新興煤化工公司和洛陽(yáng)石化工程公司合作已建成 萬(wàn)噸 /日工業(yè)化示范裝置。 特點(diǎn)：燃燒特性優(yōu)于甲醇；是甲醇和汽油的助溶劑。 合成氣合成有機(jī)物所需的 H2/CO(mol) 產(chǎn) 品 反 應(yīng) 式 H2/CO 甲醇 CO+2H2=CH3OH 2/1 乙烯 2CO+4H2=C2H4+2H2O 2/1 乙醛 2CO+3H2=CH3CHO+H2O 3/2 乙二醇 2CO+3H2=HOCH2CH2OH 3/2 丙酸 3CO+4H2=CH3CH2COOH+H2O 4/3 甲基丙烯酸 4CO+5H2=CH2C(CH3)COOH+2H2O 5/4 醋酸 2CO+2H2=CH3COOH 1/1 酸酐 4CO+4H2=(CH3CO)2O+H2O 1/1 天然氣制合成氣的工藝技術(shù)及其進(jìn)展 天然氣制合成氣的方法： 蒸汽轉(zhuǎn)化法 部分氧化法 ATR工藝 節(jié)能、靈活調(diào)節(jié) H2/CO比 自熱式催化轉(zhuǎn)化部分氧化法 （ ART工藝） 甲烷 二氧化碳催化氧化法 （ Sparg） ， 950~1030℃ ， H2/CO可在 ~，空速大 A B CH4＋ O2＋ H2O CO＋ H2 部分氧化 蒸汽催化轉(zhuǎn)化 B:CH4＋ H2O CO ＋ 3H2 Ni催化劑 A: CH4 ＋ 3/2O2＝ CO ＋ 2H2O CO與 O2反應(yīng)速度慢， CO選擇性好 △ Hθ ＝ － 519kJ/mol 298 K 新工藝 Sparg工藝 :關(guān)鍵解決熱效應(yīng)和催化劑結(jié)碳 預(yù)轉(zhuǎn)化器 ：天然氣中的 C2和更重的烴 ，更易積炭，使用較低溫度、較高活性的 未硫化催化劑 (300~350℃), 使其 轉(zhuǎn)化 . 主轉(zhuǎn)化器 ：硫鈍化的 Ni基催化劑， 抗積炭 ，以防止 H2偏低 造成積炭。 ? 影響傳熱 ， 使局部反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生過(guò)熱而縮短反應(yīng)管使用壽命 。 析炭危害 N i O + H 2 N i + H 2 O 1 . 2 6 K J / m o l 影響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) 平衡組成的因素 ? 反應(yīng)溫度 ? 水碳比 ? 反應(yīng)壓力 反應(yīng)溫度的影響 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 注：水碳比為 2 高溫有利甲烷轉(zhuǎn)化，還要控制副反應(yīng)。 水 碳 比 的 影 響 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。 反應(yīng)壓力影響 ? 壓力降低有利于甲烷轉(zhuǎn)化，但低壓易使其分解析炭。 反應(yīng)壓力 MPa 水碳比＝ T＝ 800℃ 甲烷平衡含量％ 低壓，但實(shí)際高壓。 Al2O MgO、 CaO、 TiO MoO 稀土氧化物 3. 載體 使鎳的晶體盡量分散，達(dá)到 較大的比表面以及阻止鎳 晶體熔結(jié) 。 (二）甲烷蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑 老化： 長(zhǎng)期在高溫和汽流作用下，鎳晶粒聚集燒結(jié)，比表面降低，或活性組分流失，活性降低。 ② 出現(xiàn)“紅管”現(xiàn)象（ Q吸 Q供 ） 。 平衡溫距 — 出口 實(shí)際溫度 與出口氣體實(shí)際組成對(duì)應(yīng)的 平 衡溫度 之差。 表 甲烷蒸氣轉(zhuǎn)化和 CO變換反應(yīng)的平衡常數(shù) 溫度 /℃ Kp1 200 ⅹ 1012 250 ⅹ 1010 300 ⅹ 108 350 ⅹ 106 400 ⅹ 105 450 ⅹ 104 550 ⅹ 102 650 700 ⅹ 101 800 ⅹ 102 900 ⅹ 103 1000 ⅹ 103 防止析碳的原則 第一，使轉(zhuǎn)化過(guò)程 不在熱力學(xué)析碳的條件下進(jìn)行 ， 蒸汽用量大于理論最小水碳比 ，是防止析碳的前提。 例如：原料的預(yù)熱溫度不要太高，采用變溫反應(yīng)器。 第四，檢查爐管內(nèi)是否有積碳，可通過(guò)觀察管壁顏色， 轉(zhuǎn)化管內(nèi)阻力增加，可幫助判斷。 （ 一）壓力 化學(xué)角度分析，壓力不宜過(guò)高。 原因： ① 提高傳熱效率 :加壓有利于傳熱，反應(yīng)物均勻分布，提高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度。 ③ 較小設(shè)備、管道體積、占地面積等。 3MPa下， 目前耐熱合金鋼 HK40使用十年 , T壁 ≤ 920℃ ， T內(nèi) =800~820℃ 。 加入氧氣，利用反應(yīng)熱繼續(xù)甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)。C3 . 6 M P a5 0 0 6 5 0 8 0 0176。C 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(shì)，故溫度不宜過(guò)高 , T ≤ 500℃ ； 因有催化劑，轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率尚可；析出的碳可及
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