合成气教学课件PPT

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1、第二章合成气·2·2.1合成气的制取2.1.1烃类蒸汽转化2.1.2重油部分氧化2.1.3固态燃料气化2.2合成气的净化2.2.1脱硫2.2.2一氧化碳变换2.2.3二氧化碳的脱除2.2.4少量CO、CO2、O2和H2O的清除2.2.5热法与冷法净化流程的比较主要内容·3·2.1合成气的制取2.1.1烃类蒸汽转化2.1.2重油部分氧化2.1.3固态燃料气化2.2合成气的净化2.2.1脱硫2.2.2一氧化碳变换2.2.3二氧化碳的脱除2.2.4少量CO、CO2、O2和H2O的清除2.2.5热法与冷法净化流程的比较主要内

2、容气态烃:天然气、油田伴生气、焦炉、炼厂气、富含甲烷的气体。石脑油：C6-C8·4·蒸汽转换法催化部分氧化法H2+CO+CO2烃类2.1.1烃类蒸汽转化一、蒸汽转换法工艺原理(1)化学反应(2)催化剂(3)工艺条件·5·2.1.1烃类蒸汽转化在蒸汽转换过程中，烃类主要进行如下反应：CnH2n+2+H2O=CH4+CO2CnH2n+H2O=CH4+CO2(1)化学反应·6·2.1.1烃类蒸汽转化CH4＋H2OCO＋3H2CH4＋2H2OCO2＋4H2CO＋H2OCO2＋2H2CO2＋CH42CO＋2H2·7·生成的甲烷

3、与水蒸气进行转化反应：2.1.1烃类蒸汽转化CH4C＋2H22COCO2＋CH2＋COC＋H2O·8·烃类蒸汽转化过程中主要副反应如下：反应的影响因素：温度压力水碳比2.1.1烃类蒸汽转化(2)烃类蒸汽转化催化剂烃类蒸汽转化都是在1000℃下反应，其反应速度也很慢，需加催化剂。①活性组分：4～30％（重量）Ni②载体：a-Al2O3,MgO-Al2O3,ZrO2-Al2O3，CaO-Al2O3③活化：原因：镍的氧化物无活性目的：还原氧化物、脱除微量毒物④中毒：硫、氯和砷等。·9·2.1.1烃类蒸汽转化(3)二段转化过

4、程烃类蒸汽转化制取合成氨原料气的工业过程，大多采用二段转化工艺。●首先在外加热的反应管中进行烃类的蒸汽转化反应，即一段转化；●然后，高温的一段转化气进入二段转化炉并加入空气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。·10·2.1.1烃类蒸汽转化(4)工艺条件1）压力（1.4-4.0MPa)·11·甲烷平衡含量%CH4＋H2O=CO＋3H2从化学平衡的角度考虑，反应适合在低压下反应，但在实际生产中，反应一般在高压条件下进行，为何？2.1.1烃类蒸汽转化压力MPa2）温度一段炉出口800oC；二段炉出口900-1000oC·1

5、2·CH4＋H2O=CO＋3H2△H=206.2kJ/mol2.1.1烃类蒸汽转化3）水碳比（3.5-4.0）·13·甲烷平衡含量%2.1.1烃类蒸汽转化二、工艺流程及主要设备·14·(1)天然气蒸气转化流程原料天然气弛放气预热器脱硫预热一段转化二段转化废热锅炉去变换蒸汽预热加压空气蒸汽450℃190℃510℃850℃1000℃370℃2.1.1烃类蒸汽转化转化气组成·15·H2CH4COCO2N2一段转化气69.59.959.95100.6二段转化气570.312.87.622.3注：此数据为体积%2.1.1烃类蒸

6、汽转化转化炉出口气体组成天然气蒸汽转化工艺流程·16·1—钴钼加氢反应器；2—氧化锌脱硫罐；3—对流段；4—辐射段（一段炉）；5—二段转化炉；6—第一废热锅炉；7—第二废热锅炉；8—汽包；9—辅助锅炉；10—排风机；11—烟囱2.1.1烃类蒸汽转化(2)一段转化炉（核心设备）①炉型(a)顶烧(b)侧烧(c)梯台(d)换热式·17·2.1.1烃类蒸汽转化图2-3顶部烧嘴蒸汽转化炉辐射室结构·18·2.1.1烃类蒸汽转化图2-3的说明·19·天然气空气烧嘴辐射段对流段排风机烟囱辐射段燃料燃烧提供转化管热量对流段回收烟气的

7、余热预热工艺介质2.1.1烃类蒸汽转化②炉墙（耐热层+绝热层的复合结构）·20·耐热层绝热层（外侧设3-5mm钢板）轻质耐火砖矿渣棉纤维毡高铝纤维毡矿渣棉纤维毡材料2.1.1烃类蒸汽转化③转化管材质：HK-40(25%Cr,20%Ni,0.4%C)HP-40-Nb(Cr25,Ni35,Nb),HP-50-Nb(3)二段转化炉·21·二段转化炉为一碳钢制圆筒，内衬耐火材料，炉内上部有转化气与空气充分混合的空间，催化剂床层的上层为耐高温的铬催化剂，下层是镍催化剂。2.1.1烃类蒸汽转化·22·2.1合成气的制取2.1.1

8、烃类蒸汽转化2.1.2重油部分氧化2.1.3固态燃料气化2.2合成气的净化2.2.1脱硫2.2.2一氧化碳变换2.2.3二氧化碳的脱除2.2.4少量CO、CO2、O2和H2O的清除2.2.5热法与冷法净化流程的比较主要内容一、重油部分氧化气化反应O2水蒸气（或蒸汽）部分氧化：CmHnSr+m/2O2=mCO+(n/2-r)H2+rH2S完全氧化