化学工艺学总结2.pptVIP

工艺学复习（一） 授课内容 合成气的生产过程（第5章） 加氢与脱氢过程（第6章） 羰基化过程（第8章） 氯化过程（第9章） 授课方法 工艺原理 工艺条件（设备） 合成气的生产过程 生产原料：煤、天然气（石脑油）、重油 生产工艺 煤气化 天然气蒸汽重整 重油部分氧化 一氧化碳变换反应 脱硫与脱碳 工艺集成 煤制合成气 以空气为气化剂 以水蒸汽为气化剂 水煤气的生产方法 工艺分析：1100～ 1200℃高温反应 大量吸热 要求：大量供热 采取措施: 通过燃烧一部分C的反应热 维持整个系统的热平衡 操作方式：间歇法、连续法 间歇法生产工序 吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空，1200 ℃结束。 蒸汽吹净：置换炉内和出口管中的吹风气，以保证水煤气质量。 一次上吹制气：燃料层下部温度下降，上部升高。 下吹制气：使燃料层温度均衡 二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排净，为吸入空气做准备。 空气吹净：此部分吹风气可以回收。 固定床连续气化法 气化剂：水蒸汽和氧气的混合物 燃料层分层：与间歇法大致相同 碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸热反应同时进行 气化反应至少在600～ 800℃进行：调节水蒸汽与氧的比例，可控制炉中各层温度，并使温度稳定。 流化床气化法 气流床气化法 煤：粒度10mm 流化状态 气体组成和温度均匀 温克勒炉(Winkler) 粉煤为原料 反应温度很高 灰分呈熔融状态 对煤种的通用性强 科柏斯－托切克煤气化炉（K-T炉） 德士古水煤浆气化炉（Texco炉) 天然气制合成气的方法 蒸汽转化法 Steam reforming 部分氧化法 Partial oxidation 甲烷蒸汽转化制合成气 甲烷水蒸汽转化基本原理 反应热力学 反应动力学 甲烷蒸汽转化过程中的析炭 甲烷蒸汽转化热力学 水碳比 反应温度 反应压力 甲烷蒸汽转化过程的析炭 炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降低催化剂活性，使甲烷转化率下降而使出口气中残余甲烷增多。 影响传热，使局部反应区产生过热而缩短反应管使用寿命。 使催化剂破碎而增大床层阻力，影响生产能力。 析炭热力学分析 理论最小水碳比的确定 甲烷蒸汽转化平衡含量的计算 析炭条件的判别式 析炭的动力学区域 烃类转化催化剂 镍催化剂 催化剂还原：H2、天然气、H2O的混合物 H2O/CH4=4-8，温度800 ℃，压力0.5-0.8MPa 严格控制O2浓度 防止生成NiAl2O4(T400 ℃), 在900－1000 ℃间才能还原。 催化剂中毒 催化剂活性下降判断方法 甲烷含量升高 平衡温距增大 平衡温距为出口实际温度与出口气体实际组成对应平衡温度之差。 “红管”现象 工业生产方法 转化深度的要求 转化气中CH4≤ 0.5%， 要求T1000 ℃ 目前耐热合金钢工作温度 800～ 900 ℃ HK-40 960 ℃ 60000h 950 ℃ 84000h 解决方式 在较低温度下，外热式转化管中进行蒸汽转化 在较高温度下，耐火砖衬里的二段转化炉加入空气（氧气），利用反应热继续甲烷转化反应。 工艺条件 反应压力： 3.5～ 4.0MPa ① 节省动力消耗 ② 提高传热效率 ③ 提高过热蒸汽的余热利用价值 反应温度：一段转化、二段转化 水碳比：3.5 2.75 (2.5) 工艺流程 天然气蒸汽转化的工艺流程 美国Kellege法 美国ICI法 丹麦TapsΦ e法 各种方法的流程的主要不同点 原料的预热温度 对流段内各加热盘管的布置 转化系统的余热回收 天然气水蒸汽转化流程图 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