天然气制合成气分析解析.ppt

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1、天然气制合成气第一节概述天然气制合成气第二节一氧化碳变换过程第三节二氧化碳的脱除第四节第一节概述合成气（synthesisgasorsyngas)CO和H2的混合物—合成气中H2和CO比例随原料和生产方法不同而异，其H2/CO(mol)从0.5~3。用途生产氢气;生产CO;有机合成原料之一原料来源煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾不同用途要求的合成气组成1.已工业化的主要产品(1)合成氨一合成气的应用实例20世纪初，德国人哈伯发明了由氢气和氮气直接合成氨，并于1913年与博茨创建了合成氨工艺，由含碳原料与水蒸气、空气反应制成含H2和N2的粗原料气，

2、再经精细地脱除各种杂质，得到H2:N2=3:l(体积比)的合成氨精原料气，使其在500～600℃、17.5～20MPa及铁催化剂作用下合成为氨。近年来，该过程已可在400～450℃、8～15MPa下进行。•氨的最大用途是制氮肥，这是目前世界上产量最大的化工产品之一，氨还是重要的化工原料。(2)合成甲醇将合成气中H2／CO的摩尔比调整为2.2左右，在260～270℃、5～10MPa及铜基催化剂作用下可以合成甲醇。甲醇可用于制醋酸、醋酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚等产品；由甲酵脱水或者由合成气直接合成生成的二甲醚(CH3OCH3)，其十六烷值高达60，是极

3、好的柴油机燃料，燃烧时无烟，NOx排放量极低，被认为是2l世纪新燃料之一。此外，目前正在开发甲醇制汽油、甲醇制低碳烯烃、甲醇制芳烃等过程。首先将合成气制成甲醇，再将甲醇与CO羰基化合成醋酸.1960年.德国的BASF公司将甲醇羰基化合成醋酸的工艺工业化，此法比正丁烷氧化法和乙醛氧化法工艺更经济。BASF公司的工艺需要70MPa高压.醋酸收率90％。1970年，美国Monsanto公司推出了低压法工艺，开发出一种新型催化剂(碘化物促进的铑络合物)使甲醇羰基化反应能在180℃和3～4MPa的温和条件下进行，醋酸收率高于99％，现已成为生产工业醋酸的主要方法。

4、并且，带动了有关羰基过渡金属络合物催化作用的基础研究，促进了合成气化学和C1化工的发展。(3)合成醋酸合成气NH3合成气乙烯、丙烯合成气甲醇醋酸汽油、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催化剂一合成气的应用实例天然气第二节天然气制造合成气优质、清洁、环境友好的能源。一以天然气为原料的生产方法水蒸气转化法特点：目前工艺多采用的方法，H2/CO＝3，以天然气为原料的大型合成氨厂广泛采用。Steamreforming强

5、吸热反应非催化部分氧化法特点：无催化剂，反应温度高1000-1500℃；H2/CO＝2，更适合于甲醇的合成和F-T汽油合成；消耗氧气，投资和生产费用较高，需廉价氧。PartialoxidationATR工艺节能、灵活调节H2/CO比自热式催化转化部分氧化法（ART工艺）甲烷-二氧化碳催化氧化法（Sparg）2.45MPa，950~1030℃，H2/CO可在0.99~2.97间灵活调节，空速大ABCH4＋O2＋H2OCO＋H2部分氧化蒸汽催化转化B:CH4＋H2OCO＋3H2Ni催化剂A:CH4＋3/2O2＝CO＋2H2OCO与O2反应速度慢，CO选择性好

6、△Hθ＝－519kJ/mol298K新工艺Sparg工艺:关键解决热效应和催化剂结碳预转化器：天然气中的C2和更重的烃，更易积炭，使用较低温度、较高活性的未硫化催化剂(300~350℃),使其转化.主转化器：硫钝化的Ni基催化剂，抗积炭，以防止H2偏低造成积炭。(900℃，0.7~1.2MPa)调节原料气的CO2/CH4和H2O/CH4，保障H2/CO在1.8~2.7之间预转化器主转化反应器水蒸汽CH4＋CO2CH4＋CO22CO＋2H2Ni催化剂△Hθ＝247kJ/mol298K利用烟道气预热加热各种物料2.天然气蒸汽转化过程工艺原理（一）甲烷水蒸气转

7、化反应和化学平衡主反应副反应（析碳）变换反应炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降低催化剂活性。影响传热，使局部反应区产生过热而缩短反应管使用寿命。催化剂内表面炭与水蒸气反应，使催化剂破碎，影响生产能力。析炭危害防止析碳的原则第一，使转化过程不在热力学析碳的条件下进行，蒸汽用量大于理论最小水碳比，是防止析碳的前提。第二，选择适宜的操作条件。例如：原料的预热温度不要太高，采用变温反应器。第三，选用适宜的催化剂并保持活性良好。第四，检查炉管内是否有积碳，可通过观察管壁颜色，转化管内阻力增加，可帮助判断。当催化剂活性下降时，可采用减少原料流量，提高水碳比等除碳。影

8、响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素反应温度水碳比反应压力反应温度的影响注：水碳比