第二章合成气1.ppt

第二章 合成气的生产过程 王路 目录 第一节 概述 第二节 合成气原料气的制备 第三节 合成气原料气的净化 第四节 合成气的生产工艺 第一节 概述 一、合成气的生产方法 发展背景 煤气化技术是发展现代煤化工、煤造油等重要工业化生产的龙头。 而我国绝大多数煤气化企业技术落后，能耗高、效率低，烟尘和污水排放量大。 不同原料制合成气成本 天然气 重质油 ≈ 煤 重质油和渣油制合成气使石油资源得到充分利用 二、合成气的应用实例 生产工业化的一些主要产品 合成气应用新途径 1.工业化的主要产品 2.合成气应用新途径 合成气 NH3 合成气 乙烯、丙烯 合成气 甲醇 醋酸 汽油、烯烃、芳烃 乙二醇 甲醇 乙醇 乙烯 合成气 ＋ 丙烯醇 1,4－丁二醇 第二节 合成气原料气的制备一、固体燃料气化 根据所用气化剂及煤气成分、热值的不同，生产的煤气可分为：空气煤气、混合煤气、水煤气以及半水煤气等 。 煤或焦炭中主要是碳元素，必须与水蒸气反应，才能生成CO和H2 （1）以空气为气化剂 1）半水煤气生产的特点 气体中（H2+CO）与N2的比例为3.1-3.2 碳与空气反应放热，碳与水蒸气反应吸热 制备合格半水煤气 无法维持自热平衡 方法： 间歇制气法：先将空气送入煤气炉提高燃料层的温度，然后送入水蒸气进行气化，配入部分吹风气，间歇送如空气和水蒸气。 富氧空气气化法：不用空气加氮，后续工序中补加N2 外热法: 利用核反应余热或其他廉价高温热源 2）间歇式制取半水煤气的工作循环 间歇式煤气发生炉 煤从顶部加入，气化剂通过染料层进行气化反应，灰渣落入灰箱后排出炉外 燃烧与制气分阶段进行。将煤或焦炭加入煤气发生炉，首先吹入空气使煤完全燃烧生成CO2并放出热量，使煤层升温，烟道气放空。待煤层温度达到1200℃，停止吹风，转换为水蒸汽，与高温煤层反应，生成CO和H2等气体。 3）制气的工艺条件 温度 吹风速度 蒸汽用量 循环时间及其分配 其他 ⑴温度。 从化学平衡看，高温时，煤气中CO和H2含量高，水蒸汽含量低。从反应速度看，温度增高反应加快。蒸汽分解率高，煤气产量高，质量好。 高温导致吹风气温较高，造成热损失大。 ⑵吹风速度。 碳在氧化层燃料属于扩散控制。提高吹风速度使反应加速，使CO2停留时间减少，降低吹风气中CO含量及热量损失。 适宜的吹风量由工业实验确定。 ⑶蒸汽用量。 煤气的质量与产量随着蒸汽流速的增大和加入时间的延续而改变。蒸汽量是控制生产的重要手段之一。在工业生产中，一般蒸汽流速为0.1～0.35m/s，相应的吹蒸汽强度以300～900kg/(m2?h)为宜。 ⑷循环时间分配。 每一工作循环时间不宜过长。如过长，气化层温度和煤气质量、产量波动大。 (5)其它条件 根据原料的性质如粒度和灰熔点来确定吹风时间、吹风气量、蒸汽用量及燃烧层高度；视炉温情况调整制气各阶段时间分配；据气体成分，调节加氮空气量或空气吹净时间等。维持气化层位置相对稳定防止局部过热等。 4)工艺流程和主要设备 煤气发生炉 余热回收装置 煤气的除尘，降温，储存 制气流程 2.以水蒸气为气化剂 吸热 1.两个重要反应 2.碳燃烧放热------吸热反应 3.可逆，总过程强吸热 碳与氧的反应 燃烧反应 不完全燃烧反应 CO2的还原反应 CO的燃烧反应 一次反应 二次反应 碳与水蒸气的反应 当水蒸气通入炽热的碳时发生如下主要反应： 水煤气反应 水煤气平衡反应或CO变换反应 生成甲烷的