第三章 合成气.ppt

1、第三章 合成气,一、合成气的来源与用途 二、合成气的生产 三、合成气的净化 四、合成甲醇,一、合成气的来源与用途,净化,煤燃烧气化,天然气蒸汽转化,石脑油催化 部分氧化,合成气 （H2、CO、CO2、CH4等）,脱CO2,降低CO，提高H2,脱 硫,合成氨的原料气需脱CO和CO2,用途,合成甲醇,合成氨,1、合成气的组成：由煤和石油等转化而来，主要成分是H2、CO、CO2等。 2、C1化学：以分子中只含一个碳原子的化合物（CO、 CH3OH）为原料来合成化工产品的化学方法。 3、用CO的变换反应来调整合成气组成的原因：生产 甲醇要求原料气中H2/CO 2，合成氨气是要求 原料气中H2/N2 =

2、 3，所以要采用适当的方法来降 低合成气中CO的含量，提高H2的含量。,一、合成气的来源与用途,二、合成气的生产,一、煤的燃烧气化 1、反应方程式： C + H2O = CO + H2 在稳定气化的条件下，燃料层大致可分为四个区域：最上部燃料与煤气接触，水分蒸发，这一区域称为干燥区；燃料下移继续受热，释放出烃类气体，而燃料本身逐渐进行焦化，这一区域称为干馏层；再向下燃料温度升至700一1100、燃料与气化剂进行反应，这一区域称气化层。当气化剂为空气时，在气化层下部，主要进行碳的燃烧反应，称为氧化层；其上部主要进行碳与二氧化碳的反应，称为还原层。以水蒸气为气化剂时，在气化区进行碳水蒸气反应，不再

3、区分氧化层与还原层。俄料层底部为灰渣区灰渣区一方面可预热从底部进入的气化剂，又可保护炉底不致过热而变形，灰渣层温度约为200-300。 间歇式气化时，自上一次开始送人空气至下一次再送入空气止，称为一个工作循环。,2、气化区的温度最高，其中氧化区发生的反应: C + O2 = CO2 还原区发生的反应：C + CO2 = 2 CO,3、间歇式制取半水煤气过程的五个阶段 (1) 吹风阶段；吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空； (2) 一次上吹制气阶段；自下而上送入水蒸气进行气化反应，燃料层下部温度下降； (3) 下吹制气阶段：水蒸气自上而下进行气化反应，使燃料层温度发布趋于均衡； (4) 二次上

4、吹制气阶段：将炉底部的下吹煤气排净，为吹入空气作准备； (5) 空气吹净阶段：此部分吹风气加以回收，作为半水煤气中氮的主要来 源。,二、合成气的生产,4、煤的燃烧气化设备鲁奇煤气化炉 （固定床气化炉）,炉体材质：耐热钢板 冷却方式：夹套通冷却水 原料走向：煤从上口投入；水蒸气和空气从下口鼓入 产物组成：合成气，但甲烷、酚和煤焦油较多,二、合成气的生产,5、德士古煤气化炉采 用的复合化学生产流程,二、合成气的生产,6、用于合成氨生产的德士古煤气化炉采用的复合化学生产流程中，有一步是采用激冷流程，把生成的热合成气直接用水激冷达到降温的目的，同时混入的水蒸气无需特别处理。,二、合成气的生产,7、两种

5、煤气化装置（鲁奇煤气化炉和德士古煤气化炉）的对比,二、合成气的生产,2、烃类转化成合成气,（2）凯洛格法制氨的原料气的工艺流程特点： 充分回收工艺流程的产生的废热，副产高、中压蒸汽，并以蒸汽为动力驱动离心式压缩机；装置为系列、单机组，可供日产合成氨1500吨左右的原料气。,二、合成气的生产,（1）反应方程式：,（3）天然气蒸汽转化流程,二、合成气的生产,二、合成气的生产,3、合成气的净化,一、脱硫 1、脱硫的原因：防止后续反应（如合成甲醇和氨）中使用的催化剂中毒 2、脱除的对象：主要是HS、CS2等 3、脱硫的方法 4、湿法脱硫中的ADA法（用碳酸钠为脱硫剂，用蒽醌磺酸钠盐为催化剂）： 反应方

6、程式 Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 2 NaHS + 4 NaVO3 + H2O = Na2V4O9 + 4 NaoH + 2 S 然后，催化剂把Na2V4O9变回NaVO3，使反应可连续进行下去。,3、合成气的净化,二、降低CO的含量，提高H2的含量 1、原因：在合成氨的反应中，不需要CO，但需要大量的H2；在合成甲醇的 反应中，需要适当提高合成气中H2的含量，降低CO的含量 2、方法： 3、特点： 4、反应的影响因素：,3、合成气的净化,三、脱除二氧化碳 1、原因：在上一步降低CO的含量、增加H2含量的同时，生成了大量的CO2 2、方法：采用热碳酸钾脱除CO2，利用二乙醇胺为活化剂，V2O5为缓蚀剂 3、原理： 当碳酸钾溶液中有少量的二乙醇胺（DEA）存在时，它和液相中的CO2的反应速度是反应过程中最慢的一步反应，控制了整个反应过程的速度。,3、合成气的净化,四、脱除少量的CO和CO2 1、原因：合成氨工艺要求原料中的CO和CO2的含量必须10g / g 2、方法： 3、甲烷