化工工艺学第五章.ppt

第五章 合成气的生产过程 一段 二段 ●一段转化炉 辐射段 ＋ 对流段 （反应管与加热室） (回收热量） 炉管：耐热合金钢管 炉型: a 顶部烧嘴炉 b 侧臂烧嘴炉 5.3.5 天然气蒸汽转化主要设备 内径70-100mm， 总长10-12m ●二段转化炉 不需外部供热，自热进行 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。 二段炉是上部有燃烧空间的固定床绝热式催化反应器 ●渣油制合成气 部分氧化法（Texaco法，Shell法）， 蓄热炉深度裂解法 ●渣油部分氧化过程工艺原理和工艺条件 ●渣油部分氧化过程主要设备和工艺流程 第四节 渣油制合成气 ●渣油制合成气方法 部分氧化法（Texaco法，Shell法）， 蓄热炉深度裂解法 渣油 水煤气 变换气 氧 气化 变换 脱硫脱碳 合成气 水蒸汽 ●渣油制合成气步骤 ◆重油雾滴气化： ◆气态烃的氧化燃烧： CmHn+(m+n/4)O2 mCO2+n/2H2O 5.4.1 渣油部分氧化的基本原理 ●渣油部分氧化过程的反应 ◆气态烃高温热裂解： ◆气态烃与蒸汽反应： 其它反应： 另外渣油中的S、N等生成H2S、NH3、HCN、COS等 水煤气中4种组分的平衡关系主要由变换反应平衡来决定 焦炭气化 ●渣油部分氧化工艺条件 ◆压力 热力学：体积增大反应，低压有利； 动力学：高压初期有利，末期不利，适宜。 加压的不利影响可以通过提高温度弥补 实际生产的操作压力为2.0-4.0 Mpa ※加压法优点： （1）随压力提高，气化炉的生产强度成比例增加，从 而缩小了设备容积。 （2）节省动力 (节省3/4) （3）有助于消除碳黑。激冷流程中： 常压：40mg/Nm3，1MPa: 2mg/Nm3，5MPa: 0.25mg/Nm3 （4）加压气化对下游工序的脱S和脱C也是有利的。 ◆温度 ★热力学：烃完全燃烧和部分氧化均为不可逆反 应，无平衡限制。提高温度可提高甲烷 与碳黑的平衡转化率。 ★动力学：温度↑反应加快。 反应器材质 1300-1400℃ 国内T1300℃ ①保护炉衬和喷嘴 ②O2消耗指标（T提高，氧耗增加） ◆氧油比（Nm3O2/Kg重油） 对反应器内温度和水煤气中有效成分影响很大，重要的控制指标之一 理论氧油比O/C＝1，氧耗量为0.8Nm3O2/Kg重油 当水蒸汽加入转化反应，存在吸热反应，实际氧含量高于理论量以调节温度和重油雾化条件。 ◆蒸汽/油比 蒸汽作用 （1）作为气化剂与各类烃发生反应。提高H2和CO含量 （2）缓冲炉温 （3）帮助渣油雾化,提高氧与油接触面 （4）抑制碳黑的生成和消碳 （5）抑制烃类裂解 0.3－0.6Kg蒸汽/Kg油 5.4.2 渣油部分氧化反应器及工艺流程 ●主要设备 ◆气化炉（反应器） ★受限射流反应器 ★直立式 ★卧式 内壁衬有保温材料 反应器的功能:三方面p173 ◆喷嘴（气化炉核心） （1）作用 雾化 形成场流 （2）重油气化对喷嘴要求： 雾化好；气化反应好；寿命长；动力省 （3）喷嘴的结构及型式： a.结构：原料重油和气化剂通道；内外喷 头及调节机构；冷却水套 b.型式 ★三管喷嘴（适于低压） ★带文氏管的二次气流雾化双套管喷嘴（适于较高压力） ★一次机械雾化和二次气流雾化的双水冷、外混式双套管喷嘴（适于高、低压） ●渣油部分氧化工艺流程 ■原料油和气化剂加压、预热、预混合 ■高温下部分氧化 ■高温水煤气显热回收 ■洗涤和清除炭黑 ■炭黑回收及污水处理 反应器 ●一氧化碳变换 ●一氧化碳变换反应热力学及动力学分析 ●一氧化碳变换工艺条件 ●一氧化碳变换工艺流程 ●一氧化碳变换主要设备 第五节 一氧化碳变换过程 ●一氧化碳变换过程 一氧化碳与水蒸汽反