《由渣油制合成氣》PPT課件.ppt

1、由渣油制合成氣,由天然氣制作合成氣,由煤制合成氣,制合成氣的方法,由渣油合成,一、渣油制合成氣的簡介,二、渣油部分氧化過程的反應,三、渣油部分氧化操作條件,一、渣油制合成氣的簡介,制造合成氣用的渣油是石油減壓蒸餾塔底殘余油，亦稱減壓渣油。由渣油轉(zhuǎn)化為CO、H2等氣體的過程稱渣油氣化。 氣化技術(shù)有部分氧化法和蓄熱爐深度裂解法，目前常用技術(shù)是部分氧化法，由美國德士古（Texaco）公司和荷蘭謝爾（Shell）公司在20世紀50年代開發(fā)成功，分別稱為德士古法和謝爾法，當時用于重油。在20世紀80年代經(jīng)改進，成為德士古新工藝，可用于渣油氣化,渣油合成氣的加工步驟如下：,（3）蒸汽油比 水蒸氣量是一個可

2、調(diào)控的變量，它的加入可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時水蒸氣與烴類的轉(zhuǎn)化反應可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應會降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過高，一般控制在0.30.6kg（蒸汽）/kg（油）。加壓氣化時用低限。,當油與氧混合不均勻時，或油滴過大時，處于高溫的油會發(fā)生烴類熱裂解，反應較復雜，這些副反應最終導致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過程中總是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時，還有

3、烴類的水蒸氣轉(zhuǎn)化和氣化反應。油渣中含有的硫、氮等有機化合物反應后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成的水煤氣中4種主組分CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應平衡來決定。,二、渣油部分氧化過程的反應,油渣是許多大分子烴類的混合物，沸點很高，所含元素的重量組成C84%87%，H11%12.5%，其余有S、N、O，以及微量元素Ni、V等。 氧化劑是氧氣。當氧充分時，渣油會完全燃燒生成CO2和H2O，只有當氧量低于完全氧化理論值時，才發(fā)生部分氧化，生成以CO和H2為主的氣體。 渣油在常溫時是粘稠的、黑色半固體狀物，要將渣油預熱變成易流動的液態(tài)，才能進入反應器。渣

4、油在反應器中經(jīng)歷的變化如下。,首先是渣油分子(CmHn)吸熱升溫、氣化，氣態(tài)渣油與氧氣混合均勻，然后與氧反應，如果氧量充足，則會發(fā)生完全燃燒反應,如果氧量低于完全氧化理論量，則發(fā)生部分氧化，放熱量少于完全燃燒，反應式為,當油與氧混合不均勻時，或油滴過大時，處于高溫的油會發(fā)生烴類熱裂解，反應較復雜，這些副反應最終導致結(jié)焦。所以，渣油部分氧化過程中是有炭黑生成。 為了降低炭黑和甲烷的生成，以提高原料油的利用率和合成氣產(chǎn)率，一般要向反應系統(tǒng)添加水蒸氣。因此在渣油部分氧化的同時，還有烴類的水蒸氣轉(zhuǎn)化和氣化反應。油渣中含有的硫、氮等有機化合物反應后生成H2S、NH3、HCN、COS等少量副產(chǎn)物。最終生成

5、的水煤氣中4種主組分CO、H2O、H2、CO2之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應平衡來決定。 C0 + H2O CO2 + H2,三、渣油部分氧化操作條件,在確定何種工程措施（例如反應器的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸）來保證反應進行之前，應當充分認識反應特點，全面分析各工藝參數(shù)對反應的影響，從而確定優(yōu)化的工藝條件。渣油部分氧化的優(yōu)化目標是：在盡可能低的氧消耗量和蒸汽耗量下，碳的轉(zhuǎn)化率要高，而且是將渣油轉(zhuǎn)化為更多的有效成分CO和H2。,(1)溫度 烴類的完全燃燒和部分氧化反應為不可逆反應，不存在平衡限制問題。溫度越高，反應速率越快，故氧氣能很快消耗殆盡，烴類的轉(zhuǎn)化和焦炭的氣化是吸熱的，高溫對反平衡和速率均有利。

6、所以，渣油氣化過程的溫度應盡可能高，但是，操作溫度還受反應平衡和速率均有利，所以，渣油氣化過程的溫度應盡可能高，但是，操作溫度還受反應器材質(zhì)的約束，一般控制反應器出口溫度為13001400，反應器內(nèi)溫度最高的燃燒區(qū)估計達18002000。,(2)氧油比 操作溫度不是獨立變量，它與氧、蒸汽的用量有關(guān)。氧油比對反應器內(nèi)溫度及水煤氣中有效成分的影響很大，所以氧油比是重要的控制指標之一，氧油比（標準狀態(tài)）常用的單位是m3（氧）/kg （油）。 當要求只生成CO和H2時，根據(jù)渣油部分氧化反應時（）可知，氧分子數(shù)碳原子數(shù)只比為0.5（摩爾比），即 O2/C=0.5 如果氧量超過了這個比值，會產(chǎn)生一些CO2

7、和水蒸氣。理論氧油比的計算式為 氧/油=22.4*0.5*（ C /12） 式中，C為渣油中碳元素的質(zhì)量分數(shù)。 實際生產(chǎn)中氧/油比要高于此理論值。因為添加了水蒸氣，存在吸熱反應，需要提高氧/油比，以維持高溫，也使炭黑含量迅速下降。具體比值要根據(jù)渣油碳含量、原料預熱溫度、添加的水蒸氣量以及反應器散熱損失等因素來確定。,(3)蒸汽油比 水蒸氣量是一個可調(diào)控的變量，它的加入可抑制烴類熱裂解，加快消碳速率，同時水蒸氣與烴類的轉(zhuǎn)化反應可提高CO和H2含量，此外，還能幫助渣油的霧化，使油和氧、水蒸氣的接觸面積增大。所以蒸汽/油高一些較好，但水蒸氣參與反應會降低溫度，為了保持高溫，需要提高氧/油的比值，因此蒸汽/油也不能過高，一般控制在0.30.6kg（蒸汽）/kg（油）。加壓氣化時用低限。,(4)壓力 渣油氣化過程總結(jié)果是體積增加的，從平衡角度看，低壓有利。但加壓可縮小設(shè)備尺寸和節(jié)省后工序的氣體輸送和壓縮動力消耗，有利于消除炭黑、脫除硫化物和二氧化碳。渣油部分氧化過程的操作壓力一般為2.04.0MPa,有的用8.5MPa,加壓對平衡不利的影響可用提高溫度的措施來補償，蒸汽/油也用低限比值。,(5)原料的預熱溫度