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1、天然氣制合成氣第一節(jié)概述天然氣制合成氣第二節(jié)一氧化碳變換過(guò)程第三節(jié)二氧化碳的脫除第四節(jié)第一節(jié)概述合成氣（synthesisgasorsyngas)CO和H2的混合物—合成氣中H2和CO比例隨原料和生產(chǎn)方法不同而異，其H2/CO(mol)從0.5~3。用途生產(chǎn)氫氣;生產(chǎn)CO;有機(jī)合成原料之一原料來(lái)源煤、天然氣、石油餾分、農(nóng)林廢料、城市垃圾不同用途要求的合成氣組成1.已工業(yè)化的主要產(chǎn)品(1)合成氨一合成氣的應(yīng)用實(shí)例20世紀(jì)初，德國(guó)人哈伯發(fā)明了由氫氣和氮?dú)庵苯雍铣砂保⒂?913年與博茨創(chuàng)建了合成氨工藝，由含碳原料與水蒸氣、空氣反應(yīng)制成含H2和N2的粗原料氣，
2、再經(jīng)精細(xì)地脫除各種雜質(zhì)，得到H2:N2=3:l(體積比)的合成氨精原料氣，使其在500～600℃、17.5～20MPa及鐵催化劑作用下合成為氨。近年來(lái)，該過(guò)程已可在400～450℃、8～15MPa下進(jìn)行。?氨的最大用途是制氮肥，這是目前世界上產(chǎn)量最大的化工產(chǎn)品之一，氨還是重要的化工原料。(2)合成甲醇將合成氣中H2／CO的摩爾比調(diào)整為2.2左右，在260～270℃、5～10MPa及銅基催化劑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、甲基叔丁基醚等產(chǎn)品；由甲酵脫水或者由合成氣直接合成生成的二甲醚(CH3OCH3)，其十六烷值高達(dá)60，是極
3、好的柴油機(jī)燃料，燃燒時(shí)無(wú)煙，NOx排放量極低，被認(rèn)為是2l世紀(jì)新燃料之一。此外，目前正在開(kāi)發(fā)甲醇制汽油、甲醇制低碳烯烴、甲醇制芳烴等過(guò)程。首先將合成氣制成甲醇，再將甲醇與CO羰基化合成醋酸.1960年.德國(guó)的BASF公司將甲醇羰基化合成醋酸的工藝工業(yè)化，此法比正丁烷氧化法和乙醛氧化法工藝更經(jīng)濟(jì)。BASF公司的工藝需要70MPa高壓.醋酸收率90％。1970年，美國(guó)Monsanto公司推出了低壓法工藝，開(kāi)發(fā)出一種新型催化劑(碘化物促進(jìn)的銠絡(luò)合物)使甲醇羰基化反應(yīng)能在180℃和3～4MPa的溫和條件下進(jìn)行，醋酸收率高于99％，現(xiàn)已成為生產(chǎn)工業(yè)醋酸的主要方法。
4、并且，帶動(dòng)了有關(guān)羰基過(guò)渡金屬絡(luò)合物催化作用的基礎(chǔ)研究，促進(jìn)了合成氣化學(xué)和C1化工的發(fā)展。(3)合成醋酸合成氣NH3合成氣乙烯、丙烯合成氣甲醇醋酸汽油、烯烴、芳烴乙二醇甲醇乙醇乙烯合成氣＋丙烯醇1,4－丁二醇改進(jìn)的費(fèi)托合成催化劑鋅、鉻系催化劑高壓、380℃3MPa，175℃銅、鋅系催化劑中低壓、230－270℃同系化銠絡(luò)合物－HI催化劑一合成氣的應(yīng)用實(shí)例天然氣第二節(jié)天然氣制造合成氣優(yōu)質(zhì)、清潔、環(huán)境友好的能源。一以天然氣為原料的生產(chǎn)方法水蒸氣轉(zhuǎn)化法特點(diǎn)：目前工藝多采用的方法，H2/CO＝3，以天然氣為原料的大型合成氨廠廣泛采用。Steamreforming強(qiáng)
5、吸熱反應(yīng)非催化部分氧化法特點(diǎn)：無(wú)催化劑，反應(yīng)溫度高1000-1500℃；H2/CO＝2，更適合于甲醇的合成和F-T汽油合成；消耗氧氣，投資和生產(chǎn)費(fèi)用較高，需廉價(jià)氧。PartialoxidationATR工藝節(jié)能、靈活調(diào)節(jié)H2/CO比自熱式催化轉(zhuǎn)化部分氧化法（ART工藝）甲烷-二氧化碳催化氧化法（Sparg）2.45MPa，950~1030℃，H2/CO可在0.99~2.97間靈活調(diào)節(jié)，空速大ABCH4＋O2＋H2OCO＋H2部分氧化蒸汽催化轉(zhuǎn)化B:CH4＋H2OCO＋3H2Ni催化劑A:CH4＋3/2O2＝CO＋2H2OCO與O2反應(yīng)速度慢，CO選擇性好
6、△Hθ＝－519kJ/mol298K新工藝Sparg工藝:關(guān)鍵解決熱效應(yīng)和催化劑結(jié)碳預(yù)轉(zhuǎn)化器：天然氣中的C2和更重的烴，更易積炭，使用較低溫度、較高活性的未硫化催化劑(300~350℃),使其轉(zhuǎn)化.主轉(zhuǎn)化器：硫鈍化的Ni基催化劑，抗積炭，以防止H2偏低造成積炭。(900℃，0.7~1.2MPa)調(diào)節(jié)原料氣的CO2/CH4和H2O/CH4，保障H2/CO在1.8~2.7之間預(yù)轉(zhuǎn)化器主轉(zhuǎn)化反應(yīng)器水蒸汽CH4＋CO2CH4＋CO22CO＋2H2Ni催化劑△Hθ＝247kJ/mol298K利用煙道氣預(yù)熱加熱各種物料2.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化過(guò)程工藝原理（一）甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)
7、化反應(yīng)和化學(xué)平衡主反應(yīng)副反應(yīng)（析碳）變換反應(yīng)炭黑覆蓋在催化劑表面，堵塞微孔，降低催化劑活性。影響傳熱，使局部反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生過(guò)熱而縮短反應(yīng)管使用壽命。催化劑內(nèi)表面炭與水蒸氣反應(yīng)，使催化劑破碎，影響生產(chǎn)能力。析炭危害防止析碳的原則第一，使轉(zhuǎn)化過(guò)程不在熱力學(xué)析碳的條件下進(jìn)行，蒸汽用量大于理論最小水碳比，是防止析碳的前提。第二，選擇適宜的操作條件。例如：原料的預(yù)熱溫度不要太高，采用變溫反應(yīng)器。第三，選用適宜的催化劑并保持活性良好。第四，檢查爐管內(nèi)是否有積碳，可通過(guò)觀察管壁顏色，轉(zhuǎn)化管內(nèi)阻力增加，可幫助判斷。當(dāng)催化劑活性下降時(shí)，可采用減少原料流量，提高水碳比等除碳。影
8、響甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) 平衡組成的因素反應(yīng)溫度水碳比反應(yīng)壓力反應(yīng)溫度的影響注：水碳比
