第二章粗原料气制取.ppt

由甲烷制得CO+H2的方法还有哪些？ 该生产工艺有以下几种: 1水蒸汽重整法 CH4+H2O(g) CO+3H2 2 部分氧化法 CH4+0.5O2 CO+2H2 3 二氧化碳重整法 CH4+CO2 CO+3H2 4 自热重整法 (水蒸汽重整+部分氧化 ) 水蒸汽重整法（SRM） CH4+H2O(g) CO+3H2+205.7kJ/mol 以天然气为原料的大型合成氨厂广泛采用 转化气 强吸热反应 水蒸汽重整法的特点 采用管式反应器，靠反应管外天然气的直接燃烧产生热量维持吸热反应的热量（直烧） 操作温度为850-1000℃ 合成气的组成：H2/CO=3，适用于合成氨和制氢过程。 能耗高、投资大、天然气耗费量大。 2 部分氧化法 2.1 非催化部分氧化 CH4+0.5O2 CO+2H2 由于渣油价格上涨，环保要求提高，以渣油非催化部分氧化装置改用天然气。 兰化公司化肥厂， 宁夏化工厂和乌石化，新疆化肥厂 1500℃ 非催化部分氧化的特点： 没有催化剂，反应温度高1000-1500℃ ，主要涉及上述部分氧化反应，同时伴有强放热的完全燃烧反应； 产物中H2/ CO比约为2，更适合于甲醇的合成和F-T汽油合成； 反应器材质要求苛刻，需要较好的热回收装置来回收反应热和除尘。 2.2 催化部分氧化 CH4+0.5O2 CO+2H2 在催化剂存在下，氧气和天然气进行部分氧化反应，反应在较低温度(750-800℃)下进行，可避免高温非催化部分氧化伴生的燃烧反应，是温和的放热反应。 H2/ CO的比例为2，可直接用于甲醇及费一托合成等重要工业过程。 催化部分氧化特点 与传统的水蒸气重整法相比，甲烷部分氧化制合成气的反应器体积小、效率高、能耗低，可显著降低设备投资和生产成本，受到了国内外的广泛重视，研究工作十分活跃。 该工艺仍处于研究阶段， (1) 催化剂的开发，包括提高催化剂活性、解决催化剂的积碳问题；(2) 由于催化剂床层存在的很高的温度梯度造成催化剂烧结和反应器材质问题等，短期内难以工业化。 重化院天然气催化部分氧化法制合成气 2.3、二氧化碳重整 CO2重整是由C02与甲烷反应生成有用的CO和H2，是废气利用、变废为宝、应用前景广阔的C02固定化和综合利用途径之一，成为近年来的研究热点之一。 CH4+CO2 CO+3H2 二氧化碳重整反应特点： 强吸热反应，温度645℃热力学上才可行。 过高的反应温度不仅会造成高能耗，而且对反应器材质也提出了更高的要求。 降低反应温度、减少能耗的最有效办法就是选择适宜的催化剂。 该工艺处于研究的初始阶段。 新技术的应用 以焦炉气制甲醇 需补充二氧化碳 （1）ICI开发的GHR(气体加热重整） 取消了一段蒸汽重整的火管加热 较好利用能量 节省投资 一段炉 天然气 蒸汽 合成气 氧气 二段炉 几 种 节 能 新 工 艺 （2）kellog公司的KRES工艺 自热炉：25%；换热炉：75%；并列操作 预热 自热炉 换热式炉 天然气 富氧 蒸气和天然气 合成气 (3) Uhde的气体加热重整工艺(GAR) 先蒸汽转化，后部分氧化； 一个管壳式反应器内，利用在壳程的自热转化反应放出的热量供给管程的水蒸气重整所需的热量； 作业 蒸汽转化法制得的粗原料气应满足的条件是什么？ 天然气为原料的合成氨厂转化工序为何采用两段转化？各段的转化条件分别是什么？ 简述甲烷转化反应的基本原理？ 二段转化的目的是什么？ 如何防止析碳副反应的发生？ 说出甲烷转化催化剂的主要组分和助催化剂 转化催化剂在使用前为何要进行还原？还原介质是什么？ 导致转化催化剂永久中毒的毒物是什么？暂时性毒物是什么？ 简述蒸汽转化加压操作的优缺点。 简述温度对转化反应的影响 简述水碳比对转化反应的影响 简述一段转化炉猪尾管的作用 * 第二章 粗原料气制取 掌握粗原料气制取的方法、原理、主要设备；工艺特点、降耗措施、三废治理 重点： 了解： 烃类蒸汽转化催化剂的组成， 各种制气反应机理、工艺条件的选择原则 气态烃原料的种类 第一节 烃类蒸汽转化法 气态烃 天然气 石脑油 焦炉气 炼厂气 气态烃原料制粗原料气的方法 蒸汽转化法 非催化部分氧化 二氧化碳重整法 蒸汽转化法 方法 自热重整法 部分氧化法 1.1 烃类蒸汽转化法 天然气：储存于地层较深部位的可燃气体的统称。储量丰富、价格低廉、环保、便于管道输送和加压转化，制氢时的费用最低，投资省能耗低。 主要成分：甲烷和其它烷烃。 CH4:210.8kcal/g H2：29.15kcal/g CO：28.9 kcal/g 燃烧热 在转化炉内天然气和水蒸气混合