合成气的生产过程(.ppt

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1、C1化学：凡含有一个碳原子的化合物，如甲烷CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH等参与的反应。化工：涉及C1化学反应的工艺过程和技术。自从20世纪70年代以来，以天然气和煤炭为基础的合成气转化制备化工产品的研究广泛开展，合成气的应用前景越来越宽广。第五章合成气的生产过程5.1概述合成气（synthesisgasorsyngas)CO和H2的混合物（1/2到3/1）原料：煤，油、天然气、油页岩、石油砂、农林废料、城市垃圾氢能利用背景；1化石类能源使用过渡开采化石类能源的逐渐枯竭石油价格不断攀升2各国替代能源发展政策5

2、.1.1合成气生产方法天然气为原料，水蒸气转化法和部分氧化法。目前工业上多采用水蒸气转化法。重油或油渣为原料，部分氧化法。煤为原料，在高温下以水蒸气和氧气为汽化剂，生成CO和H2，实现煤的汽化。天然气为原料成本最低。重油和渣油的利用可使石油资源得到充分利用。油页岩有一种石头叫油页岩，它同石油一样，是由生物的残体混同泥沙变成的，所以可以用来炼油。是一种高矿物质的腐泥煤，为低热值固态化石燃料。色浅灰至深褐，含有机质和矿物质.油页岩是人造石油的重要原料。经低温干馏可得页岩油。大块的油页岩经过破碎、筛选,送到一种巨大的炉子里

3、；在隔绝空气的条件下加热,使有机质分解生成油气；油气再进入一个冷却装置，被冷却凝结成油状的液体，这就是页岩油。氢气的利用是最佳的选择稳定的能源；1可再生性、2来源稳定，不受地缘界定影3价格稳定绿色能源温室气体空气质量可持续性更多….5.1.2合成气的应用实例1）合成氨德国人哈伯发明用氮气和氢气直接合成合成氨。催化剂的发明，使合成工艺条件降低。2）甲醇氢碳比大约2.2左右，在260~270℃、5兆帕和铜催化下可以合成甲醇。甲醇可用合成醋酸、醋酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁醚、二甲醚。目前还在开发制汽油、低碳烯烃、芳烃等过

4、程。3）醋酸先通过合成气制甲醇，再将甲醇与CO羰基化合成醋酸。巴斯夫公司和MONSATO公司率先实现工业化生产。4）烯烃的氢甲酰化产品烯烃与合成气反应生成醛，醛可进一步生产醇和酸。5）合成天然气、汽油和柴油合成气进行甲烷化反应生成甲烷。合成气应用新途径1）直接合成乙烯等低碳烯烃2）合成气经甲醇再转化为烃类3）甲醇同系化制乙烯4）合成低碳醇5）合成乙二醇6）合成气与烯烃、醛或酸的胺羰基化产物意义1.实现新工艺，降低成本，解决污染问题2.合成气生产烯烃、含氧化合物技术中高压、高温、贵金属催化剂的替代应用合成气NH3合成气

5、乙烯、丙烯合成气甲醇醋酸汽油、烯烃、芳烃乙二醇甲醇乙醇乙烯合成气＋丙烯醇1,4－丁二醇改进的费托合成催化剂锌、铬系催化剂高压、380℃3MPa，175℃铜、锌系催化剂中低压、230－270℃同系化铑络合物－HI催化剂天然气优质、相对稳定、价廉、清洁、环境友好的能源。CH4含量>90%.21世纪中期将是以天然气为主要能源的时代。目前，世界上约有80％的合成氨及尿素、80％的甲醇及甲醇化学品、40％的乙烯（丙烯）及衍生品、60%的乙炔及炔属化学品等都是以天然气为原料生产的。我国天然气资源量为38万亿m3,可开采资源量为1

6、0.5万亿m3。天然气制合成气的方法1蒸汽转化法2部分氧化法5.2.1天然气蒸汽转化反应烯烃5.2.2甲烷水蒸气转化反应和化学平衡1.甲烷蒸汽转化基本原理反应热力学反应动力学2.甲烷蒸汽转化过程中的析炭1.甲烷蒸汽转化反应理论基础主反应副反应(1).主副反应(2).独立反应数的确定一般说来，独立反应数等于反应系统中所有的物质数减去形成这些物质的元素数。有炭黑时，独立反应数为3。没有炭黑时，只选用两个独立反应数。(3).甲烷蒸汽转化反应热力学a.化学平衡常数陈五平无机化工工艺学b.平衡组成的计算计算基准：1molCH4

7、在甲烷转化反应达到平衡时，设x为按式(1-1)转化了的甲烷摩尔数，y为按式(1-2)变换了的一氧化碳摩尔数。气体在反应后各组分的平衡分压图解法或迭代法求解x,yc.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素1水碳比。2反应温度。3反应压力水碳比越高，甲烷平衡含量越低。反应压力影响压力增加，甲烷平衡含量也随之增大。在烃类蒸汽转化方法的发展过程中，压力都在逐步提高，主要原因是加压比常压转化经济效果好。温度增加，甲烷平衡含量下降反应温度的影响（4）甲烷蒸汽转化动力学a.反应机理：在镍催化剂表面甲烷和水蒸汽解离成次

8、甲基和原子态氧，并在催化剂表面吸附与互相作用，最后生成CO、CO2和H2。b.动力学方程甲烷蒸汽转化反应速度可近似认为与甲烷浓度成正比，即属于一级反应。控制水碳比、适宜的温度和压力来解决析碳。（1）析炭热力学2.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