5合成氣的生產(chǎn)過程46頁

1、化學(xué)工藝學(xué)（化學(xué)工藝學(xué)（Chemical Technology） 合成氣的生產(chǎn)過程 李郁錦李郁錦668950) 浙江工業(yè)大學(xué)精細(xì)化工研究所浙江工業(yè)大學(xué)精細(xì)化工研究所 目 錄 概述概述 由煤制合成氣由煤制合成氣 由天然氣制合成氣由天然氣制合成氣 由渣油制合成氣由渣油制合成氣 一氧化碳的變換過程一氧化碳的變換過程 脫硫與脫碳脫硫與脫碳 ? ? ? ? ? ? 合 成 氣 ? 合成氣（合成氣（syngas）：）：CO與與H2的混合氣的混合氣 H 2 : CO=1:23:1 ? 合成氣的制造：許多含碳資源如合成氣的制造：許多含碳資源如煤煤、天然氣天然氣、石油餾石油餾 分分、農(nóng)

2、林廢料、城市垃圾等均可用來制造合成氣、農(nóng)林廢料、城市垃圾等均可用來制造合成氣 ? 利用合成氣可以轉(zhuǎn)化為液體和氣體利用合成氣可以轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料燃料、大宗化學(xué)品、大宗化學(xué)品 和高附加值的和高附加值的精細(xì)有機合成產(chǎn)品精細(xì)有機合成產(chǎn)品（C1化工）化工） C1化工指以合成氣和甲烷為原料合成碳數(shù)為 化工指以合成氣和甲烷為原料合成碳數(shù)為2或或2個個 以上化合物的化學(xué)工藝。以上化合物的化學(xué)工藝。 合成氣的應(yīng)用合成氣的應(yīng)用 合成氨合成氨 N 2 +3 H 2 Fe Cat. 400500 C 815 MPa 2 NH 3 合成甲醇合成甲醇 Cu Cat. CO +2 H 2 260270 C 510 MP

3、a CH3OH CH3OCH3 新燃料 新燃料 合成醋酸合成醋酸 Rh Cat. CH3OH + CO 180 C 34 MPa CH3COOH 烯烴的甲?；N的甲酰基化 CH 3 CH=CH 2 + CO+H2 Co or Rh Cat. CH 3 CH 2 CH 2 CHO+ (CH3)2CHCHO 合成天然氣、汽油和柴油合成天然氣、汽油和柴油 Fe Cat. n CO+2n+1 H 2 200240 C 2.5 MPa CnH2n+2 + n H 2 O 煤變油煤變油 先轉(zhuǎn)化為先轉(zhuǎn)化為乙烯乙烯，再轉(zhuǎn)化為其他，再轉(zhuǎn)化為其他 新用途新用途 先轉(zhuǎn)化為先轉(zhuǎn)化為甲醇甲醇，再轉(zhuǎn)化為汽油、乙烯等，

4、再轉(zhuǎn)化為汽油、乙烯等 直接轉(zhuǎn)化為其他直接轉(zhuǎn)化為其他 目 錄 概述概述 由煤制合成氣由煤制合成氣 由天然氣制合成氣由天然氣制合成氣 由渣油制合成氣由渣油制合成氣 一氧化碳的變換過程一氧化碳的變換過程 脫硫與脫碳脫硫與脫碳 ? ? ? ? ? ? 由煤制合成氣 ? 煤的氣化：以煤的氣化：以煤或焦炭煤或焦炭為原料，以為原料，以氧氣氧氣（空氣、（空氣、 富氧或純氧）、富氧或純氧）、水蒸汽水蒸汽等為氣化劑，在等為氣化劑，在高溫高溫條條 件下，通過化學(xué)反應(yīng)把煤或焦炭中的可燃部分件下，通過化學(xué)反應(yīng)把煤或焦炭中的可燃部分 轉(zhuǎn)化為氣體的過程。轉(zhuǎn)化為氣體的過程。 ?氣化時所得的氣體也稱之為氣化時所得的氣體也稱之為

5、煤氣煤氣，其有效成分，其有效成分 包括包括CO、H2和和CH4等等 ? 氣化煤氣可用作城市煤氣、工業(yè)燃?xì)?、合成氣氣化煤氣可用作城市煤氣、工業(yè)燃?xì)?、合成?和工業(yè)還原氣和工業(yè)還原氣 煤氣化過程工藝原理煤氣化過程工藝原理 C+1/2 O 2 C+O2 C+ H2O C+ 2 H 2 O C+CO2 C+ 2 H 2 CO CO2 CO + H2 CO2+ 2 H 2 2 CO CH4 ? ?H298 ? ? ?-123 kj/mol ? ?H298 ? ? ?-406 kj/mol ? ?H298 ? ? ?131 kj/mol ? ?H298 ? ? ?90.3 kj/mol ? ?H298 ?

6、 ? ?172.6 kj/mol ? ?H298 ? ? ?-74.9 kj/mol 氣化生成的混合氣稱為氣化生成的混合氣稱為水煤氣水煤氣，以上均為，以上均為可逆可逆反應(yīng)，反應(yīng)， 總過程為總過程為強吸熱強吸熱反應(yīng)。反應(yīng)。 溫度：溫度：1100 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 壓力：壓力：2.53.2 MPa 水蒸汽和氧氣比例水蒸汽和氧氣比例 煤氣化生產(chǎn)方法和主要設(shè)備煤氣化生產(chǎn)方法和主要設(shè)備 固定床間歇式氣化固定床間歇式氣化 間歇式間歇式 固定床（移動床）固定床（移動床） 流化床流化床 氣流床氣流床 熔融床熔融床 連續(xù)式連續(xù)式 優(yōu)點：優(yōu)點：只用空氣而不用純氧，成本和投資費用低只用空氣而不用純氧，成本和投資費用

7、低 缺點：缺點：非制氣時間較多、生產(chǎn)強度低，且閥門開關(guān)頻繁，非制氣時間較多、生產(chǎn)強度低，且閥門開關(guān)頻繁， 閥件易損壞閥件易損壞 固定床連續(xù)式氣化固定床連續(xù)式氣化 設(shè)備：設(shè)備：魯奇氣化爐魯奇氣化爐 溫度：溫度：1200 壓力：壓力：3MPa 煤的轉(zhuǎn)化率：煤的轉(zhuǎn)化率：8895% 特點：特點：制得的水煤氣中制得的水煤氣中CH4和和 CO2含量較高，而含量較高，而CO 含量較含量較 低，適于制備城市煤氣低，適于制備城市煤氣 流化床連續(xù)式氣化流化床連續(xù)式氣化 以以高活性煤高活性煤如褐煤或某些煙煤如褐煤或某些煙煤 為原料，生成氣的組成為：為原料，生成氣的組成為： H2 3546% 、CO 3040%、 C

8、O2 1325% 、CH4 12%, 目前多用于制氫、氨原料氣和燃料煤氣目前多用于制氫、氨原料氣和燃料煤氣 Winkler 氣化爐氣化爐 氣流床連續(xù)式氣化氣流床連續(xù)式氣化 設(shè)備：設(shè)備：德士古氣化爐德士古氣化爐 溫度：溫度：2000 壓力：壓力：9.8 MPa 高溫加壓高溫加壓 煤的轉(zhuǎn)化率：煤的轉(zhuǎn)化率：8895% 特點：特點：氣化強度高；氣化強度高； 生成氣壓力較高；生成氣壓力較高； 原料適應(yīng)性廣；原料適應(yīng)性廣； 廢水中不含焦油和酚廢水中不含焦油和酚 目 錄 ?概述 概述 ?由煤制合成氣由煤制合成氣 ?由天然氣制合成氣 由天然氣制合成氣 ?由渣油制合成氣 由渣油制合成氣 ?一氧化碳的變換過程一氧

9、化碳的變換過程 ?脫硫與脫碳 脫硫與脫碳 由天然氣制合成氣 天然氣天然氣 ? 優(yōu)質(zhì)、相對穩(wěn)定、價廉、清潔、環(huán)境友好的能源。優(yōu)質(zhì)、相對穩(wěn)定、價廉、清潔、環(huán)境友好的能源。 CH4含量含量90%。 ?21世紀(jì)中期將是以天然氣為世紀(jì)中期將是以天然氣為主要能源主要能源的時代。的時代。 ? 目前，世界上約有目前，世界上約有 80的的合成氨及尿素合成氨及尿素 、80的的 甲醇及甲醇化學(xué)品甲醇及甲醇化學(xué)品 、40的的乙烯（丙烯）及衍生乙烯（丙烯）及衍生 品品、60%的的乙炔及炔屬化學(xué)品乙炔及炔屬化學(xué)品 等都是以天然氣為等都是以天然氣為 原料生產(chǎn)的。原料生產(chǎn)的。 ? 我國天然氣資源量為我國天然氣資源量為 38

10、萬億萬億m 3 ,可開采資源量為 可開采資源量為 10.5 萬億萬億m 3 。 天然氣制合成氣的工藝技術(shù)天然氣制合成氣的工藝技術(shù) 蒸汽轉(zhuǎn)化法蒸汽轉(zhuǎn)化法 需要外界供熱需要外界供熱 CH4+ H 2 O CO+ 3 H 2? ? H298 ? ? ?206 kj/mol 技術(shù)成熟，目前廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)合成氣、純氫氣和合成氨原料氣。技術(shù)成熟，目前廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)合成氣、純氫氣和合成氨原料氣。 部分氧化法部分氧化法 CH4+ 1/2 O 2 自熱進行自熱進行 提高提高CO的含量的含量 ? ? ? ? H298? ?-35.7 kj/mol CO+ 2 H 2 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程工藝原理天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程工

11、藝原理 主反應(yīng)主反應(yīng) CH4+ H 2 O CH4+ 2 H 2 O CO+ H 2 O CO+3 H 2? ? H298 ? ? ? ? 206 kJ/mol ? ?H298 ? ? ? ? 165 kJ/mol ? ?H298 ? ? ? ? -41.2 kJ/mol CO 2 + 4 H 2 CO 2 + H 2 副反應(yīng)副反應(yīng) CH4 2 CO CO +H2 析碳反應(yīng)析碳反應(yīng) 致使催化劑崩裂或粉化！致使催化劑崩裂或粉化！ C+ 2 H 2 C+ CO2 C+ H2O ? ?H298 ? ? ? ? 74.9 kJ/mol ? ?H298 ? ? ? ? -172.5 kJ/mol ? ?

12、H298 ? ? ? ? -131.4 kJ/mol 化學(xué)平衡式化學(xué)平衡式 CH 4 + CO+ H 2O CO+3 H 2? ? H298 ? ? ? ? 206 kJ/mol (CO)?P 3 K p1 ? p(H2) P(CH4)?P(H2O) 2 O CO2+ H 2? ? H298 ? ? ? ? -41.2 kJ/mol K CO2)?P(H2) p2 ? p( P(CO)?P(H2O) 在在壓力不太高壓力不太高時，時，Kp僅是僅是溫度溫度的函數(shù)。的函數(shù)。 H 物料衡算物料衡算 若反應(yīng)前體系中組分若反應(yīng)前體系中組分 CH4、 、CO、CO2、H2O、H2、N2的物的物 質(zhì)的量分別為

13、質(zhì)的量分別為n(CH4)、n(CO)、n(CO2)、n(H2O)、 n(H2)、 n(N 2)，總壓，總壓(絕對壓力絕對壓力)為為p。 CH4+ H 2 O CO+ H 2 O CO+ 3 H 2 CH4轉(zhuǎn)化量轉(zhuǎn)化量n x CO轉(zhuǎn)化量 轉(zhuǎn)化量n y CO2+ H 2 組分組分i的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)y i和分壓 和分壓p i分別為 分別為 y i ? n i ? n i n i p i ? y i ? p?()p ? n i 氣體在反應(yīng)后各組分的組成和分壓氣體在反應(yīng)后各組分的組成和分壓 組分組分 反應(yīng)前反應(yīng)前 物質(zhì)的量物質(zhì)的量 /mol n(CH 4 ) n(CO) n(CO 2 ) n(H 2

14、 O) n(H 2 ) n(N 2 ) n i 反應(yīng)后反應(yīng)后 物質(zhì)的量物質(zhì)的量/mol n(CH 4 )-n x n(CO)+n x-ny n(CO 2 ) +n y n(H 2 O)-n x-ny n(H 2 ) +3n x+ny n(N 2 ) (n i)+2nx 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) n(CH4)?n x (?n i )?2 nx n(CO)?n x ? n y (?n i )?2 nx n(CO 2 )?n y 分壓分壓 n(CH4)?n x p (?n i )?2 nx n(CO)?n x? n y p (?n i)? 2 nx CH4 CO CO2 H2O H2 N 2 總計總計 n(

15、CO 2 )?n y (?n i )?2 n x n(H2O)?n x? n y (?n i )?2nx n(H2O)?n x? n y (?n i )?2 n x n(H2)?3 n x? n y (?n i )?2n x p p p (?n i )?2n x n(H2)?3 nx?n y (?n i )?2 nx n(N 2 ) (?n i )?2 n x n(N2) p (?n i )?2 nx 1 p CO 2 + H 2 CH4+ H 2O CO+3 H 2 CO+ H 2 O 化學(xué)平衡式物料衡算化學(xué)平衡式物料衡算 3 2p(CO) ? P (H2) n(CO)?n x ? n yn

16、(H2)? 3 n x ? n y p Kp 1 ?Kp 1 ? 2 n(CH4)?Pn x n(H ?( nHn(CH4 2 )O ? )PO)(?n i ? 2 n x)x ?2 y 3 Kp 2 ?p(CO2)?P(H2) CO)?n x ? n yn(H2 O)?n x ? n y Kp 2 n( ? P(CO)?P(H2O) n x n y 平衡組成平衡組成 平衡分壓平衡分壓 n(CO 2)? n yn(H2)? 3 n x ? n y Kp1和和Kp2 總壓和氣體的初始組成總壓和氣體的初始組成 通過對一定條件下實際組成與平衡組成的比較，可以判斷通過對一定條件下實際組成與平衡組成的比

17、較，可以判斷 反應(yīng)速率快慢反應(yīng)速率快慢或或催化劑活性高低催化劑活性高低。 CH4 2 CO CO +H2 C+ 2 H 2 C+ CO2 C+ H2O ? ?H298 ? ? ? ? 74.9 kJ/mol ? ?H298 ? ? ? ? -172.5 kJ/mol ? ?H298 ? ? ? ? -131.4 kJ/mol 高溫高溫 Kp 3? p (H2) P(CH4) 2 Kp 4 ? p(CO2) 2 P (CO) Kp 5 ? p(H2O) P(H2)?P(CO) P164 表5-6 高溫不利于高溫不利于CO歧化析碳歧化析碳 高溫有利于高溫有利于CH4裂解析碳裂解析碳 判斷是否有析碳

18、發(fā)生判斷是否有析碳發(fā)生 G = -RTlnK p + RTlnJp = RTln(J p/Kp) J p為反應(yīng)體系中各組分的 為反應(yīng)體系中各組分的壓力熵壓力熵 （產(chǎn)物與反應(yīng)物實際分壓的關(guān)系）（產(chǎn)物與反應(yīng)物實際分壓的關(guān)系） Jp/Kp 1, G 1, G 0, 不析碳不析碳 析碳時析碳時H2O/CH 4 熱力學(xué)最小水碳比熱力學(xué)最小水碳比 與溫度和壓力有關(guān)與溫度和壓力有關(guān) 影響甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡的主要因素影響甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)平衡的主要因素 溫度溫度 吸熱反應(yīng)，吸熱反應(yīng)，高溫高溫有利！有利！ 高溫高溫還可還可抑制抑制CO歧化和還原析碳的歧化和還原析碳的副反應(yīng)副反應(yīng) CH4+ H 2 O CO+

19、 3 H 2? ? H298 ? ? ?206 kj/mol 5.0 2.0 1.0 0.5 0.2 甲烷平衡含量甲烷平衡含量 壓力壓力 (MPa) 1 800 870 溫度溫度 910 950 1000 2 4 870 940 950 1020 1000 1080 1030 1130 1100 1200 水碳比水碳比 H2O/CH 4摩爾比 摩爾比 甲烷平衡含量（甲烷平衡含量（%） 18.0 7.9 1.0 P=3.5MPa 、T=800 水碳比水碳比越高越高，甲烷甲烷平衡含量平衡含量越低越低 高高水碳比有利于水碳比有利于抑制抑制析碳析碳副反應(yīng)副反應(yīng) 水碳比水碳比 2 4 6 壓力壓力 反應(yīng)

20、體積增大，反應(yīng)體積增大，低壓有利低壓有利平衡平衡 CH4+ H 2 O CO+ 3 H 2 催化劑催化劑 成分成分 制備制備 使用使用 鎳活性成分鎳活性成分助催化劑助催化劑載體載體堿性物質(zhì)堿性物質(zhì) 助催化劑助催化劑：提高活性、改善性能：提高活性、改善性能：金屬氧化物金屬氧化物 載體載體：提高表面積，防止燒結(jié)：提高表面積，防止燒結(jié)：Al2O3 或或MgAl 2 O4尖晶石尖晶石 堿性物質(zhì)堿性物質(zhì)：中和酸性：中和酸性 負(fù)載型負(fù)載型催化劑或催化劑或粘結(jié)型粘結(jié)型催化劑催化劑 浸漬法浸漬法 ?使用前還原：使用前還原：活性成分活性成分Ni S、As、Cl、Cu、Pb ?使用中活性下降：老化、中毒、積碳使用

21、中活性下降：老化、中毒、積碳 ?活性下降判斷：活性下降判斷： 出口氣中 出口氣中甲烷含量甲烷含量升高升高 出口出口平衡溫距平衡溫距增大增大 “ “紅管紅管”現(xiàn)象現(xiàn)象 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程工藝條件天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化過程工藝條件 壓力壓力 加壓反應(yīng)，加壓反應(yīng)，3 MPa 甲烷甲烷 10% 低壓有利轉(zhuǎn)化反應(yīng)低壓有利轉(zhuǎn)化反應(yīng) 高壓有利于傳熱高壓有利于傳熱 溫度溫度 一段轉(zhuǎn)化爐一段轉(zhuǎn)化爐：變溫反應(yīng)器：變溫反應(yīng)器 650800 二段轉(zhuǎn)化爐二段轉(zhuǎn)化爐：1000 補補O2 0.3% 水碳比水碳比 3.5 左右左右 高溫有利反應(yīng)高溫有利反應(yīng) 高水碳比有利于防止積碳高水碳比有利于防止積碳 節(jié)能：降低水碳比節(jié)能：降低水碳

22、比 高活性催化劑高活性催化劑 提高一段爐出口溫度提高一段爐出口溫度 3.0 氣流速度氣流速度 高氣流速度有利于傳熱高氣流速度有利于傳熱 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化流程和主要設(shè)備天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化流程和主要設(shè)備 頂燒爐頂燒爐 一段轉(zhuǎn)化一段轉(zhuǎn)化 側(cè)燒爐側(cè)燒爐 二段轉(zhuǎn)化二段轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化爐 新工藝：節(jié)能，靈活調(diào)節(jié)新工藝：節(jié)能，靈活調(diào)節(jié)H2/CO ART 工藝 工藝 把把CH4的的部分氧化部分氧化和和蒸汽轉(zhuǎn)化蒸汽轉(zhuǎn)化組合在一個反應(yīng)器中進行組合在一個反應(yīng)器中進行 燃燒段燃燒段 CH4+ 3/2 O 2 CH4+ H 2 O CO CO + 2 H 2 O + 3 H 2 ? ?H298 ? ? ? kJ/mol ?

23、?H298 ? ? ?206 kj/mol 蒸汽轉(zhuǎn)化蒸汽轉(zhuǎn)化 進料為進料為天然氣、純氧和水蒸氣天然氣、純氧和水蒸氣 反應(yīng)器上部（反應(yīng)器上部（燃燒段燃燒段）：無需催化劑）：無需催化劑 反應(yīng)器下部（反應(yīng)器下部（蒸汽轉(zhuǎn)化蒸汽轉(zhuǎn)化）: 顆粒狀顆粒狀鎳鎳催化劑，催化劑， 含含氧化鋁氧化鋁的尖晶石為載體的尖晶石為載體 Sparg 工藝工藝 CH4+ CO2 利用利用CO2來轉(zhuǎn)化來轉(zhuǎn)化CH4 2 CO +2 H 2 ? ? H298 ? ? ?247 kj/mol ?反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度：1200 K 壓力：壓力：0.7 1.2Mpa 強吸熱反應(yīng)，而且強吸熱反應(yīng)，而且 CH4與與CO2的反應(yīng)更的反應(yīng)更 容易在

24、催化劑上結(jié)炭容易在催化劑上結(jié)炭 V(H 2 O) / V(CH 4 ) = 2.5 3 ?催化劑催化劑：Ni/Al 2 O3 H2/CO ：1.82.7 通常在催化劑中加入一定量的通常在催化劑中加入一定量的鉀鉀或或堿土金屬堿土金屬，加速碳從，加速碳從 催化劑表面的脫除。催化劑表面的脫除。 ?缺點缺點: 能耗大，設(shè)備投資大，甲烷氣消耗量大。能耗大，設(shè)備投資大，甲烷氣消耗量大。 單位體積制氫能力低。單位體積制氫能力低。 目 錄 ?概述 概述 ?由煤制合成氣由煤制合成氣 ?由天然氣制合成氣 由天然氣制合成氣 ?由渣油制合成氣 由渣油制合成氣 ?一氧化碳的變換過程一氧化碳的變換過程 ?脫硫與脫碳 脫硫

25、與脫碳 由渣油制合成氣 ? ? ? 減壓渣油減壓渣油：石油減壓蒸餾塔底殘余油：石油減壓蒸餾塔底殘余油 渣油氣化渣油氣化：由渣油轉(zhuǎn)化為：由渣油轉(zhuǎn)化為CO、H2等氣體的過程等氣體的過程 氣化技術(shù)氣化技術(shù)：部分氧化法部分氧化法和蓄熱爐和蓄熱爐深度裂解深度裂解法法 渣油部分氧化過程工藝原理渣油部分氧化過程工藝原理 渣油：許多渣油：許多大分子烴類大分子烴類的混合物，的混合物，沸點沸點很很高高， 所含元素的重量組成為所含元素的重量組成為C 84%-87%，H 11% -12.5% ，其余有，其余有S、N、O，以及微量元素，以及微量元素Ni、 V等。渣油的分子式常用 等。渣油的分子式常用CmHn表示。表示。

26、 CmHn+m+n/4O2 m CO 2 +n/2 H 2 O CmHn CmHn + m/2+n/4 O2 +m/2O2 m CO + n/2 H 2 O m CO +n/2 H 2 CO+ H 2 O CO 2 +H2 渣油部分氧化操作條件渣油部分氧化操作條件 在盡可能低的氧消耗量和在盡可能低的氧消耗量和蒸汽消耗量蒸汽消耗量下，碳的轉(zhuǎn)化率下，碳的轉(zhuǎn)化率 溫度溫度: 一般控制反應(yīng)器出口溫度為一般控制反應(yīng)器出口溫度為1300-1400。 要高，而且是將渣油轉(zhuǎn)化為更多的有效成分要高，而且是將渣油轉(zhuǎn)化為更多的有效成分CO 和和H2 在反應(yīng)器內(nèi)溫度最高的燃燒區(qū)估計達在反應(yīng)器內(nèi)溫度最高的燃燒區(qū)估計達1

27、800-2000 壓力：壓力：操作壓力一般為操作壓力一般為2.0-4.0MPa，有的用，有的用8.5MPa 高溫對反應(yīng)平衡和速率均有利高溫對反應(yīng)平衡和速率均有利 氧油比：氧油比：m 3 (氧 氧)/kg(油油) 22.4*0.5* c12 低壓有利于平衡，但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后低壓有利于平衡，但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后 高于理論值高于理論值，維持高溫，降低炭黑含量，維持高溫，降低炭黑含量 工序的氣體輸送和壓縮動力消耗，有利于消除炭黑、工序的氣體輸送和壓縮動力消耗，有利于消除炭黑、 蒸汽油比：蒸汽油比：0.30.6kg(蒸汽蒸汽 脫除硫化物和二氧化碳脫除硫化物和二氧化碳 )/kg( 油油

28、) 可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時水蒸氣與烴可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時水蒸氣與烴 原料的預(yù)熱溫度：原料的預(yù)熱溫度：120150 類的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高類的轉(zhuǎn)化反應(yīng)可提高CO和和H2含量，此外，還能幫助含量，此外，還能幫助 渣油的霧化，使油與氧、水蒸氣的接觸面積增大，避渣油的霧化，使油與氧、水蒸氣的接觸面積增大，避 免了擴散控制免了擴散控制 渣油部分氧化反應(yīng)器和工藝流程渣油部分氧化反應(yīng)器和工藝流程 受限射流反應(yīng)器受限射流反應(yīng)器 1)1)能使渣油充分霧化能使渣油充分霧化 2)2)使物料在入口端有適度返混使物料在入口端有適度返混 3)3)反應(yīng)器中下部既能混合均勻且返混程度小反應(yīng)器中下部既

29、能混合均勻且返混程度小 噴嘴是氣化爐的核心它具備兩種功能：噴嘴是氣化爐的核心它具備兩種功能： 其一是其一是霧化作用霧化作用，可將渣油分散為大約，可將渣油分散為大約 20m的細(xì)小油滴；其二是的細(xì)小油滴；其二是形成合適的流形成合適的流 場場，加速熱、質(zhì)傳遞。，加速熱、質(zhì)傳遞。 渣油氣化渣油氣化 工藝流程工藝流程 圖圖 原料油和氣化劑的加壓、預(yù)熱、預(yù)混合原料油和氣化劑的加壓、預(yù)熱、預(yù)混合 高溫下部分氧化高溫下部分氧化 高溫水煤氣顯熱的回收高溫水煤氣顯熱的回收 洗滌和清除炭黑洗滌和清除炭黑 炭黑的回收及污水處理炭黑的回收及污水處理 目 錄 ?概述 概述 ?由煤制合成氣由煤制合成氣 ?由天然氣制合成氣

30、由天然氣制合成氣 ?由渣油制合成氣 由渣油制合成氣 ?一氧化碳的變換過程一氧化碳的變換過程 ?脫硫與脫碳 脫硫與脫碳 一氧化碳變換過程 ? CO變換（水煤氣變換）： 變換（水煤氣變換）： CO與水蒸氣反應(yīng) 與水蒸氣反應(yīng) 生成生成 氫氣和二氧化碳?xì)錃夂投趸嫉倪^程。的過程。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)H2/CO的比例，產(chǎn)生的比例，產(chǎn)生更多更多H2，降低降低CO的含量，的含量， 滿足不同生產(chǎn)需要。滿足不同生產(chǎn)需要。 ? 主反應(yīng)主反應(yīng) CO+ H 2 O CO 2 2 CO CO + 3 H 2 CO 2 + 4 H 2 + H 2 ? ? ? ? H298? ? -41.2 kJ/mol 副反應(yīng)副反應(yīng) C+ CO2 CH4+ H 2 O CH4+ 2 H 2 O CO+ H 2 O CO2+ H 2? ? H298 ? ? ? ? -41.2 kJ/mol p(CO 2)p(H2) K p ? p(CO)p(H2O) 360-520 范圍內(nèi)可簡化為范圍內(nèi)可簡化為 P175 圖圖5-15 1914 lgKp? ?1 .782 T 分