第三章 合成氣.ppt

1、第三章 合成氣,一、合成氣的來(lái)源與用途 二、合成氣的生產(chǎn) 三、合成氣的凈化 四、合成甲醇,一、合成氣的來(lái)源與用途,凈化,煤燃燒氣化,天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化,石腦油催化 部分氧化,合成氣 （H2、CO、CO2、CH4等）,脫CO2,降低CO，提高H2,脫 硫,合成氨的原料氣需脫CO和CO2,用途,合成甲醇,合成氨,1、合成氣的組成：由煤和石油等轉(zhuǎn)化而來(lái)，主要成分是H2、CO、CO2等。 2、C1化學(xué)：以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物（CO、 CH3OH）為原料來(lái)合成化工產(chǎn)品的化學(xué)方法。 3、用CO的變換反應(yīng)來(lái)調(diào)整合成氣組成的原因：生產(chǎn) 甲醇要求原料氣中H2/CO 2，合成氨氣是要求 原料氣中H2/N2 =

2、 3，所以要采用適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)降 低合成氣中CO的含量，提高H2的含量。,一、合成氣的來(lái)源與用途,二、合成氣的生產(chǎn),一、煤的燃燒氣化 1、反應(yīng)方程式： C + H2O = CO + H2 在穩(wěn)定氣化的條件下，燃料層大致可分為四個(gè)區(qū)域：最上部燃料與煤氣接觸，水分蒸發(fā)，這一區(qū)域稱(chēng)為干燥區(qū)；燃料下移繼續(xù)受熱，釋放出烴類(lèi)氣體，而燃料本身逐漸進(jìn)行焦化，這一區(qū)域稱(chēng)為干餾層；再向下燃料溫度升至700一1100、燃料與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，這一區(qū)域稱(chēng)氣化層。當(dāng)氣化劑為空氣時(shí)，在氣化層下部，主要進(jìn)行碳的燃燒反應(yīng)，稱(chēng)為氧化層；其上部主要進(jìn)行碳與二氧化碳的反應(yīng)，稱(chēng)為還原層。以水蒸氣為氣化劑時(shí)，在氣化區(qū)進(jìn)行碳水蒸氣反應(yīng)，不再

3、區(qū)分氧化層與還原層。俄料層底部為灰渣區(qū)灰渣區(qū)一方面可預(yù)熱從底部進(jìn)入的氣化劑，又可保護(hù)爐底不致過(guò)熱而變形，灰渣層溫度約為200-300。 間歇式氣化時(shí)，自上一次開(kāi)始送人空氣至下一次再送入空氣止，稱(chēng)為一個(gè)工作循環(huán)。,2、氣化區(qū)的溫度最高，其中氧化區(qū)發(fā)生的反應(yīng): C + O2 = CO2 還原區(qū)發(fā)生的反應(yīng)：C + CO2 = 2 CO,3、間歇式制取半水煤氣過(guò)程的五個(gè)階段 (1) 吹風(fēng)階段；吹入空氣，提高燃料層溫度，吹風(fēng)氣放空； (2) 一次上吹制氣階段；自下而上送入水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，燃料層下部溫度下降； (3) 下吹制氣階段：水蒸氣自上而下進(jìn)行氣化反應(yīng)，使燃料層溫度發(fā)布趨于均衡； (4) 二次上

4、吹制氣階段：將爐底部的下吹煤氣排凈，為吹入空氣作準(zhǔn)備； (5) 空氣吹凈階段：此部分吹風(fēng)氣加以回收，作為半水煤氣中氮的主要來(lái) 源。,二、合成氣的生產(chǎn),4、煤的燃燒氣化設(shè)備魯奇煤氣化爐 （固定床氣化爐）,爐體材質(zhì)：耐熱鋼板 冷卻方式：夾套通冷卻水 原料走向：煤從上口投入；水蒸氣和空氣從下口鼓入 產(chǎn)物組成：合成氣，但甲烷、酚和煤焦油較多,二、合成氣的生產(chǎn),5、德士古煤氣化爐采 用的復(fù)合化學(xué)生產(chǎn)流程,二、合成氣的生產(chǎn),6、用于合成氨生產(chǎn)的德士古煤氣化爐采用的復(fù)合化學(xué)生產(chǎn)流程中，有一步是采用激冷流程，把生成的熱合成氣直接用水激冷達(dá)到降溫的目的，同時(shí)混入的水蒸氣無(wú)需特別處理。,二、合成氣的生產(chǎn),7、兩種

5、煤氣化裝置（魯奇煤氣化爐和德士古煤氣化爐）的對(duì)比,二、合成氣的生產(chǎn),2、烴類(lèi)轉(zhuǎn)化成合成氣,（2）凱洛格法制氨的原料氣的工藝流程特點(diǎn)： 充分回收工藝流程的產(chǎn)生的廢熱，副產(chǎn)高、中壓蒸汽，并以蒸汽為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)；裝置為系列、單機(jī)組，可供日產(chǎn)合成氨1500噸左右的原料氣。,二、合成氣的生產(chǎn),（1）反應(yīng)方程式：,（3）天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化流程,二、合成氣的生產(chǎn),二、合成氣的生產(chǎn),3、合成氣的凈化,一、脫硫 1、脫硫的原因：防止后續(xù)反應(yīng)（如合成甲醇和氨）中使用的催化劑中毒 2、脫除的對(duì)象：主要是HS、CS2等 3、脫硫的方法 4、濕法脫硫中的ADA法（用碳酸鈉為脫硫劑，用蒽醌磺酸鈉鹽為催化劑）： 反應(yīng)方

6、程式 Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 2 NaHS + 4 NaVO3 + H2O = Na2V4O9 + 4 NaoH + 2 S 然后，催化劑把Na2V4O9變回NaVO3，使反應(yīng)可連續(xù)進(jìn)行下去。,3、合成氣的凈化,二、降低CO的含量，提高H2的含量 1、原因：在合成氨的反應(yīng)中，不需要CO，但需要大量的H2；在合成甲醇的 反應(yīng)中，需要適當(dāng)提高合成氣中H2的含量，降低CO的含量 2、方法： 3、特點(diǎn)： 4、反應(yīng)的影響因素：,3、合成氣的凈化,三、脫除二氧化碳 1、原因：在上一步降低CO的含量、增加H2含量的同時(shí)，生成了大量的CO2 2、方法：采用熱碳酸鉀脫除CO2，利用二乙醇胺為活化劑，V2O5為緩蝕劑 3、原理： 當(dāng)碳酸鉀溶液中有少量的二乙醇胺（DEA）存在時(shí)，它和液相中的CO2的反應(yīng)速度是反應(yīng)過(guò)程中最慢的一步反應(yīng)，控制了整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的速度。,3、合成氣的凈化,四、脫除少量的CO和CO2 1、原因：合成氨工藝要求原料中的CO和CO2的含量必須10g / g 2、方法： 3、甲烷