《化工工艺学》第6章 天然气化工.pptVIP

* 图 6.36 天然气部分氧化法生产乙炔流程示意图 《化工工艺学》第6章 天然气化工 制备 提浓 CO2,H2,CO,CH4 650?C O2/CH4=0.5?0.6 * 图 6.37 旋焰炉结构示意图 《化工工艺学》第6章 天然气化工 旋焰烧嘴 * 6.6.3 电弧法(自学) 在电弧炉内的两电极间通入高电压强电流形成电弧，电弧产生的高温可使甲烷及其他烃类裂解而生成乙炔。所采用的电弧电压为7kV，电流强度为1150A，电弧区最高温度可达1800℃。 图6.38为电弧法制乙炔的工艺流程图。天然气以螺旋切线方向进入电弧炉的涡流室，气流在电弧区进行裂解，其停留时间仅有0.002s。裂解气先经沉降、旋风分离和泡沫洗涤除去产生的炭黑，然后经碱液洗、油洗去掉其他杂质。净化后的裂解气暂存于气柜，再送后续工段进行乙炔提浓。 电弧法要求天然气中的甲烷含量较高。 电弧法生产乙炔的优点是可以使用各种烃类原料，开车方便；缺点是电耗高，超过10kW.h/kg，而且电极损耗快，生产中需要双炉切换操作。 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * 1—电弧炉；2—炭黑沉降器；3—旋风分离器；4—泡沫洗涤塔； 5—湿式电滤器；6—碱洗塔； 7—油洗塔；8—气柜； 9—解吸塔；10—加热器；11—冷却器12—贮槽；13—泵 图 6.38 电弧法制乙炔工艺流程示意图 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * 6.7 天然气的氯化加工Chloridize process of natural gas 天然气氯化加工产品主要有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等。 这些产品都是有机合成原料或溶剂。 6.7.1 甲烷氯化物的性质和用途 甲烷氯化物的主要物化性质和用途见表4.14和表6.15. 注意：主要是溶剂。 《化工工艺学》第6章 天然气化工 略 * 6.7.2 甲烷的氯化反应 甲烷氯化反应为连锁反应。其主要过程： 加热或引入光?链引发?链传递?链终止 1. 热氯化与光氯化反应机理 Cl2 Cl· +Cl· (热或光) Cl2 + M(金属或器壁) 2Cl· +M Cl· +RH R· + HCl R· + Cl2 RCl +Cl· 以上都不是与甲烷反应，得到自由基的过程都称链引发。 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * Cl· + CH4 CH3· +HCl CH3· + Cl2 CH3Cl + Cl· Cl· + CH3Cl ClCH2· + HCl ClCH2· + Cl2 CH2Cl2 + Cl· Cl· + CH2Cl2 Cl2CH· + HCl Cl2CH· + Cl2 CHCl3 + Cl· Cl· + CHCl3 Cl3C· + HCl Cl3C· + Cl2 CCl4 + Cl· 链终止可由下列情况引起： 氯原子与器壁碰撞、自由基之间相互碰撞、氯原子发生氯化反应、阻止剂作用。 链传递 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * 2. 甲烷的氧化氯化 由于热氯化和光氯化都要产生等分子的HCl，使氯的利用率大大降低。实际氯化工艺都是采用氧化氯化方法，它可以将HCl重新变成可利用的氯。 氧化氯化反应主要过程(Deacon反应) CH4+nCl2 CH4-nCln+nHCl 4HCl+O2 2Cl2+2H2O 总反应 CH4+(n/2)O2+nHCl CH4-nCln+nH2O 关键反应是氯化氢氧化生成氯气，其催化反应机理如下: 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * [CumCln] + O2≒ [CumClnO2?-] [CumClnO2?-] + 4HCl ≒[CumCln] + 2Cl2 + 2H2O [CumCln] + Cl2 ≒ [CumClnCl2] 产物中四种氯化物都有，温度高时高氯化物多，进气氯气含量高时高氯化物多。 进料组成与产物组成的关系见图5-41. 特别应注意反应温度，若反应温度超过500?C, 则体系可能发生爆炸生成HCl. 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * 图 6.39 Cl2/CH4物质的量之比与甲烷氯化产物组成的关系 《化工工艺学》第6章 天然气化工 * 6.7.3 甲烷氯化生产工艺 1. 综合氯化生产工艺 同时用热氯化和光氯化的方法称综合氯化。 主要反应阶段： 先在较低温度下进行热氯化，此时生成低氯化物多。 然后再用石