化学工艺学 教学课件 作者 刘晓勤 主编 化学工艺学 第2章合成气.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第二章 合成气 2.0 概 述 一、用途 1.最大用途为氮肥，占总产量的85% 2.炸药（NH3 HNO3 硝酸铵等） 3.化纤及塑料（己内酸胺、尼龙6单体、己二胺、丙烯腈等） 4.致冷剂 5.其他（磺胺类药物、维生素、氨基酸等） 二、合成氨的基本生产过程 1.合成气的制取 合成气：水煤气和空气的混合物 H2 CO CO2 N2 CH4 O2 H2S 空气煤气 0.9 33.4 0.6 64.6 0.5 水煤气 50.0 37.3 6.5 5.5 0.3 0.2 0.2 混合煤气 11.0 27.5 6.0 55.0 0.3 0.2 半水煤气 27.0 33.0 6.6 22.4 0.3 0.2 0.2 2.原料气的净化 目的：清除合成气中含硫和碳的化合物， 防止催化剂中毒。 ①变换 CO CO2 ②除杂 3.原料气的压缩和氨的合成 ①合成氨反应压力大多选用10～30MPa ②氨合成率一般在10～20%，未合成的气体需循环使用 由水、空气分离合成氨可行吗？ 2.1 合成气的制取2.1.1 烃类的蒸汽转化 气态烃 : 天然气、油田伴生气、焦炉、炼厂 气、富含甲烷的气体。 石脑油：C6-C8 一、蒸汽转换法工艺原理 1.化学反应 2.催化剂 3.工艺条件 1.化学反应 在蒸汽转换过程中，烃类主要进行如下反应： CnH2n+2+ H2O= CH4+ CO2 CnH2n+ H2O= CH4+ CO2 CH4＋H2O CO＋3H2 CH4＋2H2O CO2＋4H2 CO＋H2O CO2＋2H2 CO2＋CH4 2CO＋2H2 CH4 C＋2H2 2CO CO2＋C H2＋CO C＋H2O 2.烃类蒸汽转化催化剂 烃类蒸汽转化都是在1000℃下反应，其反应速度也很慢，需加催化剂。 ①活性组分：10～25％（重量）Ni ②载体：α-Al2O3,MgO-Al2O3,ZrO2-Al2O， CaO-Al2O3 ③活化：原因，镍的氧化物无活性 目的，还原氧化物、脱除微量毒物 ④中毒：硫和铅等。 3.二段转化过程 烃类蒸汽转化制取合成氨原料气的工业过程，大多采用二段转化工艺。 4.工艺条件 1） 压力 （3.5-4.5MPa) 2）温度 3） 水碳比 图2-2-3 一段转化炉空速与压力关系 二、工艺流程及主要设备 1.天然气蒸气转化流程 转化气组成 图2-2 天然气蒸汽转化工艺流程 2.一段转化炉 ①炉型 ⑴ 顶烧 ⑵ 侧烧 ⑶ 梯台 ⑷ 换热式 图2-3顶部烧嘴蒸汽转化炉辐射室结构 图2-3 的说明 ② 炉墙（耐热层+绝热层的复合结构） ③ 转化管 3.二段转化炉 2.1.2 重油的部分氧化 一、重油部分氧化气化反应 O2 水蒸气（或蒸汽） 部分氧化： CmHnSr+m/2O2 = mCO+(n/2-r)H2+rH2S 完全氧化： CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H20 甲烷转化：CH4+H2O CO+3H2 碳 转 化： C+H2O CO+H2 CO 转 化：CO+H2O CO2+H2 二、工艺条件 1.温度（1400℃） 2.压力（5MPa左右） 3.氧油比（1.15-1.3Nm3/kg左右） 4.蒸汽油比（0.3-0.4kg/kg左右） 三、工艺流程及主要设备 1.方框图 2.流程分类（按热量回收方式） ①激冷流程（Texaco法） 激冷流程是将高温原料气直接与热水接触，水迅速蒸发进入气相而原料气迅速冷却，原料气清除炭黑后直接送去进行