《粗原料气制取》ppt课件

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1、第二章粗原料气制取掌握粗原料气制取的方法、原理、主要设备；工艺特点、降耗措施、三废治理重点：了解：烃类蒸汽转化催化剂的组成，各种制气反应机理、工艺条件的选择原则气态烃原料的种类第一节烃类蒸汽转化法气态烃天然气石脑油焦炉气炼厂气气态烃原料制粗原料气的方法蒸汽转化法非催化部分氧化二氧化碳重整法蒸汽转化法方法自热重整法部分氧化法1.1烃类蒸汽转化法天然气：储存于地层较深部位的可燃气体的统称。储量丰富、价格低廉、环保、便于管道输送和加压转化，制氢时的费用最低，投资省能耗低。主要成分：甲烷和其它烷烃。CH4:210.8kca

2、l/gH2：29.15kcal/gCO：28.9kcal/g燃烧热在转化炉内天然气和水蒸气混合物在催化剂的作用下进行转化反应，生成CO和H2，制成合成氨需要的半水煤气。（CO+H2)/N2=2.8--3.1残余甲烷含量小于0.5％气质要求1、岗位任务烯烃转化烷烃转化原料气在高温下与水蒸气反应生成CO和H2CH4+H2O=CO+3H2吸热反应必须提供热量2、主要化学反应甲烷转化存在问题CH4+H2O=CO+3H2-206.4记住1.2甲烷蒸气转化反应原理P131.2甲烷蒸气转化反应原理P13分段反应：气质要求CH4＜

3、0.5%（CO+H2）/N2=2.8~3.1为何采用分段反应?1.3甲烷蒸汽转化反应热力学和动力学p14特点：均为可逆反应。前者吸热，热效应随温度的增加而增大；后者放热，热效应随温度的增加而减少。热效应备注：此公式属经验公式，来源于试验，平衡常数与温度有关，P15表1-2-2平衡组成。化学平衡常数平衡常数的应用（计算平衡组成）计算基准：1molCH4，水碳比为m，假设转化了的甲烷为x，变换了的一氧化碳为y则平衡时各组分的组成见下表物质CH4H2OCOH2CO2合计t＝01m0001＋mt＝1-x1-xm-x-yx-

4、y3x＋yy1+m＋2x平衡组成已知温度求平衡常数求平衡组成预计转化气组成选择工艺条件判断工况P15图1-2-1~1-2-3使用方法及用途例题：一段转化炉出口温度820℃、压力3.0MPa（表），求水碳比为3.5的甲烷转化气成分。平衡温距15~25℃已知温度、压力、水碳比查转化气组成有转化气组成确定温度、压力、水碳比参数在催化剂的表面，甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快的多，中间产物中不会有碳生成。其机理为在催化剂表面甲烷和水蒸气解离次甲基成和原子态氧，在催化剂表面被吸附并互相作用，最后生成CO、CO2和H2。反应机

5、理1.4甲烷蒸汽转化过程的析碳析碳反应：还原裂解歧化危害：覆盖催化剂表面，堵塞微孔，降低催化剂寿命；影响传热，缩短转化炉的寿命；催化剂破碎增大床层阻力，影响生产能力。烃类析碳难易程度的判断：温度越高，析碳越易；同一烷烃中，碳数越多，析碳反应愈易发生。P21吸热放热放热影响因素：温度、压力、气体组成防止析碳的原则第一，应使转化过程不在热力学析碳的条件下进行，蒸汽用量大于理论最小水碳比，是保证不会使炭黑生成的前提。第二，选用适宜的催化剂并保持活性良好以避免进入动力学可能析碳区。对于含有易折碳组分烯烃的炼厂气以及石脑油的

6、蒸汽转化操作，要求催化剂应具有更高的抗析碳能力。第三，选择适宜的操作条件，例如：含烃原料的预热温度不要太高,当催化剂活性下降时可适当加大水碳比或减少原料流量。第四，检查转化管内是否有积碳，可通过观察管壁颜色，如出现“热斑、热带”、转化管内阻力增加，可帮助判断。第五，当洗碳较轻时，可采用降压、减量，提高水碳比的方法除碳。1将一段转化气中的甲烷继续转化；2加入空气提供合成氨反应需要的氮；3燃烧部分转化气中的氢气为转化炉供热反应：2H2+O2=2H2OCO+O2=CO22CH4+O2=2CO+4H22CH4+H2O=CO

7、+H2CH4+CO2=2CO+2H2催化剂顶部空间进行反应速度快万倍催化剂床层目的1.5二段转化反应p251.6转化工艺条件(1)水碳比是指进口气体中水蒸汽与含烃原料中碳分子总数之比。在约定条件下，水碳比愈高，甲烷平衡含量愈低。平衡温距：一段10~15，二段15~30℃(2)温度烃类蒸汽转化是吸热、可逆反应，温度增加，甲烷平衡含量下降。温度每降低10℃，甲烷平衡含量约增加1-1.3％。一段转化：800-900℃二段温度：1000-1200℃(3)压力烃类蒸汽转化为体积增大的可逆反应，提高操作压力对转化反应平衡不利，

8、会使甲烷平衡含量也随之增大，但可改善反应速率、传热速率和传热系数。加压转化还可节省原料气的压缩功，使变换、脱碳、甲烷化在几乎同一压力下操作，减少净化设备投资。提高过量蒸汽余热的利用价值。加压优点（4）二段转化空气量：加入空气量的多少，用二段炉出口温度反映，但不能用来控制炉温和出口甲烷含量的手段。因为空气量的加入有合成反应的氢氮比决定。（5）二段出口甲烷含量：