第五章合成气的生产过程辽宁石油化工大学职业技术学院

第五章合成气的生产过程5.1概述合成气是指一氧化碳和氢气的混和气，英文缩写是Syngas。其H2/CO（摩尔比）由1/2到3/1。合成气在化学工业中有着重要作用。合成气的生产方法(1)以煤为原料的生产方法：有间歇和连续两种操作方式。煤制合成气中H2/CO比值较低，适于合成有机化合物。(2)以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法。目前工业上多采用水蒸气转化法（steamreforming），该法制得的合成气中H2/CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。(3)以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法（partialoxidation）。.1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(5)合成天然气、汽油和柴油.2

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)甲醇同系化制乙烯盈(4加)庸合成疤低碳恼醇惠(5骑)合映成乙垦二醇式泼(6软)合否成气准与烯忧烃衍势生物统羰基给化产挪物垦5.欲2烛由煤狱制合拒成气棒蜘以煤拖或焦春炭为鱼原料自，以挖氧气冒（空亭气、耗富氧勺或纯龄氧）犬、水添蒸气欲等为饿气化午剂，荷在高烤温条厅件下真通过端化学仿反应窜把煤花或焦泪炭中宫的可柏燃部盲分转劈化为羽气体卵的过钢程，邻其有监效成脊分包芝括一非氧化侍碳、驳氢气市和甲畜烷等长。拘5.广2.征1内.1帖煤气喘化的忆基本膛反应灭双汉煤气肺化过愁程的隶主要头反应剥有：执这些晒反应泉中，使碳与治水蒸治气反刘应的地意义挪最大蜘，此左反应券为强倍吸热悔过程语。碳灿与二声氧化前碳的额还原歼反应疤也是辈重要也的气质化反凡应。赚气化荡生成症的混皂合气借称为旱水煤携气。截总过秋程为纽强吸辈热的容。葡提高丘反应浊温度痒对煤团气化江有利长，甜但不墓利于芹甲烷菠的生调成。衫当温跨度高病于狱90片0℃柿时，邪CH合4拢和C森O狭2鄙的平浴衡浓吨度接质近于骗零。派低压匠有利团于C败O和胶H叹2灾生成纽，反禾之，锻增大废压力处有利灯于C策H尼4丸生成装。虏5.扩2.施1遣.2亩

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压有矛利转止化反肺应。叼从动脆力学脂看，扶在反胖应初务期，市增加搭系统啄压力喘，相垫当于畏增加肢了反湖应物距分压嘉，反终应速袄率加绑快。刊但到勤反应种后期各，反挪应接岛近平用衡，洁反应晋物浓艳度高叹，加祝压反滨而会歉降低叹反应咬速率烟，所俘以从窃化学转角度顶看，兼压力腰不宜扇过高开。但怖从工评程角掘度考伙虑，扛适当赔提高蹦压力拍对传习热有额利，盼因为捞①节床省动过力消窑耗②摊提录高传情热效浸率③使提腊高过蓝热蒸揪汽的龙余热壤利用痛价值笨。综孟上所碎述，挨甲烷瓦水蒸苦气转劝化过荒程一挨般是区加压橡的，醋大约取3M坑Pa柿左右季。绪（2啄）温伤度蚂从热界力学贡角度潜看，走高温滤下甲描烷平抗衡浓脚度低哑，从翼动力拥学看离，高对温使荐反应木速率茧加快菜，所落以出预口残饿余甲公烷含逮量低态。因得加压左对平顶衡的驾不利路影响鸟，更词要提编高温乎度来犁弥补奶。但亩高温粗下，路反应垒管的昂材质患经受僻不了记，需戒要将蜘转化惧过程专分为岛两段婚进行外。第垒一段谁转化牺80喝0℃照左右破，出祸口残踢余甲强烷1搂0%估（干兔基）米左右游。第排二段慕转化石反应朗器温鱼度远10巩00勺℃咐，出兔口甲界烷降胖至0疲.3狡%。张（3匪）水屡碳比莫水惩碳比劝高，旗有利辩于防替止积全碳，征残余追甲烷钞含量楼也低鼠。实酷验指情出，忙当原眨料气情中无偷不饱却和烃拔时，雾水碳鼓比若莲小于延2，秋温度烘到侨40遵0℃针时就令析碳时，而惩当水毫碳比菜大于口2时耽，温烫度要桃高达单10毕00忽℃测才有园碳析确出；间但若待有较乞多不堪饱和挣烃存绵在时痕，即窑使水老碳比尾大于浓2，样当温盲度≥偿40姿0℃爸时就福会析垒碳。摧为了婆防止饭积碳吊，操狐作中管一般饺控制饿水碳豆比在哈3.显5左转右。捐（4教）气经流速控度仁反应鸟炉管晚内气松体流亮速高痒有利染于传瞒热，品降低标炉管辉外壁好温度兆，延剧长炉前管寿搜命。赵当催匹化剂是活性沿足够扁时，储高流末速也校能强练化生蚂产，跌提高彼生产混能力栋。但树流速雪不宜递过高谱，否配则床尼层阻喉力过绵大，株能耗切增加朵。绸5.忌3.曲4影千天然戏气蒸孔汽转城化流送程和友主要宽设备镜天然大气蒸叠汽转荐化制搁合成榨气的档基本牙步骤拐如下姥图所骄示。嗓5.乎4箭由渣击油制谣合成暂气杆5.亏4.剪1棋.1柄渣厨油部餐分氧鹊化过敬程的艘反应子5.僵4.旨1援.2酒渣茅油部俗分氧棉化操魔作条永件脏（1局）温剥度竿温度陶越高至，反腿应速击率越疲快。阀烃类无的转插化和淋焦炭扎的气落化是谋吸热指的，果高温禽对反键应平父衡和遗速率苏均有悔利。既所以衰，渣坚油气齐化过允程的缺温度孔应尽悬可能狮高，踩但是屡，操俘作温走度还归受反奥应器第材质掏的约叨束，伴一般桌控制油反应伏器出座口温成度为走13擦00科～闻14松00愁℃侍。畏喂签（2都）氧秒油比蒜氧恐油比刚是重滩要的寺控制线指标膜之一所，氧仰油比蹲常用着的单漏位是跟标准件m趋3房（氧饭）/互kg冠（油圾）。朽理论外氧油敢比的扰计算狠式为交，灰式中项Wc枪为渣乞油中复碳元瞒素的飞质量梯分数路。实茫际生俊产中恢氧/脂油比橡要高忘于此替理论两值。燕阳口（3虚）蒸哄汽油抱比累水蒸哪气的识加入割可抑套制烃宅类热廊裂解车，加浮快消政碳速惭率，爸同时坏水蒸虫气与盲烃类膛的转歉化反趣应可恭提高皱CO他和H耳2婶含量抬，所贪以蒸符汽/拢油高湖一些惑好，碰但水霉蒸气膜参与疮反应涝会降哈低温泪度，要为了腥保持德高温系，需狮要提袄高氧胸/油君的比蝶值，析因此蠢蒸汽田/油世也不随能过末高，稻一般胶控制覆在0默.3农～腹0.弹6k猫g盈（蒸耍汽）园/k捡g（判油）粘。距悠抚（4苍）压皆力盘渣油干气化障过程扶总结般果是去体积拣增加浙的，另从平边衡角删度看森，低旧压有岩利。则但加营压可准缩小辰设备禁尺寸崭和节照省后并工序腾的气龄体输贴送和夺压缩秩动力撤消耗鞋，有斤利于巷消除狂炭黑感、脱同除硫动化物贡和二浴氧化坐碳。劳渣油惰部分慎氧化塔过程赛的操健作压姑力一樱般为舍2.宅0～村4.著0M惨Pa企，有响的用丛8.透5M裤Pa赤，绘界搬（5辟）原抖料的诚预热厅温度章一雪般控廊制在柳12孩0～贪15受0℃肥。氧沾的预奇热温铺度一看般在不25议0℃驶以下僻。过翼热蒸疤汽最爷高能知到本40江0℃融。鸭5.峰4.剧2晓.1手反润应器座型式问和结略构私渣油糊气化猛制合幕成气蔑的反供应器患称为单气化认炉，番目前国采用标的部械分氧坟化法饼气化牌炉型晒式为百受限适射流付反应疑器，娱其外蹲形为轻圆形骄钢筒递，内尊部结你构有惑两类挎：与扶急冷绸流程蛛配套侮的气唯化炉宫内部舞主要牙构件册有喷咬嘴、氧气化饥室和化冷激击室；涂与废测热锅吹炉流帮程配瘦套的肢气化虹炉则感只有育喷嘴懒和气形化室毅。喷脉嘴是浪气化腰炉的亡核心搬，它押具有追两种处功能鼠：其勺一是赢雾化缩作用浸，其某二是买形成占合适霸的流腿场，左加速夹热、站质传待递。执气化草炉内案燃烧接区温真度高沉达恢20册00搁℃殖，所拴以炉知内壁臂必须朴有炉训衬里句来保佩护炉掩壁。歼5.推4.捕2.惹2擦渣油摔部分老氧化奖工艺通流程腹该工许艺由胜以下胶五部兆分组膜成：繁①原火料油箱和气包化剂沃的加爆压、额预热济、预排混和盖；批②高循温下您部分树氧化皱；面③高痰温水喉煤气片显热砌的回钓收；情④洗铅涤和亏清除慈炭黑贝；赚⑤炭愁黑的厚回收狸及污侧水处怪理。岛5.份5兽一氧芒化碳渐变换粪过程绕错一氧偷化碳蚀与水钱蒸气雀反应其生成壤氢和滚二氧羞化碳躺的过吴程，愚称为参CO咐变换转或水葛煤气许变换宿（w填at阳er薪g晴as往s油hi挨ft尝）。械通过默变换胳反应右可产捆生更虚多氢证气，泳同时评降低玻CO绩含量姻，用长于调喊节H情2/魄CO暮的比鼻例，聪满足浆不同她生产智需要晋。扶5.楚5.戒2足一仗氧化云碳变色换催乒化剂柿无催详化剂糖存在端时，付变换激反应罗的速沙率极缩慢，陡即使踏温度扣升至垦70宣0℃心以上猪反应孕仍不圆明显荷；因殖此必高须采语用催量化剂秩。凝（1洽）铁森铬系誉变换迅催化随剂啊其化序学组萝成以垄Fe棉2O黎3为兆主，席促进屿剂有晒Cr形2O微3和兼K2另CO黎3，惕反应般前还摸原成咏Fe五3O叫4才凭有活留性。撒适用脏温度浇范围县30定0～贫53挑0℃撕。该差类催学化剂辆称为傅中温袭或高呆温变清换催阳化剂单，因母为温驱度较券高，易反应摘后气悦体中痰残余燕CO堤含败量最辨低为脱3%姐～4氧%。丈（2竭）铜鬼基变泳换催映化剂买其血化学杯组成傲以C迹uO碍为主信，Z迷nO台和A剥l2蔽O3追为促觉进剂肆和稳皱定剂雾，反份应前徐也要塑还原剩成具尺有活斗性的忍细小帜铜晶创粒。杯该类旨催化盼剂另卡一弱诸点是提易中侍毒，西所以得原料支气中饭硫化株物的伯体积韵分数秃不得版超过铲0.渐1×透10拾-6宁。铜苏基催歼化剂珍适用哥温度谅范围匙18暖0～室26阳0℃劳，称垮为低酸温变占换催性化剂老，反暖应后连残余蒙CO弟可降典至0钻.2搜%～们0.古3%栋。铜道基催披化剂插活性虎高，告若原判料气深中C闲O含男量高情时，初应先欧经高表温变叛换，为将C猫O降着至3种%左矛右，奇再接仆低温白变换壳，以不防剧悉烈放糊热而历烧坏岸低变脖催化肾剂。躺（华3）右钴钼慨系耐似硫催文化剂莫其归化学隐组成镰是钴篇、钼柄氧化溉物并介负载葵在氧灾化铝友上，闻反应俯前将敏钴、男钼氧盆化物漂转变鉴为硫陕化物罗（预温硫化捞）才羞有活惠性，冤反应明中原乒料气著必须店含硫闸化物框。适瑞用温师度范区围1具60牌～忍50薯0℃退，属诵宽温外变换相催化脆剂。妄其特各点是站耐硫移抗毒冬，使肠用寿固命长绝。润5.黄5.鸡3甲一辣氧化意碳变打换反德应动狱力学圆（常1）雀反应泄机理跑和动耗力学恭方程烦式惠应岗目前尿提出派的C漆O变疑换反材应机弓理很振多，涛流行夺的有父两种尺，一扔种观笛点认记为是钓CO惊和H膜2O煌分子测先吸产附到世催化早剂表蒸面上滩，两利者在每表面嗓进行洽反应津，然遍后生左成物慰脱附咏；另诊一观篇点认旱为是象被催积化剂窃活性椅位吸也附的神CO羞与晶熊格氧胖结合墨形成靠CO灿2并茅脱附立，被肃吸附停的H敢2O资解离屋脱附位出H欺2，袖而氧客则补欺充到跌晶格根中，阳这就葵是有繁晶格蚕氧转不移的能氧化享还原雪机理摸。由叔不同倘机理怀可推舒导出倘不同泪的动座力学振方程遗式；瓦不同绢催化托剂，康其动息力学以方程浑式亦肥不同融。下易面各蜜举一晋例。歇5.邀5.掀4瓶一氧听化碳溉变换贵的操俘作条电件靠(1足)根压力款压毫力虽负对平衰衡无僵影响茧，但败加压门对速匙度有盏利，池但不非宜过员高，婆一般滔中、傅小型谦厂用幸常压膛或2拉MP艺a，榆大型膝厂多舅用3野MP不a，境有些灾用8晋MP搏a。废(2袖)水万碳比归高挂水碳处比对村反应铲平衡术和速示率均咸有利魄，但匪太高帆时效劲果已暂不明茎显，府反而侵能耗精过高家，现浪常用谜H2离O/欣CO绢比为宪4（湿水蒸桑气/鄙水煤健气为愚1.瞧1-展1.拼2）宽。跌(3存)温鞭度铃变换似反应斑的温崖度最辆好沿绵最佳矛反应睡温度纯曲线敬变化躲，反计应初肃期，桨转化斯率低嚷，最偏佳温丝度高冰；反控应后句期，敏转化厌率高袄，最娱佳温世度低威，但搬是C仆O变主换反奉应是游放热似的，男需要渡不断春地将如此热仪量排搞出体烛系才蜜可能杜使温繁度下损降。序在工摊程实堤际中翁，降夫温措弯施不估可能付完全桨符合层最佳来温度拴曲线晌，变德换过喉程是柔采用泽分段丑冷却汇来降诉温，肾即反众应一境段时讲间后位进行遇冷却急，然凝后再麦反应稀，如霞此分柜段越价多，痒操作勉温度胃越接爹近最暖佳温聚度曲吓线。朱应特愚别注得意的鸦是，铃操作差温度艳必须卖控制征在催险化剂汉活性讯温度摩范围辜内，僻低于垂此范戚围，望催化企剂活辉性太派低，播反应永速率然太慢她；高家于此戏范围和，催旋化剂盼易过我热而匠受损肠，失政去活庸性。闭5.聋5.舟5行变换哑反应乒器的期类型炼(1滴)中辆间间歪接冷扮却式射多段炕绝热油反应跪器驶这是谎一种阳反应掌时与两外界汇无热痒交换勾，冷绣却时链将反店应气丛体引虚至热车交换份器中映进行题间接抢换热苗降温背的反姑应器附，见败图5旱-4魂（a云）所后示。泪实际很操作绞温度事变化躺线示完于图禁5-竟4（牛b）枪。柱(2圆)良原料顽气冷旨激式白多段树绝热亡反应章器顿这是魄一种以向反陡应器睬中添氧加冷爪原料尺气进厦行直书接冷陷却的荒方式愁。图济5-栽5（孙a）延是这晚种反跨应器楚的示防意图流，图鱼5-蠢5（产b）孝是它妇的操立作线迷图。缓(3渴)吊水蒸猫气或累冷凝研水冷巡激式轮多段漏绝热获反应孤器鲜交换迎反应胸需要瞧水蒸笔气参宝加，缎故可研利用队水蒸研气作漫冷激胸剂，垄因其辱热容尺大，临降温粒效果跪好，犬若用亿系统直中的四冷凝湾水来坛冷激第，由欲于汽嗓化吸林热更较多，晋降温甜效果廊更好睛。吧图5喷-6时（a奴）和弓（b豆）分犯别为驶此类抄反应织器示大意图炊和操胞作线斥图。乒5.骄5.恶6猫司变换厚过程罚的工有艺流帝程铲一氧疾化碳含变换绝流程奸是许溉多种舒，包萝括常份压、套加压扩；两绢段中骗温变线换（缩亦称仗高变顾）、盯三段音中温欠变换色（高患变）品、高唐-低龙变串燕联等锦等。啦当以挖天然摔气或迁石脑催油为仙原料慈制造探合成奔气时换，水段煤气些中C浊O含坐量仅头为1见0%希～1块3%其（体授积分册数）光，只杰需采纽用一暮段高气变和洒一段姨低变闸的串壁联流属程，巴就能费将C刮O含付量降最低至防0.幕3%转。图巾5-洽7是首该流失程示姐意图嫌。甜5.抄6毒气体腹中硫放化物婶和二岂氧化政碳的烫脱除赠在制矛造合坡成气泽时，啄所用尊的气类、液础、固芦三类孟原料真均含接有硫曾化物影。这办些原守料制段造合闹成气单时，钳其中袄的硫使化物租转化恢成硫具化氢饶和有犬机硫疫气体蚂，会跑使催鸦化剂紫中毒净，腐甲蚀金千属管午道和历设备贫，危往害很取大，器必须准脱除策，并命回收凤利用祸这些较硫资淘源。主在将房气、起液、共固原驴料经怒转化斜或气壁化制先造合昆成气遇过程叨中会任生成皇一定苍量的仅CO锄2饿，尤赴其当降有一虚氧化任碳变贿换过扑程时前，生笨成更仰多的邻CO昆2塔，其新含量则可高晓达2兴8%井～3距0%遍。因岛此也孤需要寒脱除盆CO唱2收，回浆收的茧CO辟2父可加成以利殿用。众脱除因二氧趣化碳嫌的过尽程通瘦常简托称为地脱碳怖。闹5.望6.庙1杆萍脱硫些方法臂及工串艺蹦脱硫驰有干疲法和而湿法拒两大暴类莫。软5.倦6.席1.闲1馆干法蚂脱硫鼻此类荣脱硫绑方法俘又分氏为吸幼附法签和催闹化转套化法变。家窗吸附忆法是劳采用万对硫守化物机有强欧吸附品能力制的固馒体来渴脱硫侮，吸桶附剂河主要孝有氧返化锌焰、活鸡性炭厦、氧拨化铁植、分颜子筛皆等。脏淹催化格转化咐法是升使用焰加氢明脱硫衣催化装剂，眯将烃析类原觉料中组所含坊的有泼机硫涨化合注物氢僻解，击转化票成易播于脱垒除的收硫化早氢，蓄再用失其他蔬方法助除之获。诞加氢冬脱硫耀催化爸剂是骨以A草l房2粥O恒3驳为载祖体负未载的蜂Co饰O和梯Mo窝O希3努，亦赤称钴灭钼加躲氢脱弄硫剂限。敬使用软时需瞒预先电用H伤2细S或煌CS软2欣硫化隶变成孔Co抛9S券8和庄Mo锈S旋2挂才有钞活性祖。笋钴钼狐加氢谦转化公后用滚氧化离锌脱固除生换成的隆H玻2拨S。扇因此效，用疼氧化俘锌-各钴安钼加声氢转微化-塞氧化狗锌组舌合，辅可达鱼到精奶脱硫朝的目瓦的。计5.房6.木1.淹2扁湿法粗脱硫总湿法强脱硫僚剂为醉液体恼，一刘般用薯于含击硫高腊、处文理量丹大的提气体洽的脱割硫。岗按其相脱硫顾机理渣的不哗同又壁分为芬化学平吸收研法、拣物理喊吸收索法、叶物理乘-化弦学吸放收法程和湿钟式氧匆化法好。思化学腾吸收蝶法是超常用元的湿野式脱睬硫工压艺。残有一借乙醇马胺法忙（M聋EA蒙）、阅二乙虽醇胺傅法（溉DE杠A）站、二赛甘醇千胺法商（D筹GA偏）、绞二异愁丙醇谢胺法阳（D忧IP谅A）节、以踢及近求年来盛发展慈很快漆的改泥良甲谊基二铲乙醇舰胺法兆（M号DE如A）红。物庭理吸岁收法膝是利药用有倦机溶著剂在咽一定怠压力六下进贯行物次理吸雁收脱意硫，齐然后营减压话而释顺放出尾硫化垦物气傅体，扭溶剂晚得以编再生馋。主务要有立冷甲叙醇法拢（R雁ec梢ti货so汤l）送，此辜外还滥有碳私酸丙阿烯酯事法（顺Fl愉ua贴r）良和N案-甲兄基吡迷啶烷躁酮法升（P榴ur穗is鬼ol押）等语等。肝冷甲彩醇法戴可以话同时泪或分邻段脱晶除H式2逆S、颜CO魂2笛和各疯