天津大学 化学工艺学25.ppt

************5.10重油制合成气5.10.1重油部分氧化5.5.1重油气化的基本原理1.气化反应重油雾滴气化：气态烃的氧化燃烧：CmHn+(m+n/4)O2mCO2+n/2H2O气态烃高温热裂解：气态烃与蒸汽反应：其它反应：2.重油气化的化学平衡出口气体：CH4、CO、H2、CO2、H2O、C（不考虑其它杂质）3种元素：C、H、O独立反应：3个①甲烷转化反应②CO变换反应③炭黑生成反应3.碳黑生成问题的热力学讨论方法同甲烷蒸汽转化过程的析碳。析碳危害：降低C的利用率；引起后续工艺的影响（变换反应中影响催化剂活性，污染脱碳溶液，使之发泡泛塔）。4.重油气化反应速率火焰形反应（1）高温下CO变换反应是快速的，在气化炉中出口1300－1350℃易于达到平衡。（2）CH4的蒸汽转化反应较慢，为速率控制步骤，停留时间2.5S，随压力提高，停留时间要增长。5.10.2重油部分氧化的工艺条件1.反应温度重油气化的控制步骤:热力学分析：均为可逆吸热反应，提高温度可提高甲烷与碳黑的平衡转化率。动力学分析：提高温度有利于提高甲烷和碳黑的转化反应速率。国内T1300℃，①保护炉衬和喷嘴②O2消耗指标（T提高，氧耗增加）2.反应压力热力学不利－－体积增大反应动力学有利－－加速反应加压法优点：（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/Nm31MPa:2mg/Nm35MPa:0.25mg/Nm3（4）加压气化对下游工序的脱S和脱C也是有利的。3.氧油比（Nm3O2/Kg重油）理论氧油比O/C＝1，相应的氧耗量为0.8Nm3O2/Kg重油理论反应温度1700℃水蒸汽作为缓冲剂（同时提供氧），以调节温度和重油雾化条件。4.蒸汽油比蒸汽作用（1）作为气化剂与各类烃发生反应。（2）缓冲炉温，抑制碳黑的生成。400－500Kg蒸汽/t汽油5.10.3工艺流程1.原料油和气化剂（O2+H2O)的预热2.高温下部分氧化3.出口高温合成气的热能回收4.碳黑的消除与回收根据热能回收方式不同德士古（Texaco)公司开发的激冷流程（S≤1％））谢尔(Shell)公司开发的废热锅炉流程（含S高）5.10.4主要设备1.喷嘴（1）重油气化对喷嘴要求：雾化好气化反应好寿命长动力省（2）喷嘴的结构及型式：a.结构原料重油和气化剂通道内外喷头及调节机构冷却水套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