第5章-合成气VIP免费

第5章合成气生产过程5.1概述5.2由煤制合成气5.3由天然气制造合成气5.4由渣油制合成气5.5一氧化碳变换过程5.6气体中硫化物和二氧化碳的脱除5.1概述合成气：一氧化碳和氢气的混合物，英文缩写是Syngas。H2与CO的比值随原料和生产方法不同而异，其H2／CO(摩尔比)由1／2到3／1。合成气是有机合成原料之一，也是氢气和一氧化碳的来源，在化学工业中有着重要作用。原料：多种多样。C1化工技术：利用合成气转化成液体和气体燃料、大吨位化工产品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的重要技术。C1化学：凡含一个碳原子的化合物，如CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH等参与反应的化学。C1化工：涉及Cl化学反应的工艺过程和技术。5.1.1合成气的生产方法1.以天然气为原料的生产方法主要有转化法和部分氧化法。2.以重油或渣油为原料的生产方法主要采用部分氧化法(parlialoxidation)。3.以煤为原料的生产方法有间歇式和连续式两种操作方式。4.其他含碳原料(包括各种含碳废料)制合成气在工业上尚未形成大规模生产，随着再生资源的开发、二次原料的广泛利用，今后会迅速发展起来的。以上几种方法的比较：1.以天然气为原料制合成气的成本最低；2.重质油与煤炭制造合成气的成本差不多，重油和渣油制合成气可以使石油资源得到充分的综合利用；3.轻质油价格很贵，用它来制造合成气的成本较高，而它很容易经其他方法加工成液体燃料和化工原料，不必走合成气路线。5.1.2合成气的应用实例1.已工业化的主要产品（1）合成氨（2）合成甲醇（3）合成醋酸（4）烯烃的氢甲酰化产品合成气与不同烯烃可以合成不同产品。（5）合成天然气、汽油和柴油2.合成气应用新途径（1）将合成气转化为乙烯或其他烃类，然后再进一步加工成化工产品；（2）先合成为甲醇，然后再将其转化为其他产品；（3）直接将合成气转化为化工产品。表5-1工业煤气的组成，%/（燃烧为焦碳）(1)空气煤气：以空气为气化剂制得。含大量的氮，一定量的一氧化碳和少量二氧化碳。(2)发生炉煤气（混合煤气）：以空气为主要气化剂,与适量的蒸汽混合进行气化制得。含有一定量的CO、Ｎ２和少量的CO２以及一些由蒸汽分解所制得的氢。(3)水煤气：以蒸汽为气化剂制得。主要含有一氧化碳和氢、只含少量的氮。(4)半水煤气：半水煤气的气化剂为适量空气(或富氧空气)与水蒸气。是分阶段制得空气煤气和水煤气，然后将两者按一定比例配合，当混合气中〔H2十CO)与N2之比接近3.1：1～3．2：1，即含N2为21％～22%时、称为半水煤气。5.2由煤制合成气煤或焦炭中主要是碳元素，必须与水蒸气反应，才能生成CO和H25.2.1煤气化过程工艺原理1.煤的气化反应与机理煤气化过程的反应主要有：水煤气：气化生成的混合气。以上均为可逆反应，总过程为强吸热的。2.煤气化的反应条件(1)温度高温；从热力学和动力学分析可知，温度对煤气化影响最大，至少要在900℃以上才有满意的气化速率，一般操作温度在1100℃以上。近年来新工艺采用1560～1600℃进行气化，使生产强度大大提高。(2)压力适宜的压力；降低压力有利于提高CO和H2的平衡浓度，但加压有利于提高反应速率并减小反应体积，目前气化一般为2.5～3.2MPa，因而CH4含量比常压法高些。(3)水蒸气和氧气的比例氧的作用是与煤燃烧放热，此热供给水蒸气与煤的气化反应，H2O／O2比值对温度和煤气组成有影响。具体的H2O／O2比值要视采用的煤气化生产方法来定。5.2.2煤气化的生产方法及主要设备煤气化过程需要吸热和高温，工业上采用燃烧煤来实现。1.固定床间歇式气化制半水煤气法原料：块状煤或焦碳该法的操作方式为燃烧与制气分阶段进行，所用设备称煤气发生炉。吹风蒸气吹净一次上吹制气下吹制气二次上吹制气空气吹净（空气自下而上）（蒸气自下而上）（蒸气自上而下）（蒸气自下而上)（自下而上）表5-2固定床层煤气发生炉中燃料层的各区特性为了保证温度波动不致过大，各步经历的时间应尽量缩短，一般3min完成一个工作循环。缺点：非制气时间较多，生产强度低，而且，阀门开关频繁，阀件易损坏，因而工艺较落后。优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。2.固定床连续式气化制水煤气法：德国鲁奇公司开发。优点：①可控制和调节炉...