天然气化工工艺1-revised_1408063.ppt

1、天然气化工工艺,骞伟中 2008.9.16,天然气制备合成气,甲烷水蒸汽重整 温度，压力，问题？ CH4H2OCO3H2213 KJ/mol 甲烷部分氧化（催化与非催化） CH4+0.5O2CO2H2 -36KJ/mol CH4+2O2CO22H2O -210 KJ/mol 甲烷二氧化碳重整 245 KJ/mol CH4CO22CO2H2,强化的水蒸汽转化,二段转化工艺 一段催化转化，70-80%的转化率 二段非催化转化，通氧气，使甲烷接近完全转化,850,1100,天然气和一定量的蒸汽在一段炉发生转化反应，大部分甲烷与蒸汽反应生气H2、CO和CO2等，随后一段转化气到二段炉，二段炉加入空气，

2、空气中的氧与原料反应提供热量，并产生合成氨生产所需要的N2 ，一段转化气中的甲烷在二段炉内进一步转化成氢及碳氧化物，二段炉出来的原料气经一系列净化处理后，合格的氢氮气经去氨合成工段生产合成氨产品。,作业,从分子式上计算，甲烷水蒸汽重整，部分氧化，CO2重整生产一吨氢气时，分别生成多少吨CO2, 三个反应的共性是什么,不同点在哪里? 从能量总体核算的角度，甲烷水蒸汽重整，部分氧化，CO2重整生产一吨氢气时，分别生成多少吨CO2,天然气化工路线一,天然气化工路线二,天然气化工路线三,甲烷制备氢氰酸,CH4NH3O2HCNH2OCO2 800, 铂催化剂,德国巴斯夫公司L安德鲁索夫于1930年在洛伊

3、纳化工厂完成甲烷(天然气)氨氧化制氢氰酸中间试验，成为经济有效的氢氰酸生产方法。,CH3CH=CH2NH3O2 CH3CH=CNH2OCO2,NH3,O2,420 ,天然气化工路线四,美欧天然气化工结构,国外天然气占合成氨与甲醇原料比例,为什么天然气受欢迎？,H2O Biomass Coal CH4,Typical H2 production Unit Cost,天然气制备乙炔,电弧法 蓄热炉裂解法 氧化热裂解法 等离子体法 所有烷烃裂解制乙炔都是高温吸热反应，上述方法主要是供热方式不同 共性： 短的停留时间（0.01-0.001s）,将原料加热到1200-1500K,含乙炔气在几毫秒的时间内

4、，被冷却到550K.,甲烷部分氧化制乙炔,550,1500,100,毫秒级反应,甲烷水蒸汽转化的速率？,部分氧化流程,甲烷等离子体制备乙炔,过程的控制因素有哪些？,。Fincke等1 在总结比较Hels 以及Dupont 等工艺技术的基础上, 通过改进反应体系物料的混合、反应产物的淬冷以及减小反应器内的温度梯度和边界层效应, 得到甲烷转化率接近100 % , 乙炔收率在90 %95 %之间, 烟炱产率2 %4 %, 乙炔能耗16 kW h kg - 1 的研究结果。,煤化工中也有相近的思路,煤制备电石，然后制备乙炔 3C+ CaO= CaC2+CO CaC2+H2O=C2H2+CaO 煤与氢在等离子体作用下，直接生成乙炔,乙炔生产法的经济技术评价,估算基准：乙炔600t/a,质量收率55%,操作时间7200h/a,上表中的谬误,电石炉尾气的主要成分有:一氧化碳(含量7590)、氢气(含量210)、甲烷(含量24)等 ，400-600 我国每年产生的电石炉尾气超过150亿立方米，绝大部分被放空或“点天灯”，每年因此相当于损失240万吨标准煤。同时排放1200万吨二氧化碳和90余万吨粉尘。,反思,与几条天然气制备乙炔的过程相比，煤经过电石法制备乙炔，最大的好处在哪里？ 大家想一想，上述几条路线在放大过程中各自遇到什么问题？,作业:仿照如下流程,计算煤等离子体制备乙炔的能耗