合成气的生产过程讲义(PPT76页).pptx

;;70年代石油涨价以后，又提出了C1化学的概念。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。;;;温度℃;以水蒸汽为气化剂时，存在如下化学反应：;动力学特征;（2）C与CO2的还原反应在2000℃以下，属于动力学控制，反应速率大致为CO2的一级反应。

（3）C与H2O反应生成CO和H2

400℃T1100℃，动力学控制

T1100℃，扩散控制;2.生产方法;.固定床间歇法（蓄热法）;.鲁奇炉结构示意图;;蒸汽转化法Steamreforming

;1.蒸汽转化法;（2）反应热力学;组分;图解法或迭代法求解x,y;水碳比的影响;反应压力影响;反应温度的影响;（3）反应动力学;（4）析炭;c.析炭动力学;（5）催化剂;催化剂中毒

aSS≤0.5ppm,可逆性中毒

催化剂活性越高，允许S含量越低。

温度越低，S对镍催化剂毒害越大。

bAs永久性中毒

As来源:含As碱液脱碳

c卤素卤素≤0.5ppm,永久性中毒;（6）工业生产方法;a.工艺流程;

主要设备

一段转化炉：若干根反应管与加热室的辐射段以及回收热量的对流段两个主要部分组成。

炉型，转化炉管由于一段炉反应管长期在高T、高P和气体腐蚀的条件下操作，采用耐热合金钢管；转化炉费用约占全厂投资的30%，反应管占整个转化炉投资的50%

①炉型

a顶部烧嘴炉

b侧臂烧嘴炉;a顶部烧嘴炉;b侧臂烧嘴炉;

②转化炉管

Φ：70～120mm

臂厚：11～18mm

长度：10～12m

炉管结构：冷底式

热底式

猪尾管

;二段转化炉

①二段转化炉的作用：在1000℃高T下进一步转化CH4，是合成氨生产中温度最高的催化反应过程

结构：立式圆筒，壳体材质是碳钢，内衬耐火材料，炉外有水夹套

a甲烷进一步转化

b调节H/C比

②二段转化炉的结构

立式圆筒，内径约3米，高约13米，

壳体材质为碳钢，

内衬不含硅的耐火材料，炉壳外保温。

上部有燃烧空间的固定床绝热式催化反应器;

;天然气蒸汽二段转化法的工艺流程;天然气配入中压蒸汽对流段一段转化炉

变换工序离开二段转化炉1200℃燃烧二段转化炉

对流段

少量水蒸汽

空气

（3.3～3.5MPa）

;温度：甲烷蒸汽转化为可逆吸热反应。从化学平衡和反应速率考虑，提高温度对转化反应有利。但温度的升高，受催化剂耐热程度和炉管材质等条件的限制。从热力学角度看，高温下甲烷平衡浓度低，从动力学看，高温使反应速率加快，所以出口残余甲烷含量低。因加压对平衡的不利影响，更要提高温度来弥补。但高温下，反应管的材质经受不了，需要将转化过程分为两段进行。第一段转化800℃左右，出口残余甲烷10%（干基）左右。第二段转化反应器温度1000℃，出口甲烷降至0.3%。;

压力：从热力学特征看，低压有利转化反应。从动力学看，在反应初期，增加系统压力，相当于增加了反应物分压，反应速率加快。但到反应后期，反应接近平衡，反应物浓度高，加压反而会降低反应速率，所以从化学角度看，压力不宜过高。但从工程角度考虑，适当提高压力对传热有利。工业生产都采用加压操作（3MPa）。

加压下转化可以大大地节省动力；加压操作可以提高后部工序的设备生产能力；加压下蒸汽转化可以提高热效率；加压转化可以