第二章合成气3.ppt

第二章 合成气的生产过程 王路 三、重油部分氧化 渣油：制造合成气用的渣油是石油减压蒸馏塔底残余油，亦称减压渣油。 成分：烷烃、环烷烃和芳香烃混合物。 分子式CmHnSr 定义：在高温下利用氧气或富氧空气与重油进行不完全燃烧反应，一部分重油与氧气完全燃烧，生成二氧化碳和水蒸气，同时放出大量热量；另一部分重油与二氧化碳、水蒸气作用生成一氧化碳和氧气，其反应是吸热的，所需热量由完全燃烧反应放出的热提供，反应如下： 1.重油气化的基本原理 甲烷的蒸汽转化的相同和不同之处 重油部分氧化法的实质： 以纯氧进行不完全的氧化燃烧，用蒸汽控制温度，以制得CO和H2的高含量合格的合成气 2.重油气化的工艺条件 重油气化的主要生产条件为压力、温度、氧油比、蒸汽油比和原料预热温度等对于重油气化反应的影响。 1、温度 一般认为，甲烷、碳与水蒸汽的转化反应是重油气化的控制步骤。两反应均为吸热可逆反应。提高温度可提高甲烷和碳的平衡转化率。 从反应速率，提高温度有利于加快甲烷和炭黑与蒸汽的转化反应，对降低合成气中甲烷和炭黑含量是有利的 3.工艺流程 原料油和汽化剂的加压、预热和预混合 高温非催化部分氧化 高温水煤气废热的回收 水煤气的洗涤和消除炭黑 炭黑回收及废水处理 按照废热回收方式不同 冷激流程 废热锅炉 1）冷激流程 2）废热锅炉流程 4.主要设备 1）.喷嘴 气化关键设备 a.结构： 重油气化剂流动通道 控制流速方向的喷出口 水冷装置 2）气化炉 多为立式炉 内壁衬有保温材料 冷激流程内部构件： 喷嘴、反应室和冷激室 * * * * 部分氧化反应：不完全氧化生成CO和H2 (强烈放热) 重油的裂解 温度升约1700℃，耐火材料承受不了，加入蒸汽 吸热的蒸汽转化反应： 甲烷转化 碳转化 有机硫加氢 CO变换 NH3合成 2、压力 重油气化是一个体积增大的反应，从热力学分析，提高压力是不利的，但对加速反应是有利的。 从图可以看出：甲烷平衡含量随压力增大而增加，但这一不利影响可以通过提高温度得到补偿。 1% 0.32% 压力 热力学：体积增大反应，低压有利； 动力学：高压初期有利，末期不利，适宜。 加压的不利影响可以通过提高温度弥补 实际生产的操作压力为2.0-4.0 Mpa ※加压法优点： （1）随压力提高，气化炉的生产强度成比例增加，从 而缩小了设备容积。 （2）节省动力 (节省3/4) （3）有助于消除碳黑。激冷流程中： 常压：40mg/Nm3，1MPa: 2mg/Nm3，5MPa: 0.25mg/Nm3 （4）加压气化对下游工序的脱S和脱C也是有利的。 重油气化的工艺条件 3、氧油比 氧油比（m3O2/kg重油）对重油气化有决定性影响，氧消耗又是重要的经济指标。因此它是控制生产的主要条件之一。 重油气化炉中氧的加入，使重油中的碳被氧化为碳氧化物，氢被氧化成水或游离氢。此过程强烈放热，需加入一定量的水蒸汽作为缓冲剂，调节温度和改善重油雾化条件。 操作良好，氧油比可以小于理论值，由于计入水蒸气中的氧后，O/C比在1.15～1.30。 重油气化的工艺条件 4、蒸汽油比 重油部分氧化时加入蒸汽，不仅是作为气化剂，同时也作为缓冲炉温和抑制炭黑生成的重要手段。 加入量的多少可用蒸汽油比（kg蒸汽/kg重油或kg蒸汽/t重油）来表示。如图所示： 通常蒸汽比控制在300～500 kg/t重油 b.型式 三管喷嘴（适于低压） 带文氏管的二次气流雾化双套管喷嘴（适于较高压力） 一次机械雾化和二次气流雾化的双水冷、外混式双套管喷嘴（适于高、低压） * *