化学工艺学ppt教学课件第四章合成气的生产过程

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1、第四章合成气的生产过程4.1概述4.2由煤制合成气4.3以天然气为原料制合成气4.6CO变换4.5CO2的脱除4.4原料气脱S第4章合成气的生产过程主要内容4.1概述4.1.1生产方法及应用合成气（synthesisgasorsyngas)CO和H2的混合物原料煤油天然气油页岩、石油砂农林废料、城市垃圾4.1.1生产方法及应用4合成气的生产过程生产方法以天然气为原料的生产方法以煤为原料的生产方法；以重油或渣油为原料的生产方法。水蒸气转化法部分氧化法应用合成气NH3合成气乙烯、丙烯合成气甲醇醋酸汽油、

2、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4.1概述4.1.2生产及利用中的关键问题1.开发新工艺，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。4.2由煤制合成气4.2.1煤气化的基本原理（1）以空气为气化剂时（4-1）（4-2）（4-3）（4-4）空气煤气发生炉独立反应数的确定一般说来，独立反应数等于反应系统

3、中所有的物质数减去形成这些物质的元素数。复杂系统达到平衡时，应根据独立反应的概念来决定平衡组成。系统含有C，O2，CO，CO2四种物质，由C,O两个元素构成，故系统独立反应式为两个。一般选式（4-1）、（4-3）计算平衡组成。4.2.1煤气化的基本原理表4-1总压0.1MPa时空气煤气的平衡组成结论：T，CO,CO2T>900℃，CO2含量很少，主要是CO。（2）以水蒸气作汽化剂时4.2.1煤气化的基本原理（4-5）（4-6）（4-7）4.2.2水煤气的生产方法4.2由煤制合成气分析：1100～12

4、00℃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维持整个系统的热平衡。操作方式：间歇法，连续法。实际生产时按以下6个步骤的顺序完成工作循环：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：主要制气阶段。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。1.固定床间歇法（蓄热法）水煤气发生炉生产工艺条件：温度吹风速度蒸汽用量燃料层高度

5、循环时间间歇气化法优缺点：制气时不用氧气，不需空分装置。间歇生产过程，发生炉的生产强度低，对煤的质量要求高。1.固定床间歇法（蓄热法）2.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。4.2.2水煤气的生产方法固定床连续气化法常压法加压法－鲁奇法(Lurgi)反应速度快，生产能力大，压力一般为2～3MPa。从热力学角度，压力高

6、有利于甲烷和CO2的生成。MarkV型，直径5m，每台产气量可达105m3/h。加压法特点4.2.2水煤气的生产方法鲁奇炉结构示意图1.煤箱2.分布器3.水夹套4.灰箱5.洗涤器3.流化床气化法煤：粒度<10mm流化状态气体组成和温度均匀温克勒炉(Winkler)煤气组成(体积％）H2:35～46CO:30～40CO2:13～25CH4:1～2特点4.2.2水煤气的生产方法4.气流床气化法特点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（T

7、exco炉)煤气组成(体积％）Texco炉K-T炉H2:35～3631CO:44～158CO2:13～1810CH4:0.10.14.2.2水煤气的生产方法科柏斯－托切克煤气化炉（K-T炉）示意图天然气优质、相对稳定、价廉、清洁、环境友好的能源。CH4含量>90%。我国天然气资源量为38万亿m3,可开采资源量为10.5万亿m3。我国有陕甘宁、新疆、四川东部三大气区。21世纪中期将是以天然气为主要能源的时代。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%

8、的乙炔及炔属化学品等都是以天然气为原料生产的。4.3以天然气为原料制合成气蒸汽转化法SteamreformingCH4+H2OCO+3H2ΔH(298k)=206KJ/molH2/CO=3/1部分氧化法PartialoxidationCH4+1/2O2CO+2H2ΔH(298K)=-35.7KJ/molH2/CO=2/14.3.1天然气制合成气的工艺技术及其进展目前国内外都在研究和开发既能节能又可灵活调节H2/CO比值的新工艺。自热式催化转化部分氧化工艺（ATR工